弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法、系统、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及冲刷腐蚀速率预测技术领域，特别是涉及一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法、系统、电子设备及介质。

背景技术

在石油天然气工业中，采出的油气通常含有固体颗粒。油田进入开采后期，地下采出液含砂量大，当固体颗粒进入到油气集输管内会带来诸多问题，除了使管道压降增大、造成管道阻塞外，更会引起管道冲刷腐蚀，高速流动的砂粒的力学作用会对管道内壁造成严重的损伤。相较于单一的电化学腐蚀和单一的机械冲蚀，冲刷腐蚀存在着显著的协同效应，造成总的金属损失量大于腐蚀和机械冲蚀量的加和，使得设备管线等更易于面临失效风险。

物理冲蚀和腐蚀部分的模拟以及相关理论的研究较多，并且相对成熟，已开发的很多模型都能在各个工况下取得较好的预测结果。但对于冲蚀和腐蚀之间的交互作用，由于其过程的复杂性，尚未出现能够在实际工程需要的几何条件下得到很好应用的交互作用模型。考虑弯头等特殊过流部件的冲刷腐蚀过程，其最根本因素在于不同位置颗粒撞击金属表面时的动力学参数不同，即入射角度和撞击表面的速度不同。现有的冲刷腐蚀预测模型中，大多只考虑了部分交互作用，并未建立综合的冲刷腐蚀预测模型，且形式采用经验常数与腐蚀速率或冲蚀速率的关系来计算交互作用的失重速率，并未将其与颗粒运动的动力学参数进行关联，尚不具备理论性，这会使得模型的适用范围大大减小，并且模型预测结果不够精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法、系统、电子设备及介质，能够提高弯头冲刷腐蚀速率预测的准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一方面，本发明提供一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法，包括：

通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值；

根据所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值建立腐蚀加速冲蚀模型；

依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型；

根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型；

采用所述弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型预测弯头在水、砂、CO

可选地，所述通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值，具体包括：

将与待预测的弯头同样的钢材制作成试片；

对所述试片进行多角度冲刷腐蚀测试，测试介质包括水、砂、CO

对所述试片进行多角度纯冲蚀测试，测试介质仅包括水、砂，测试过程中改变测试介质的冲击角度和冲击速度，利用失重测量得到测试中试片的纯冲蚀速率测试值；

根据所述测试中试片的冲刷腐蚀速率测试值、总腐蚀速率测试值以及纯冲蚀速率测试值计算弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值。

可选地，所述根据所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值建立腐蚀加速冲蚀模型，具体包括：

通过最小二乘法对所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值进行多次回归分析，得到腐蚀加速冲蚀速率与冲击角度、冲击速度之间的关系式作为腐蚀加速冲蚀模型。

可选地，所述依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型，具体包括：

确定弯头在颗粒撞击过后的应变能与颗粒入射角度和入射速度之间的关系式；

根据所述应变能与颗粒入射角度和入射速度之间的关系式建立颗粒碰撞变形后的腐蚀电流公式；

根据所述颗粒碰撞变形后的腐蚀电流公式建立冲蚀加速腐蚀模型

其中ΔC表示冲蚀加速腐蚀速率；M表示金属相对原子量；z表示金属转移电子数；ρ表示金属密度；i

可选地，所述根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型，具体包括：

根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型W'＝C+ΔC+E+ΔE；其中W'表示冲刷腐蚀速率；C表示腐蚀速率；ΔC表示冲蚀加速腐蚀速率；E表示冲蚀速率；ΔE表示冲蚀加速腐蚀速率。

另一方面，本发明还提供一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测系统，包括：

多角度冲刷腐蚀测试模块，用于通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值；

腐蚀加速冲蚀模型建立模块，用于根据所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值建立腐蚀加速冲蚀模型；

冲蚀加速腐蚀模型建立模块，用于依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型；

综合预测模型建立模块，用于根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型；

冲刷腐蚀速率预测模块，用于采用所述弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型预测弯头在水、砂、CO

另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法。

另一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法、系统、电子设备及介质，所述方法包括：通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值；根据所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值建立腐蚀加速冲蚀模型；依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型；根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型；采用所述弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型预测弯头在水、砂、CO

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法的流程图；

图2为本发明所用多角度冲刷腐蚀测试装置的结构示意图；

图3为阻抗谱数据拟合等效电路图；

图4为二元线性回归得到的回归值与实际值的对比图；

图5为回归次数n＝4时回归值与实际值的对比图；

图6为流速3.5m/s下弯头外侧总冲刷腐蚀速率结果与测试结果对比图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法、系统、电子设备及介质，能够提高弯头冲刷腐蚀速率预测的准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法的流程图。参见图1，本发明一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法包括：

步骤101：通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值。

本发明通过对弯头试片进行多角度冲刷腐蚀测试，改变颗粒入射速度和角度，其中利用失重测量得到测试中试片的冲刷腐蚀速率W测试值；利用电化学阻抗谱测量和极化曲线测量得到流动腐蚀速率与冲蚀加速腐蚀速率之和，即总腐蚀速率C+ΔC测试值。进行多角度纯冲蚀测试，改变颗粒入射速度和角度，利用失重测量，得到测试中试片的纯冲蚀速率E测试值。然后将冲刷腐蚀速率W测试值、总腐蚀速率C+ΔC测试值和纯冲蚀速率E测试值带入以下公式(1)，获得测试中试片的腐蚀加速冲蚀速率ΔE测试值数据：

W＝C+ΔC+E+ΔE (1)

通过步骤101获得的试片在多角度冲刷腐蚀测试装置上的ΔE以便步骤102中做回归分析。

所述步骤101通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值，具体包括：

步骤1.1：将与待预测的弯头同样的钢材制作成试片。

使用与待预测的弯头同样的钢材制作成试片，试片大小需要与多角度冲刷腐蚀测试装置的安装位置大小相匹配，本发明具体实施方式中使用的试片大小为长、宽均为7mm，厚度为2mm。多角度冲刷腐蚀测试装置结构见图2。本发明实施例采用的多角度冲刷腐蚀测试装置包括离心泵201、流量计202、冷却管及温度计203、喷嘴204、试片205、搅拌叶片206、参比电极207、辅助电极208、进气管209、排液阀门210和电化学工作站211。图2中台面上整个方形的箱子里面是所用测试介质(水、砂等)，试片205可以调整角度，测试介质通过离心泵201加压，经过喷嘴204在水下喷射出来冲击到试片205上，会造成冲刷腐蚀。通过电化学测量、失重测量等来确定所需参数。

通过图2所示的多角度冲刷腐蚀测试装置对试片进行多角度的冲刷腐蚀测试，进行控制变量测试，其中喷嘴出口流速v分别为1.5m/s、2.5m/s、3.5m/s，冲击角度θ分别取60°、45°、30°和15°，每个测试进行两次，其中一次进行失重测量和电化学阻抗谱测量，另一次只进行极化曲线测量。每次测试周期8小时。为了保证测试数据的可靠性，每个测试重复三次。本发明中冲击速度就是多角度冲刷腐蚀测试的喷嘴射流速度，也是颗粒入射速度。

步骤1.2：对所述试片进行多角度冲刷腐蚀测试，测试介质包括水、砂、CO

具体地，多角度冲刷腐蚀测试中，测试介质为质量分数3.5％wt氯化钠溶液，溶液由去离子水和分析纯氯化钠配制而成。在测试前向盛装有介质溶液的水箱内连续通入高纯二氧化碳气体12小时，保证溶液达到二氧化碳饱和状态，并在测试中持续通入二氧化碳，维持溶液二氧化碳饱和状态最终溶液的pH达到4.9，最后加入1.25％wt石英砂，得到包括水、砂、CO

失重测量和电化学阻抗谱测量的具体过程如下：

测试前使用石油醚对试片除油，水砂纸逐级打磨至1000号，使用去离子水冲洗后再用无水乙醇脱水，然后放入真空干燥箱中干燥24h，称重，得到以下公式(2)中的参数m

式中，L为试片的失重速率，mm/a；m

失重测试后将试片取下，将试片周围的硅橡胶清除干净，按照GB/T16545-2015的规定配制盐酸六次甲基四胺除锈溶液，将其浸泡5min后使用软毛刷轻轻刷去残余腐蚀产物，使用去离子水将试片冲洗干净并使用无水乙醇进行脱水处理，放入真空干燥箱24h后进行称重，得到公式(2)中的参数m

参见图2，测试中用电化学工作站211对试片205进行原位电化学测量，将试片205作为工作电极，铂电极作为辅助电极208，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极207，由此构成三电极测试系统。进行电化学阻抗谱测量，其中电化学阻抗谱频率范围为100kHz～10mHz，交流正弦激励信号的幅值为10mV，采用图3所示的等效电路图，用ZsimpWin软件对阻抗谱数据进行拟合，得到R

极化曲线测量过程如下：

测试前使用石油醚对试片除油，水砂纸逐级打磨至1000号，使用去离子水冲洗后再用无水乙醇脱水，然后放入真空干燥箱中干燥24h，并采用单组分硅橡胶将其粘接至待测位置进行测试。

测试中进行极化曲线测量，极化曲线测量电位范围为以开路电位为基础±250mV，扫描速率为0.333mV/s，采用Powersuit软件对极化曲线拟合得到参数b

据Stern-Geary方程，活化过程下流动腐蚀电流密度可由以下公式计算：

根据腐蚀电流大小，可根据以下公式(3)将其转换为以mm/a为单位的腐蚀速率：

式中，y为腐蚀速率，mm/a；M为金属相对原子量，g/mol；z为金属转移电子数；ρ为金属密度，g/cm

将参数b

步骤1.3：对所述试片进行多角度纯冲蚀测试，测试介质仅包括水、砂，测试过程中改变测试介质的冲击角度和冲击速度，利用失重测量得到测试中试片的纯冲蚀速率测试值。

多角度纯冲蚀测试过程如下：

进行控制变量测试，其中喷嘴出口流速v分别为1.5m/s、2.5m/s、3.5m/s，冲击角度θ分别取60°、45°、30°和15°，每次测试周期8小时。为了保证测试数据的可靠性，每个测试重复三次。纯冲蚀测试介质为去离子水加入1.25％wt石英砂，为了去除电化学腐蚀的影响介质中不含有腐蚀性离子，在测试前向介质中持续通入高纯氮气12个小时，以确保驱除溶解氧的影响，最大程度上消除测试过程中金属表面可能发生阴极吸氧反应的可能性，在测试过程中持续保持高纯氮气持续通入。

其余测试步骤与失重测量一致，将各测试参数代入公式(2)中得到不同冲蚀角度和速度条件下的失重速率L的值，作为公式(1)中纯冲蚀速率E的测试值。二者区别在于，在冲刷腐蚀测试中失重测量后利用公式(2)可以得到冲刷腐蚀速率W测试值，而在纯冲蚀测试中失重测量后同样代入公式(2)得到的是纯冲蚀速率E测试值。本发明中的“失重”一词代表纯冲蚀或者冲刷腐蚀之后，试片的重量会降低，降低的重量差即为失重，对于纯冲蚀测试，失重速率L就是纯冲蚀速率E；对于冲刷腐蚀测试，失重速率就是冲刷腐蚀速率W。

步骤1.4：根据所述测试中试片的冲刷腐蚀速率测试值、总腐蚀速率测试值以及纯冲蚀速率测试值计算弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值。

本发明通过对弯头试片进行多角度冲刷腐蚀测试，改变颗粒入射速度和角度，利用失重测量得到测试中试片的冲刷腐蚀速率W测试值，利用电化学阻抗谱测量和极化曲线测量得到总腐蚀速率C+ΔC测试值。进行多角度纯冲蚀测试，改变颗粒入射速度和角度，利用失重测量，得到测试中试片的纯冲蚀速率E测试值，然后将各测试值代入公式W＝C+ΔC+E+ΔE获得测试中试片的腐蚀加速冲蚀速率ΔE测试值数据。

步骤102：根据所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值建立腐蚀加速冲蚀模型。

步骤102利用步骤101中的ΔE测试值数据，通过最小二乘法进行回归分析，得到腐蚀加速冲蚀速率ΔE和颗粒入射速度v、颗粒入射角度θ之间的关系式作为腐蚀加速冲蚀模型。

通过步骤101中最后得到不同角度和不同速度下的腐蚀加速冲蚀速率ΔE测试值。测试中控制的自变量有颗粒入射速度v和颗粒入射角度θ，因变量即腐蚀加速冲蚀速率ΔE(mm/a)。

通过Python语言环境进行测试数据最小二乘回归分析，图4所示为通过二元线性回归得到的回归值与实际值的对比图，其中散点为实际值，平面为回归值。从图4可以看出，测试真实值无法很好地与拟合得到的回归函数重合，因此需要进行多次拟合回归分析。

下表1分别列出了回归次数n＝2,3,4时，拟合的回归值与真实值以及误差，可以看到当n＝2时，回归值误差范围为-128.13％～79％，误差范围很大；当n＝3时，误差范围为-35.94％～25.71％，相对n＝2时有所改善；当n＝4时，误差范围为-3.28％～2.86％，回归值与测试真实值契合度很高，回归效果良好，如图5所示，其中散点为实际值，平面为回归值，可见图5中回归值和实际值契合度很高，因此选择n＝4时的拟合结果作为预测模型进行应用。

表1不同次数(n)拟合结果及误差

最终经过最小二乘回归分析拟合得到的关于冲击角度θ和冲击速度v的腐蚀加速冲蚀速率ΔE为：

ΔE＝-1.77-0.084v-0.00022θ-0.26v

公式(4)即为本发明实施例建立的腐蚀加速冲蚀模型。

步骤103：依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型。

利用理论推导得到冲蚀加速腐蚀速率ΔC和变形前的腐蚀电流密度i

所述步骤103依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型，具体包括：

步骤3.1：确定弯头在颗粒撞击过后的应变能与颗粒入射角度和入射速度之间的关系式；具体过程如下：

冲蚀加速腐蚀速率是由于颗粒撞击过后应变能的增加，应变能为：

其中，M

表面应力：

能量守恒方程：

v

入射速度、反弹速度与恢复系数e

一次撞击产生的形变量的体积：

将公式(9)和(6)代入公式(5)得到应变能与颗粒入射角度、速度之间的关系式：

步骤3.2：根据所述应变能与颗粒入射角度和入射速度之间的关系式建立颗粒碰撞变形后的腐蚀电流公式；具体过程如下：

确定局部变形和电化学反应的金属表面电化学势为：

μ

力学-电化学活度为：a

力学-电化学活度用过电位表示为：a

其中μ

反应电流密度i为：i＝nFS。反应速率S为：S＝ZCe

i＝nFKC (14)

其中，K＝Ze

反应达到平衡时的交换电流密度i

金属表面尚未发生变形时的交换电流密度为：

其中α、β为传递系数，α+β＝1；η为过电位；

将式(13)中推导得到的力学电化学活度代替阳极反应的浓度项C

其中

将式(15)中交换电流密度带入式(17a)、(17b)，得到：

金属表面变形前后的阳极极化净电流密度为：

其中

表面发生变形后的阳极反应和阴极反应的电流密度为：

其中

整个变形电极腐蚀电路的净电流密度为：

其中将过电位写作电位减去平衡电位的形式，即

将式(21)做如下变换：

式中，E

将式(23)带入式(22)，可以得到变形电极的净电流密度

式中

未变形电极的净电流密度i

对式(24)可以进行进一步的改写，得到：

其中

将式(27a)和式(27b)带入式(26)得到：

因此颗粒碰撞变形后的腐蚀电流与变形前的阳极电流关系(力学-电化学效应方程)为：

腐蚀电位变化量为：

将(30)代入(29)可以得到颗粒碰撞变形后的腐蚀电流公式：

步骤3.3：根据所述颗粒碰撞变形后的腐蚀电流公式建立冲蚀加速腐蚀模型；具体过程如下：

将应变能与颗粒入射角度、速度之间的关系式(10)代入颗粒碰撞变形后的腐蚀电流公式(31)，并且有i

将式(32)代入公式(3)即可得到冲蚀加速腐蚀模型为：

其中ΔC表示冲蚀加速腐蚀速率；M表示金属相对原子量；z表示金属转移电子数；ρ表示金属密度；i

步骤104：根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型。

已知冲刷腐蚀速率计算公式(1)，在步骤102中得到了腐蚀加速冲蚀模型，即ΔE与颗粒入射角度θ、入射速度ν之间的关系式(4)，在步骤103中得到了冲蚀加速腐蚀模型，即ΔC与颗粒入射角度θ、入射速度ν、变形前腐蚀电流密度i

W'＝C+ΔC+E+ΔE (34)

其中W'表示冲刷腐蚀速率；C表示腐蚀速率；ΔC表示冲蚀加速腐蚀速率；E表示冲蚀速率；ΔE表示冲蚀加速腐蚀速率。本发明的弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型(34)中，ΔC和ΔE采用本发明的冲蚀加速腐蚀模型(33)和腐蚀加速冲蚀模型(4)计算，腐蚀速率C和冲蚀速率E可以采用已有的腐蚀模型(例如氢离子传质的电化学模型)和已有的冲蚀模型等进行计算。

在采用本发明弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型进行冲刷腐蚀速率预测时，只需要利用发明的氢离子传质的电化学模型和目前已有的冲蚀模型在COMSOL软件上建立3D模型并设置需要预测的弯头参数，由此得到弯头上各个位置的C、E，再根据步骤102和步骤103得到的腐蚀加速冲蚀模型和冲蚀加速腐蚀模型计算ΔE和ΔC，组成弯头上各个位置的冲刷腐蚀速率W的四部分C、E、ΔE、ΔC，相加就是弯头冲刷腐蚀综合预测模型输出的冲刷腐蚀速率预测值W'。

步骤105：采用所述弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型预测弯头在水、砂、CO

首先使用COMSOL软件建立3D弯头模型，弯头直径为5.1cm，曲率半径设置为1.5D，前后直管段长度分别为1m、0.5m，确保流体到达和流出弯头部分时已经充分发展。网格采用物理场控制的流体力学选项划分，整个域的网格通过对进口平面划分网格之后扫掠生成，共计单元数43740个，网格平均质量0.8288，单元体积比0.01168，设置边界层数为5层，拉伸因子取1.2。弯头内流体流动模拟使用软件中CFD湍流模块，为了更好地得到壁面处的参数信息，湍流模型采用了k-ω模型求解。采用速度-压力边界条件，在入口设置法向流速大小，出口压力为1atm，壁边界处采用无滑移边界条件，对近壁区的湍流流动按标准壁面函数处理。弯头的入口速度分别设置为2.5m/s和3.5m/s，出口为自由流出，流体介质密度、粘度等物性参数按照水的物性参数设定，流体温度设定为25℃。此处提及的入口速度是3D模型中弯头的入口流速，它是模拟需要预测的弯头的实际流速所需的一个边界条件，本发明冲击速度v是多角度冲刷腐蚀测试中的名称，在3D模型中就是颗粒入射速度，是通过此COMSOL软件的3D模型计算得到的各个位置的颗粒入射速度，是计算得到的一个流体力学参数。

电化学模块采用电分析方法，通过二氧化碳水合反应以及碳酸的分布电离确定反应物浓度，弯头外表面设置为电极表面，设置阳极反应为铁氧化，阴极反应为析氢反应和碳酸直接还原，溶液和电极表面采用水基电中性条件，进口处输入初始的CO

氢离子传质模型的建立过程如下：

弯头主要成分为铁，阳极反应为：Fe-2e

传质极限电流密度为：i

化学反应引起的碳酸还原的电流密度为：

阳极电流密度为：i[Fe

本发明利用模拟软件建立弯头3D模型，即通过COMSOL软件建立的3D模型可以显示弯头每个位置的腐蚀电流密度，建立氢离子传质的电化学模型来求得弯头上各个位置的流动腐蚀电流密度i

本发明提供了的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法，通过分析影响弯头冲刷腐蚀的主要因素，提出了在水、砂、CO

为了证明模型的准确性，进行了弯头的验证测试，将测试中弯头的几个典型位置的冲刷腐蚀失重速率W与模型预测值进行了比较，并且与其他现有的模型进行了比较，比较结果见图6，图6中Modeling表示采用本发明的弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型计算得到的总冲刷腐蚀速率W(即总失重速率，Weight Loss Rate)；Experiment表示用弯头做的验证试验中的总失重速率W；Wood et al表示Wood等人研究得到的冲刷腐蚀模型的计算值；Stacket al表示Stack等人研究得到的冲刷腐蚀模型的计算值。从图6中可以看出，在弯头外侧60°、90°的位置，本发明相比Wood、Stack等人开发的模型计算得到的冲刷腐蚀速率更加接近验证试验的数据，也就是说，本发明的弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型在弯头外侧出口最危险的位置冲刷腐蚀失重速率预测值更为准确。

本发明提供的一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法，是一种基于多角度冲刷腐蚀分析测试、单个颗粒产生的塑性形变和对颗粒入射速度和入射角度的拟合回归分析的弯头冲刷腐蚀预测方法，首先利用多角度冲刷腐蚀装置对试片进行测试，获得试片腐蚀加速冲蚀速率ΔE以便进行回归分析得到ΔE的关系式；然后通过对单粒子撞击的应变能与腐蚀电流密度之间关系的推导得到冲蚀加速腐蚀速率ΔC的关系式；最后在COMSOL软件上进行弯头的3D建模，利用发明的氢离子传质的电化学模型和已有的冲蚀模型获得C、E，通过将之前得到的ΔE、ΔC加入上述两个模型中最终获得本发明的在水、砂、CO

基于本发明提供的方法，本发明还提供一种弯头冲刷腐蚀速率模型预测系统，包括：

多角度冲刷腐蚀测试模块，用于通过多角度冲刷腐蚀测试获得弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值；

腐蚀加速冲蚀模型建立模块，用于根据所述弯头在不同冲击角度和冲击速度下的腐蚀加速冲蚀速率测试值建立腐蚀加速冲蚀模型；

冲蚀加速腐蚀模型建立模块，用于依据弯头在颗粒撞击过后应变能的变化建立冲蚀加速腐蚀模型；

综合预测模型建立模块，用于根据所述腐蚀加速冲蚀模型和所述冲蚀加速腐蚀模型建立弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型；

冲刷腐蚀速率预测模块，用于采用所述弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型预测弯头在水、砂、CO

本发明通过控制变量的方法探究颗粒冲击角度和冲击速度这两个关键动力学参数对于冲刷腐蚀的交互作用的关系，并结合相关理论和测试结果，建立颗粒冲击角度、冲击速度与冲刷腐蚀交互作用关系，从而建立了更为可靠的弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型。与前人总结的交互作用模型相比，本发明弯头冲刷腐蚀速率综合预测模型还考虑了腐蚀对冲蚀的作用，在弯头外侧出口最危险的位置冲刷腐蚀速率预测值更为准确。

进一步地，本发明还提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行所述的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法。

此外，上述的存储器中的计算机程序通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

进一步地，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时可以实现所述的弯头冲刷腐蚀速率模型预测方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。