钢顶管外防腐层真实抗磨损特性室内模型试验研究

发布时间：2021-01-18 23:00

　　为了研究砂性地层中钢顶管施工时外防腐层的抗磨损性能,基于应变控制式直剪仪设计并改装了一套钢顶管外防腐层磨粒摩擦磨损试验装置。针对环氧煤沥青玻璃布、环氧树脂玻璃鳞片、环氧树脂玻璃布和聚氨酯4种常用钢管道外防腐层试样开展了摩擦磨损试验,并对其整体抗磨损性能进行了定量评价。结果表明:磨粒对防腐层的挤压和切削会产生压痕和槽状磨痕,是防腐层破坏的主要原因。聚氨酯防腐层主要发生塑变断裂,环氧树脂玻璃布防腐层的破坏模式主要为脆性断裂,环氧煤沥青玻璃布防腐层的破坏模式主要为微观切削破坏,而环氧树脂玻璃鳞片防腐层的破坏包括塑变断裂和微观切削。4种防腐层与磨粒之间的摩擦力-位移典型曲线变化趋势相同,环氧煤沥青玻璃布防腐层与磨粒之间的摩擦系数最大,而其他3种防腐层与磨粒之间的摩擦系数基本相同;质量磨损率比较表明,4种防腐层试样整体抗磨损性能从优到劣依次为:环氧树脂玻璃鳞片、聚氨酯、环氧煤沥青玻璃布和环氧树脂玻璃布。 

【文章来源】：涂料工业. 2020,50(06)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

4种典型的钢管道外防腐层试样

试验过程中，垂直加载系统出力，使磨粒与防腐层试样之间产生挤压作用，模拟顶管施工时的地层压力；水平加载系统出力，推动下剪切盒与上剪切盒之间产生相对移动，防腐层试样与磨粒之间产生相对运动，模拟顶管的顶进过程中顶管外防腐层（试样）受到砂层（磨粒）的摩擦磨损作用。由此可见，该试验装置能够模拟顶管顶进过程中外防腐层的受力磨损过程。因为直剪仪上下剪切盒剪切位移有限，因此以重复摩擦试验来间接体现顶管的顶进距离。1.3 试验方案

初始聚氨酯防腐层试样表面平整光滑，如图1(a）所示。经过1次摩擦试验后，防腐层试样表面具有明显的压痕，如图3(a）所示。经过4次摩擦试验后，试样表面压痕数目明显增多，并出现了槽状磨痕，磨痕宽度小于0.1 mm，长度2.0～3.0 mm，如图3(b）所示。经过8次摩擦试验后，试样表面压痕增多且面积显著增大，磨痕数量明显增多，宽度增大至0.5 mm左右，长度延长至4.0～5.0 mm，局部防腐层出现整体剥落破坏，造成钢板裸露，裸露面积在150 mm2左右，如图3(c）所示。经过10次摩擦试验后，防腐层表面出现褶状的剥落碎片，压痕最大直径达到2.0 mm左右，如图3(d）所示。与经过8次摩擦试验后的试样相比，此时试样表面槽状磨痕数量增多，试样剥落破坏面积增大，最后实测防腐层脱落总面积在260 mm2左右，约占试样总表面积的8.7%。由聚氨酯试样摩擦试验结果分析可知，磨粒首先对试样表面形成压痕，随着磨粒与试样之间的相对运动，在试样表面形成槽状磨痕。随着试验次数增多，压痕和磨痕数目也增多，范围增大，其周边材料受磨损而脱层、剥落。此过程反复进行，造成了试样表面防腐层大面积磨损破坏。显然，聚氨酯防腐层的摩擦磨损机理比较符合塑变断裂假说。


本文编号：2985826