大流速含沙水流环境下粘弹性防腐涂层的损伤试验研究
发布时间：2021-04-08 10:00
随着内河水运开发力度的增强,钢结构在内河港口码头建设中应用越来越广泛。目前,我国内河港口钢结构防腐设计主要参考海港工程钢结构防腐规范,采用环氧沥青防腐涂层进行保护。通过现场调研发现,内河码头下部钢护筒嵌岩桩及靠船构件防腐涂层由于受含沙水流的不断冲蚀,导致其防腐涂层出现大范围脱落,致使钢结构裸露生锈,腐蚀情况十分严重,直接影响水工钢结构的正常使用。内河大流速含沙水流快速冲蚀防腐涂层,是港口工程维护保养中亟待解决的重大问题。本文结合山区河流大流速含沙水流的环境特点,采用加速冲蚀试验和室内物理模型试验方法,研究大流速含沙水流环境下钢结构粘弹性防腐涂层的冲蚀损伤特性,提出粘弹性防腐涂层磨蚀量预估模型。主要研究工作及取得的成果如下:（1）涂层材料基本力学性能对比分析。结合长江上游内河码头工作特点及钢结构防腐要求,选用码头现场钢结构环氧沥青涂层以及具有良好机械性能的聚氨酯涂层作为研究对象,测试了环氧沥青涂层及3种配比聚氨酯涂层的基本力学性能。对比实测结果后发现:环氧沥青涂层比聚氨酯涂层的硬度更大,但其附着力、抗冲击性能却较聚氨酯涂层更弱;聚氨酯3种配比涂层的粘性性能均大于弹性性能,当配比为1:3情...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
果园港钢结构防腐涂
第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景和意义推进长江经济带的优质发展是建设现代经济体系的内在要求。随着水运开发力度的增强，钢结构越来越多地运用于内河港工结构、深水码头下部结构及靠船构件等，中国钢结构行业的“十三五”规划指出[1]，到2020年，中国钢结构钢材将达到1亿吨，占建筑用钢比重超过25%，其使用过程中的防腐问题也越来越突出。据统计，世界上因腐蚀而废弃的钢铁材料占年产量的1/5以上，发达国家由于钢铁腐蚀造成的直接经济损失占GDP的2%～4%[2-4]。钢结构被腐蚀后，不仅耗损材料，而且影响结构受力，进而降低结构安全性，可能会造成巨大的生命财产损失。我国山区河流等内河环境下钢结构防腐工艺，因缺乏针对性的规范和标准，主要参考海港码头的做法，钢结构防腐采用涂层保护的相关规范，选用粘弹性材料（环氧沥青涂层）[5]。通过现场调研发现，枯水季与丰水季来回交替，位于水位变动区域的钢结构涂层受到含沙水流的冲刷和太阳照射，出现局部整体脱落，钢结构不同部位裸露生锈，腐蚀日益加重，如图1-1所示。出现这一现象的主要原因是内河环境下大流速含沙水流对钢结构防腐涂层的冲蚀严重[6]。因此，为了解决内河码头钢结构防腐涂层冲蚀破坏严重的问题，需结合山区河流的大流速、高含沙量的环境，研究粘弹性防腐涂层的损伤演变过程，总结粘弹性防腐涂层损伤规律，提出适合内河大流速含沙水流环境下的粘弹性防腐涂层磨蚀量预估模型，为研发内河水工钢结构抗冲蚀涂层提供理论基础，研究成果对类似水工钢建筑物的防腐均具有较好的参考意义，可为后续工程建设提供参考和指导。(a)2016年3月(b)2017年3月(c)2018年5月份图1-1果园港钢结构防腐涂层冲蚀两年前后状况照片
重庆交通大学硕士学位论文14图2-1MinTest600涂层测厚仪2.4.2涂层硬度硬度是涂层的重要力学性能之一，它关系到涂层试样在使用过程中的耐久性以及强度等方面的问题。涂层的硬度大小取决于喷涂方法、喷涂设备、材料自身特性及外界温度等因素。虽然聚氨酯涂层一般采用邵氏硬度计测量涂层硬度，但其属于损伤破坏性测量仪，测量过程中对涂层表面有一定损伤破坏，故不考虑此方式。本文采用铅笔硬度计参照《涂膜硬度铅笔测定法》（GB/T6739-2006）[66]确定聚氨酯涂层以及环氧沥青涂层硬度。在测量前，将铅笔的铅芯削出3mm圆柱体，然后用砂纸缓慢地精细研磨铅笔尖直至呈现出端面。涂层试样水平放置并固定在试样台上，涂漆面朝上，手持铅笔与涂层成45°夹角，铅笔穿过试验仪砝码重心的垂线与涂层相交，拧紧止动螺钉，以2mm/s的速度在涂层试样上缓慢移动，刮划出5道刻痕，依次犁出五道痕，直到涂层表面受损，最终以未划伤涂层的刻痕对应的铅笔硬度，作为此涂层硬度。涂层硬度共16个等级（9H~6B），其中9H为最硬，6B为最软，测试仪器如图2-2所示。图2-2涂层硬度测试QHQ-A2.4.3涂层附着力涂层与被涂基材之间紧密结合的程度称为涂层附着力。本次试验的四种
【参考文献】：
期刊论文
[1]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀特性数值模拟[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,李光贤,王洁,王腾达. 排灌机械工程学报. 2018(05)
[2]内河码头环氧沥青漆涂层-钢界面强度弱化影响因素分析[J]. 刘明维,曾丽琴,余杰. 中国科技论文. 2018(07)
[3]明渠砂质床面桩柱冲刷与导流防护试验研究[J]. 黄雄合,许栋,及春宁,白玉川,刘洪昌. 水利水电技术. 2017(11)
[4]磨料水射流冲蚀金属损伤形貌特征及机理研究[J]. 陈晓晨,邓松圣,管金发,陈明,陈雁. 摩擦学学报. 2018(01)
[5]激光对鳞片石墨改性酚醛树脂涂层的损伤机理[J]. 马琛,马壮,高丽红,王富耻. 中国光学. 2017(02)
[6]航空发动机涡轮叶片热障涂层冲蚀试验装置的研制[J]. 杨丽,谭明,周文峰,周益春. 装备环境工程. 2016(03)
[7]风沙对玻璃表面TiO2纳米薄膜冲蚀行为研究[J]. 张博,冀国俊,刘全生,史志铭. 人工晶体学报. 2016(06)
[8]风沙对钢结构涂层的冲蚀磨损性能研究[J]. 郝贠洪,段国龙,任莹,冯玉江,宿廷,杨风利,张宏杰. 建筑材料学报. 2015(04)
[9]内河钢构件防腐现状及存在问题分析[J]. 陈刚,刘明维,张小龙,彭炳力. 中国港湾建设. 2015(01)
[10]含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析[J]. 杨从新,董富弟,程效锐,申立新,赵伟国. 兰州理工大学学报. 2014(04)
博士论文
[1]西北强风沙环境混凝土冲蚀磨损与防护材料试验研究[D]. 王彦平.兰州交通大学 2016
[2]激光熔覆颗粒增强复合涂层的力学性能及损伤破坏机理研究[D]. 顾盛挺.浙江工业大学 2012
[3]水机涡轮弹性涂层抗冲蚀理论及应用[D]. 郭源君.辽宁工程技术大学 2005
[4]高速含沙掺气水流及磨蚀机理的研究[D]. 黄细彬.河海大学 2001
硕士论文
[1]盐浸侵蚀作用下混凝土受风沙冲蚀试验研究[D]. 江南.内蒙古工业大学 2016
[2]长江中游水体颗粒磷与悬沙定量关系及其通量变化研究[D]. 陈野.长江科学院 2014
[3]材料冲蚀行为及机理研究[D]. 董刚.浙江工业大学 2004
本文编号：3125345
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
果园港钢结构防腐涂
第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景和意义推进长江经济带的优质发展是建设现代经济体系的内在要求。随着水运开发力度的增强，钢结构越来越多地运用于内河港工结构、深水码头下部结构及靠船构件等，中国钢结构行业的“十三五”规划指出[1]，到2020年，中国钢结构钢材将达到1亿吨，占建筑用钢比重超过25%，其使用过程中的防腐问题也越来越突出。据统计，世界上因腐蚀而废弃的钢铁材料占年产量的1/5以上，发达国家由于钢铁腐蚀造成的直接经济损失占GDP的2%～4%[2-4]。钢结构被腐蚀后，不仅耗损材料，而且影响结构受力，进而降低结构安全性，可能会造成巨大的生命财产损失。我国山区河流等内河环境下钢结构防腐工艺，因缺乏针对性的规范和标准，主要参考海港码头的做法，钢结构防腐采用涂层保护的相关规范，选用粘弹性材料（环氧沥青涂层）[5]。通过现场调研发现，枯水季与丰水季来回交替，位于水位变动区域的钢结构涂层受到含沙水流的冲刷和太阳照射，出现局部整体脱落，钢结构不同部位裸露生锈，腐蚀日益加重，如图1-1所示。出现这一现象的主要原因是内河环境下大流速含沙水流对钢结构防腐涂层的冲蚀严重[6]。因此，为了解决内河码头钢结构防腐涂层冲蚀破坏严重的问题，需结合山区河流的大流速、高含沙量的环境，研究粘弹性防腐涂层的损伤演变过程，总结粘弹性防腐涂层损伤规律，提出适合内河大流速含沙水流环境下的粘弹性防腐涂层磨蚀量预估模型，为研发内河水工钢结构抗冲蚀涂层提供理论基础，研究成果对类似水工钢建筑物的防腐均具有较好的参考意义，可为后续工程建设提供参考和指导。(a)2016年3月(b)2017年3月(c)2018年5月份图1-1果园港钢结构防腐涂层冲蚀两年前后状况照片
重庆交通大学硕士学位论文14图2-1MinTest600涂层测厚仪2.4.2涂层硬度硬度是涂层的重要力学性能之一，它关系到涂层试样在使用过程中的耐久性以及强度等方面的问题。涂层的硬度大小取决于喷涂方法、喷涂设备、材料自身特性及外界温度等因素。虽然聚氨酯涂层一般采用邵氏硬度计测量涂层硬度，但其属于损伤破坏性测量仪，测量过程中对涂层表面有一定损伤破坏，故不考虑此方式。本文采用铅笔硬度计参照《涂膜硬度铅笔测定法》（GB/T6739-2006）[66]确定聚氨酯涂层以及环氧沥青涂层硬度。在测量前，将铅笔的铅芯削出3mm圆柱体，然后用砂纸缓慢地精细研磨铅笔尖直至呈现出端面。涂层试样水平放置并固定在试样台上，涂漆面朝上，手持铅笔与涂层成45°夹角，铅笔穿过试验仪砝码重心的垂线与涂层相交，拧紧止动螺钉，以2mm/s的速度在涂层试样上缓慢移动，刮划出5道刻痕，依次犁出五道痕，直到涂层表面受损，最终以未划伤涂层的刻痕对应的铅笔硬度，作为此涂层硬度。涂层硬度共16个等级（9H~6B），其中9H为最硬，6B为最软，测试仪器如图2-2所示。图2-2涂层硬度测试QHQ-A2.4.3涂层附着力涂层与被涂基材之间紧密结合的程度称为涂层附着力。本次试验的四种
【参考文献】：
期刊论文
[1]水轮机活动导叶端面间隙磨蚀特性数值模拟[J]. 韩伟,陈雨,刘宜,李光贤,王洁,王腾达. 排灌机械工程学报. 2018(05)
[2]内河码头环氧沥青漆涂层-钢界面强度弱化影响因素分析[J]. 刘明维,曾丽琴,余杰. 中国科技论文. 2018(07)
[3]明渠砂质床面桩柱冲刷与导流防护试验研究[J]. 黄雄合,许栋,及春宁,白玉川,刘洪昌. 水利水电技术. 2017(11)
[4]磨料水射流冲蚀金属损伤形貌特征及机理研究[J]. 陈晓晨,邓松圣,管金发,陈明,陈雁. 摩擦学学报. 2018(01)
[5]激光对鳞片石墨改性酚醛树脂涂层的损伤机理[J]. 马琛,马壮,高丽红,王富耻. 中国光学. 2017(02)
[6]航空发动机涡轮叶片热障涂层冲蚀试验装置的研制[J]. 杨丽,谭明,周文峰,周益春. 装备环境工程. 2016(03)
[7]风沙对玻璃表面TiO2纳米薄膜冲蚀行为研究[J]. 张博,冀国俊,刘全生,史志铭. 人工晶体学报. 2016(06)
[8]风沙对钢结构涂层的冲蚀磨损性能研究[J]. 郝贠洪,段国龙,任莹,冯玉江,宿廷,杨风利,张宏杰. 建筑材料学报. 2015(04)
[9]内河钢构件防腐现状及存在问题分析[J]. 陈刚,刘明维,张小龙,彭炳力. 中国港湾建设. 2015(01)
[10]含沙水流中粒径对离心泵叶轮磨损特性影响的数值分析[J]. 杨从新,董富弟,程效锐,申立新,赵伟国. 兰州理工大学学报. 2014(04)
博士论文
[1]西北强风沙环境混凝土冲蚀磨损与防护材料试验研究[D]. 王彦平.兰州交通大学 2016
[2]激光熔覆颗粒增强复合涂层的力学性能及损伤破坏机理研究[D]. 顾盛挺.浙江工业大学 2012
[3]水机涡轮弹性涂层抗冲蚀理论及应用[D]. 郭源君.辽宁工程技术大学 2005
[4]高速含沙掺气水流及磨蚀机理的研究[D]. 黄细彬.河海大学 2001
硕士论文
[1]盐浸侵蚀作用下混凝土受风沙冲蚀试验研究[D]. 江南.内蒙古工业大学 2016
[2]长江中游水体颗粒磷与悬沙定量关系及其通量变化研究[D]. 陈野.长江科学院 2014
[3]材料冲蚀行为及机理研究[D]. 董刚.浙江工业大学 2004
本文编号：3125345
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