[发明专利]一种基于插值拟合的金属管道腐蚀系数测量方法

说明书

本发明公开了一种基于插值拟合的金属管道腐蚀系数测量方法，包括在金属管道的可接触边界上施加预设的电流，获得金属管道可测边界上的电位势和电流数据；通过构造微分算子消除管道内电荷的影响；利用获得的电位势和电流数据通过插值拟合得到待定系数；确定金属管道不可测边界上任意位置处的电位势与电流数据；计算金属管道腐蚀系数。本发明仅需金属管道可接触边界上的电压与电流信息，不破坏管道结构，满足实际工程中无损检测的要求，且技术特点简单，方便工程技术人员的使用，是测量金属管道腐蚀系数的一种新技术。

技术领域

本发明涉及测量技术，特别是涉及一种基于插值拟合的金属管道腐蚀系数测量方法。

背景技术

在石化行业中，金属管道大部分埋于地下或者水中，当金属管道和周围土壤或水接触作用发生电化学反应而导致金属管道的破坏被称之为金属管道的腐蚀。由于这种电化学反应导致管道的破裂不仅会造成大量的经济损失，更可能引起爆炸或大面积的环境污染等许多安全事故。因此，准确地测量出金属管道的腐蚀系数，是排除事故隐患、制定合理的管道防腐计划和延长金属管道使用寿命的保障，也是石油与化工行业所迫切需要的技术之一。

现有的通过求解Robin反问题从而无损检测金属管道腐蚀系数的方法主要有有限元法、边界积分方程方法、边界元方法、基本解方法等。由于实际工程中大部分金属管道埋于地下或水中，可接触的边界一般仅有部分物理边界，因此，边界型数值算法比区域型方法有特殊的优势。有限元法是目前应用最广泛的一种数值算法，但它需要在整个求解域上进行离散，因此对于几何区域复杂和无限域问题较难处理。边界元方法是一种典型的边界型数值算法，在计算反问题上应用广泛。然而边界元法选用含奇异性的基本解作为插值基函数，不可避免地需要处理费时费力的奇异积分计算问题。边界粒子法作为一种新型无网格方法，可消除网格依赖缺陷，无需积分，收敛速度快，并且可以很好地处理非齐次问题。利用基于边界粒子法插值拟合技术测量金属管道腐蚀系数，形式简单，计算快，精度高。

因此，基于插值拟合技术测量金属管道腐蚀系数在石油化工等工程领域都具有积极的应用价值和实践意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种精确、稳定、高效的基于插值拟合的金属管道腐蚀系数测量方法，以减少测量时间，提高测量效率和精度。

技术方案：本发明的基于插值拟合的金属管道腐蚀系数测量方法，包括以下步骤：

(1)获得金属管道可测边界上的电位势和电流数据；

(2)通过构造微分算子消除管道内电荷的影响；

(3)利用步骤(1)中获得的电位势和电流数据通过插值拟合得到待定系数；

(4)确定金属管道不可测边界上任意位置处的电位势与电流数据；

(5)计算金属管道腐蚀系数。

进一步的，步骤(1)中具体包括，在金属管道的可接触边界上施加预设的电流，使得区域内部产生一个电场，区域内电位势会满足泊松方程：

Δu(x)＝f(x),x∈Ω；

其中，Δ为拉普拉斯算子，x为点的坐标，u(x)为x点处的电位势，f(x)为管道内的电荷密度，Ω为管道区域包括内部与表面；并在金属管道可接触边界上放置N个探针，测量得到电位势和电流数据，从而得到边界条件为：

其中，表示金属管道可接触边界上的电位势数据，表示金属管道可接触边界上的电流数据，Γ_c表示金属管道的可测边界，n为金属管道的可测边界Γ_c上的单位外法线向量。

进一步的，步骤(2)中通过构造微分算子消除管道内电荷的影响，将非齐次方程转化为高阶齐次方程：