川气东送管道沿线土壤腐蚀等级评价VIP

第 4 3卷 第 5 期 2 0 1 4年 5月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n du s t r y V o 4 3N O 5 M a y，2 0 1 4 川气东送管道沿线土壤腐蚀等级评价 任 帅 ，张 琪 ，王 东 ，刘 刚 ，钱东 良 ( 1 西南石油大学，四川 I成都 6 1 0 5 0 0 ； 2 山东实华天然气有限公司，山东 青岛 2 6 6 0 0 0 ) 摘 要：川 I 气东送管道是中石化第一条长距离 、高压力和大V I 径的天然气输送管道 ，沿线土壤腐蚀因素复 杂多变且不易确定，采用灰色关联法和改进层次分析法相结合的土壤腐蚀评价模型，采用改进的层次分析法分 析确定各因素具体的权重，通过模糊综合评价方法建立的隶属函数评价川气东送管道的腐蚀现状 ，将其结果和 现场腐蚀埋片评价的等级进行对比，验证该方法在J I I 气东送管道土壤腐蚀评价中是可行的。 关键词：川 I 气东送管道；腐蚀等级；模糊综合评价 中图分类号 ：U 1 7 7 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 0 4 6 0( 2 0 1 4)0 5 0 8 3 8 0 4 Eva l ua t i o n o n Co r r o s i o n De g r e e o f S o i l Al o ng t he Na t ur a l Ga s Pi pe l i n e Fr o m S i c hua n t o Ea s t Chi na R E NS h u a i ，Z H A N G Qi ，W A NGDo n g ，L I UG a n g ，Q I A NDo n g - l i a n g ( 1 S o u t h we s t Pe t r o l e u m Un i v e r s i t y , S i c h u a n Ch e n g d u 6 1 0 5 0 0 ，Ch i n a ； 2 S h a n d o n g S h i h u a G a s L i mi t e d C o m p a n y , S h a n d o n g Qi n g d a o 2 6 6 0 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e f r o m S i c h u a n t o E a s t Ch i n a i s S i n o p e c S fi r s t l o n g d i s t a n c e ， h i g h p r e s s u r e a n d l a r g e d i a me t e r g a s p i p e l i n e ， t h e s o i l c o r r o s i o n f a c t o r s a r e c o mp l e x a n d n o t e a s y t o d e t e r mi n e I n t h i s p a p e r , t h e s o i l c o r r o s i o n e v a l u a t i o n mo d e 1 b a s e d o n g r e y c o r r e l a t i o n me t h o d a n d i mp r o v e d a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s wa s u s e d a n d t h e i mp r o v e d AHP wa s u s e d t o d e t e r mi n e t h e we i g h t s o f e a c h f a c t o r s ， e s t a b l i s h e d me mb e r s h i p f u n c t i o n b a s e d o n fuz z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n me t h o d wa s u s e d t o e v a l u a t e c o r r o s i o n s t a t u s o f t h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e f r o m S i c h u a n t o E a s t Ch i n a o b t a i n e d r e s u l t s we r e c o mp a r e d wi t h t h e r e s u l t s o f o n s i t e c o rro s i o n t e s t I t S p r o v e d t h a t t h e me t h o d i S f e a s i b l e i n c o rro s i o n e v a l u a t i o n o f t h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e f r o m S i c h u a n t o E a s t Ch i n a Ke y wo r ds ： Na t ur a l ga s pi pe l i ne f r om Si c h ua n t o Ea s t Chi na ；Cor r os i on g r a d e； Fuz z y c ompr e he ns i ve e v a l ua t i on 1 管线概况 川气东送管道工程西起川东北普光首站，东至 上海末站 ，管道途经四川 、重庆 、湖北 、安徽 、浙 江、江苏、上海等五省二市。管道设计输量为 1 2 0 X 1 0 m a ，干线设计输气压力为 1 0 0 MP a ，管径为 l 0 1 6 mm，管道材质为 X 7 0 ，管线全长 2 1 7 4 k m。 本管线土壤腐蚀评价有两大特点 ：( 1 ) 管线距 离长 ，达 2 1 7 4 k m，途经五省。( 2)沿线土壤类型 十分丰富 ，且不 同的地区差异较大。 2 涉及到的计算方法 管道土壤腐蚀有些因素是已知的， 有些却有一 定的不确定性，这样就构成了灰色系统，可以利用 灰色关联法判定影响因素的先后顺序。再利用改进 层次分析法计算各个因素权重，最后利用模糊综合 评价判断某段管道的腐蚀状况。 2 。 1 灰色关联法 灰色关联分析方法 ，是根据 因素之问发展趋势 的相似或相异程度，来衡量因素间关联程度的一种 方法 。土壤腐蚀体系是一个非常复杂的体系 ，土 壤腐蚀的影响因素众多，并且因素问交互关系不明 确 ，腐蚀规律不清晰 ，具有模糊性。灰色关联法可 对样本数据少 、规律不明显 的数据进行处理 ，从而 找到系统内部因素本质 的特征。因此可以应用灰色 关联法对土壤的腐蚀性进行评价 。 灰色关联系数计算公式： mi n mi n A( f ( ) + ma x ma x A ) f 1、 Y ( X o ( 帆 ( ) ) = 厂 式中 为分辨系数 ， 一般在 0 1 之间 ， 大多数 情况下取 0 5 。 灰色关联度 计算公式： (X 0 ,X i) = 喜 ( 2 ) 这就是各因子对因子 ( ) 的关联度， y ( X 0 ， X ) 越接近 1 ，说明与因子 ( ， z )的关系越密切 。 收稿 日期： 2 0 1 3 - 1 1 0 5 作者简介 ： 任帅( 1 9 8 9 一) ，男， 辽宁锦州 1 人 ， 硕士， 现就读于西南石油大学， 研 究方向：多相流与天然气管网仿真优化。E -m a i l ： r s s w p u l 6 3 c o m 。 第 4 3卷第 5期 任 帅，等：川气东送管道沿线土壤腐蚀等级评价8 3 9 2 2 改进层次分析法 ( 1 ) 评价等级划分 层次分析法 ，这种方法较完整地体现了系统 分析和结合 的思想 ，用一个系统模拟一个复杂的问 题，由于系统的内部不同因素之间存在隶属关系， 可以把复杂问题变成有序的层次，系统内部因素之 间各子 系统的分解情况可 以由递 阶层次 图直接反 映， 最后再进行综合， 所以 A H P也是分析系统结构 的有效方法。 ( 1 )建立 比较矩阵 根据灰色关联法确 定 出来 的各 因子 的重要 顺 序，得出相应的比较矩阵 ij ： I 4 。 4 I ： - A 1 ： ” ( 3 ) I ： ： ： ：I l 。 j f 0 第i 因素没有第， 因素重要 4 ， ： 1 第洇素和第 ， 因素同 样重要 【 2 第 洇素比 鳓因 素 重 要 ( 4 ) 式中： _ - 第 因素与 因素相对比的重要性，且有 ： 1 。 ( 2 ) 计算重要排序 n = 4 ( 5 ) i =i 取 = m a x r )， r m i = m i n r , ) ， 经 过 一 系列矩阵计算， 最后对向 量f = 一W ， 一W ， ， 一W 1 作归一化处理 ： ( 6) 则W= ( W l ， ， ， ) 为所求权向量 。 2 3 模糊综合评价 设因子论域( ， 是评价时具体评价内容的集合： U： “ 1 ， 2 ， ， 评价等级论域 是川气东送管道土壤腐蚀评价 评语的集合 ： V v 1 ， V 2 ， ， 1， H 将 元 素 对【 ， ) 的 评 价 因 素 值 记 为 ， 因 此 m x ， z个 构成川气东送管道土壤腐蚀评价矩阵： F = ： ： 。 ： ： - = ( ) 根据川气东送管道土壤腐蚀的特点 ，将腐蚀等 级论域 定为： = f 非常严重 ，严重 ，中等 ，轻微 ，极低 上述划分以及各因素都具有一定程度的模糊 性 ， 通过分析上一章土壤 电阻率 、 含水量 、 含盐量 、 p H值、 氧化还原电位等土壤腐蚀主要因素的腐蚀等 级对应指标 ，将各评价等级 的取值进行模糊化 ， 从而得到与评价域 相应的取值论域，即： Q= 0 2 ， 2 4 ， 4 6 ， 6 8 ， 8 l 0 ( 2) 模糊隶属度 尽管专家评分法、 经验修正法等方法可以确定 评价矩阵， 但它们都具有较大的主观任意性，所以 不尽合理。由于川气东送管道各评价因素均采用完 全相同的分级形式 ，这样它们可以具有相似的隶属 函数。根据模糊数学理论，构造隶属函数，对于因 素的值X，存在 n( ) + ： ( ) + ， ( ) + ( ) + ( ) = 1 这反映了评价准则 的模糊过渡状态。 ( 3)综合评价等级确定 实际上， 整体评价的等级 就是 m个因素 的 映射 ，即： 【 l ， u 2 ， ， “ m J 根据权向量，就可以求出隶属度矢量(，： = W F=( 。 ， ： ， ， ) ( 7 ) 式中：卜评价因素矩阵。 和 F有很多种运行方式 ，简记为 f ， + 1 。 常有模型有 ( 八 ， v ) ， ( ， v ) ，M( A ， o ) ( ， + )。 这里 ( ， +) 为加权平均模型，于是： = = ， ( 8 ) j = l = l 式 ( 4 1 6 ) 表示该种状态对第z 评价等级的隶 属 度， 所以 当 = m a x ( ， ： ， ， )时 ， 可 以 认 为该种状态属于第 等级。 3 实例分析 川气东送土壤情况比较复杂， 在诸多影响因素 中，采用土壤电阻率、氧化还原电位、氯离子、硫 酸根离子 、 p H值和含水量 6 个主要因素来评价 2 0 个实测点的腐蚀等级， 2 0 个实测点的6 个因素实测 值见表 1 。 8 4 0 当 代 化 工 2 0 l 4年 5月 表 1 川气东送土壤腐蚀数据表 T a b l e 1 Th e s o i l c o r r o s i o n d a t a o f t h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e f r o m S i c h u a n t o Ea s t Ch i n a 由于影响管道腐蚀的因素很多，因此选取了影 响土壤腐蚀的6 个主要因素作为主因子，将腐蚀速 度作为母因素 ，因素 X 】 、X 2 、x 、X 4 、X s 、X 6 、 ，分别代表土壤 电阻率 、 氧化还原电位 、 氯离子含 量、硫酸根离子含量、p H值、含水量和腐蚀速度， 用灰色关联法对土壤各腐蚀因素进行排序。计算各 个 因素和它们的灰关联度。得出各因素对腐蚀速度 的灰关联度为 ： Y ( 7 ， X ) =0 9 5 4 4 ，Y ( X 7 ， X 2 ) =0 9 5 5 0 ， ) ， ( x 7 ， x 3 ) =0 8 3 9 2 ，) ， ( x 7 ， x 4 ) =0 9 0 4 3 ， )， ( 7 ， X 5 )=0 8 5 2 9 ， ) ， ( j c 7 ， X 6 )：0 9 2 2 7 ， 于是各因素排序为：土壤电阻率 氧化还原电 位 含水量 硫酸根离子含量 P H 值 氯离子含量。 这说明了土壤电阻率是川气东送管道土壤腐蚀的决 定 因素。 用改进层次分析法求得各因素具体权重。 ( 1 ) 求 比较矩阵 = x x2 x3 x4 xs X6 xl 1 O 2 2 2 2 9 2 1 2 2 2 2 1 l 0 0 1 0 0 0 1 0 0 2 1 2 0 5 0 0 2 0 1 0 3 0 0 2 2 2 1 7 ( 2)求判断矩阵 = 9 5 7 3 1 1 7 9 l 1 1 5 3 3 1 1 3 5 1 7 1 3 1 5 7 3 5 1 ( 3) 求拟优一致矩阵 l 0 5 58 4 l 2 1 85 9 3 6 07 7 6 8 041 1 88 6 0 1791 0 1 21 82 4 4 6 461 3 1 2 1 85 9 3 37 77 0 8 2 0 6 0 4 5 8 2 1 0 2 9 61 0 5 5 8 4 0 1 5 4 8 0 2 7 7 2 0 1 5 4 8 3 3 7 7 7 l 1 8 8 6 0 0 5 2 2 8 0 1 47 0 0 8 20 6 1 791 0 0 5 30 2 l 027 72 0 5 30 2 0 29 61 6 4 61 3 1 91 2 9 3 6 07 7 1 ( 4) 求得 的特征向量，即权向量为 W =( 0 4 6 7 9 ， 0 2 6 1 3 ， 0 0 2 1 4 ， 0 0 7 2 4 ， 0 0 3 8 4 ， 0 1 3 8 5 ) 利用内差法根据单因素的腐蚀评价等级对应指 标来计算川气东送管道沿线前 3 5个实测点各单因 素对应在取值论域中的值。通过公式计算出每个实 测点的评价因素矩阵，由评价因素矩阵可计算出每 个实测点的隶属度矢量， 进而求得腐蚀评价等级。 一 3 一 H 一 7 一 9 一 5 3 一 9 一 5 一 7 一 3 勋崩 双 第4 3卷第 5 期 任 帅，等：川气东送管道沿线土壤腐蚀等级评价 8 4 1 计算得出的腐蚀等级与现场埋片失重法测量得出的 腐蚀等级对比见表 2 。 表 2 川气东送土壤腐蚀等级对比表 T a b l e 2 Co m p a r i s o n o f s o i l c o r r o s i v i t y o f t h e n a t u r a l g a s p i p e l i n e f r o m S i c h u a n t o E a s t Ch i n a 用模糊综合评价法对川气东送管线 2 O组土壤 样本进行腐蚀评价。将其与现场埋片试验 自然腐蚀 试片的腐蚀性进行对比分析，评价结果准确率到达 了 8 0 0 。 4 结 论 川气东送管道沿线土壤情况比较复杂 ，土壤腐 蚀等级不能用简单公示表达 ，改进层次分析和模糊 综合评价法对土壤腐蚀等级的评价准确率能达到 8 0 左右 ，说明利用此方法对川气东送这种土壤情 况比较复杂的腐蚀等级评价是可行的。 参考文献： 1 亓东民灰色理论在长输油气管道定量风险评价 中的应用l D 】 兰 州：兰州理工大学，2 0 0 7 2 朱相荣 ，张启富灰关联分析法探讨环境因素与海水腐蚀性的关 系 中国腐蚀与防护学报，2 0 0 0 ，2 0( 1 ) ：3 0 3 3 3 黄晓英 ，张建芳层次分析法在仓库安全评价中的应用【J 商品储 运与养护， 2 0 0 4 ，4 0( 3) ：4 0 4 4 4 谢进伸 ，于惠源“ 改进的层次分析法”在事故分析中的应用l J l l 工业安全与防尘， 1 9 9 4，( 2) ：2 4 2 7 5 敬加强，黄坤 ， 李 良君 油气管道沿线土壤腐蚀性的模糊物元综合 评价m 西南石油学院学报， 2 0 0 0 ，2 2( 3 ) ：9 1 9 2 6 肖芳淳 输气管道土壤腐蚀性模糊物元贴近度聚类分析【 J 】 油气储 运 ， 1 9 9 9 ，l 8( 6 ) ：3 5 3 7 ( 上接 第 8 2 8页 ) 1 2 温朗友 ，吴巍，刘晓欣间接烷基化技术进展 J 当代石油石化， 2 0 0 4，1 2( 4) ：3 6 41 1 3 曲岩松 “ 十二五”期 间中国烯烃市场展望l J 1当代石油石化 ， 2 0 1 2 ( 3) ：1 6 1 9 1 4戴伟，罗晴，王定博 烯烃转化生产丙烯的研究进展I J 1 石油化 工 ，2 0 0 8 3 7( 5 ) ：4 2 5 - 4 3 6 1 5王瀚舟，钱伯章 增产丙烯的技术进展 J 】 石油化工 ，2 0 0 0 ，2 9 ( 9) ：7 0 5 7 1 1 1 6 张惠明 c 4烯烃催化转化增产丙烯技术进展 J 1 石油化工 ， 2 0 0 8 ， 3 7 ( 6) ：6 3 7 6 4 2 1 7白杰 ，谢素娟 ，王清遐， 等 用于低温下由乙烯和丁烯制丙烯用催 化剂级制法和应用： 中国，发明专利 C N 0 2 1 2 4 3 8 8 _ 3 【 P 2 0 0 2 1 8李影辉 ，曾群英 ，万书宝， 等 碳四烯烃歧化制丙烯技术J 】 现代 化工 ，2 0 0 5 ，2 5( 3) ：2 3 2 6 1 9 朱向学 ， 刘盛林 ，辛文杰， 等一种用于丁烯歧化制丙烯的催化剂 及其制备方法： 中国，发明专利 C N 2 0 0 6 1 0 0 1 1 7 5 1 9 I P 1 2 0 0 6 2 0刘