沿海钢栈桥构件的腐蚀状态评价与防护技术

发布时间：2017-10-14 01:28

  本文关键词：沿海钢栈桥构件的腐蚀状态评价与防护技术

  更多相关文章： 钢栈桥 腐蚀评估 腐蚀防护 涂层 失效

【摘要】：福建省平潭地区是中国沿海盐度最高的区域,随着海峡两岸经济合作的进一步推进,大量诸如跨海桥梁的工程建设正逐步开展。钢栈桥是确保跨海桥梁建设得以安全顺利进行的基本保障。已有的工程建设经验表明,平潭地区沿海钢栈桥结构腐蚀严重。为此,本文针对实际工程中的钢栈桥构件腐蚀现状展开研究,采用理论研究与试验验证相结合,研究平潭地区钢栈桥构件现阶段腐蚀机理与现状,进而探索适于平潭地区钢栈桥的防腐技术,最终为确保已有和新建钢栈桥腐蚀安全提供关键理论、方法与核心技术。首先,对平潭地区已建钢栈桥构件腐蚀进行评定。表观形貌观测结果表明,钢构件表面劣化严重且已失去其原有特征,整体由碳钢的银白色变为铁锈的红褐色,且表面有大量凸起的氧化皮。对腐蚀产物去除后的构件测试表明,腐蚀速度为0.11~0.69mm/a,腐蚀速度由大到小依次为槽钢、钢管桩和工字钢;腐蚀试件的拉伸测试结果表明,腐蚀并不影响钢材的拉伸强度,但严重腐蚀对钢材的伸长率影响较大,使钢材韧性大幅降低;含碳量较高的构件腐蚀较为严重,槽钢发生点蚀现象且有进一步加剧腐蚀的趋势,工字钢呈现均布腐蚀且速率较为平稳。其次,探索适于平潭地区的钢栈桥构件的腐蚀防护技术。优选了环氧煤沥青和环氧树脂-玻璃纤维布防腐涂层,并设计了模拟平潭地区腐蚀环境的加速腐蚀试验系统。对所制备的防腐试件,采用加速腐蚀试验系统,通过控制温度、湿度、干湿循环次数、水中以及盐雾的含盐量进行试验,并结合腐蚀动力学方程对比实地腐蚀试验计算得出加速因子。最后,按此加速方案来对试件进行加速腐蚀,观测不同时期涂层的微观及宏观形貌。结果表明,大气区的环氧树脂-玻璃纤维布试件防腐效果较好,全浸区以及潮汐区的环氧煤沥青试件防腐效果较好。第三,对不同腐蚀防护涂层下防腐效果进行了电化学表征。采用半电位、恒电位极化、电化学噪声方法,研究了不同腐蚀时间试件的电化学特性。结果表明红丹漆、环氧煤沥青与环氧树脂-玻璃纤维布三种涂层对钢材基体有一定的防腐作用,但环氧煤沥青以及环氧树脂-玻璃纤维布试件的缓蚀效果远好于红丹漆试件。三种涂层对侵蚀离子均有阻隔效果,环氧煤沥青漆的阻隔效果最为优秀;虽然环氧树脂的抗渗性能与红丹漆均较差,但是环氧树脂与基体表面的结合力是三者最大的,没有发生进一步的腐蚀。
【关键词】：钢栈桥 腐蚀评估 腐蚀防护 涂层 失效
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.73
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景和意义9-11
• 1.2 国内外在钢材腐蚀与防护的研究现状及分析11-15
• 1.2.1 腐蚀机理的研究概况11-12
• 1.2.2 腐蚀防护的研究概况12-15
• 1.2.3 国内外文献综述的简析15
• 1.3 研究内容15-16
• 第2章 钢栈桥构件腐蚀现状评价16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 钢构件的表观腐蚀速率16-22
• 2.2.1 原始试件的处理16-19
• 2.2.2 微观腐蚀形貌测量19-22
• 2.3 腐蚀后钢材强度测试22-25
• 2.3.1 槽钢的拉伸试验22-23
• 2.3.2 工字钢的拉伸试验23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 钢栈桥涂层防腐的优选与宏观性能研究26-50
• 3.1 引言26
• 3.2 试件加工处理26-29
• 3.2.1 喷砂以及切割加工处理26-27
• 3.2.2 焊接导线以及密封处理27-29
• 3.3 防腐涂层的涂覆29-33
• 3.3.1 环氧煤沥青防腐涂层29-31
• 3.3.2 环氧树脂浸渍玻璃纤维布防腐体系31-33
• 3.4 加速腐蚀方案33-37
• 3.4.1 加速腐蚀装置的设计及制作33-34
• 3.4.2 加速腐蚀倍数的确定34-37
• 3.5 试件在加速腐蚀条件下的形貌变化37-49
• 3.5.1 宏观形貌的变化38-43
• 3.5.2 微观形貌的变化43-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 钢栈桥构件腐蚀状态的电化学表征50-80
• 4.1 引言50
• 4.2 半电位测试方法50-54
• 4.2.1 红丹漆试件的半电位测试50-51
• 4.2.2 环氧煤沥青试件的半电位测试51-52
• 4.2.3 环氧树脂-玻璃纤维布试件的半电位测试52-54
• 4.3 恒电位极化测试方法54-61
• 4.3.1 红丹漆试件的恒电位极化测试54-56
• 4.3.2 环氧煤沥青试件的恒电位极化测试56-58
• 4.3.3 环氧树脂-玻璃纤维布试件的恒电位极化测试58-60
• 4.3.4 典型恒电位极化曲线分析60-61
• 4.4 电化学噪声测试方法61-71
• 4.4.1 红丹漆试件的电化学噪声测试62-65
• 4.4.2 环氧煤沥青试件的电化学噪声测试65-68
• 4.4.3 环氧树脂-玻璃纤维布试件的电化学噪声测试68-71
• 4.5 小波分析电化学噪声谱71-79
• 4.5.1 小波分析原理71-72
• 4.5.2 未腐蚀试件的小波分析72-76
• 4.5.3 加速腐蚀后电化学噪声谱的小波分析76-79
• 4.6 本章小结79-80
• 结论与展望80-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果85-87
• 致谢87

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本文编号：1028241