為了研究砂性地層中鋼頂管施工時(shí)外防腐層的抗磨損性能,基于應(yīng)變控制式直剪儀設(shè)計(jì)并改裝了一套鋼頂管外防腐層磨粒摩擦磨損試驗(yàn)裝置。針對環(huán)氧煤瀝青玻璃布、環(huán)氧樹脂玻璃鱗片、環(huán)氧樹脂玻璃布和聚氨酯4種常用鋼管道外防腐層試樣開展了摩擦磨損試驗(yàn),并對其整體抗磨損性能進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:磨粒對防腐層的擠壓和切削會(huì)產(chǎn)生壓痕和槽狀磨痕,是防腐層破壞的主要原因。聚氨酯防腐層主要發(fā)生塑變斷裂,環(huán)氧樹脂玻璃布防腐層的破壞模式主要為脆性斷裂,環(huán)氧煤瀝青玻璃布防腐層的破壞模式主要為微觀切削破壞,而環(huán)氧樹脂玻璃鱗片防腐層的破壞包括塑變斷裂和微觀切削。4種防腐層與磨粒之間的摩擦力-位移典型曲線變化趨勢相同,環(huán)氧煤瀝青玻璃布防腐層與磨粒之間的摩擦系數(shù)最大,而其他3種防腐層與磨粒之間的摩擦系數(shù)基本相同;質(zhì)量磨損率比較表明,4種防腐層試樣整體抗磨損性能從優(yōu)到劣依次為:環(huán)氧樹脂玻璃鱗片、聚氨酯、環(huán)氧煤瀝青玻璃布和環(huán)氧樹脂玻璃布。 

【文章來源】：涂料工業(yè). 2020,50(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

4種典型的鋼管道外防腐層試樣

試驗(yàn)過程中，垂直加載系統(tǒng)出力，使磨粒與防腐層試樣之間產(chǎn)生擠壓作用，模擬頂管施工時(shí)的地層壓力；水平加載系統(tǒng)出力，推動(dòng)下剪切盒與上剪切盒之間產(chǎn)生相對移動(dòng)，防腐層試樣與磨粒之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，模擬頂管的頂進(jìn)過程中頂管外防腐層（試樣）受到砂層（磨粒）的摩擦磨損作用。由此可見，該試驗(yàn)裝置能夠模擬頂管頂進(jìn)過程中外防腐層的受力磨損過程。因?yàn)橹奔魞x上下剪切盒剪切位移有限，因此以重復(fù)摩擦試驗(yàn)來間接體現(xiàn)頂管的頂進(jìn)距離。1.3 試驗(yàn)方案

初始聚氨酯防腐層試樣表面平整光滑，如圖1(a）所示。經(jīng)過1次摩擦試驗(yàn)后，防腐層試樣表面具有明顯的壓痕，如圖3(a）所示。經(jīng)過4次摩擦試驗(yàn)后，試樣表面壓痕數(shù)目明顯增多，并出現(xiàn)了槽狀磨痕，磨痕寬度小于0.1 mm，長度2.0～3.0 mm，如圖3(b）所示。經(jīng)過8次摩擦試驗(yàn)后，試樣表面壓痕增多且面積顯著增大，磨痕數(shù)量明顯增多，寬度增大至0.5 mm左右，長度延長至4.0～5.0 mm，局部防腐層出現(xiàn)整體剝落破壞，造成鋼板裸露，裸露面積在150 mm2左右，如圖3(c）所示。經(jīng)過10次摩擦試驗(yàn)后，防腐層表面出現(xiàn)褶狀的剝落碎片，壓痕最大直徑達(dá)到2.0 mm左右，如圖3(d）所示。與經(jīng)過8次摩擦試驗(yàn)后的試樣相比，此時(shí)試樣表面槽狀磨痕數(shù)量增多，試樣剝落破壞面積增大，最后實(shí)測防腐層脫落總面積在260 mm2左右，約占試樣總表面積的8.7%。由聚氨酯試樣摩擦試驗(yàn)結(jié)果分析可知，磨粒首先對試樣表面形成壓痕，隨著磨粒與試樣之間的相對運(yùn)動(dòng)，在試樣表面形成槽狀磨痕。隨著試驗(yàn)次數(shù)增多，壓痕和磨痕數(shù)目也增多，范圍增大，其周邊材料受磨損而脫層、剝落。此過程反復(fù)進(jìn)行，造成了試樣表面防腐層大面積磨損破壞。顯然，聚氨酯防腐層的摩擦磨損機(jī)理比較符合塑變斷裂假說。


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