D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.02.053 第21卷第2期 北京科技大学学报 Vol.21 No.2 1999年4月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Apr.1999 海水对金属腐蚀因素的分析及预测 杨晓明)陈明文2)张渝3》戴明安)朱相荣4) 1)北京科技大学高教所，北京1000832)北京科技大学数力系100083 3)北京电子工业职工中专1000104)冶金部青岛海洋腐蚀研究所，青岛266071 摘要应用灰关联分析原理讨论了海水环境与金属腐蚀性之间的关系.基于灰关联度的计算， 找出了在全浸带条件下，海水中对A,钢具有腐蚀影响的主要因素，利用人工神经网络BP算法建 立了海水环境对A,钢的腐蚀作用模型.用该模型预测了新海水域环境下金属的腐蚀速度，取得了 较好的结果， 关键词灰关联分析：BP网络；海水腐蚀预测 分类号0235 1海水腐蚀因素的灰关联分析 似程度来衡量因素间关联程度.它对样本量的多 少没有过分要求，也不需要典型的分布规律，且 1.1材料腐蚀因素分析 计算量小， 海水是含有生物、悬浮泥沙、溶解气体、腐烂 (1)关联度分析方法 有机物和多种盐类的复杂溶液.在海洋环境中金 设有m个与母因素X。有一定关联作用的子 属的腐蚀受到各种环境因素的影响，而影响金属 因素(X,X2,…,X).它们有N组数据或序列： 腐蚀速度的因素主要有海水温度、溶解氧含量、 母序列X(),k=1,2,…,N: 盐度、pH值、生物活性等. 子序列 X(k),k=1,2,…,Ni=1,2,…,m. 溶解氧含量是海水具有腐蚀性的一个重要 因素，对于许多常用的金属来说，氧含量越高，侵 均值化处里天-之三-大产调 蚀速度越快.温度升高通常能加速化学反应，提 高腐蚀速度，但是随着温度升高，氧的溶解度随 网=因 Xo 的 x(因 之下降，从而消弱了温度效应.盐度在各海域中 其中，k=1,2,…,Ni=1,2,,m. 变化范围不大，对金属腐蚀有一定影响，pH值处 关联系数计算： 于中性时，对腐蚀行为影响较小.生物因素是影 响金属腐蚀的重要因素，生物污损的影响很复 5(k内= 杂，有时它减少金属的腐蚀量，但多数情况下增 min·minx,(因-x(kl+max·maxx()-x(k因l 加金属的腐蚀， lx()x()+0.5max max()-x(k)l 海水环境中许多因素之间是相互联系的，其 中某一因素变化便会影响其他因素的数值，因此 (1) 很难区分每个因素的单独作用.对于这样一个部 则关联度计算为： 分信息确定、部分信息不确定的系统如何分析， (2) 以及如何确定各因素的影响大小，我们引进了灰 色关联度理论. 式中：r,就是衡量系统因素之间关联性的量度；刀 1,2灰色关联度理论的应用 是分辨系数，0<7<1，一般取n=0.5.r>0.6, 灰色关联度理论是一种利用数据相对较少 即认为子母因素之间有关联；如果r,>「，则认为 的几何分析方法.它根据因素之间发展态势的相 X对X,的关联程度大于X (2)应用 1998-10-03收稿杨晓明男，39岁，副教授 现以A,钢作为试验样品，研究其在全浸带的 ◆国家自然科学基金资助课题(No.59290900)第2 1卷 1 9 ,年 第2期 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e sr i yt o f S e i e n c e a n d T e e h n l o gy B e ij in g V o l 一 2 1 A P r · N O 一 2 1 9 99 海水对金属腐蚀 因素的分析及预测 杨 晓 明 ’ ) 陈明文 2) 张 渝 3) 戴明安 4) 朱相 荣4) l )北京科技大学高教所 , 北京 10 0 0 8 3 2 )北京科技大学数力系 10 0 0 5 3 3 )北京 电子工 业 职工 中专 10 0 0 10 4) 冶金部青岛海洋腐蚀研究所 , 青岛2 6 6 0 71 摘 要 应用 灰 关联分析原理讨 论了 海水环 境与 金属腐 蚀性之 间的关系 . 基于 灰关联度 的计算 , 找出了 在全 浸带条件下 , 海水 中对 A , 钢具有 腐蚀影响 的主 要 因 素 · 利用 人工神 经网络 B P 算 法建 立 了海水 环境对 A , 钢 的腐蚀作 用模型 · 用 该模 型 预测 了 新海水域环境 下金 属 的腐蚀速度 , 取 得了 较好 的结果 . 关键词 灰 关 联分 析;B P 网络; 海水腐蚀预测 分类号 0 2 3 5 1 海水 腐蚀 因素的灰关 联分析 1 . 1 材料腐蚀因素分析 海水 是 含 有 生 物 、 悬 浮泥 沙 、 溶 解 气体 、 腐 烂 有 机物 和多 种 盐类的复 杂 溶 液 . 在海 洋 环境 中金 属 的腐蚀受到 各种 环 境 因素的 影 响 , 而 影 响金 属 腐蚀 速度 的 因 素主要 有 海 水 温 度 、 溶 解 氧 含 量 、 盐度 、 p H 值 、 生 物活性等 . 溶解 氧 含量 是 海 水具有 腐蚀性 的 一 个重 要 因 素 . 对于许多 常用 的金属 来说 , 氧含 量 越 高 , 侵 蚀速 度越 快 . 温 度升 高通 常能加速 化学 反 应 , 提 高腐蚀 速 度 , 但是 随 着 温 度 升 高 , 氧 的 溶解度 随 之 下 降 , 从而 消弱 了温 度 效应 . 盐 度 在 各海域 中 变 化 范围不大 , 对金 属 腐蚀有 一 定影 响 , p H 值处 于 中性 时 , 对腐蚀行 为影 响较 小 . 生 物 因 素是 影 响 金 属 腐蚀 的 重 要 因 素 , 生 物 污 损 的 影 响 很 复 杂 , 有 时它 减 少 金 属 的腐蚀 量 , 但 多 数情 况下 增 加金 属 的腐蚀 . 海水环境 中许多 因素之间是 相 互联 系 的 , 其 中某 一 因 素变 化便 会影 响其他 因素 的数 值 , 因此 很难 区 分每个 因素的单独作用 . 对于 这样 一 个部 分 信息 确 定 、 部 分 信 息不 确 定 的系 统 如 何 分 析 , 以 及 如 何确定 各因素 的影 响大 小 , 我们 引 进 了 灰 色关 联度 理论 . L Z 灰色 关联度 理论的应用 灰色 关联 度 理 论 是 一 种 利 用数 据相 对较 少 的几 何分析方 法 . 它根 据 因 素之 间 发展 态 势的相 19 9 8 一 10 一 0 3 收稿 杨晓明 男 , 39 岁 , 副教授 * 国 家 自然科学基金资助课题 ( N o . 5 9 2 9 0 9 o 0) 似 程 度 来衡 量 因素间 关联程 度 . 它 对样 本量 的 多 少 没 有 过 分 要 求 , 也 不 需 要 典 型 的 分布规律 , 且 计算量小 . ( l) 关联度 分析方 法川 . 设有 m 个与母 因 素 x0 有 一定 关联作 用 的 子 因素 xl( , 长 , 一弋 ) . 它 们有 N 组数据或 序列 : 母 序 列 x0 (k) , k = 1 , 2 , … , 角 子 序列 蒸( k) , k = 1 , 2 , 一 , 凡 i 二 1 , 2 , 二 , m . “ 值化处理 : 瓦 一 翘 x0 (k) ; 又 x 天k) 其 中 , k = 1 , 2 , … , ;N 关联 系数计算 : 氛(k) = x 天k) x, k() 一 丁 ’ , 2 , … , m . k 林=X了一0 一X k) 一一 了 ` 、 , x0 吧 · mk }x6( k) 一 ix( x)I + 。 m黔 吧x6(I k) 一 ix( l) }x6( k) 一 ;x( l)I + .05 m鲜哪 x lx6( k) 一 x6( l) ( l ) 则 关联度 计算为 : 。 一 搪 影。 (2 ) 式 中 : r ` 就是 衡 量 系 统 因 素之 间关 联性 的量度 ; 。 是 分 辨 系数 , 0 < 粉 < 1 , 一般 取 , = .0 5 .ir > .0 6, 即 认为 子母 因 素之 间有 关联 ; 如果 ir > jr , 则 认为 戈 对 x0 的关 联程 度大 于再 · (2 ) 应用 . 现 以 A , 钢作为试验 样 品 , 研究其在全浸带的 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 02. 053