【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及熱鍍鋅鋼腐蝕評價，尤其涉及一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法。
技術介紹
1、在電力工程中，輸電鐵塔作為輸電線路的主要支撐結構，其可靠性和耐久性直接關系到電力系統的安全穩定運行。熱鍍鋅是目前輸電鐵塔普遍采用的防腐措施，其通過冶金結合在鋼基體表面鍍覆鋅合金層，從而保護鐵塔免受環境侵蝕。但是輸電鐵塔服役環境復雜，特別是在沿海地區，大氣環境中的cl-對輸電線路具有極強的腐蝕性，沿海地區輸電鐵塔遭受嚴重的加速腐蝕，甚至有鐵塔鍍鋅層3～5年就失去保護作用，嚴重危及電網工程的安全運行、使用壽命及耐久性。因此，鍍鋅鋼的腐蝕問題一直是輸電線路行業一直關注的問題。
2、此外，輸電線路穿越各類復雜地理環境，在受到各類環境腐蝕作用的同時也承受大風、冰雪及導地線荷載，荷載與腐蝕環境的耦合作用會進一步加速鍍鋅鋼腐蝕進程。調查結果顯示，受力較大的輸電鐵塔根部主材的腐蝕程度要明顯高于其他部位的構件，證明了荷載的存在會加速鍍鋅鋼腐蝕。
3、現有大氣暴露腐蝕試驗獲得的大量有價值的腐蝕數據均沒有考慮外載荷的影響，嚴重低估了鍍鋅鋼在自然條件下的腐蝕程度。因此，開展沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕性能的評價以修正大氣暴露腐蝕試驗的腐蝕數據，可以大大提高輸電鐵塔結構構件的可靠性和壽命預測的準確性。
技術實現思路
1、針對以上問題，本專利技術提出一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，采用四點彎的加載方式對鍍鋅鋼試件進行加載，模擬實際工程中的應力水平，并通過電化學分
2、為了實現上述目的，本專利技術通過如下的技術方案來實現：
3、一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，所述方法包括：
4、選擇預設尺寸的鍍鋅鋼試件進行清洗處理，采用四點彎的加載方式對清洗處理后的鍍鋅鋼試件施加應力荷載；
5、在鍍鋅鋼試件純彎段布置至少4個正方形的腐蝕區域，每個腐蝕區域的面積為20mm×20mm且每個腐蝕區域之間的距離不小于10mm；
6、將施加應力荷載后的鍍鋅鋼試件放置于恒溫恒濕的鹽霧箱內，連接好進氣通道和出氣通道，同時連接好出氣通道和尾氣箱，將鹽霧發生器與抽水泵連接成一體，將3.5％的nacl溶液通過抽水泵注入鹽霧發生器，并將鹽霧發生器產生的模擬腐蝕霧氣導入腐蝕通道，模擬沿海大氣腐蝕環境進行應力腐蝕試驗；
7、試驗結束后，采用激光切割技術對腐蝕后的鍍鋅鋼試件的腐蝕區域進行切割，切割尺寸為20mm×20mm，并采用電化學分析法測定鍍鋅鋼試件在大氣腐蝕環境下的腐蝕速率k；
8、對腐蝕速率k進行等級劃分，評價鍍鋅鋼試件的腐蝕狀態。
9、作為本專利技術的一種優選方案，所述預設尺寸的鍍鋅鋼試件為380mm×25mm×4mm的q355等級鋼材，由鐵塔典型構件的熱軋角鋼切割制作而成，切割后首先進行表面除油，并放置于超聲波清洗器中使用去離子水清洗10min，清洗溫度設置為35℃，然后使用丙酮、無水乙醇再次清洗10min，清洗完成后用濾紙擦拭并放入電熱鼓風干燥箱進行烘干處理，最后保存至真空袋。
10、作為本專利技術的一種優選方案，所述采用四點彎的加載方式對清洗處理后的鍍鋅鋼試件施加應力荷載，方法包括：
11、對鍍鋅鋼試件進行單軸拉伸試驗，測得鍍鋅鋼試件的屈服強度fy；
12、準備四點彎加載裝置：將不銹鋼支架固定于臺虎鉗上并錨固臺虎鉗；標記好兩根平行的鍍鋅鋼試件，分別在鍍鋅鋼試件的中心位置貼好應變片，然后對中置于不銹鋼支架上；在鍍鋅鋼試件兩側預留的螺栓孔插入緊固螺栓施加預緊力，不銹鋼支架兩側生成與施加的預緊力大小相同、方向相反的支座反力，達到預緊力與支座反力相平衡的狀態；
13、連接應變采集系統：將鍍鋅鋼試件中心處的應變片與應變箱及電腦端連接并通過軟件采集應變變化，連接完畢后通過緊固螺栓施加荷載并達到預設的應力水平后停止，所述預設的應力水平具體為對熱鍍鋅鋼試件純彎段施加0.5fy、1.0fy、1.25fy的應力水平；
14、靜置應變采集系統，待應變保持不變后取消連接并將加載完畢的鍍鋅鋼試件分類放置。
15、作為本專利技術的一種優選方案，所述鹽霧箱內的溫度和濕度分別控制為35℃和95％，ph值控制為6.5～7.2，應力腐蝕試驗周期在720h以上；
16、腐蝕通道進氣壓力控制在0.4mpa，腐蝕通道持續噴霧且均勻地噴灑到待測的鍍鋅鋼試件的腐蝕區域表面，使鹽霧在鍍鋅鋼試件表面的沉降速率保持在1～2ml/80cm2·h。
17、作為本專利技術的一種優選方案，所述采用電化學分析法測定鍍鋅鋼試件在大氣腐蝕環境下的腐蝕速率，方法包括：
18、采用chi660e型電化學工作站對切割出的帶銹試件進行極化曲線測試，所述極化曲線測試采用三電極體系，帶銹試件為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，輔助電極為鉑電極，電解質溶液為3.5％的nacl溶液；
19、通過tafel曲線外推法求解不同周期及不同應力水平下的鍍鋅鋼試件的電化學極化曲線，得到腐蝕電位和腐蝕電流，進而分析出腐蝕速率。
20、作為本專利技術的一種優選方案，所述通過tafel曲線外推法求解不同周期及不同應力水平下的鍍鋅鋼試件的電化學極化曲線，方法包括：
21、在極化曲線上確定工作電流的臨界值對應的工作電壓，在所述工作電壓的基礎上設置一個±0.06v至0.12v的電壓區間，通過電壓區間分別確定陽極電壓區間和陰極電壓區間，
22、通過tafel曲線外推法對金屬陰陽級的切線斜率進行線性擬合得到陰極曲線擬合方程及陽極曲線擬合方程；
23、利用陰極曲線擬合方程及陽極曲線擬合方程的切線交點坐標求解腐蝕電位ecorr及腐蝕電流icorr；
24、計算腐蝕電流密度iccor，公式為：
25、
26、式中，w為應力腐蝕試驗結束后腐蝕的金屬質量，w＝w0-w1，w0為初始試件重量，w1為試驗結束后去除腐蝕產物的試件重量；t表示應力腐蝕實驗進行的總時間；m為腐蝕反應中的金屬相對質量，取65.39g/mol；n為腐蝕反應中的金屬原子價，取2；f為法拉第常數，f＝96500c/mol＝26.8a·h；ρ為金屬密度，取7.14g/cm3；sc為腐蝕區域面積，單位為mm2；
27、利用腐蝕電流密度計算腐蝕速率k，公式為：
28、
29、作為本專利技術的一種優選方案，所述對腐蝕速率k進行等級劃分，評價鍍鋅鋼試件的腐蝕狀態，包括：
30、若腐蝕速率k＜0.05mm/a，說明鍍鋅鋼試件腐蝕狀態優良，判定該熱鍍鋅耐腐蝕性等級為一級；
31、若腐蝕速率k在0.05mm/a～0.5mm/a區間，說明鍍鋅鋼試件腐蝕狀態良好，判定該熱鍍鋅耐腐蝕性等級為二級；
32、若腐蝕本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述方法包括：選擇預設尺寸的鍍鋅鋼試件進行清洗處理，采用四點彎的加載方式對清洗處理后的鍍鋅鋼試件施加應力荷載；
2.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述預設尺寸的鍍鋅鋼試件為380mm×25mm×4mm的Q355等級鋼材，由鐵塔典型構件的熱軋角鋼切割制作而成，切割后首先進行表面除油，并放置于超聲波清洗器中使用去離子水清洗10min，清洗溫度設置為35℃，然后使用丙酮、無水乙醇再次清洗10min，清洗完成后用濾紙擦拭并放入電熱鼓風干燥箱進行烘干處理，最后保存至真空袋。
3.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述采用四點彎的加載方式對清洗處理后的鍍鋅鋼試件施加應力荷載，方法包括：
4.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述鹽霧箱內的溫度和濕度分別控制為35℃和95％，pH值控制為6.5～7.2，應力腐蝕試驗周期在720h以上；
6.根據權利要求5所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述通過Tafel曲線外推法求解不同周期及不同應力水平下的鍍鋅鋼試件的電化學極化曲線，方法包括：
7.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述對腐蝕速率K進行等級劃分，評價鍍鋅鋼試件的腐蝕狀態，包括：
8.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述方法還包括：
9.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述優化腐蝕防護措施包括：基于預測結果調整材料的鍍層厚度、采用更耐腐蝕的合金成分或改變結構設計以減少應力集中，還包括調整維護和檢修周期，根據模型預測的最高腐蝕速率地區和時間，定期進行防腐處理和結構檢查。
...【技術特征摘要】
1.一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述方法包括：選擇預設尺寸的鍍鋅鋼試件進行清洗處理，采用四點彎的加載方式對清洗處理后的鍍鋅鋼試件施加應力荷載；
2.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述預設尺寸的鍍鋅鋼試件為380mm×25mm×4mm的q355等級鋼材，由鐵塔典型構件的熱軋角鋼切割制作而成，切割后首先進行表面除油，并放置于超聲波清洗器中使用去離子水清洗10min，清洗溫度設置為35℃，然后使用丙酮、無水乙醇再次清洗10min，清洗完成后用濾紙擦拭并放入電熱鼓風干燥箱進行烘干處理，最后保存至真空袋。
3.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述采用四點彎的加載方式對清洗處理后的鍍鋅鋼試件施加應力荷載，方法包括：
4.根據權利要求1所述的一種沿海大氣環境下熱鍍鋅鋼應力腐蝕耐久性評價方法，其特征在于，所述鹽霧箱內的溫度和濕度分別控制為35℃和95％，ph值控制為6.5～7.2，應力腐蝕試驗周期...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉永生，王昊，陶欣，林剛，張傳瑾，張瑋亞，許洪華，朱興龍，謝彬，薛明嶺，
申請(專利權)人：南京電力設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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