关于金属结构防腐保护趋势预测及应用

关于金属结构防腐保护趋势预测及应用

王红博 郑国惠 陈健 黄虹 谢高

中广核陆丰核电有限公司 广东汕尾 516600

摘要：根据各金属材料在大气环境中腐蚀速率及影响因素，预测其函数模型，对函数模型相关参数进行记录，对记录数据进行拟合处理，得出符合特定项目某种金属腐蚀趋势函数，可为特定项目工程决策提供依据，减少金属结构不可用对工程成本、整体工期的影响。

关键词：预测；腐蚀趋势；运用；决策

1.引言

金属结构制造完成后待用状态中，为保证金属结构厚度符合设计要求，保证金属模块随时可用，在对金属结构厚度进行定期测量，由于厚度数据存在偶然误差，在保证可信度前提下获得模块腐蚀趋势，必须对数据进行拟合处理。

对不采取防腐蚀保护和采取防腐蚀保护进行对比，为金属设备防腐工作提供依据，减少金属设备对工程工期、成本的影响。

2、金属结构厚度减少趋势预测

假设对金属结构厚度定期测量点位置相同，且其测量点设置具有代表性，本文仅用碳钢金属作为举例。

2.1对无防腐蚀工作碳钢厚度减少的趋势

某项目在近海，大气中曝晒金属结构中的碳素钢腐蚀深度随腐蚀时间的变化成指数增长^[1]，金属结构厚度预测如下：

2.2对有防腐工作碳钢厚度减少趋势

在对某项目碳钢结构设备进行防腐蚀保护，预测其腐蚀速率较无防锈油、阻锈剂情况下，腐蚀速率减小。

有无采取防腐蚀工作，金属结构厚度趋势对比：

2.3碳钢结构腐蚀厚度预测

碳钢在大气中腐蚀速率：

式中，E为气候环境影响函数值；V_corr表示碳钢腐蚀速率，单位为um/a；d₁、d₂……分别表示年平均温度、年平均湿度、年平均降雨量、年平均日照时间、SO₂含量、NO₂含量、Cl^-沉积速率经过区间化处理后的数据^[2]。

为预测某项目碳钢金属在防腐蚀后腐蚀厚度趋势。建议定点测量碳钢金属厚度，计算腐蚀速率V。同时，测量对腐蚀速率影响的各参数（d₁、d₂……d₇），参照上述无防腐蚀速率函数模型，对测量数据进行最小二乘拟合，计算E气候环境影响函数值中各影响因素（d₁、d₂……d₇）的最优权值A₁、A₂……A₇，最后将E气候环境影响函数值与腐蚀速率V进行拟合，得出针对某项目的腐蚀速率函数：

E= A₁ d₁²+ A₂、d₂²+……+ A₇d₇² V=e^（k*E+j）+n

式中，E为气候环境影响函数值；V表示碳钢腐蚀速率； d₁、d₂……分别表示年平均温度、年平均湿度、年平均降雨量、年平均日照时间、SO₂含量、NO₂含量、Cl^-沉积速率经过区间化处理后的数据；A₁、A₂……A₇为对应d₁、d₂……d₇的最优权值；k、j、n为函数中的常数。

3、金属结构腐蚀厚度预测的应用

对金属结构腐蚀厚度进行预测，为其他决策提供了基础。

3.1对成本决策依据

金属结构价值/防腐工作一次投入=最大成品次数。某项目工程中设备结构模块价值A万，防腐保护工作一次投入B万，即A/B次以内进行成品保护从经济性出发是可行的。

考虑到金属结构厚度不低于设计值，可得出以下公式：(现有金属结构厚度-设计最低厚度)/ 最大成品保护次数=每次允许最大减少厚度。如为金属为碳钢时，应用上述2.3的结论，由每次允许最大减少厚度可以得出：每次防腐保护工作时间最大间隔。

举例，假如某项目金属结构价值1050万，防腐保护一次100万，现有设计厚度45mm，设计最小值为35mm，每次开始减少1mm时需要2个月。45-35=10mm为最大减少厚度，1050/100=10.5,最大成品保护次数为10次，每次最大允许减少厚度为1mm，即得出每次防腐保护最大时间间隔为2个月。

3.2从整体工程进度出发考虑

从整体工程进度出发，假如金属结构安装属于工程关键路径，且制造周期为1年，即在决定使用时保证1年后金属结构厚度不小于最小设计值。如为碳钢金属结构，在1年期限内为保证金属结构模块厚度不低于设计最低值，运用上述2.3的结论，判断最少进行N次防腐保护。N次防腐保护投入资金与设备本身价值比较，可以得出是否进行防腐保护还是购置新的金属结构。

举例，假如某工程关键路径上的金属结构制造周期为1年，金属结构现有厚度38mm，设计最低值35mm,金属结构1年内减少3mm以内需要进行最少6次防腐蚀保护，每次防腐蚀保护需要100万，金属结构价值500万，防腐蚀成本大于金属结构本身价值，则有必要提前1年重新制造该金属结构，使其成本最小，工程进度不受影响。

4.结果与讨论

（1）对本工程金属结构防腐蚀厚度减少趋势进行分析，可以预测金属结构本身质量。

（2）运用金属结构防腐蚀厚度减少趋势，从成本、工程整体进度考虑，使成本最小化，降低金属结构对整体工程的影响。

参考文献

[1]张成全、吴建生等.近海大气中耐候钢和碳钢抗腐蚀性能的研究[J].材料科学与工程,2001(6),19:119

[2]崔梦晨、穆志纯等. 大气环境中碳钢腐蚀速率推测方法[J].腐蚀与防护,2016(6),37:506