基于差分脉冲涡流的大提离下坑蚀检测方法研究

针对大提离下铁磁性材料坑蚀检测的难题,提出基于差分脉冲涡流的线圈结构。通过实验定性分析3种差分布置方式对信号的影响,表明外部差分可保证信号对称性。进而对比不同提离下外部180°、90°差分结构缺陷信号幅值,表明外部180°差分结构更优。最后在100 mm提离下采用外部180°差分接收线圈3检测直径20 mm、深2.4 mm平底孔,其幅值为0.3 mV,表明该结构可在大提离下检测坑蚀。

加速腐蚀环境下钢板表面坑蚀形貌统计规律

采用光学表面测量技术对实验室加速腐蚀钢板试件进行坑蚀表面数据采集,通过建立不同龄期的锈蚀钢板表面形貌图讨论了锈蚀钢板表面点蚀特征随腐蚀时间的变化趋势。对于以局部腐蚀为主的锈蚀钢板,通过计算证明坑蚀平均深度近似等于腐蚀平均深度,且其随时间的变化趋势可以采用新型weibull函数加以描述。经过对垂直于钢板受力方向的坑蚀截面损失率进行探究,指出可以利用正态分布模型表征其随机分布规律,并建立了模型参数与坑蚀平均深度之间关系式。最后讨论了与腐蚀时间相关的钢板屈服强度退化概率模型。

7075航空铝合金端面晶粒坑蚀分析

7075航空铝合金是铝-锌-镁-铜系超硬铝合金,经固溶处理和人工时效后具有很高的强度和硬度,但耐蚀性较差,铝合金表面处理过程中可使用碱清洗和酸清洗两种工艺,而两种工艺过程控制不当会造成铝合金表面产生坑蚀现象。必须对铝合金的碱清洗或酸清洗工艺过程进行控制,通过检测铝合金试样的坑蚀来评定碱及酸的清洗工艺。本文就试样的制备、检测方法、铝合金端面晶粒坑蚀的特征几个方面进行研究。

基于电位列阵的金属管道坑蚀监测研究

基于电位列阵的金属管道(容器)在线腐蚀检测方法又称为场指纹法(field signature method,FSM)。FSM将被测电极列阵分布在被测管道外部,通过电阻与管道厚度的相关关系,可以实时在线监测管道内部的腐蚀程度。FSM方法在21世纪90年代已经开始应用于海底管道监测,由于效果很好,国外已比较广泛地将此方法应用于陆上油气运输管道和重要容器上。FSM方法虽然是基于看似简单的欧姆定律,但是在使用上不加以注意,其牵扯效应将使测试结果产生很大的误差。本文在介绍FSM方法的基础上,指出了FSM方法在理论上和实际工程应用中的局限性,提出了FSM方法中牵扯效应的定义,分析了牵扯效应的成因和影响的大小,介绍了牵扯因子的求解和消除牵扯效应的方法。理论分析和试验表明,牵扯效应消除后可大幅度地提高FSM方法的精度,特别是提高了局部坑蚀的检测精度。本文在理论上发展和完善了FSM方法。

氯离子环境下混凝土钢筋坑蚀深度的随机性研究

以Fick第二定律为基础,推导了考虑氯离子扩散系数时变性的预测混凝土中钢筋最大坑蚀深度的随机时变模型,并以人工气候氯盐环境下的试验结果为例,分析了影响钢筋最大坑蚀深度的主要因素及其敏感性;以Monte Carlo方法,分析了人工气候氯盐环境下混凝土内钢筋最大坑蚀深度的概率分布特性,并预测了不同暴露时间内钢筋的最大坑蚀深度。结论表明,混凝土的保护层厚度对钢筋最大坑蚀深度的影响最大,钢筋的最大坑蚀深度服从正态分布;人工气候氯盐环境下混凝土内钢筋的最大坑蚀深度随侵蚀时间的增长而呈近似线性增大,且与试验结论相符。

坑蚀钢筋力学性能退化的试验研究

针对钢筋坑蚀程度直接影响构件抗力性能的问题,基于电化学腐蚀原理,提出使钢筋在较短时间内形成典型坑蚀的一种新试验方法,初步研究了坑蚀对钢筋强度与伸长率的影响规律。结果表明,坑蚀深度是影响钢筋伸长率减小的主要因素,随着坑蚀程度的增加钢筋塑性逐渐下降,强度并不降低甚至有所提高,当坑蚀程度评价的3项指标取值相同时质量损失率反映的锈蚀程度最为严重。

基于混凝土氯离子扩散系数时变性的钢筋坑蚀面积随机时变模型

基于Fick第二定律,建立了考虑混凝土氯离子扩散系数时变性的钢筋坑蚀面积随机时变模型,分析了影响钢筋坑蚀面积的主要因素及其敏感性;以Monte Carlo方法和实测的临海既有混凝土自由氯离子浓度,研究了该环境下既有混凝土内钢筋坑蚀面积的概率分布特性,并分析了混凝土氯离子扩散系数时变性和保护层厚度对钢筋坑蚀面积的影响。结果表明,混凝土氯离子扩散系数时变性和保护层厚度对钢筋坑蚀面积的影响最大,钢筋坑蚀面积服从对数正态分布;在该临海氯盐环境下,考虑混凝土扩散系数时变性计算的钢筋坑蚀面积为不考虑时变性的2倍多,考虑混凝土扩散系数时变性的计算结论与实测结果吻合。

产生坑蚀后钢筋疲劳性能的劣化

为研究产生局部锈坑后钢筋疲劳性能的劣化,设计了32根试件并完成了相关的试验,研究了不同锈坑深度与不同疲劳荷载循环次数下钢筋剩余强度的下降规律,反复荷载对混凝土结构的影响比人们目前所认识到的更为严重:当锈坑较浅时,锈蚀的影响与疲劳荷载的作用可被作为两种独立的损伤(它们彼此间为线性关系);但当锈坑深度较深时,锈坑与循环荷载对试件的影响会产生彼此关联,相互促进的作用。

钢筋坑蚀对混凝土柱偏压性能的影响

坑蚀是混凝土钢筋锈蚀的主要形式之一。与钢筋均匀锈蚀相比,钢筋坑蚀具有显著的不确定性和更大的截面损失等特点,对混凝土构件的性能具有一定的影响。借助Monte Carlo模拟,分析了锈蚀钢筋混凝土柱的偏压抗力性能,研究了钢筋坑蚀对混凝土偏压柱承载能力的影响。结果表明,钢筋坑蚀的随机性对柱的可靠性有很大影响,钢筋坑蚀构件承载力的下降速度比均匀锈蚀更快,对柱的耐久性具有潜在危害。

坑蚀钢筋应力应变曲线演化规律分析

通过试验和仿真分析对坑蚀钢筋应力应变关系曲线的演化规律进行了研究。结果表明:坑蚀钢筋荷载与位移关系曲线中屈服平台的缩短甚至消失与锈坑的三维尺寸有关,且受坑蚀深度变化的影响最显著;屈服平台的演化还与平均应变测量区域的大小密切相关,测量区域越小,锈坑对屈服平台的影响越显著;坑蚀程度对钢筋的工程应力应变关系有影响,但不会改变其单轴应力应变本构关系。

基于坑蚀随机性的混凝土构件抗弯可靠性分析

为了研究随机分布的腐蚀对现役结构可靠性能的影响,采用验算点法,分析了基于坑蚀随机性的混凝土构件抗弯可靠性随分布数量和服役时间的发展规律.结果表明,坑蚀随机性对混凝土构件抗弯可靠性的影响显著,可靠指标随着独立同分布的随机变量的数目的增大而减小,并随着服役年限的增加下降较快.分析表明,研究基于坑蚀随机性的混凝土构件可靠性能的发展规律,为有效预测混凝土构件的寿命奠定了理论基础.

坑蚀对混凝土构件抗力统计参数的影响

为了研究具有随机分布的坑蚀对现役混凝土结构抗力统计参数的影响,根据随机变量的极值理论,分析了锈蚀钢筋面积参数的变化和受弯构件抗力统计参数的变化。结果表明:坑蚀随机性对混凝土构件抗力统计参数的影响显著,抗力统计参数随着分布数量和服役年限的增加,均出现下降的趋势。分析表明:研究基于坑蚀随机性的混凝土构件抗力统计参数的发展规律,为有效预测混凝土构件的可靠性奠定了理论基础。

管道顶部直线型坑蚀失效机理分析

某气矿净化厂输水管线顶部出现泄露,经管线切割后发现顶部呈直线型坑蚀,通过化学成分、断口宏观及微观形貌、能谱分析、显微组织等检测方法对其腐蚀原因进行了检测分析。结果表明,负压导致水中的溶解的ClO_(2)、有机酸、CO_(2)等酸性气体自然溢出并溶入液滴中,产生强腐蚀,导致管道顶部出现直线型坑蚀甚至穿孔,因此可在该处高点设置进排气阀门,在停输时引入空气,防止产生负压,可降低ClO_(2)、有机酸、CO_(2)等酸性气体自然溢出浓度,从而减少顶部腐蚀。

基于坑蚀随机性的钢筋混凝土桥梁可靠性分析

处于氯离子侵蚀环境下的桥梁结构，钢筋通常发生坑状锈蚀，坑蚀导致局部钢筋截面积严重损失，并且使钢筋变脆，导致结构破坏时没有明显预兆。目前对锈蚀桥梁可靠性分析时，通常采用平均截面锈蚀率反映锈蚀对结构可靠性的影响，而忽略了锈蚀的空间变异性。实际服役的钢筋混凝土桥梁中，坑蚀发生是随机过程，锈蚀钢筋的面积不仅仅是一个简单的随机变量，实际上是沿构件长度方向作为“时间”尺度分布的随机过程。研究了锈蚀钢筋面积参数和受弯构件抗力统计参数的变化，分析了考虑坑蚀随机性的混凝土构件抗弯可靠性的发展规律。

钢管外壁坑蚀内检测的磁放大特性研究

针对利用管道爬行器进行钢管外壁坑蚀的内检测时受管道磁屏蔽衰减的影响问题,研究了管道外壁坑蚀弱磁检测信号的变化规律和增强方法。首先根据磁聚集放大理论仿真研究了不同外形、不同尺寸、不同相对磁导率的磁聚集结构对磁增强效果的影响规律,结果表明,在无磁屏蔽影响的情况下,相对于圆台外形的磁聚集器,锥形结构的磁聚集器具有更优的磁聚集放大效果,其放大倍数可达6.84倍;之后,针对管道外壁坑蚀,仿真了不同大小坑蚀的磁场分布特征,仿真结果表明,管道内壁的磁通密度随管道外壁坑蚀深度的增加而增加;最后,基于钢管对地磁场强度衰减的研究,仿真了磁聚集结构的磁传感器对管外壁坑蚀处的磁场强度增强效果,仿真结果表明,磁聚集结构极大地增强了磁场强度,磁聚集结构的磁传感器可实现高灵敏度、高动态范围的钢管外壁坑蚀探测。

减压塔减三线塔壁坑蚀原因分析及对策

阐述了常减压装置减压塔减三线塔壁坑蚀的现象,分析了坑蚀的原因,提出了处理方案和相应的预防措施。

镍铝介金属镀膜之抗坑蚀行为

采用3种原子百分比Ni52Al48,Ni60Al40及Ni70Al30成分的靶材以阴极电弧放电离子被覆技术制备不同组成的Ni＿Al薄膜于AISI1045中碳钢基材表面上,并观察镀膜微结构与成分随靶材成分的变化,评估应用Ni＿Al于抗坑蚀功能方面的可行性.研究结果显示:使用上述3种靶材所获致的镀膜组成依次为Ni62Al38,Ni63Al37及Ni69Al31,镀膜镍含量随靶材镍含量增加而增加.3种镀膜的相组成均以Ni3Al为主,从富镍Ni70Al30靶材所得的镀膜尚含有部分镍相.镀膜具有极强的附着性并反映在镀膜的抗坑蚀性上.在纯水中,所有的Ni＿Al镀膜试片均能提高中碳钢基材的抗坑蚀性,约达10倍.在3.5wt%盐水与3.5wt%盐酸中亦分别有两倍以上的效果.而在这3种测试环境中,3种镀膜试片的坑蚀损失差别均不明显,无法判断镀膜组成对抗坑蚀性的影响.从动电位极化曲线可以看出,镀膜试片均能大幅提高基材在盐酸与盐水溶液中的抗蚀性,然而因坑蚀破坏而形成的孔洞会由于孔蚀而导致腐蚀加剧,造成镀膜试片在腐蚀溶液中之抗坑蚀效果低于电化学量测时所预期的保护效果.

坑蚀钢筋二次拉伸力学性能试验研究

通过机械制缺模拟自然环境中钢筋不同程度的坑蚀,研究坑蚀程度对钢筋二次受力时强度与伸长率等力学性能的影响规律.结果表明:坑蚀钢筋一次或二次拉伸时,随坑蚀深度增加,塑性变形性能下降,名义抗拉强度降低,但实际抗拉强度有所提高;对于加载到强化段卸载的坑蚀钢筋在二次加载时无明显的屈服平台,经历时效硬化后,屈服平台将会重现,且二次名义屈服强度较一次加载时有所提高.时效硬化的时长与坑蚀程度无明显关系;坑蚀钢筋二次受力时伸长率随坑蚀深度以及时效天数的增加而减小,其中坑蚀深度对伸长率的影响更加显著.

坑蚀对结构钢材低周疲劳性能的影响

为研究坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响,以中国常用的结构钢材Q345为例,通过有限元分析并基于微观断裂判据循环空穴扩张模型(CVGM),对坑蚀钢材试件进行低周疲劳断裂预测,并通过与完好试件的结果对比,分析了蚀坑对钢材低周疲劳寿命的影响机理。在此基础上,研究了蚀坑的几何特征、分布形式以及荷载的应变幅等因素对钢材低周疲劳寿命的影响规律。结果表明:由于蚀坑断裂起始点等效塑性应变的加倍累积,与均匀锈蚀相比,蚀坑的存在更显著地改变了钢材的应力分布,进而降低其低周疲劳寿命,降低幅度可达50%以上;蚀坑深度和直径分别达到截面宽度的5%和厚度的20%以上时,断裂起始点的等效塑性应变随蚀坑深度增大而增加,低周疲劳寿命相应减小;多蚀坑试件的低周疲劳寿命总体上比单蚀坑试件明显降低,降幅为20%~30%;随应变幅增大,坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响逐渐增大;基于强度等效原则的等效厚度设计方法无法反映坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响。

锈蚀钢筋坑蚀因子概率分布模型研究

钢筋锈蚀后的形貌对于分析锈蚀钢筋力学性能退化规律及评定结构的安全性、预测其使用年限具有重要意义。锈坑作为锈蚀钢筋应力集中、延性降低的重要影响因素,其坑蚀因子概率分布是结构耐久性研究不可缺少的内容。对混凝土试块中50根通电加速锈蚀钢筋坑蚀因子的概率分布进行分析,探究不同锈蚀率、不同钢筋长度对钢筋坑蚀因子概率分布模型的影响。结果表明:混凝土中通电会引起锈蚀钢筋坑蚀因子概率分布模型服从对数正态分布,锈蚀率与钢筋长度不影响其概率分布类型,只影响坑蚀因子数值的均值和标准偏差。