一种金属结构件的服役安全评估方法、系统、设

本发明涉及金属腐蚀，尤其涉及一种金属结构件的服役安全评估方法、系统、设备及介质。背景技术：1、金属材料由于具备优良的力学特性而被广泛的应用于重大工程中，但它们很容易受到服役环境的影响。在服役环境下，由于材料元素和环境介质之间发生的化学与电化学反应，在金属结构表面容易形成大量随机的半椭球形或半球形的腐蚀坑，形成一层氧化膜，这些腐蚀坑在外界载荷作用下会形成应力集中并伴有微裂纹产生，相邻裂纹在疲劳载荷作用下会出现强烈的相互作用并发生贯通，从而形成一个主裂纹，主裂纹继续扩展将引起结构破坏。2、这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故，腐蚀对设备造成的损伤以及腐蚀防护产生了巨大的经济成本。3、金属材料是电网工程的基础，输变电塔架等设备的主体结构件多采用q235和q355材料。但是在服役过程中，腐蚀会造成碳钢结构件有效截面积减小、腐蚀缺陷和应力集中等问题，这些都会导致材料力学性能下降，影响设备结构件的承载能力和服役寿命。4、国内外自然环境腐蚀研究以及腐蚀野外试验站积累了大量的金属材料的大气腐蚀数据，金属材料在服役过程中主要作为结构材料使用，力学性能是其重要的服役性能参数及服役安全评价指标，对于金属材料力学性能的直接测试较为麻烦，不够方便快捷。发明人发现，腐蚀参数数据的获取较为容易，可利用腐蚀数据间接性地得到力学性能，从而实现金属结构件的服役安全性评估。5、同时，现有技术中无法直接获知腐蚀参数与力学性能参数之间的关系，且这些历史数据中对腐蚀参数的处理仅停留在单纯的选用，未考虑与金属相关服役性能的相关性和适配性，使得参数处理的精确度和利用率低。技术实现思路1、本发明提供了一种金属结构件的服役安全评估方法、系统、设备及介质，以解决金属结构件的腐蚀对服役性能产生何种影响的技术问题。2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种金属结构件的服役安全评估方法，包括：3、获取若干个金属结构件的参数数据，其中，每个金属结构件的参数数据包括腐蚀参数和力学参数；4、根据所述若干个金属结构件的参数数据，对各金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行相关性分析，以得到相关性分析结果；5、根据相关性分析结果对金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行曲线拟合，以获得腐蚀参数和力学参数之间的映射关系；6、计算所述映射关系的决定系数，并基于所述决定系数大于预设决定阈值的映射关系构建服役安全评估模型，其中，所述服役安全评估模型的构建方法为现有技术。7、输入腐蚀参数至服役安全评估模型中，以得到力学参数，其中，所述力学参数用于对金属结构件的服役安全进行评估。8、这样，对金属结构件的力学参数和腐蚀参数进行相关性分析，以开展腐蚀参数与服役性能之间的关系研究，根据相关性分析结果，建立力学参数关于腐蚀参数的映射关系，根据决定系数的大小，找出决定系数比较高的映射关系，用于金属结构件的服役安全评估。由于力学参数反映了服役性能，故之后可通过测试金属结构件的腐蚀特征参数，代入映射关系中，计算出当前的力学参数，即可有效地进行金属结构件的服役安全性评估。克服了现有技术中通过直接测量金属结构件的力学性能的方法来评估服役安全性，直接测量法操作起来较为麻烦，本技术利用腐蚀数据间接性地得到力学性能，由于腐蚀数据更加容易获取，从而更加简单、快捷的实现了服役安全性的评估。9、作为优选方案，所述金属结构件的腐蚀参数和力学参数通过加速腐蚀试验测量得到，其中，所述加速腐蚀试验包括中性盐雾腐蚀试验、so2气氛腐蚀试验和湿热腐蚀试验中的至少一种。10、作为优选方案，根据所述若干个金属结构件的参数数据，对金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行相关性分析，以得到相关性分析结果，具体为：11、在通过加速腐蚀试验测量得到的金属结构件的若干个腐蚀参数和力学参数中，挑选不满足预设服役性能指标的若干个腐蚀参数和力学参数进行相关性分析。12、这样，若力学参数：最大拉力、屈服力，与腐蚀参数：平均腐蚀失厚、平均腐蚀坑深、最大腐蚀坑深、腐蚀速率均高度相关，相关系数的绝对值都高于0.75，这与实际工况中因腐蚀导致金属材料厚度减薄，有效截面积减小，从而导致受力减小相符。13、作为优选方案，所述挑选不满足预设服役性能指标的若干个力学参数进行相关性分析，具体为：挑选力学性能下降比例大于预设下降阈值的若干个力学参数进行相关性分析，其中，所述力学性能下降比例根据加速腐蚀试验前后的力学参数计算得到。14、这样，若预设下降阈值设置失当，为了能够进行后续的相关性分析，可以通过调整预设下降阈值的大小，以确保存在不满足预设服役性能指标的力学参数。15、作为优选方案，所述金属结构件的腐蚀参数和力学参数通过加速腐蚀试验测量得到，其中，所述加速腐蚀试验包括中性盐雾腐蚀试验、so2气氛腐蚀试验和湿热腐蚀试验中的至少两种。16、这样，可以确保存在一种类型的加速腐蚀试验的判断结果不满足服役性能指标，如果只是进行一种类型的加速腐蚀试验，由于判断是否满足服役性能指标时，是与预设下降阈值进行对比，有可能预设下降阈值赋予的数值不太合适，太小会使得判断结果均满足服役性能指标，这样就无法往后进行相关性分析了，故进行多种类型的加速腐蚀试验。17、作为优选方案，所述金属结构件的腐蚀参数和力学参数通过金属结构件的历史服役数据中得到。18、这样，可以充分利用在金属结构件的服役期间，测量积累的大量历史服役数据中的腐蚀参数数据和力学参数数据。19、作为优选方案，所述获得腐蚀参数和力学参数之间的映射关系，包括:获得单个腐蚀参数和单个力学参数之间的单映射关系；获得多个腐蚀参数和单个力学参数之间的多映射关系，其中，所述腐蚀参数包括锈层rgb特征方差值、平均腐蚀失厚、平均腐蚀失重、腐蚀速率、低频阻抗、锈层电阻、腐蚀电流密度、腐蚀电位、平均腐蚀坑深和最大腐蚀坑深；所述力学参数包括最大拉力和屈服力。20、这样，锈损金属结构件的服役安全性评估很大程度上依赖腐蚀本身的量化，平均腐蚀失厚与腐蚀坑深是准确把握腐蚀特征的重要前提，平均腐蚀失厚宏观把握腐蚀量的发展趋势，反映了金属结构件承载面积损失，而腐蚀坑深则体现腐蚀特征的空间变异性，揭示了结构件力学性能退化的原因。21、作为优选方案，所述根据相关性分析结果对金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行曲线拟合，以获得腐蚀参数和力学参数之间的映射关系，具体为：22、根据相关性分析结果对金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行线性拟合和非线性拟合，不断提升参数阶次，以获得腐蚀参数和力学参数之间效果不同的映射关系。23、这样，通过改变函数阶次，进行线性拟合和非线性拟合，获得不同的函数方程，以得到拟合效果最佳的映射关系。24、作为优选方案，所述获得单个腐蚀参数和单个力学参数之间的单映射关系，表达式为：25、y＝ax3+bx2+cx+d26、其中，y表示力学参数，x表示单个腐蚀参数，a、b、c和d均为映射系数。所述获得多个腐蚀参数和单个力学参数之间的多映射关系，表达式为：27、y＝ax1+bx1x2+cx2+d28、其中，y表示力学参数，x1表示第一腐蚀参数，x2表示第二腐蚀参数，a、b、c和d均为映射系数。29、作为优选方案，计算所述映射关系的决定系数，表达式为：30、31、其中，r2表示决定系数，yi表示力学参数的第i个实际测量值，表示通过映射关系计算得到的力学参数的第i个评估值，表示力学参数的i个实际测量值的平均值，n表示测量次数。32、这样，可对单因素的映射关系和多因素的映射关系拟合后的决定系数进行比较，决定系数越大，表明拟合的映射关系用于服役安全评估时的效果越好。33、本发明还提供了一种金属结构件的服役安全评估系统，包括获取模块、相关性模块、映射模块、构建模块和评估模块；34、其中，所述获取模块，用于获取若干个金属结构件的参数数据，其中，每个金属结构件的参数数据包括腐蚀参数和力学参数；35、所述相关性模块，用于根据所述若干个金属结构件的参数数据，对各金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行相关性分析，以得到相关性分析结果；36、所述映射模块，用于根据相关性分析结果对金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行曲线拟合，以获得腐蚀参数和力学参数之间的映射关系；37、所述构建模块，用于计算所述映射关系的决定系数，并基于所述决定系数大于预设决定阈值的映射关系构建服役安全评估模型；38、所述评估模块，用于输入腐蚀参数至服役安全评估模型中，以得到力学参数，其中，所述力学参数用于对金属结构件的服役安全进行评估。39、作为优选方案，所述获取模块，具体为：所述金属结构件的腐蚀参数和力学参数通过加速腐蚀试验测量得到，其中，所述加速腐蚀试验包括中性盐雾腐蚀试验、so2气氛腐蚀试验和湿热腐蚀试验中的至少一种。40、作为优选方案，所述相关性模块，包括相关性单元；41、其中，所述相关性单元，用于在通过加速腐蚀试验测量得到的金属结构件的若干个腐蚀参数和力学参数中，挑选不满足预设服役性能指标的若干个腐蚀参数和力学参数进行相关性分析。42、作为优选方案，所述相关性单元中挑选不满足预设服役性能指标的若干个力学参数进行相关性分析，具体为：43、挑选力学性能下降比例大于预设下降阈值的若干个力学参数进行相关性分析，其中，所述力学性能下降比例根据加速腐蚀试验前后的力学参数计算得到。44、作为优选方案，所述获取模块，具体为：所述金属结构件的腐蚀参数和力学参数通过加速腐蚀试验测量得到，其中，所述加速腐蚀试验包括中性盐雾腐蚀试验、so2气氛腐蚀试验和湿热腐蚀试验中的至少两种。45、作为优选方案，所述获取模块，具体为：所述金属结构件的腐蚀参数和力学参数通过金属结构件的历史服役数据中得到。46、作为优选方案，所述映射模块中获得腐蚀参数和力学参数之间的映射关系，包括:获得单个腐蚀参数和单个力学参数之间的单映射关系；获得多个腐蚀参数和单个力学参数之间的多映射关系，其中，所述腐蚀参数包括锈层rgb特征方差值、平均腐蚀失厚、平均腐蚀失重、腐蚀速率、低频阻抗、锈层电阻、腐蚀电流密度、腐蚀电位、平均腐蚀坑深和最大腐蚀坑深；所述力学参数包括最大拉力和屈服力。47、作为优选方案，所述映射模块，具体为：根据相关性分析结果对金属结构件的腐蚀参数和力学参数进行线性拟合和非线性拟合，不断提升参数阶次，以获得腐蚀参数和力学参数之间效果不同的映射关系。48、作为优选方案，所述映射模块中获得单个腐蚀参数和单个力学参数之间的单映射关系，表达式为：49、y＝ax3+bx2+cx+d50、其中，y表示力学参数，x表示单个腐蚀参数，a、b、c和d均为映射系数；51、所述映射模块中获得多个腐蚀参数和单个力学参数之间的多映射关系，表达式为：52、y＝ax1+bx1x2+cx2+d53、其中，y表示力学参数，x1表示第一腐蚀参数，x2表示第二腐蚀参数，a、b、c和d均为映射系数。54、作为优选方案，所述构建模块中计算所述映射关系的决定系数，表达式为：55、56、其中，r2表示决定系数，yi表示力学参数的第i个实际测量值，表示通过映射关系计算得到的力学参数的第i个评估值，表示力学参数的i个实际测量值的平均值，n表示测量次数。57、本发明还提供了一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如上述一种金属结构件的服役安全评估方法。58、本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用并执行，实现如上述一种金属结构件的服役安全评估方法。59、相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：60、提出了一种金属结构件的服役安全评估方法，对金属结构件的力学参数和腐蚀参数进行相关性分析，以开展腐蚀参数与服役性能之间的关系研究，根据相关性分析结果，找出与力学参数相关性比较高的腐蚀参数，建立力学参数与相关性高的腐蚀参数的映射关系，根据决定系数的大小，找出决定系数比较高的映射关系，构建服役安全评估模型，用于金属结构件的服役安全评估。由于力学参数反映了服役性能，故之后可通过测试金属结构件的腐蚀特征参数，代入服役安全评估模型中的映射关系中，计算出当前的力学参数，即可有效地进行金属结构件的服役安全性评估。61、本技术利用腐蚀数据对金属结构件进行服役安全性评估，克服了现有技术中直接测量力学性能操作起来较为麻烦的问题，由于本技术利用腐蚀数据间接性地得到力学性能，从而实现金属结构件的服役安全性评估，由于腐蚀数据更加容易获取，故本技术方法更加简单、快捷，且评估准确度高。