隨著沿海港口建設(shè)、海洋資源開(kāi)發(fā)以及其他海洋事業(yè)的發(fā)展,提高鋼結(jié)構(gòu)在海工環(huán)境中的耐久性、安全性對(duì)改善工程質(zhì)量、保障人財(cái)安全有著十分重要的意義。其中,海工環(huán)境下腐蝕-荷載作用對(duì)鋼材性能的劣化機(jī)理試驗(yàn)研究是一種有助于解決鋼結(jié)構(gòu)在海工環(huán)境中破斷問(wèn)題的研究方法,也是有效分析計(jì)算海工環(huán)境中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力強(qiáng)度與破裂尺寸的基礎(chǔ)研究方法。本文以Q345B低碳鋼為研究對(duì)象,綜合應(yīng)用試驗(yàn)研究、理論分析等方法,系統(tǒng)地研究了在腐蝕-荷載環(huán)境作用下,鋼材表面的劣化特征變化規(guī)律及鋼材的力學(xué)性能劣化規(guī)律,取得如下研究成果:⑴測(cè)定了不同試驗(yàn)環(huán)境下試樣表面的劣化特征,研究了質(zhì)量損失率、蝕坑幾何特征及尺寸隨腐蝕環(huán)境作用、荷載環(huán)境作用及腐蝕-荷載環(huán)境共同作用的變化規(guī)律,揭示了腐蝕-荷載作用對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面劣化的影響關(guān)系。⑵測(cè)定了不同試驗(yàn)環(huán)境下試樣得力學(xué)性能,得到了不同條件下試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn),研究了屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和斷面收縮率隨腐蝕環(huán)境作用、荷載環(huán)境作用及腐蝕-荷載環(huán)境共同作用的劣化規(guī)律,揭示了腐蝕-荷載作用對(duì)鋼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能劣化的影響關(guān)系。⑶基于斷裂力學(xué)理論,將鋼材表面劣化特征與裂紋體尺寸、力學(xué)性能與應(yīng)力強(qiáng)度因子相關(guān)聯(lián),依據(jù)腐蝕-荷載環(huán)境共同作用下的試驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算并分析Q345B鋼的無(wú)量綱應(yīng)力強(qiáng)度因子,確定應(yīng)力強(qiáng)度因子求解方程,給出裂紋擴(kuò)展臨界尺寸計(jì)算方法。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG172;P755.3
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文氧化而失去電子，變成鐵銹�？梢哉f(shuō)，海洋大氣[8]。在這種復(fù)雜的環(huán)境下，海水本身是作為一種、潮、流又對(duì)金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力和沖擊它們的代謝產(chǎn)物等都對(duì)腐蝕過(guò)程產(chǎn)生直接或間接以海洋平臺(tái)為例，假設(shè)海洋平臺(tái)的腐蝕區(qū)在沿垂。經(jīng)研究表明，其中的干濕交替環(huán)境（浪濺、潮構(gòu)腐蝕速率。這種嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象與很多因素有量、海水晝夜溫差、海水酸堿性、光照輻射以及化，地理位置的不同，腐蝕速率也大不一樣[8]。

⑴ 制備有效試驗(yàn)尺寸為直徑 5mm、長(zhǎng)度 50mm 的圓柱體拉伸試件，分兩組，其中一組在非試驗(yàn)腐蝕區(qū)涂抹環(huán)氧煤瀝青防腐涂料進(jìn)行防腐保護(hù)。將兩組試樣置于設(shè)定有不同腐蝕—荷載的工程結(jié)構(gòu)環(huán)境多功能模擬系統(tǒng)中，根據(jù)晝夜環(huán)境調(diào)節(jié)溫度與光線(xiàn)，放置 100 天。⑵ 取出涂抹環(huán)氧煤瀝青防腐涂料的一組試樣借助電子式分析天平、光學(xué)顯微鏡等儀器設(shè)備對(duì)表面劣化特征進(jìn)行測(cè)量與分析，得出不同海水濃度、應(yīng)力水平對(duì)試樣表面劣化特征變化的影響。⑶ 取出沒(méi)有涂抹環(huán)氧煤瀝青防腐涂料的一組試樣借助液壓伺服萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)等儀器設(shè)備進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)與測(cè)量，繪出應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)，測(cè)定基本力學(xué)性能參數(shù)并分析，得出不同海水濃度、應(yīng)力水平對(duì)試樣力學(xué)特性變化的影響。⑷ 對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)斷裂力學(xué)理論、參考應(yīng)力輕度因子手冊(cè)對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子K 的方程進(jìn)行求解，分析環(huán)境與荷載共同作用下的腐蝕對(duì)鋼材性能的劣化機(jī)理，得出不同腐蝕-荷載環(huán)境下裂紋擴(kuò)展臨界尺寸計(jì)算公式。⑸ 利用試驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)上述理論分析的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。技術(shù)路線(xiàn)如圖 1-2 所示。

結(jié)構(gòu)等腐蝕破壞的主要因素有海洋環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)等。本章主要就海工環(huán)境下鋼材的腐蝕試驗(yàn)原理及方法進(jìn)行探討，包括：海工環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室模擬、腐蝕與荷載共同作用環(huán)境模擬、腐蝕試樣的力學(xué)性能測(cè)試和試樣表面劣化特征的微觀測(cè)試等。2.1 海工環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室模擬（Laboratory Simulation of MarineEnvironment）2.1.1 海工環(huán)境試驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介圖 2-1 為用于海工環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室模擬的工程結(jié)構(gòu)環(huán)境多功能模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備加熱器、紫外線(xiàn)燈管等部件，并具備計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集控制功能，其中：圖 2-1（a）模擬系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)；圖 2-1（b）模擬系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該多功能模擬系統(tǒng)可用于模擬海工環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、PH、光照、溶解氧等技術(shù)參數(shù)的定量定時(shí)控制來(lái)模擬海工環(huán)境。溫度控制范圍為 0℃—50℃，溫度控制精度達(dá)到±1℃；PH 值范圍 4—9；溶解氧測(cè)試范圍 0ppm—20ppm。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2892150