超载下预应力CFRP布加固腐蚀钢梁抗弯性能试验

为研究预应力CFRP布加固腐蚀钢梁静载、超载的抗弯性能,进行了7根钢梁的抗弯试验,研究了加固梁在静载及超载下的破坏形态、承载力和刚度.结果表明,加固钢梁可以提高钢梁的承载力与刚度,预应力的存在,可以显著提高CFRP布的利用率;腐蚀程度影响钢梁的刚度与极限承载力,腐蚀程度增加1倍,钢梁的承载力降低50%左右.超载次数增加,钢材发生时效硬化,钢梁刚度可提高13%左右,但承载力有所降低;超载下,预应力的施加可提高钢梁的延性.建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好.     

考虑腐蚀影响的H型钢梁寿命预测研究

目的研究构件在工程中不确定性因素及服役期内结构可靠度指标值的变化,预测腐蚀影响的H型钢梁结构的使用寿命.方法结合已有的腐蚀钢材试验数据和研究成果,提出基于蒙特卡洛方法与Weibull模型相结合的方法,对腐蚀前后H型钢梁进行可靠度分析.即首先利用蒙特卡洛方法对不同腐蚀时间的H型钢梁进行可靠度分析,然后利用Weibull模型对不同腐蚀时间的H型钢梁的可靠度进行拟合,从而得到预测H型钢梁的可靠指标的衰减模型,并结合构件的目标可靠指标,预测H型钢梁的寿命.最后通过一数值算例验证所提方法的有效性.结果 Weibull模型可以很好的对腐蚀的H型钢梁的可靠指标进行拟合以及预测;依据腐蚀影响的H型钢梁的可靠指标衰减模型,得到该H型钢梁的使用年限为27.18 a.结论所提出的方法能够预测腐蚀的H型钢梁寿命,验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于概率密度演化理论的锈蚀钢梁时变可靠度分析

为了得到锈蚀钢梁时变可靠度,对9组试件分别开展了加速腐蚀试验和单调拉伸试验.测得了锈蚀深度三维坐标数据和锈蚀钢材名义屈服强度,统计分析了锈蚀深度和名义屈服强度概率模型.建立了锈蚀钢梁功能函数,结合概率密度演化理论得到了锈蚀钢梁时变失效概率和可靠指标,并与蒙特卡洛方法(MCS)计算结果进行了对比.结果表明:钢板表面锈蚀深度和名义屈服强度服从正态分布;随着腐蚀时间增加,锈蚀深度均值和标准差不断增大;随着失重率增加,名义屈服强度均值不断减小而标准差不断增大;概率密度演化方法与MCS计算结果较接近,说明本文提出的方法的有效性;锈蚀深度和强度的随机性对锈蚀钢梁可靠度影响较大.     

土木工程结构混凝土寿命预测的损伤演化方程

借助损伤力学的原理,通过系统实验,研究了混凝土在冻融与腐蚀条件下损伤失效过程的规律与特点.建立了具有普适意义的混凝土损伤演化方程,提出了损伤速度和损伤加速度的新概念,并提出了一套预测混凝土结构使用寿命的基本方法与理论体系,为重大土木工程结构混凝土的寿命预测提供了一种新方法.此外,通过专门设计的(35%弯曲荷载 冻融)双重因素和(35%弯曲荷载 冻融 3.5%NaCl溶液腐蚀 5%Na2SO4溶液腐蚀)多重因素等耐久性实验,重点研究了国家重点工程润扬大桥的主体结构混凝土的使用寿命预测问题.结果表明,润扬大桥的箱梁、索塔、墩身和锚碇采用高强高性能混凝土以后,其预期使用寿命均能达到100年设计要求.     

钢梁腐蚀相关性对钢-混组合梁桥体系可靠度的影响

服役环境中钢主梁的腐蚀本质上是一个随机过程,腐蚀深度随机变量既有时变性亦有空间性。现有测量方法只能获得单根钢梁腐蚀深度数据,尚不能明确结构体系腐蚀深度变量的联合分布模式,可能导致腐蚀结构体系可靠度计算模型失真。本文以某钢-混凝土组合梁桥为研究对象,首先建立了钢主梁腐蚀深度增长Gamma随机过程模型,并利用钢梁腐蚀深度实测数据对模型进行了验证;然后采用Kendall秩相关系数量化表征主梁腐蚀深度相关性,推导了腐蚀钢梁的时变抗力计算公式;最后基于Copula函数提出了考虑主梁腐蚀相关性的梁桥体系失效概率计算方法,对比研究了钢梁腐蚀相关性对钢-混组合简支梁桥体系可靠度的影响。研究结果表明：桥梁运营前期腐蚀相关性对梁桥受力性能影响较小,在运营中后期,中高程度的腐蚀相关性将会对梁桥体系的可靠度影响较大。研究提出了钢梁腐蚀空间相关性量化方法,获得了更精确的钢-混组合梁桥体系可靠度计算方法,可为组合梁桥体系的时变可靠度评定提供参考。     

基于纳米压痕法奔腾B70车身涂层力学性能的研究

对奔腾B70轿车车身涂层的各漆层:磷酸锌层、电泳层、中漆层和面漆层分别进行了纳米压入实验,以此来研究不同漆层的力学性能。实验结果表明:磷酸锌层的硬度和弹性模量最大,其组织的密实程度最高,具有良好的防腐性能;对于电泳层、中漆层和面漆层,其中面漆层的硬度最高,具有良好的抗压性能;电泳层和中漆层硬度差距不大但明显小于面漆层;而电泳层的弹性模量高于面漆层,面漆层高于中漆层,这也表征了在抗塑性变形能力上也是依次递减的;此外,在抗蠕变性能方面为磷酸锌层最好,其次为面漆层和中漆层,并且两者差距不大,而电泳层具有较好的蠕变变形能力。     

铅锭白锈形成机理

采用气体腐蚀、浸渍腐蚀、喷雾腐蚀、干湿交替腐蚀等方法,研究温度、湿度、酸度、水质和气氛等因素对铅锭腐蚀的影响;采用失重分析和x射线衍射等,对铅在各种腐蚀环境中产生的白锈进行研究.研究结果表明:在中性水中铅白锈主要成分为氢氧化铅;在高湿的大气中铅白锈主要成分为碱式碳酸铅;在潮湿含SO2工业大气中铅白锈主要成分为Pb4(CO3)2(SO4)(OH)2,其次为PbSO4;造成铅腐蚀产生白锈的最主要因素是水,其次是高温、高湿以及大气中的O2.     

硫化氢质量浓度和温度对碳钢在NACE溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学实验方法以及扫描电镜和能谱等表面分析技术对20#碳钢在不同H2S质量浓度(0,95.61,103.22,224.16 mg.L-1)、不同温度(25,35,45℃)下的NACE溶液(含CO2)中腐蚀行为进行了研究,同时对该环境下腐蚀产物的形成机制进行了探讨.发现在含有CO2的NACE溶液中,加入少量H2S,能加剧碳钢腐蚀,加速阳极铁的溶解和阴极氢气的析出.随着H2S质量浓度的增加,腐蚀电流密度增大,碳钢腐蚀加剧.温度升高,腐蚀极化电阻变小,腐蚀也会加剧.腐蚀试样外层絮状腐蚀产物主要是铁碳化物,接近基体表面的腐蚀产物主要是铁硫化物.     

LC4铝合金在热带海洋大气环境中的早期腐蚀行为

通过现场暴露实验,研究了LC4铝合金在西沙群岛典型热带海洋大气环境中暴露个月和3个月后的腐蚀行为和规律.采用扫描电镜观察了腐蚀产物的表面和断面微观形貌,并用能量色散谱(EDS)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析了腐蚀产物元素和组成.测试了LC4铝合金腐蚀后的极化曲线和电化学阻抗谱.实验结果表明:LC4铝合金在西沙海洋气候环境中暴露1个月和3个月后发生了明显的局部腐蚀,Cl-是促进点蚀发生的主要原因.腐蚀产物中主要包含氧、钠、铝、硅、钙、氯、硅等元素,主要腐蚀产物为Al_2O_3.3H_2OAl(OH)_3、AlOOH、AlCl_3等.随大气暴露时间延长,腐蚀电流密度减小,表明腐蚀产物对基体有一定的葆护作用.     

含钐Al-Mn-Si-Fe-Cu合金的显微组织与耐腐蚀性

优化合金成分是改善汽车热交换器材料物理化学性能的有效途径.采用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)观察,电化学测试和酸性人造海水盐雾试验(SWAAT)等方法研究了一种新型翅片材料—含钐Al-Mn-Si-Fe-Cu合金的显微组织与耐腐蚀性能.研究结果表明:合金中的主要析出相为α-Al(Mn,Fe)Si,同时形成含钐析出相Al_2Sm和Al_(10)Cu_7Sm_2.Sm元素的添加可细化α-Al(Mn,Fe)Si析出相.Tafel极化曲线测试结果表明:腐蚀表面主要由点蚀坑和腐蚀产物组成.随着Cl-浓度的增大,合金的腐蚀程度加深.SWAAT则表明,随着腐蚀时间的延长,腐蚀失重先加剧后减缓.     

火灾下钢梁瞬态温度分布数值模拟及实验

结合真实火灾热环境的特点,建立火灾下钢梁构件的传热数学模型;利用有限容积法与全隐式差分格式对钢梁构件的温度响应行为进行数值模拟研究,并利用ISO9705标准火灾实验系统,在3.6 m×2.4 m×2.4 m (长×宽×高)实验间内对钢梁构件在壁面火(燃料是壁面厚度为15 mm的木工板)与油盘火(燃料是纯度为95%的乙醇)热环境作用下的温度响应过程进行实验验证.研究结果表明:自然火灾中,烟气含有大量炭颗粒,热烟气的辐射能力大大增强;钢梁构件的温升及温度分布主要由其表面的热烟气温度决定;火灾对钢构件的辐射传热项修正系数γ可取1.0;数值模拟结果与实验结果较吻合,所采用的数值模拟方法可用于钢构件的温度响应预测及力学行为的进一步研究.     

CFRP板加固钢梁界面应力的理论与试验研究

在碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢梁中,CFRP板端部的应力集中往往会导致板的剥离破坏.文中首先对CFRP板加固钢梁的界面应力进行了研究,推导了外荷载作用下CFRP板加固钢梁的界面应力计算公式;然后,通过改变CFRP板的长度、厚度以及加载方式,探讨了静载作用下8个试件的承载力及刚度变化.理论分析及试验结果表明:(1)试件的主要破坏模式是CFRP板的剥离破坏;(2)增加板长能减小加固梁的界面应力集中,但不能提高梁的截面承载力和刚度;增加板厚虽然增加了界面应力集中,却能进一步提高梁的截面承载力和刚度;(3)由界面应力的理论计算公式求出的各个试件发生剥离破坏时的最大界面应力基本一致.     

TiAlN/Cr、TiAlN/CrN和TiAlN/CrAlN多层涂层的热盐腐蚀行为

钛合金的热盐腐蚀问题已引起人们的广泛关注,金属氮化物防护涂层是延长钛合金服役寿命的有效途径.采用多弧离子镀技术在钛合金表面沉积了TiAlN/Cr涂层、TiAlN/CrN涂层、TiAlN/CrAlN-5涂层和TiAlN/CrAlN-10涂层.通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、划痕测试仪、3D激光显微镜等测试手段对比研究了4种多层涂层的热盐腐蚀行为,分析了涂层热盐腐蚀前后的微观形貌和物相成分.结果表明：Al元素的添加和调制周期的优化可以提高涂层的致密性,改善涂层表面质量.其中TiAlN/CrAlN-10多层涂层由于界面密度高,表现出优异的耐热盐腐蚀性能.     

无电极光助化学腐蚀法制备GaN微/纳米结构及其物性研究

利用K2S2O8作为氧化剂,通过无电极光助化学腐蚀GaN外延层制备多种形貌的GaN微米/纳米结构.采用扫描电子显微镜(SEM)、阴极射线发光图(CL mapping)、高分辨X射线衍射(HRXRD)、拉曼光谱(Raman spectra)和光致发光谱(PL)等先进的表征手段研究腐蚀样品的形貌、晶体结构和光学性质.结果表明:在高浓度的KOH(1 mol/L)和低强度的紫外光照下,腐蚀出高质量的腐蚀坑、微米/纳米柱和纳米线;在低浓度KOH(0.4 mol/L)和高强度的紫外光照下,制备出GaN棱锥,研究发现此微米/纳米锥体阵列为包裹了位错的GaN晶体.在腐蚀液KOH浓度低至0.1 mol/L时,GaN腐蚀样品表面形成大量的晶须,聚集成束,晶须揭露了位错;并探讨了多形貌微米/纳米GaN的形成机理.腐蚀温度和GaN外延层极性对腐蚀形貌也具有明显的影响.     

预应力碳纤维布加固钢梁的试验研究

通过预应力碳纤维布(CFRP)与非预应力CFRP加固钢梁的对比试验,研究了不同加固方法下被加固钢梁的受力性能、破坏形态与破坏机理.试验表明:相对于非预应力CFRP加固梁,预应力CFRP加固钢梁可充分发挥碳纤维布高强的特点,提高CFRP的强度利用率,试验梁的屈服荷载、极限荷载和刚度均有明显提高.分为弹性和弹塑性两个阶段,对钢梁屈服前后预应力CFRP加固钢梁正截面承载力进行分析,提出了不同阶段设计计算方法,其计算结果与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考依据.     

西沙严酷海洋大气环境下AZ31镁合金的长周期腐蚀行为

通过现场暴露实验,研究了AZ31镁合金在西沙海洋大气环境下暴露4 a的长周期腐蚀行为.利用扫描电镜观察表面、截面的腐蚀产物以及去除腐蚀产物后的腐蚀形貌,并用能谱分析及X射线衍射仪对腐蚀产物的元素含量及相组成进行分析.研究结果表明,AZ31镁合金在西沙海洋大气环境下发生了较为严重的腐蚀,4 a内的平均腐蚀速度为11.95μm·a-1.Cl-和CO2在镁合金的腐蚀过程中起着至关重要的作用.吸附液膜中的Cl-主要破坏镁合金的保护膜,使镁合金发生阳极溶解;而CO2则会中和阴极反应产生的碱性离子并与Mg(OH)2发生反应生成含不同结晶水的Mg5(CO3)4(OH)2·xH2O表层腐蚀产物.由于表层腐蚀产物阻挡了CO2和Cl-向镁合金表面的传输,靠近基体处的腐蚀产物主要为Mg(OH)2.     

添加Zn对5083铝合金组织和腐蚀性能的影响

通过铸锭冶金法制备5083铝合金、加0.7％Zn(质量分数)5083铝合金、β(Al3Mg2)相和τ(Mg32(Al,Zn)49)相,对添加Zn和未添加Zn的5083合金进行冷轧180℃,2h退火处理后,利用剥落腐蚀测试、极化曲线测定和透射电镜研究少量Zn对冷轧退火后5083铝合金组织和腐蚀性能的影响,并通过电化学测试研究β相、τ相与α(Al)的电化学特征.研究结果表明:退火后不含Zn的合金中杆状的β相在晶界连续分布,合金的剥落腐蚀等级为EA,腐蚀电位为-0.651V.而加入0.7％Zn的合金在相同状态下,τ相部分取代了β相,且其主要呈球状,在晶界、晶内不连续分布,合金的剥落腐蚀等级为PB,腐蚀电位为-0.54 V.加少量Zn明显提高5083合金的耐蚀性.测得β相的腐蚀电位(-1.085V)比α(Al)的腐蚀电位(-0.812 V)低,而τ相的腐蚀电位(-0.813V)与α(Al)的腐蚀电位基本相同,τ相的形成缩小第二相与铝基体的电位差,优化合金的耐腐蚀性能.     

H2S/CO2共存聚合物钻井液中腐蚀产物膜分析

随着酸性气田的不断开采,其钻采环境中的腐蚀机理及井下管材的优选已成为研究的热点.通过室内高温高压腐蚀试验,并结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS),研究S135钻杆钢在H2S/CO2共存聚合物钻井液中气相与液相的腐蚀产物膜成分差异,探讨腐蚀机理.结果表明,S135钻杆钢气相和液相腐蚀速率都随温度升高和CO2分压增大而增加,气相腐蚀较液相严重,呈局部腐蚀形貌,气相腐蚀产物表面凹坑较大,液相腐蚀产物较为均匀且致密性强,以均匀腐蚀为主.气相和液相腐蚀产物膜中都含有C、O、S、Fe、Si五种元素,且腐蚀产物成分差别不大,主要成分为Fe3O4、FeS、α-FeOOH、FeS2,以及少量的Fe7S8和Fe3S4,此外在腐蚀产物膜表面还夹杂有硅酸盐物质.钻杆钢腐蚀主要来源于二氧化碳腐蚀、氧腐蚀、硫化氢腐蚀、单质硫腐蚀以及腐蚀产物膜与钢材本体间电偶腐蚀.     

几种脱漆剂的配制

配方一(重量份);苯40杂醇油30乙醇15此配方只要将物件浸泡1小时,即可脱除旧漆层,适用于金属表面的旧漆层.     

某海底管道失效分析

通过对某海底管道进行理化检测、腐蚀产物分析、腐蚀形貌观察、服役环境分析及室内模拟实验,研究管道失效原因.结果表明:管道材质满足API spec 5L要求;内管存在由CaCO3、BaSO4和Fe(OH)3形成的结垢,垢层的存在使得管体的均匀腐蚀速率增大了约7倍,垢下腐蚀是导致管道腐蚀穿孔失效的主要原因.