(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210997451.1 (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 上海发电设备成套设计 研究院有限 责任公司 地址 200240 上海市闵行区剑川路1 115号 (72)发明人 倪一帆　张作贵　杨昌顺　田根起　 侍克献　赵双群　王延峰　 (74)专利代理 机构 北京品源专利代理有限公司 11332 专利代理师 陈小龙 (51)Int.Cl. G01N 17/02(2006.01) G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生技术的高温熔盐储罐腐 蚀在线监测方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于数字孪生技术的高 温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 该方法在熔盐储 罐内部安装矩 阵式温度传感器和电化学阻抗探 针， 利用温度传感器采集的数据以及熔盐腐蚀试 验数据库， 建立实时数据驱动的熔盐储罐数字孪 生模型。 本发 明利用数字孪生技术监测熔盐储罐 的腐蚀状态并预测其壁厚余量。 与现有技术相 比， 本发明提供的方法简单便捷， 且能直观显示 熔盐储罐的实时壁厚余量， 有助于储 罐腐蚀泄漏 的早期预警和储 罐壁厚损耗及安全状态的诊断， 可有效减少机组的停机检修频次， 实现熔盐储罐 高温腐蚀的数字化和智能化管理。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115372245 A 2022.11.22 CN 115372245 A 1.一种基于数字孪生技术的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 所述高温 熔盐储罐腐蚀在线监测方法包括以下步骤： (1)对储罐材料进行模拟熔盐腐蚀试验， 根据试验数据拟合储罐材料在模拟熔盐环境 中的腐蚀动力学规 律； (2)利用电化学阻抗探针， 测试储罐材料在模拟熔盐环境中的电化学阻抗谱， 计算储罐 材料的极化电阻、 腐蚀层电阻和腐蚀速率； (3)根据腐蚀温度、 腐蚀时间、 腐蚀层电阻、 极化电阻、 腐蚀动力学规律以及腐蚀速率与 腐蚀深度之间的关系， 建立储罐 材料的腐蚀深度模型； (4)在储罐内部安装传感器矩阵组进行实时采样， 结合步骤(3)中的腐蚀深度模型， 建 立储罐材料的数字 孪生模型； (5)利用离线检测数据， 对数字孪生模型进行修正和迭代， 实现数字孪生模型的自我学 习更新。 2.根据权利要求1所述的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 步骤(1)包括 对所述储罐材料分别进行不同温度下 的模拟熔盐腐蚀试验， 所述不同温度至少包括2个温 度。 3.根据权利要求2所述的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 步骤(1)获得 所述储罐材料腐蚀动力学规律的方法包括： 根据储罐材料腐蚀失重ΔLOSS和腐蚀时间t的 关系， 以及储罐材料腐蚀速率常数kp和腐蚀温度T的关系， 获得储罐材料在不同温度的模拟 熔盐环境中腐蚀后的累计腐蚀失重LOS S； 优选地， 所述储罐 材料的腐蚀失重 ΔLOSS和腐蚀时间t的关系为： 其中， ΔM为储罐材料的腐蚀失重， mg； S为试样总表面积， cm2； kp为腐蚀速率常数， mg2/ cm4/h； t为时间， h； 优选地， 所述储罐 材料的腐蚀速率常数kp和腐蚀温度T的关系为： 其中， kp(T)为T温度时的腐蚀速率常数， mg2/cm4/h； K0为指前因子， mg2/cm4/h； E为活化 能， J/mol； R为摩尔气体常数， J/(mo l·K)； T为腐蚀温度， ℃； 优选地， 所述储罐材料在不同温度的模拟熔盐环境中腐蚀后的累计腐蚀失重LOSS的计 算过程包括： 情况①： 腐蚀产物未发生剥落 a.将腐蚀过程按照温度的变化划分为 不同阶段， 即(T1， t1)、 (T2， t2)、…、 (Tm， tm)； b.计算第1阶段的累计腐蚀失重LOS S1： c.将第1阶段的累计腐蚀失重换算成其在第2阶段的等效腐蚀时间t2′： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115372245 A 2d.计算前2阶段的累计腐蚀失重LOS S2： e.将前2阶段的累计腐蚀失重换算成其在第3阶段的等效腐蚀时间t3′： f.计算前3阶段的累计腐蚀失重LOS S3： g.以此类 推， 得到m个阶段后储罐 材料的累计腐蚀失重LOS Sm： 情况②： 腐蚀产物在(Ti， ti)阶段发生剥落， 且i<m： 其中， LOSSi为腐蚀产物剥落前的累计腐蚀失重， 根据式(3) ‑式(8)计算得到； a和b为修 正参数， Δti为第i阶段中剥落后的运行时间。 4.根据权利要求1 ‑3任一项所述的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 步骤 (2)所述电化学阻抗探针为双电极体系， 即包括第一电极和第二电极； 优选地， 所述第一电极为工作电极， 所述第二电极包括 参比电极和对电极。 5.根据权利要求4所述的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 所述工作电极 的材质与所述储罐 材料相同。 6.根据权利要求1 ‑5任一项所述的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 步骤 (2)根据所述的电化学阻抗谱， 利用等效电路法拟合得到 极化电阻Rp、 腐蚀层电阻Rox以及腐 蚀电流密度CR； 优选地， 所述等效电路法包括： 根据所述的 电化学阻抗谱数据， 建立等效电路图， 然后 结合等效电路阻抗表达式， 拟合得到极化电阻Rp、 腐蚀层电阻Rox以及腐蚀电流密度CR。 7.根据权利要求6所述的高温熔盐储罐腐蚀在线监测方法， 其特征在于， 所述极化电阻 Rp的计算公式为： Rp≈Rt+ZW              式(10) 其中， Rt为电荷转移电阻， Ω ·cm2； ZW为扩散电阻， Ω ·cm2； 优选地， 所述腐蚀速率CR的计算公式包括： 先计算得到瞬时腐蚀电流密度icorr： 其中， B为Stern常数； 其中， icorr为腐蚀电流密度， A/cm2； M为材料的摩尔质量， g/mol； β 为得失电子数； F为法权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115372245 A 3