本發(fā)明涉及石油煉化設(shè)備腐蝕缺陷實驗裝置，具體涉及一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置及腐蝕缺陷紅外實驗流程。

背景技術(shù)：

1、目前煉化設(shè)備腐蝕問題主要包括腐蝕減薄、坑蝕、開裂、穿孔、結(jié)焦等，缺乏針對性的實時監(jiān)測方法。傳統(tǒng)監(jiān)測手段需待裝置停工后，通過人工進(jìn)行拍照、采樣等方式進(jìn)行腐蝕分析，或通過脈沖渦流掃查的方式對在役管道等設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測，操作較為復(fù)雜，過程麻煩。且由于設(shè)備腐蝕存在不同位置、不同尺度、不同種類、不同溫度介質(zhì)等因素，致使無法準(zhǔn)確的確定內(nèi)部具體腐蝕位置、區(qū)域及具體腐蝕問題。現(xiàn)有技術(shù)中存在使用紅外熱成像原理進(jìn)行腐蝕監(jiān)測的方法，當(dāng)設(shè)備發(fā)生腐蝕問題時，由于材質(zhì)減薄或結(jié)焦增厚，導(dǎo)致設(shè)備表面溫度發(fā)生改變，而紅外技術(shù)能夠精確地監(jiān)測表面溫度的改變，從而能夠直觀反應(yīng)內(nèi)部腐蝕狀況。但也由于腐蝕種類、尺寸等參數(shù)的不同，反饋至表面的紅外熱像圖均不相同，所以需要將典型腐蝕問題種類與紅外熱像圖建立映射聯(lián)系，通過采集不同尺度、種類、介質(zhì)溫度下腐蝕問題的紅外熱像圖，運用機器學(xué)習(xí)算法，建立典型腐蝕問題紅外數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)紅外圖片數(shù)據(jù)的機器自診斷功能。

2、由于紅外為溫度監(jiān)測，需要對實驗工件一側(cè)進(jìn)行加熱，監(jiān)測另一側(cè)的紅外熱狀態(tài)，且需要改變尺度、種類、介質(zhì)溫度等，實驗需求較為苛刻，目前尚無類似的紅外腐蝕數(shù)據(jù)采集實驗裝置，故而沒有形成針對腐蝕缺陷的紅外數(shù)據(jù)庫，無法系統(tǒng)化以及規(guī)范化采集紅外腐蝕缺陷數(shù)據(jù)，以及對腐蝕缺陷的紅外圖像精準(zhǔn)分類。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有背景技術(shù)中對于腐蝕缺陷監(jiān)測在設(shè)備運行過程中，難以通過有效手段準(zhǔn)確獲知其腐蝕種類、腐蝕尺寸的問題；以及對于利用紅外熱成像進(jìn)行腐蝕監(jiān)測時，難以同時采集多類別、多尺寸、多溫度下的腐蝕數(shù)據(jù)，難以系統(tǒng)化建立紅外缺陷數(shù)據(jù)庫的問題，提供了一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置及腐蝕缺陷紅外實驗流程，可以模擬煉化設(shè)備典型腐蝕缺陷狀態(tài)，通過精準(zhǔn)控溫、紅外監(jiān)測，采集外表面紅外數(shù)據(jù)，建立腐蝕缺陷紅外數(shù)據(jù)庫，為紅外缺陷自識別模型算法的搭建提供數(shù)據(jù)支撐。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，包括腐蝕缺陷式樣盒以及加熱裝置，所述腐蝕缺陷式樣盒包括頂口、裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板和底板，相互組裝固定呈盒體結(jié)構(gòu)，其中裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板組成盒體的四周面，底板組成盒體的底部，頂口組成盒體的頂部；所述裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板以及空白粗糙式樣板的腐蝕缺陷面朝向盒體內(nèi)部；所述加熱裝置與腐蝕缺陷式樣盒的頂口螺紋連接，包括頂蓋、溫度監(jiān)測桿和加熱棒，溫度監(jiān)測桿和加熱棒穿過頂蓋并固定，溫度監(jiān)測桿和加熱棒的外端通過電纜連接至加熱開關(guān)及溫度控制器。

3、進(jìn)一步地，所述腐蝕缺陷式樣盒的旁側(cè)架設(shè)紅外熱像儀，正對腐蝕缺陷式樣盒分別拍攝四周面外側(cè)的紅外圖像，形成紅外圖像數(shù)據(jù)，通過通訊線路將數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)算法處理電腦進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)庫搭建。

4、進(jìn)一步地，所述腐蝕缺陷式樣盒內(nèi)注入有水或油類介質(zhì)，液面接近頂口但不超過。

5、進(jìn)一步地，所述裂縫式樣板上平均分布多處裂縫式樣，每列裂縫式樣深度相同、寬度不同，每行裂縫式樣寬度相同、深度不同。

6、進(jìn)一步地，所述減薄式樣板上呈階梯狀分布多處減薄程度不同的式樣區(qū)域，每個區(qū)域面積相同。

7、進(jìn)一步地，所述坑蝕式樣板上平均分布多處坑蝕式樣，每列坑蝕式樣的圓坑直徑相同、深度不同，每行坑蝕式樣的深度相同、圓坑直徑不同。

8、進(jìn)一步地，所述空白粗糙式樣板的內(nèi)側(cè)進(jìn)行磨砂處理。

9、進(jìn)一步地，所述空白粗糙式樣板的粗糙內(nèi)表面均勻涂抹碳酸鈣圖層，模擬結(jié)焦?fàn)顟B(tài)。

10、本發(fā)明所述技術(shù)方案還提供了一種基于上述腐蝕缺陷紅外實驗裝置的實驗流程，具體包括：

11、首先，將水或油類介質(zhì)加入腐蝕缺陷式樣盒中；

12、其次，將腐蝕缺陷式樣盒與加熱裝置組裝，通過加熱開關(guān)和溫度控制器設(shè)定初始溫度；

13、再次，將紅外熱像儀架設(shè)至腐蝕缺陷式樣盒的旁側(cè)，調(diào)焦校準(zhǔn)，紅外熱像儀的鏡頭中心與腐蝕缺陷式樣盒的側(cè)面中心對齊，且距離腐蝕缺陷式樣盒小于1米；通過移動紅外熱像儀分別拍攝裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板外側(cè)的紅外圖像，并形成各自對應(yīng)的紅外圖像數(shù)據(jù)，通過通訊線路將數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)算法處理電腦，進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)庫搭建；

14、然后，訓(xùn)練模型，先將采集到的紅外圖片數(shù)據(jù)按照測試集與驗證集為5:1的比例隨機分為測試集文件夾以及驗證集文件夾，進(jìn)行模型搭建訓(xùn)練，迭代訓(xùn)練10次以上后，誤差函數(shù)符合要求后，完成模型搭建；

15、最后，訓(xùn)練完畢，輸入未知腐蝕缺陷的紅外圖像后，準(zhǔn)確判斷該圖像數(shù)據(jù)為何種缺陷問題。

16、進(jìn)一步地，所述訓(xùn)練模型過程為：將采集到的標(biāo)準(zhǔn)紅外圖片數(shù)據(jù)作為模型訓(xùn)練集，利用matlab進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，利用k-means聚類分析方法，建立不同腐蝕缺陷聚類簇心，根據(jù)特征值狀態(tài)進(jìn)行典型腐蝕缺陷識別，建立紅外腐蝕缺陷識別模型。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，利用紅外熱成像技術(shù)，可模擬裝置內(nèi)部腐蝕減薄、坑蝕、裂痕以及結(jié)焦四種典型腐蝕缺陷狀態(tài)，通過精準(zhǔn)控溫、缺陷多種類多尺寸設(shè)置，從實驗裝置外側(cè)規(guī)范化采集紅外圖像，形成腐蝕缺陷紅外數(shù)據(jù)庫，建立紅外腐蝕缺陷自識別模型算法，實現(xiàn)對腐蝕缺陷的精準(zhǔn)監(jiān)測，確保缺陷識別精度＞90％。

技術(shù)特征：

1.一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：包括腐蝕缺陷式樣盒以及加熱裝置，所述腐蝕缺陷式樣盒包括頂口、裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板和底板，相互組裝固定呈盒體結(jié)構(gòu)，其中裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板組成盒體的四周面，底板組成盒體的底部，頂口組成盒體的頂部；所述裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板以及空白粗糙式樣板的腐蝕缺陷面朝向盒體內(nèi)部；所述加熱裝置與腐蝕缺陷式樣盒的頂口螺紋連接，包括頂蓋、溫度監(jiān)測桿和加熱棒，溫度監(jiān)測桿和加熱棒穿過頂蓋并固定，溫度監(jiān)測桿和加熱棒的外端通過電纜連接至加熱開關(guān)及溫度控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述腐蝕缺陷式樣盒的旁側(cè)架設(shè)紅外熱像儀，正對腐蝕缺陷式樣盒分別拍攝四周面外側(cè)的紅外圖像，形成紅外圖像數(shù)據(jù)，通過通訊線路將數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)算法處理電腦進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)庫搭建。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述腐蝕缺陷式樣盒內(nèi)注入有水或油類介質(zhì)，液面接近頂口但不超過。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述裂縫式樣板上平均分布多處裂縫式樣，每列裂縫式樣深度相同、寬度不同，每行裂縫式樣寬度相同、深度不同。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述減薄式樣板上呈階梯狀分布多處減薄程度不同的式樣區(qū)域，每個區(qū)域面積相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述坑蝕式樣板上平均分布多處坑蝕式樣，每列坑蝕式樣的圓坑直徑相同、深度不同，每行坑蝕式樣的深度相同、圓坑直徑不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述空白粗糙式樣板的內(nèi)側(cè)進(jìn)行磨砂處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置，其特征在于：所述空白粗糙式樣板的粗糙內(nèi)表面均勻涂抹碳酸鈣圖層，模擬結(jié)焦?fàn)顟B(tài)。

9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項所述腐蝕缺陷紅外實驗裝置的實驗流程，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于腐蝕缺陷紅外實驗裝置的實驗流程，其特征在于，所述訓(xùn)練模型過程為：將采集到的標(biāo)準(zhǔn)紅外圖片數(shù)據(jù)作為模型訓(xùn)練集，利用matlab進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，利用k-means聚類分析方法，建立不同腐蝕缺陷聚類簇心，根據(jù)特征值狀態(tài)進(jìn)行典型腐蝕缺陷識別，建立紅外腐蝕缺陷識別模型。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種腐蝕缺陷紅外實驗裝置及腐蝕缺陷紅外實驗流程，所述實驗裝置包括腐蝕缺陷式樣盒及加熱裝置，腐蝕缺陷式樣盒包括頂口、裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板和底板，相互焊接固定成盒體結(jié)構(gòu)，其中裂縫式樣板、減薄式樣板、坑蝕式樣板、空白粗糙式樣板組成盒體的四周面，且各式樣板的腐蝕缺陷面朝向盒體內(nèi)部；加熱裝置包括頂蓋、以及安裝在頂蓋上的溫度監(jiān)測桿和加熱棒，溫度監(jiān)測桿和加熱棒的外端通過電纜連接至加熱開關(guān)及溫度控制器?？赡M設(shè)備內(nèi)部腐蝕減薄、坑蝕、裂痕以及結(jié)焦四種典型腐蝕缺陷狀態(tài)，通過精準(zhǔn)控溫，從外側(cè)采集紅外圖像，形成腐蝕缺陷紅外數(shù)據(jù)庫，為紅外缺陷自識別模型算法的搭建提供數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：潘隆,張艷玲,韓磊,陳文武
受保護的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9