發(fā)布時間：2020-11-20 23:14

　　 隨著沿海港口建設、海洋資源開發(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、安全性對改善工程質(zhì)量、保障人財安全有著十分重要的意義。其中,海工環(huán)境下腐蝕-荷載作用對鋼材性能的劣化機理試驗研究是一種有助于解決鋼結(jié)構(gòu)在海工環(huán)境中破斷問題的研究方法,也是有效分析計算海工環(huán)境中鋼結(jié)構(gòu)應力強度與破裂尺寸的基礎研究方法。本文以Q345B低碳鋼為研究對象,綜合應用試驗研究、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)律及鋼材的力學性能劣化規(guī)律,取得如下研究成果:⑴測定了不同試驗環(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-荷載作用對鋼結(jié)構(gòu)表面劣化的影響關系。⑵測定了不同試驗環(huán)境下試樣得力學性能,得到了不同條件下試樣的應力-應變曲線,研究了屈服強度、抗拉強度、伸長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-荷載作用對鋼結(jié)構(gòu)力學性能劣化的影響關系。⑶基于斷裂力學理論,將鋼材表面劣化特征與裂紋體尺寸、力學性能與應力強度因子相關聯(lián),依據(jù)腐蝕-荷載環(huán)境共同作用下的試驗結(jié)果,計算并分析Q345B鋼的無量綱應力強度因子,確定應力強度因子求解方程,給出裂紋擴展臨界尺寸計算方法。
【學位單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG172;P755.3
【部分圖文】：

碩士學位論文氧化而失去電子，變成鐵銹�？梢哉f，海洋大氣[8]。在這種復雜的環(huán)境下，海水本身是作為一種、潮、流又對金屬構(gòu)件產(chǎn)生低頻往復應力和沖擊它們的代謝產(chǎn)物等都對腐蝕過程產(chǎn)生直接或間接以海洋平臺為例，假設海洋平臺的腐蝕區(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 制備有效試驗尺寸為直徑 5mm、長度 50mm 的圓柱體拉伸試件，分兩組，其中一組在非試驗腐蝕區(qū)涂抹環(huán)氧煤瀝青防腐涂料進行防腐保護。將兩組試樣置于設定有不同腐蝕—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，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、光學顯微鏡等儀器設備對表面劣化特征進行測量與分析，得出不同海水濃度、應力水平對試樣表面劣化特征變化的影響。⑶ 取出沒有涂抹環(huán)氧煤瀝青防腐涂料的一組試樣借助液壓伺服萬能材料試驗機等儀器設備進行單軸拉伸試驗與測量，繪出應力應變曲線，測定基本力學性能參數(shù)并分析，得出不同海水濃度、應力水平對試樣力學特性變化的影響。⑷ 對上述試驗結(jié)果進行分析，根據(jù)斷裂力學理論、參考應力輕度因子手冊對應力強度因子K 的方程進行求解，分析環(huán)境與荷載共同作用下的腐蝕對鋼材性能的劣化機理，得出不同腐蝕-荷載環(huán)境下裂紋擴展臨界尺寸計算公式。⑸ 利用試驗和實測數(shù)據(jù)對上述理論分析的結(jié)果進行驗證。技術路線如圖 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原理及方法進行探討，包括：海工環(huán)境的實驗室模擬、腐蝕與荷載共同作用環(huán)境模擬、腐蝕試樣的力學性能測試和試樣表面劣化特征的微觀測試等。2.1 海工環(huán)境的實驗室模擬（Laboratory Simulation of MarineEnvironment）2.1.1 海工環(huán)境試驗系統(tǒng)簡介圖 2-1 為用于海工環(huán)境的實驗室模擬的工程結(jié)構(gòu)環(huán)境多功能模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備加熱器、紫外線燈管等部件，并具備計算機數(shù)據(jù)自動采集控制功能，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，可實現(xiàn)對溫度、PH、光照、溶解氧等技術參數(shù)的定量定時控制來模擬海工環(huán)境。溫度控制范圍為 0℃—50℃，溫度控制精度達到±1℃；PH 值范圍 4—9；溶解氧測試范圍 0ppm—20ppm。
【參考文獻】

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本文編號：2892150