融合腐蝕速率與數據驅動的油氣管道壽命預測

徐昊 石慧 王遠洋

摘要：油氣管道在復雜惡劣的運行條件下會受到各種腐蝕因素與管道自身退化的影響，大幅降低管道運行的安全性和可靠性。為提高管道壽命預測的準確度，建立了一種融合腐蝕速率模型和數據驅動的壽命預測方法。首先根據管道的歷史退化數據建立維納退化模型，其次利用腐蝕速率模型對漂移系數進行描述，從而估計模型中的未知參數，最終獲得管道剩余壽命的概率密度函數及預測值。以某腐蝕油氣管道的退化數據為例，驗證該模型的準確性。研究結果表明：結合維納過程和數據驅動模型，將影響管道腐蝕的外部環境因素和管道自身退化數據充分利用，能夠有效預測管道的壽命，具有較好的可行性與適用性。研究結果可為油氣管道維修策略制定提供參考。

關鍵詞：油氣管道；剩余壽命；維納過程；腐蝕速率；數據驅動

0 引 言

管道是油氣的主要運輸方式，在國民經濟中也占相當大的比重，管道的安全運行也與人們的生活息息相關［1-2］。我國地域遼闊，地質復雜，腐蝕環境差異顯著，管道極易受到外部環境的腐蝕，這樣就大幅降低了其安全性，縮短了使用壽命［3-4］。為有效預防油氣管道發生災難性的事故，對管道進行剩余壽命預測有著重要的意義。

長輸管道腐蝕速率預測模型主要有經驗型預測模型、半經驗型預測模型和機理型預測模型［5-6］。曹乃寧［7］構建的腐蝕速率模型首次考慮了CO2分壓的影響因素。劉熠［8］通過對油氣管道腐蝕因素的分類總結，建立了新的氣油兩相流腐蝕速率模型。……