文档介绍：天津大学
博士学位论文
海洋环境碳钢、低合金钢腐蚀预测及规律性研究
姓名:孔德英
申请学位级别:博士
专业:应用化学
指导教师:宋诗哲
摘要础性研究”己牛牟糠盅芯咳挝瘛#饕Q芯砍晒ǎ根据金属材料海水腐蚀的特点,结合计算机图象处理技术、现代数学研究成果及计算机专家咨询系统等技术,创建了一套较为完善的研究金属材料海水腐蚀规律的方法。对金属试片的腐蚀形貌图象进行了量化处理并研究了腐蚀图象灰度值与材料实海挂片腐蚀数据间的关系、编制了金属材料海水腐蚀形貌诊断系统。完成了国家自然基金重大项目“金属材料海洋环境腐蚀预测及相关基使用图象扫描方法获取碳钢、低合金钢的表面腐蚀形貌图象;采用均值滤波及非线性模糊增强等方法对腐蚀原图象进行预处理;对预处理后的腐蚀形貌图象用图象识别方法将形貌特征进行量化得到了形貌图象的灰度值分布:将灰度值分布和对应的腐蚀形态作为诊断系统的知识库,用模糊模式识别理论建立了金属材料腐蚀形貌诊断系统。使用灰色关联及典型相关技术分析了试片扫描灰度值与实海平均腐蚀失重、局部腐蚀深度的关系。结果表明:扫描灰度值分布与试片单位面积平均腐蚀失重及局部腐蚀深度有较高的关联度及典型相关系数。用人工神经网络理论建立了扫描灰度值与试样局部腐蚀深度间的关系模型;用线性拟合方法建立了扫描灰度值分布与试样平均腐蚀失重间的关系模型。用模糊聚类方法对碳钢、低合金钢在不同海域及区带的腐蚀按照材料的灰色模型系数进行了聚类,并分析了每个类别的腐蚀特点。结果表明碳钢、低合金钢的实海腐蚀速度随时间的延长呈现不同的腐蚀趋势。在青岛海域全浸区带,碳钢和大部分锰钢材料属于~类,其特征是浸泡初期时腐蚀速度较快,而随浸泡时间减慢;铬钢、高铬钢及合金含量较高的钢种则属另一类,其特征为开始腐蚀速度较慢,而随浸泡时间加快。用典型相关系数方法分析了材料的灰色模型系数与合金成分间的关系。结果显示:青岛、厦门和榆林海域全浸区带材料的合金成分与平均腐蚀灰色模型及局部腐蚀平均深度灰色模型系数都高度相关,因此可将合金含量作为模式识天津大学博士学位论文摘要\
规律的方法还适用于研究其它与金属海水腐蚀特征相似的体系。』用上述方法还研究了碳钢在大气中的腐蚀规律。用灰色理论的伽,别的因素集。用模糊模式识别方法实现了对未知样本类别的判别,输入因素为材料的合金成分,输出结果为材料的腐蚀类别,识别依据为未知样本与标准样本之间的加权海明距离,识别准确性令人满意。引入人工神经网络技术建立了青岛、厦门、榆林三海域碳钢、低合金钢的平均腐蚀速度及局部腐蚀深度的灰色模型系数与合金成分间的关系模型,可用于预测未知样本在三海域内的平均腐蚀速度及局部腐蚀深度的灰色模型系数。用所建神经网络模型讨论了主要合金成分含量对腐蚀初值及腐蚀趋势的影响。模型建立了碳钢大气腐蚀平均深度随时间变化的关系模型,模型系数可以用来评价碳钢在不同大气环境中的腐蚀性能;用灰色关联方法分析了钢与大气腐蚀因素间的关系,得到执笃雌骄疃鹊幕疑P拖凳鼳、氪笃境因素间的关联序。引入人工神经网络技术建立了碳钢大气平均腐蚀深度的灰色模型系数与环境因素间的关系模型。研究结果表明:所建立饷研究海水腐蚀关键词碳钢、低合金钢、图象处理、人工神经网络、灰色关联技术、模糊诊断系统、模式识别天津大学博士学位论文摘要
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第一章绪论金属材料海水腐蚀的特点及国内外研究状况引言海洋约占地球表面积的十分之七,是一个丰富的天然资源宝库。近年来,世界各国对海洋开发事业都极为重视,已成为仅次于原子能工业和宇航技术而位居第三的科学技术领域。特别是出现世界性能源危机以来,大陆架丰富的石油资源更加引起各国的关注。我国海域辽阔,大陆海岸线长一万八千多公里,强腐蚀性介质,使得金属构筑物在海洋环境中经常会遭到腐蚀而损坏。碳钢、低合金钢是海洋设施中使用最广泛的金属材料,使用量占海洋用金属材料的%以上。有关的铁基材料诸如熟铁和工业纯铁及其它材料在特殊情况下有时也有应用。海洋设旋的材料普遍选择碳钢、低合金钢是由于它的供应方便、价格便宜、丰富的设计经验及较优越的物理和机械性能等有利因素。另外我国沿海地区的工厂也常用海水作为冷却介质,其设备及管道因腐蚀穿孔引起的损坏也时有发生,造成重大的经济损失。材料是基本建设和各种结构物的基础,设计人员为寻找适应恶劣的海洋环境的装备和设施而费尽心机。在选择合适的材料前必须考虑许多因素,尤其是金属在服役过程中的腐蚀行为,因为这些因素决定材料的成本、预定设计中的效能及使用寿命等,金属海水腐蚀行为的研究日益受到人们的关注NA讼蚝Q蟾醋鞫氛匦胙芯坎牧系暮Q蟾葱形<控制腐蚀的新技术,因此研究碳钢、低合金钢的海水腐蚀行为有着