作者：郝文奎、陳鑫、徐玲玲、韓宇、陳云、黃璐瑤、朱志祥、楊丙坤、王曉芳、張強(qiáng)

1 國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司先進(jìn)輸電技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京

2 國(guó)家電網(wǎng)公司直流技術(shù)中心，北京

我國(guó)輸電線路長(zhǎng)度、輸電規(guī)模、輸電電壓水平均居世界第一。 電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是保障國(guó)家能源的關(guān)鍵。 隨著特高壓工程跨區(qū)、跨省輸電的發(fā)展以及“一帶一路”建設(shè)和特高壓工程“走出去戰(zhàn)略”的推進(jìn)和實(shí)施，各類電網(wǎng)設(shè)備和材料面臨著更多的挑戰(zhàn)。使用環(huán)境更加多樣化、更加復(fù)雜、更加惡劣。 ，這將導(dǎo)致電網(wǎng)工程設(shè)備材料過(guò)早腐蝕失效。 腐蝕已成為影響電網(wǎng)安全、制約電網(wǎng)發(fā)展的嚴(yán)重問(wèn)題[1]。

目前，電網(wǎng)工程設(shè)備普遍采取統(tǒng)一的防腐措施。 由于使用環(huán)境復(fù)雜多樣，設(shè)備材料的腐蝕規(guī)律和特點(diǎn)以及使用壽命具有明顯的地區(qū)和環(huán)境差異[2]。 基于不同腐蝕等級(jí)的差異化防腐設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)是提高各行業(yè)工程設(shè)備應(yīng)對(duì)重腐蝕環(huán)境能力的關(guān)鍵，對(duì)于降低不同行業(yè)的腐蝕成本具有重要意義。 20世紀(jì)60年代，英國(guó)繪制了不列顛群島的大氣腐蝕圖。 隨后，瑞士、巴西、西班牙等國(guó)的研究人員根據(jù)積累的腐蝕數(shù)據(jù)繪制了各自國(guó)家或當(dāng)?shù)氐拇髿飧g圖以供指導(dǎo)。 國(guó)家或地區(qū)大氣腐蝕性評(píng)估及材料使用壽命預(yù)測(cè)[3-6]。 國(guó)內(nèi)對(duì)材料腐蝕圖的研究起步較晚，基礎(chǔ)也比較薄弱。 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所根據(jù)沉陽(yáng)市36個(gè)腐蝕試驗(yàn)站的碳鋼腐蝕數(shù)據(jù)，繪制了沉陽(yáng)市大氣腐蝕等值線圖，明確了工業(yè)污染對(duì)沉陽(yáng)市金屬材料腐蝕的影響。 7]。 范等人。 文獻(xiàn)[8]對(duì)山東省100個(gè)變電站的熱鍍鋅鋼板進(jìn)行了一年的腐蝕速率采集，構(gòu)建了山東省大氣腐蝕等級(jí)分布圖。 黃等人。 [9]在廣東省建立了48個(gè)“暴露法”現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)站，繪制了廣東省Q235鋼的腐蝕速率圖。 但由于國(guó)土面積廣闊，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，國(guó)家電網(wǎng)公司尚未形成覆蓋公司運(yùn)營(yíng)區(qū)域的高精度大氣腐蝕圖，長(zhǎng)期以來(lái)無(wú)法解決這一問(wèn)題。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)是繪制大氣腐蝕圖的基礎(chǔ)，是提高腐蝕圖精度的重要保證。 維拉等人。 [10]根據(jù)智利31個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)碳鋼和鍍鋅鋼一年腐蝕數(shù)據(jù)的積累，繪制了智利國(guó)家腐蝕圖。 庫(kù)馬爾等人。 [11]通過(guò)不斷收集印度32個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的腐蝕數(shù)據(jù)，繪制了印度的大氣腐蝕圖。 但考慮到這些國(guó)家幅員遼闊，氣候變化差異巨大，基于小比例尺現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的腐蝕圖無(wú)法滿足工程建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)的需要。 同時(shí)，為了減少現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)消耗的人力、物力、財(cái)力，“暴露法”現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通常在城市地區(qū)進(jìn)行。 然而，電力、通信、交通等大型基礎(chǔ)設(shè)施更廣泛地分布在農(nóng)業(yè)和自然環(huán)境中，確定這些區(qū)域的精確腐蝕水平具有挑戰(zhàn)性。 為了更好地預(yù)測(cè)這些地區(qū)的大氣腐蝕水平，基于長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境腐蝕試驗(yàn)，不同的研究團(tuán)隊(duì)提出了基于環(huán)境參數(shù)的腐蝕預(yù)測(cè)模型。 最廣泛使用的是 ISO 9223 中推薦的劑量反應(yīng)函數(shù)[12]。 根據(jù)年平均Cl沉積速率、SO2沉積速率、溫度和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)了碳鋼、Zn、Cu和Al四種金屬材料的1年腐蝕速率。 然而，不同氣候條件下劑量反應(yīng)函數(shù)的預(yù)測(cè)精度差異很大。 卡斯塔涅達(dá)等人。 [13]提出ISO 9223中的劑量響應(yīng)函數(shù)可能低估亞洲內(nèi)陸的腐蝕速率，應(yīng)避免在插值計(jì)算中大量使用劑量響應(yīng)函數(shù)計(jì)算的腐蝕速率。

在制圖過(guò)程中，反距離空間插值等插值技術(shù)在大氣腐蝕圖中得到了廣泛的應(yīng)用。 反距離空間插值方法在計(jì)算待插值點(diǎn)的屬性值時(shí)，選擇插值點(diǎn)附近固定數(shù)量或固定距離范圍的樣本點(diǎn)參與權(quán)重計(jì)算。 距離待插值點(diǎn)越近，權(quán)重越大，對(duì)待插值點(diǎn)的影響越大； 到待插值點(diǎn)的距離較大； 插值點(diǎn)越遠(yuǎn)，權(quán)重越小，對(duì)插值點(diǎn)的影響越弱[14,15]。 當(dāng)樣本點(diǎn)密集時(shí)，采用反距離插值法預(yù)測(cè)精度較高。 本次研究在國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)營(yíng)區(qū)域內(nèi)建立了2205個(gè)現(xiàn)場(chǎng)“暴露法”試驗(yàn)站，對(duì)碳鋼和鍍鋅鋼進(jìn)行了為期一年的現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)。 根據(jù)距海不同距離處的Cl-沉積速率，建立了我國(guó)沿海地區(qū)Cl-擴(kuò)散模型。 利用ISO 9223推薦的劑量響應(yīng)函數(shù)，計(jì)算了海岸30公里范圍內(nèi)2918個(gè)地點(diǎn)的腐蝕速率。 在此基礎(chǔ)上，采用反距離空間插值法繪制了國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)營(yíng)區(qū)域碳鋼和鍍鋅鋼的大氣腐蝕圖。 通過(guò)交叉驗(yàn)證，計(jì)算出不同權(quán)重值對(duì)地圖精度的影響。 本研究繪制的大氣腐蝕圖為后續(xù)電網(wǎng)工程的差異化防腐設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維提供指導(dǎo)，也將為不同行業(yè)的防腐設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

現(xiàn)場(chǎng)暴露試驗(yàn)選用的材料為Q235鋼和鍍鋅鋼。 Q235鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.16、Mn 0.61、Si 0.20、S 0.02、P 0.019、Fe余量。 鍍鋅鋼鍍鋅層厚度為（90±5）μm。 樣品尺寸為150mm×70mm×3mm。 樣品表面用60、240、400和800目砂紙?zhí)幚怼?樣品使用前用丙酮脫脂并用無(wú)水乙醇超聲清洗。 用精度為0.0001g的分析天平稱重并記錄后，將樣品密封，以確保樣品不發(fā)生腐蝕，然后再投入測(cè)試。 樣品架正面朝南放置，樣品與水平面成45°角。 每組有3個(gè)平行樣品，保證腐蝕失重?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 按照GB/T 19292.1-2018的要求，實(shí)驗(yàn)周期設(shè)置為1 a。 經(jīng)過(guò)1年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，按照GB/T 16545-2015的方法回收所有樣品并去除腐蝕產(chǎn)物。 用公式（1）計(jì)算碳鋼和熱鍍鋅鋼的腐蝕速率：

式中，rcorr為腐蝕速率，g·m-2·a-1； w0和wt分別為試驗(yàn)原始質(zhì)量和去除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量，g； s為樣品暴露面積，m2； t為樣品暴露時(shí)間a，本次測(cè)試為1a； d為材料密度，g·cm-3，碳鋼和Zn的密度分別為7.86和7.14 g·cm-3。

1.2 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地

根據(jù)以下三個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置原則，在全國(guó)26個(gè)省份336個(gè)地市建立了2393個(gè)“暴露法”現(xiàn)場(chǎng)腐蝕試驗(yàn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)站：一是地理區(qū)域分布均勻，監(jiān)測(cè)1個(gè)每1000~1500平方公里設(shè)站，每個(gè)市（區(qū)）不少于5~10個(gè)測(cè)試站，保證地圖繪制的統(tǒng)一性； 二是適當(dāng)增加重腐蝕區(qū)域的數(shù)量，在靠近海岸線和重工業(yè)污染區(qū)域不同距離設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，增加點(diǎn)的分布密度，保證重腐蝕區(qū)域腐蝕等級(jí)判定的準(zhǔn)確性。 三是特高壓變電站優(yōu)先。 在保證上述選點(diǎn)原則的同時(shí)，優(yōu)先考慮特高壓變電站設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以滿足重大電網(wǎng)工程建設(shè)需要。

1.3 環(huán)境數(shù)據(jù)收集

環(huán)境數(shù)據(jù)采集時(shí)間與現(xiàn)場(chǎng)暴露測(cè)試時(shí)間一致。 共采集我國(guó)沿海25個(gè)城市的溫度、相對(duì)濕度、SO2沉降率、Cl-沉降率等相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均。 其中，溫濕度數(shù)據(jù)來(lái)自氣象部門。 采用GB/T 19292.3-2018推薦的PbO2圓筒法和干片法采集SO2沉降率和Cl-沉降率。 表1為不同城市的平均氣溫、平均濕度和SO2沉降率。 表2顯示了距海不同距離處的平均Cl沉積率。 以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了我國(guó)沿海地區(qū)Cl-擴(kuò)散模型。 通過(guò)該模型，可以計(jì)算出不同海岸距離的Cl沉積率。 在此基礎(chǔ)上，根據(jù)ISO 9223提出的劑量響應(yīng)函數(shù)計(jì)算了海岸30公里范圍內(nèi)2918個(gè)地點(diǎn)的腐蝕速率。

表1 不同沿海地區(qū)環(huán)境因子數(shù)據(jù)

表 1. 來(lái)自

表2 不同距海距離的Cl-沉降率

表2. Cl-的比率沿

1.4 大氣腐蝕圖

大氣腐蝕性分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)ISO 9223規(guī)定采用1a期腐蝕失重或劑量響應(yīng)函數(shù)的腐蝕速率計(jì)算方法評(píng)價(jià)大氣腐蝕性等級(jí)，金屬材料的大氣腐蝕性等級(jí)根據(jù)腐蝕速率 C1、C2、C3、C4、C5 和 CX。 本研究分別通過(guò)失重法和劑量響應(yīng)函數(shù)計(jì)算了2393個(gè)“暴露法”現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)站和2918個(gè)沿海站的碳鋼和鍍鋅鋼的腐蝕速率，并確定了試驗(yàn)站的大氣腐蝕水平。

腐蝕圖的建立需要利用空間數(shù)據(jù)插值理論，對(duì)現(xiàn)有場(chǎng)地的腐蝕測(cè)試數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行擴(kuò)展，將分散的腐蝕數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為連續(xù)的數(shù)據(jù)平面，從而直觀地顯示我國(guó)各地區(qū)的腐蝕情況。 分別采用反距離空間插值法（IDW）和克里格空間插值法（）繪制大氣腐蝕數(shù)字圖，空間分辨率為2 km×2 km。 采用交叉驗(yàn)證比較兩種方法在不同拉拔參數(shù)下的腐蝕等級(jí)精度。 IDW 插值假設(shè)彼此靠近的事物比相距較遠(yuǎn)的事物更相似。 插值結(jié)果由局部加權(quán)平均估計(jì)，如式(3)和式(4)所示：

式中，Z0為預(yù)測(cè)點(diǎn)的估計(jì)值，Zi為給定點(diǎn)的觀測(cè)值； λi為權(quán)重值，為正實(shí)數(shù)； N表示用于估計(jì)的采樣點(diǎn)數(shù)； p是功率參數(shù)。 p的值越大，對(duì)最接近插值點(diǎn)的值的影響就越大。 目標(biāo)位置的參數(shù)預(yù)測(cè)是所有站點(diǎn)的“分配權(quán)重”和“測(cè)量值”的總和。 本研究選擇p=1-4來(lái)優(yōu)化大氣腐蝕圖。

1.5 大氣腐蝕圖的交叉驗(yàn)證

選取700個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗(yàn)證，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)之間的誤差來(lái)評(píng)估兩種方法腐蝕等級(jí)的準(zhǔn)確性。 為了能夠兼顧定量和定性評(píng)價(jià)，本文采用誤差標(biāo)準(zhǔn)的三個(gè)要素：平均絕對(duì)誤差（MAE）、相對(duì)平均誤差（RME）和均值根誤差（RMSE）。 作為評(píng)價(jià)插值效果的標(biāo)準(zhǔn)。 其中，MAE反映了估計(jì)值的實(shí)測(cè)誤差范圍，定量給出了誤差； RME可以反映不同數(shù)據(jù)量或不同元素的相對(duì)誤差值并定性給出誤差范圍； RMSE反映了樣本的離散程度。 該值越小，插值結(jié)果越好。 插值提取后，使用最后 10 個(gè)地點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)估算腐蝕速率。 然后將預(yù)測(cè)的腐蝕速率與提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 對(duì)700個(gè)地點(diǎn)的腐蝕速率、腐蝕類別和結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。 本研究采用了以下三種統(tǒng)計(jì)方法：

式中，Z0和Zi分別為同一點(diǎn)i點(diǎn)對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)腐蝕速率和觀測(cè)腐蝕速率。 MAE、RME和RMSE的值越小，插值精度越高。

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣腐蝕分類

根據(jù)ISO 9223提供的腐蝕等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，大氣腐蝕性分為C1至CX 6個(gè)等級(jí)。 碳鋼和鍍鋅鋼第一年的腐蝕率及其對(duì)應(yīng)的腐蝕級(jí)別見(jiàn)表3，不同腐蝕級(jí)別的比例見(jiàn)圖1。對(duì)于碳鋼，79%以上的腐蝕試驗(yàn)站是位于輕度腐蝕區(qū)域，其中C2占41.29%，C3占33.88%，C1僅占3.85%。 C4、C5和CX表明該部位腐蝕速率較高，存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，其中C5和CX分別占5.65%和1.53%。 與碳鋼類似，鍍鋅鋼的C2、C3級(jí)腐蝕試驗(yàn)站數(shù)量最多，分別占41.29%和33.88%。 C4、C5、CX腐蝕等級(jí)鍍鋅鋼的比例分別為11.92%、4.39%、CX。 1.05%。

表3 大氣腐蝕性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 鋼材及第一年鋼材率

圖1 不同腐蝕水平下試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量比例

圖1 鋼(a)和鋼(b)

2.2 沿海Cl擴(kuò)散模型

對(duì)于沿海地區(qū)的電網(wǎng)設(shè)備來(lái)說(shuō)，Cl-是影響金屬材料耐腐蝕性能的主要因素。 Cl-的泄漏會(huì)影響腐蝕產(chǎn)物膜的密度，加速金屬基體與電解液的接觸，引起腐蝕。 一般來(lái)說(shuō)，越靠近海岸線，Cl-含量越高。 隨著距海岸距離的增加，Cl-沉降速率會(huì)顯著降低，導(dǎo)致近距離沿海地區(qū)大氣腐蝕水平發(fā)生較大變化。 根據(jù)不同離岸距離Cl-沉降率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)（表2），模擬分析了大氣鹽霧分布規(guī)律，建立了沿海地區(qū)Cl-擴(kuò)散模型，如圖2所示。 Cl-沉積率沿海岸線最高，并隨著離海距離的增加呈指數(shù)下降。 距海面距離大于5 km后，Cl-變化趨于穩(wěn)定。 距海8 km處Cl-沉降率略有增加。 這是因?yàn)槌鞘薪ㄖ日诒挝镒钃趿薈l-的擴(kuò)散，形成局部Cl-沉積。 這顯示了與 Cole 等人提出的澳大利亞沿海地區(qū) Cl 擴(kuò)散模型類似的變化模式。 [16]。 陳等人。 文獻(xiàn)[17]根據(jù)廣東沿海200米范圍內(nèi)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了廣東沿海地區(qū)Cl-沉積速率和碳鋼腐蝕速率隨海岸距離的變化規(guī)律。 本研究根據(jù)海岸30公里范圍內(nèi)不同站點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了更遠(yuǎn)距離的Cl擴(kuò)散模型。 基于該模型，在我國(guó)海岸30公里范圍內(nèi)選取了2918個(gè)站點(diǎn)，計(jì)算了站點(diǎn)所在地的Cl-沉降率。

圖2 沿海Cl-擴(kuò)散模型

圖2 Cl-模型中

2.3 沿海地區(qū)劑量響應(yīng)函數(shù)

對(duì)于沿海地區(qū)，隨著距海洋距離的增加，Cl-沉積速率迅速降低，導(dǎo)致不同金屬材料的腐蝕水平迅速變化。 由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)地點(diǎn)數(shù)量的限制，沿海地區(qū)，特別是距海岸線0～1公里范圍內(nèi)的腐蝕數(shù)據(jù)不足，導(dǎo)致腐蝕等級(jí)判定存在誤差。 為了解決這一問(wèn)題，本研究利用ISO 9223中的劑量響應(yīng)函數(shù)，結(jié)合Cl-沉積率、SO2沉積率、溫度和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)，計(jì)算了海岸30公里范圍內(nèi)2918個(gè)地點(diǎn)的腐蝕率，并確定了相應(yīng)的腐蝕等級(jí)。 與Cl-沉降速率相比，沿海地區(qū)的溫度、相對(duì)濕度和SO2沉降速率相對(duì)穩(wěn)定。 Cl 沉積率使用 2.2 中提出的 Cl 擴(kuò)散模型計(jì)算。 SO2沉降率、溫度和相對(duì)濕度通過(guò)計(jì)算表2的平均值確定。碳鋼和鍍鋅鋼的劑量響應(yīng)函數(shù)如下：

式中，rcorr為碳鋼和Zn的一年腐蝕速率，μm·a-1； Pd、Sd分別為年平均SO2沉降率和年平均Cl-沉降率，mg·m-2·d-1； T和RH分別代表年平均溫度（℃）和相對(duì)濕度（%）； fSt和fZn分別是碳鋼和鋅的相關(guān)系數(shù)。 結(jié)合2393個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試站實(shí)測(cè)的碳鋼和鍍鋅鋼腐蝕數(shù)據(jù)，共同參與插值計(jì)算，提高腐蝕圖中腐蝕等級(jí)的準(zhǔn)確性。

2.4 碳鋼和鍍鋅鋼的腐蝕圖譜

根據(jù)2393個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試點(diǎn)碳鋼和鍍鋅鋼的1年腐蝕速率以及劑量響應(yīng)函數(shù)計(jì)算的2918個(gè)沿海站點(diǎn)的腐蝕速率，利用反距離空間繪制碳鋼和鍍鋅鋼的腐蝕圖插值法。 。 圖3為碳鋼和鍍鋅鋼的大氣腐蝕圖，p值分別設(shè)置為1、2、3和4。 采用靈活的搜索半徑策略，通過(guò)插入點(diǎn)附近的10個(gè)樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算插值結(jié)果。 當(dāng)使用不同的p值時(shí)，碳鋼的腐蝕水平分布總體保持一致。 沿海地區(qū)碳鋼大氣腐蝕水平明顯高于內(nèi)陸地區(qū)，與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)相符。

圖3 電網(wǎng)碳鋼大氣腐蝕圖

圖3 p為1(a)、2(b)、3(c)、4(d)的電網(wǎng)用鋼圖

圖4 鍍鋅鋼在電網(wǎng)中的大氣腐蝕圖

圖4 p為1(a)、2(b)、3(c)、4(d)的電網(wǎng)用鋼圖

插值完成后，共選取不同省份的700個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行交叉驗(yàn)證，將各點(diǎn)的實(shí)測(cè)腐蝕速率與插值計(jì)算的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較。 分別計(jì)算RME、MAE和RMSE，如表4所示。隨著p值的增大，RME、MAE和RMSE均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)； 當(dāng)p為2時(shí)，反距離空間插值對(duì)碳鋼腐蝕速率的預(yù)測(cè)效果最好。 對(duì)于碳鋼，RME、MAE 和 RMSE 分別為 25.16%、0.239 和 0.298 μm/a。 鍍鋅鋼的RME、MAE和RMSE分別可達(dá)26.65%、0.256和0.309μm/a。 考慮到研究區(qū)域面積超過(guò)770萬(wàn)平方公里，這一結(jié)果是合理的。 三種交叉驗(yàn)證方法均表明反距離空間插值算法能夠更好地模擬大氣環(huán)境的空間變化及其對(duì)碳鋼腐蝕速率的影響。

表4 不同p值下的交叉驗(yàn)證結(jié)果

表 4 與 p 交叉的 RME、MAE 和 RMSE

對(duì)于電網(wǎng)而言，輸電線路和變電站工程的建設(shè)更關(guān)注典型金屬的大氣腐蝕水平，而不是工程沿線或位置的精確腐蝕速率。 因此，通過(guò)交叉驗(yàn)證計(jì)算大氣腐蝕水平的準(zhǔn)確性是工業(yè)界更重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。 將700個(gè)試驗(yàn)站的預(yù)測(cè)腐蝕水平與實(shí)測(cè)腐蝕水平進(jìn)行比較，結(jié)果如表5所示。對(duì)于碳鋼，當(dāng)p=1時(shí)，571個(gè)試驗(yàn)站的預(yù)測(cè)腐蝕水平與實(shí)測(cè)腐蝕水平一致，腐蝕等級(jí)精度為81.6%。 95 個(gè)測(cè)試站的預(yù)測(cè)腐蝕水平與實(shí)測(cè)腐蝕水平相差 1 級(jí)（高或低）。 同時(shí)，34個(gè)地點(diǎn)大氣腐蝕等級(jí)相差2級(jí)。 當(dāng)p=2時(shí)，腐蝕等級(jí)精度達(dá)到85.3%，597個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的大氣腐蝕等級(jí)與實(shí)測(cè)水平一致。 只有 11% 和 3.7% 的測(cè)試站腐蝕水平與測(cè)量水平相差 1 和 2 腐蝕水平。 當(dāng)p值為3和4時(shí)，預(yù)測(cè)大氣腐蝕水平的準(zhǔn)確度分別為83.4%和81.7%。 對(duì)于鍍鋅鋼，當(dāng)p=2時(shí)，腐蝕等級(jí)精度也最優(yōu)，達(dá)到85.9%。 601個(gè)試驗(yàn)站的預(yù)測(cè)腐蝕等級(jí)與實(shí)測(cè)腐蝕等級(jí)一致。 腐蝕等級(jí)相差1級(jí)和2級(jí)的站點(diǎn)比例也最低。 分別為10.7%和3.4%。

表5 碳鋼和鍍鋅鋼大氣腐蝕等級(jí)精度預(yù)測(cè)結(jié)果

表5 鋼材及鋼材

當(dāng)p=2時(shí)，不同腐蝕級(jí)別對(duì)應(yīng)的面積及面積比如表6所示。本研究涉及的面積90%以上處于C2和C3腐蝕級(jí)別。 C2和C3腐蝕級(jí)別對(duì)應(yīng)的碳鋼和鍍鋅鋼比例分別達(dá)到48.73%、43.55%、49.25%和43.71%。 其中C2多發(fā)生在我國(guó)西南和東北地區(qū)，C3多發(fā)生在西北和東部地區(qū)。 C1腐蝕級(jí)別區(qū)域較小，主要分布在我國(guó)西藏、四川西部和寧夏部分地區(qū)。 碳鋼和鍍鋅鋼分別占研究面積的1.71%和1.79%。 腐蝕等級(jí)為C4~CX的區(qū)域面臨較高的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。 對(duì)于碳鋼和鍍鋅鋼，分別有6.01%和5.25%的面積處于C4~CX腐蝕級(jí)別。 主要分布在浙江、福建等東南沿海省份，且呈集群分布。 少量分布于山西、河北、湖北等內(nèi)陸省份，呈斑塊分布。 值得注意的是，雖然C5、CX腐蝕等級(jí)的地區(qū)占總面積不到1%，但由于該地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，電網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的分布也是最多的。電網(wǎng)設(shè)備密集，數(shù)量眾多，金屬材料面臨較高的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，需要制定相應(yīng)的差異化防腐措施，提高電網(wǎng)設(shè)備應(yīng)對(duì)重腐蝕環(huán)境的能力。

表6 不同腐蝕等級(jí)對(duì)應(yīng)的面積及面積比

表6 面積和

3 結(jié)論

(1)根據(jù)距海不同距離的Cl-沉積速率現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，模擬分析了大氣鹽霧的分布規(guī)律，提出了我國(guó)沿海地區(qū)Cl-擴(kuò)散模型。 Cl-沉降率隨著離海距離的增加呈指數(shù)下降。

(2)交叉驗(yàn)證結(jié)果表明，當(dāng)p值為2時(shí)，反距離插值算法對(duì)大氣腐蝕水平的預(yù)測(cè)精度最高，對(duì)于碳鋼和鍍鋅鋼分別可以達(dá)到85.3%和85.9%。

(3)本研究涉及的區(qū)域90%以上處于C2、C3腐蝕級(jí)別。 C2、C3腐蝕等級(jí)對(duì)應(yīng)的碳鋼和鍍鋅鋼面積比例分別達(dá)到48.73%（km2）、43.55%（km2）和49.25%。 （平方公里），43.71%（平方公里）。 C4以上腐蝕程度的面積分別占6.01%（km2）和5.25%（km2）。

（4）通過(guò)碳鋼和鍍鋅鋼大氣腐蝕圖，首次掌握了電網(wǎng)工程沿線大氣腐蝕水平，對(duì)提高差異化防腐設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)具有重要指導(dǎo)作用；重腐蝕地區(qū)電網(wǎng)工程材料的壽命預(yù)測(cè)能力。

參考文獻(xiàn)： 略

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