Summary
इस कागज ज्यामिति और एक इस्पात बार विभिंन तरीकों का उपयोग कर की जंग की राशि: बड़े पैमाने पर नुकसान, कैलिपर्स, जल निकासी माप, 3 डी स्कैनिंग, और एक्स-रे सूक्ष्म गणना टोमोग्राफी (XCT) उपाय ।
Abstract
एक जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी की लंबाई के साथ अनियमित और असमान अवशिष्ट वर्गों काफी अपने यांत्रिक गुणों को बदलने और काफी सुरक्षा और एक मौजूदा ठोस संरचना के प्रदर्शन पर हावी है । नतीजतन, यह ज्यामिति और एक संरचना में एक इस्पात बार की जंग की राशि ठीक से उपाय करने के लिए अवशिष्ट असर क्षमता और संरचना की सेवा जीवन का आकलन महत्वपूर्ण है । इस पत्र का परिचय और एक इस्पात पट्टी की जंग की ज्यामिति और राशि को मापने के लिए पांच विभिंन तरीकों की तुलना । एक एकल ५०० मिमी लंबे और 14 मिमी व्यास इस्पात बार नमूना है कि इस प्रोटोकॉल में तेजी से जंग के अधीन है । इसकी आकृति विज्ञान और जंग की राशि ध्यान से पहले और बड़े पैमाने पर हानि माप, एक Vernier कैलिपर, जल निकासी माप, 3 डी स्कैनिंग, और एक्स-रे माइक्रो गणना टोमोग्राफी (XCT) का उपयोग करने के बाद मापा गया । इन विभिंन पद्धतियों की प्रयोज्यता और उपयुक्तता का मूल्यांकन किया गया । परिणाम बताते हैं कि Vernier कैलिपर एक गैर-जीर्णशीर्ण पट्टी की आकृति विज्ञान को मापने के लिए सबसे अच्छा विकल्प है, जबकि 3 डी स्कैनिंग एक जीर्णशीर्ण पट्टी की आकृति विज्ञान को बढ़ाता है के लिए सबसे उपयुक्त है ।
Introduction
एक इस्पात बार की जंग एक ठोस संरचना की गिरावट के लिए प्रमुख कारणों में से एक है और कंक्रीट कार्बनीकरण और/ ठोस कार्बन में, जंग के लिए सामान्यीकृत हो जाता है; जबकि क्लोराइड घुसपैठ में, यह अधिक स्थानीयकृत1,2हो जाता है । कोई बात नहीं क्या कारण हैं, जंग दरारें जंग उत्पादों के रेडियल विस्तार से ठोस कवर, एक इस्पात पट्टी और उसके आसपास कंक्रीट के बीच बांड बिगड़ती है, बार सतहों प्रवेश, और बार पार अनुभागीय क्षेत्र घटाता है अधार३,४.
गैर संरचनात्मक ठोस और सेवा वातावरण में बदलाव की एकरूपता के कारण, एक इस्पात बार की जंग अपनी सतह पर बेतरतीब ढंग से होता है और महान अनिश्चितता के साथ अपनी लंबाई के साथ । सामान्यीकृत वर्दी ठोस कार्बनीकरण की वजह से जंग के विपरीत क्लोराइड घुसपैठ की वजह से खड़ा जंग हमले के प्रवेश का कारण बनता है । इसके अलावा, यह एक जीर्णशीर्ण पट्टी के अवशिष्ट अनुभाग का कारण बनता है बार सतह और लंबाई के बीच काफी भिंनता है । नतीजतन, बार शक्ति और बार लचीलापन कमी । व्यापक अनुसंधान के लिए एक इस्पात बार के यांत्रिक गुणों पर जंग के प्रभावों का अध्ययन किया गया है5,6,7,8,9,10, 11,12,13,14,15. हालांकि, कम ध्यान रूपात्मक मानकों और इस्पात सलाखों के जंग विशेषताओं के माप तरीकों को दिया गया है ।
कुछ शोधकर्ताओं ने बड़े पैमाने पर नुकसान का इस्तेमाल किया है एक इस्पात बार5,10,11,14की जंग की राशि का मूल्यांकन । हालांकि, इस विधि का उपयोग केवल अवशिष्ट अनुभागों के औसत मान को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है और इसकी लंबाई के साथ अनुभागों के वितरण को माप नहीं सकता । झू और फ्रेंको छोटे क्षेत्रों की एक श्रृंखला में एक एकल इस्पात बार काटने और प्रत्येक खंड वजन13,14अपनी लंबाई के साथ अवशिष्ट वर्गों के क्षेत्रों की विविधताओं का निर्धारण करने के द्वारा इस पद्धति में सुधार हुआ है । हालांकि, इस विधि काटने के दौरान इस्पात सामग्री की अतिरिक्त हानि का कारण बनता है और वास्तव में जीर्णशीर्ण पट्टी के ंयूनतम अवशिष्ट खंड को छूने नहीं कर सकते, जो अपने असर क्षमता हावी है । एक Vernier कैलिपर भी एक इस्पात बार14,15के ज्यामितीय मापदंडों को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है । हालांकि, एक जीर्णशीर्ण पट्टी के अवशिष्ट अनुभाग बहुत अनियमित है, और हमेशा एक जीर्णशीर्ण पट्टी के मापा और वास्तविक अनुभागीय आयामों के बीच एक महत्वपूर्ण विचलन है । ' आर्किमिडीज सिद्धांत के आधार पर, क्लार्क एट अल । जल निकासी विधि को अपनाया अपनी लंबाई के साथ एक जीर्णशीर्ण पट्टी के अवशिष्ट वर्गों को मापने, लेकिन बार के विस्थापन मैंयुअल रूप से इस मामले11में महत्वपूर्ण सटीकता के बिना नियंत्रित किया गया । ली एट अल. स्वचालित रूप से एक इस्पात पट्टी के विस्थापन को नियंत्रित करने के लिए एक बिजली के मोटर का उपयोग करके इस ड्रेनेज विधि में सुधार और परिणाम और अधिक सही16उपाय । अंत में, पिछले कुछ वर्षों में, 3d स्कैनिंग तकनीक के विकास के साथ, इस विधि को एक इस्पात बार17,18,19,20के ज्यामितीय आयामों को मापने के लिए इस्तेमाल किया गया है । 3 डी स्कैनिंग का प्रयोग, व्यास, अवशिष्ट क्षेत्र, केन्द्रक, सनक, जड़ता के पल, और एक इस्पात बार की जंग पैठ ठीक किया जा सकता है हासिल की । हालांकि शोधकर्ताओं ने विभिंन प्रयोगात्मक सेटिंग्स में इन तरीकों का इस्तेमाल किया है, वहां एक तुलना और उनकी सटीक, उपयुक्तता और प्रयोज्यता के संबंध में तरीकों का मूल्यांकन नहीं किया गया है ।
जंग, विशेष रूप से खड़ा जंग, सामान्यीकृत जंग की तुलना में, न केवल जीर्णशीर्ण सलाखों के यांत्रिक गुणों में परिवर्तन लेकिन यह भी अवशिष्ट असर क्षमता और कंक्रीट संरचनाओं की सेवा जीवन घट जाती है । बार लंबाई के साथ जंग के स्थानिक परिवर्तनशीलता के लिए जीर्णशीर्ण इस्पात सलाखों के रूपात्मक मापदंडों का अधिक सटीक माप बार यांत्रिक गुणों के अधिक उचित आकलन के लिए आवश्यक हैं । यह मदद मिलेगी सुरक्षा और प्रबलित कंक्रीट (आर सी) की विश्वसनीयता कामूल्यांकन और अधिक ठीक21,22,23,24,25,26 जंग से क्षतिग्रस्त संरचनाओं ,27,28,29।
इस प्रोटोकॉल की तुलना पांच ज्यामिति और एक इस्पात बार की जंग की राशि को मापने के लिए तरीकों पर चर्चा की । एक एकल, ५०० मिमी व्यास में लंबी और 14 मिमी, सादे दौर बार नमूना के रूप में इस्तेमाल किया गया था और प्रयोगशाला में त्वरित जंग के अधीन । इसकी आकृति विज्ञान और जंग के स्तर को ध्यान से पहले और बड़े पैमाने पर हानि, एक Vernier कैलिपर, ड्रेनेज माप, 3 डी स्कैनिंग, और एक्स-रे माइक्रो गणना टोमोग्राफी (XCT) सहित प्रत्येक विधि, का उपयोग करने के बाद मापा गया । अंत में, प्रत्येक के प्रयोज्यता और उपयुक्तता का मूल्यांकन किया गया ।
यह ध्यान देने योग्य है कि काटने का निशानवाला सलाखों कंक्रीट में एंबेडेड नहीं, सादे सलाखों के हवा को उजागर, आमतौर पर ठोस संरचनाओं में इस्तेमाल किया और जंग के अधीन हैं । काटने का निशानवाला सलाखों के लिए, Vernier कैलिपर आसानी से लागू नहीं किया जा सकता है । क्योंकि कंक्रीट में इन सलाखों के जीर्णशीर्ण, उनकी सतह पैठ और11हवा के संपर्क में सलाखों की तुलना में अनियमित है । तथापि, इस प्रोटोकॉल एक ही पट्टी पर विभिंन माप तरीकों के विश्लेषण की प्रयोज्यता की दिशा में सक्षम है; इसलिए, यह रूपात्मक पैरामीटर माप पर पसलियों और ठोस गैर सजातीयता के प्रभाव को समाप्त करने के लिए नमूना के रूप में एक नग्न सादे बार का उपयोग करता है । अंय तरीकों का उपयोग कर जीर्णशीर्ण काटने का निशानवाला सलाखों के माप पर आगे काम भविष्य में किया जा सकता है ।
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Protocol
1. परीक्षण नमूना और विनिर्माण प्रक्रिया
- एक ५०० मिमी लंबे, 14 मिमी व्यास सादा इस्पात बार परीक्षण नमूनों के निर्माण के लिए (ग्रेड Q235) प्राप्त करें ।
- सतह पर मिल तराजू को हटाने के लिए एक महीन सैड का उपयोग कर पट्टी की सतह को पॉलिश करें ।
- एक काटने की मशीन का उपयोग कर, के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया है, इसके बाएँ छोर से 30 मिमी और ४७० मिमी पर पट्टी में कटौती.
- एक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक पैमाने का उपयोग कर, तीन बार नमूनों के वजन को मापने ।
- चरण 2 में वर्णित पांच तरीकों का उपयोग कर तीन नमूनों के व्यास को मापने, और गैर-जीर्णशीर्ण बार नमूनों के परिणाम रिकॉर्ड.
- ४४० mm बार विद्युत विधि का उपयोग कर नमूना जीर्णशीर्ण, नीचे के रूप में विस्तृत:
- कवर इंसुलेशन टेप के साथ मजबूती से प्रत्येक के अंत ७० mm । ४४० mm बार नमूना के एक छोर को एक बिजली के तार देते हैं ।
- मिश्रण एक 1:1 अनुपात में एक कठोर के साथ चिपकने वाला epoxy राल बनाने के लिए । लागू करने के लिए अछूता ७० mm बार नमूना समान रूप से जंग से दोनों सिरों की रक्षा के सिरों पर epoxy राल ।
- एक प्लास्टिक पानी की टंकी में ४४० मिमी लंबे समय नमूना रखें जिसमें ३.५% NaCl एक इलेक्ट्रोलाइट के रूप में और एक तांबे की थाली के रूप में एक कैथोड ।
- एक प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) बिजली आपूर्तिकर्ता के नकारात्मक ध्रुव के लिए सकारात्मक ध्रुव और कैथोड तांबे की थाली के लिए एक नोड के रूप में बार नमूना के एक छोर से कनेक्ट, क्रमशः, के लिए एक बिजली के सर्किट की स्थापना के लिए बार नमूना की त्वरित जंग के लिए ।
- डीसी बिजली की आपूर्ति पर स्विच जंग की पूरी अवधि के लिए पट्टी नमूना पर २.५ μA/cm2 के एक निरंतर प्रत्यक्ष वर्तमान लागू करने के लिए ।
- वर्तमान बंद स्विच जंग प्रक्रिया को समाप्त करने के लिए जब बार नमूना की जंग की राशि जंग के प्रत्याशित स्तर तक पहुंचता है, के रूप में है फैराडे कानून का उपयोग करने का अनुमान है ।
- अपनी सतह से जंग उत्पादों को दूर करने के लिए 30 मिनट के लिए एक 12% एचसीएल समाधान टैंक में ऊपर जीर्णशीर्ण बार नमूना प्लेस । बेअसर के लिए एक संतृप्त चूने के पानी की टंकी में एसिड-साफ बार नमूना विसर्जित कर दिया और आगे नल का पानी का उपयोग कर साफ ।
- हवा में ऊपर साफ जीर्णशीर्ण बार नमूना सूखी । माप के लिए इसकी सतह को चिह्नित करें ।
- रूपात्मक मापदंडों और जीर्णशीर्ण बार नमूना की जंग राशि को मापने ।
नोट: सफाई एक जीर्णशीर्ण इस्पात बार के बड़े पैमाने पर नुकसान को प्रभावित करता है । एसिड समाधान के विभिंन प्रकार और विसर्जन के विभिंन बार एसिड समाधान में बड़े पैमाने पर नुकसान के विभिंन मात्रा के कारण होता है । इस परीक्षण में, तथापि, कोई तुलना अलग सफाई तकनीक के बीच किया गया था, निरंतरता के लिए, सफाई की प्रक्रिया लंबी अवधि के प्रदर्शन और साधारण कंक्रीट30के स्थायित्व के परीक्षण के तरीकों के लिए चीन के राष्ट्रीय मानक के बाद ।
2. मापन विधियां और प्रक्रियाएं
- जन हानि विधि
- एक क्षैतिज मंच पर एक इलेक्ट्रॉनिक पैमाने पर रखें और यह शूंय ।
- जंग से पहले पॉलिश बार नमूना इलेक्ट्रॉनिक पैमाने पर क्षैतिज जगह है और एक गैर के द्रव्यमान के रूप में पैमाने से एक पढ़ने ले इस्पात पट्टी एम0 (जी)।
- इलेक्ट्रॉनिक पैमाने पर क्षैतिज जंग के बाद साफ बार नमूना प्लेस और जीर्णशीर्ण इस्पात बार एमसी (जी) के द्रव्यमान के रूप में पैमाने से एक पढ़ने ले ।
- बार की जंग की राशि की गणना Q ï के समीकरण का उपयोग करते हुए =(एमसी-एम0)/एम0x100%।
- एक समीकरण एकअनुसूचित जाति=एकs0(1-Qï), जहां, एकs0 का उपयोग करने के जीर्णशीर्ण बार नमूना के अवशिष्ट खंड के औसत क्षेत्र की गणना एक गैर जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी का क्षेत्र है ।
- Vernier कैलिपर कृती
- एक मार्कर पेन का उपयोग कर पट्टी के बाएं छोर से 10 मिमी के अंतराल में अपनी लंबाई के साथ पट्टी नमूना की सतह को चिह्नित करें, जैसा चित्र 1में दिखाया गया है ।
- कैलिपर के Vernier स्केल को अपनी मूल स्थिति में ले जाएं । दो जबड़े एक दूसरे को छूने और Vernier और मुख्य तराजू के दो शूंय लाइनों अप लाइन बनाओ । तो इसके शूंय बटन पुश करने के लिए Vernier पैमाने शूंय ।
- बार नमूना के व्यास के पार Vernier कैलिपर प्लेस । अपने दो जबड़े धीरे बार सतह को छूने बनाने के लिए Vernier पैमाने हटो । चिह्नित अनुभाग में और दिए गए कोण पर पट्टी नमूना के व्यास को मापने ।
- चिह्नित अनुभाग पर पट्टी व्यास को मापने के लिए चार बार चरण 2.2.3 दोहराएँ और 0 °, ४५ °, ९० ° और १३५ ° के कोण पर, क्रमशः, जैसा चित्र 2में दिखाया गयाहै.
- औसत से ऊपर चार मापा व्यास और प्रतिनिधि व्यास डीमैं (मिमी) के रूप में चिह्नित अनुभाग में बार नमूना ले लो ।
- चिह्नित अनुभाग में एक समीकरण एकमैं=पीडीमैं2/4 (मिमी2) का उपयोग कर पट्टी नमूना के पार अनुभागीय क्षेत्र की गणना ।
- दोहराएं कदम 2.2.3 के लिए 2.2.6 के लिए सभी बार नमूने के सभी चिह्नित वर्गों के लिए जंग के बाद अपनी लंबाई के साथ अपने पार वर्गों के वितरण को मापने के लिए ।
- ड्रेनेज विधि
- विद्युत यूनिवर्सल परीक्षण (एउट) मशीन सेट करें, जैसा चित्र 3में दिखाया गया है ।
- एउट मशीन के सिर के नीचे एक ग्लास कंटेनर रखें और पानी के स्तर तक आउटलेट तक पहुंचने तक कंटेनर में नल का पानी डालें ।
- ग्लास कंटेनर के आउटलेट के ठीक नीचे एक इलेक्ट्रॉनिक स्केल के प्लेटफार्म पर २०० एमएल का यूरिन रखें ।
- पट्टी एउट मशीन के सिर खड़ी का उपयोग कर नमूना के एक छोर दबाना ।
- एउट मशीन पर स्विच करने के लिए अपने सिर धीरे नीचे बार नमूना बस कंटेनर में पानी की ऊपरी सतह को छू के दूसरे छोर तक नीचे ले जाने के लिए ।
- इलेक्ट्रॉनिक स्केल के प्रारंभिक पढ़ने के रूप में एममैंले लो ।
- एउट मशीन भागो १.० mm/मिनट की दर से कंटेनर में पानी में नीचे नमूना ले जाने के लिए ।
- पानी की है कि कंटेनर में पानी में पट्टी नमूना के 10 मिमी विस्थापन के कारण कंटेनर से छुट्टी दे दी गई है की जनता के लिए एममैं + 1 के रूप में इलेक्ट्रॉनिक पैमाने के अंतिम पढ़ने ले लो ।
- 10 मिमी विस्थापित बार नमूना के पार अनुभाग मान एक समान है, एचके पार अनुभागीय क्षेत्र की गणना = 10 मिमी विस्थापित बार एकमैं= (एममैं + 1 - mमैं) के समीकरण का उपयोग /(ρh), जहां (mमैं + 1 - एममैं ) 10 मिमी विस्थापित बार नमूना के लिए कंटेनर से डिस्चार्ज पानी की मापा जन है । दर्षाया = 1000 किलो मीटर3 पानी का घनत्व है ।
- दोहराएँ कदम 2.3.6 के लिए 2.3.9 करने के लिए प्रत्येक 10 मिमी लंबे समय से विस्थापित बार नमूना पानी में बार की पूरी लंबाई को बदलने के लिए अपनी लंबाई के साथ बार पार वर्गों के वितरण को मापने के लिए.
- 3d स्कैनिंग विधि
- स्प्रे सफेद डेवलपर पट्टी की सतह पर नमूना और हवा में सूखी । इसे क्षैतिज रूप से 3d स्कैनर के प्लेटफ़ॉर्म पर रखें, जैसा आरेख 4में दिखाया गया है ।
- बेतरतीब ढंग से बार नमूना के 3 डी पुनर्निर्माण के लिए लेबल कागज पर सफेद छोटे डॉट्स बनाने के द्वारा 3 डी स्कैनर के मंच पर पट्टी नमूना की स्थिति जांचना ।
- 3 डी स्कैनर और इसी डेटा निष्कर्षण सॉफ्टवेयर शुरू करने के बाद, इसकी लंबाई के साथ पट्टी नमूना स्कैन और 3 डी स्कैनर के माध्यम से इसी स्कैन डेटा इकट्ठा । निर्माता के निर्देशों का उपयोग करें ।
- सॉफ्टवेयर का उपयोग कर नमूना बार के स्थानिक मॉडल विकसित करने और प्रासंगिक तारीख फ़ाइलों को इकट्ठा ।
- एक कंप्यूटर के एक ही फ़ोल्डर में बार नमूना और दो स्वयं संकलित MATLAB कार्यक्रमों के विकसित स्थानिक मॉडल डेटा प्लेस ।
- प्रासंगिक चटाई फ़ाइल उत्पन्न करने के लिए बार नमूना के विकसित स्थानिक मॉडल डेटा पर पहला MATLAB कार्यक्रम चलाएँ. प्राप्त मेट फ़ाइल को उसी फ़ोल्डर में सहेजें ।
- ऊपर प्राप्त मेट फ़ाइल पर दूसरा MATLAB कार्यक्रम चलाने के लिए अनुभागीय क्षेत्र, जड़ता के पल, जड़ता के ध्रुवीय क्षण, सनकी दूरी आदि सहित, पट्टी नमूना के प्रासंगिक रूपात्मक डेटा उत्पंन करने के लिए
- XCT कृती
नोट: ४४० मिमी लंबे समय नमूना पर चार माप के बाद, पांचवें माप 30 मिमी लंबे समय बार अपने बार लंबाई सीमा के कारण XCT विधि का उपयोग कर नमूनों पर किया गया था.- एक ५०० मिमी लंबे इस्पात बार के दोनों सिरों से एक 30 मिमी बार नमूना कटौती और ४४० मिमी लंबे जीर्णशीर्ण इस्पात बार से, जैसा कि चित्र 1में दिखाया गयाहै । उंहें गैर के रूप में इस्तेमाल की जीर्णशीर्ण और जीर्णशीर्ण बार नमूनों, क्रमशः ।
- XCT साधन के घूर्णन योग्य मंच पर बार नमूनों प्लेस, के रूप में चित्रा 5में दिखाया गया है । XCT यंत्र का द्वार बंद करें । बार नमूना रेडियोधर्मी स्रोत और XCT साधन के संकेत रिसीवर के बीच पाटों है ।
- शूटिंग पैरामीटर सेट करने के लिए किसी कंप्यूटर पर स्थापित XCT कार्रवाई सॉफ़्टवेयर चलाएं । शूटिंग की स्थिति के लिए बार नमूना समायोजित करें ।
- XCT साधन आपरेशन सॉफ्टवेयर के "छवि नियंत्रण" तालिका में पिक्सेल आकार और आवर्धन कारक सेट करें ।
- पट्टी नमूना स्कैन करने के लिए प्रारंभ करें बटन क्लिक करके XCT उपकरण चलाएँ । बार नमूना के स्कैन डेटा ले लीजिए ।
- इसके बाद के संस्करण नमूना पट्टी के ज्यामितीय मापदंडों का उत्पादन करने के लिए ऊपर स्कैन डेटा पर सॉफ्टवेयर पैकेज चलाएँ.
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Representative Results
चित्रा 6 ५०० मिमी लंबे गैर के व्यास से पता चलता है, 0 °, ४५ °, ९० ° के कोण पर बार नमूना जीर्णशीर्ण, और १३५ ° अपनी लंबाई के साथ प्रत्येक अनुभाग के लिए Vernier कैलिपर्स का उपयोग कर मापा । फिर सलाखों के तीन भागों में काट दिया गया, जैसा चित्र 1में दिखाया गया है ।
चित्रा 7 गैर के पार अनुभागीय क्षेत्रों प्रस्तुत करता है अपनी लंबाई के साथ चार और पांच तरीकों, क्रमशः का उपयोग कर मापा, ४४० मिमी लंबे मध्य भाग के लिए और 30 मिमी लंबे समय के लिए के साथ-जीर्णशीर्ण बार नमूनों ।
चित्रा 8 क्रमशः 3d स्कैनिंग और XCT तरीकों का उपयोग कर मापा स्थानिक छवियों और तीन पार वर्गों के जीर्णशीर्ण बार नमूना से पता चलता है ।
चित्रा 9 अपनी लंबाई के साथ पार जीर्णशीर्ण बार नमूना के अनुभागीय क्षेत्रों रिपोर्ट ३०० mm और 30 मिमी लंबे नमूनों के लिए चार और पांच तरीकों का उपयोग कर मापा ।
तालिका 1 30 मिमी लंबे गैर जीर्णशीर्ण बार नमूना कैलिपर्स, 3 डी स्कैनिंग और XCT तरीकों का उपयोग कर मापा के व्यास संक्षेप ।
चित्रा 1: इस्पात बार नमूना । चित्रा 1 बार नमूनों के विवरण से पता चलता है । २ ३० मिमी लंबे अंत भागों 
और 
गैर जीर्णशीर्ण नमूनों के रूप में इस्तेमाल किया गया । ४४० मिमी लंबे मध्य भाग 
जीर्णशीर्ण बार नमूना के रूप में इस्तेमाल किया गया था । तीन भागों 30 मिमी और ४७० मिमी की दूरी पर ५०० मिमी लंबे इस्पात पट्टी से काट रहे थे, क्रमशः, इस्पात पट्टी के बाएं छोर से । यह आंकड़ा 1 और 2 ली, एट अलद्वारा आंकड़े से संशोधित किया गया है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2: बार व्यास माप के कोण Vernier कैलिपर का उपयोग कर. यह बार व्यास माप के कोण बार लंबाई के साथ प्रत्येक पार अनुभाग में Vernier कैलिपर का उपयोग कर दिखाता है । यह आंकड़ा ली, एट अलद्वारा चित्रा 3 से संशोधित किया गया है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3: ड्रेनेज विधि के लिए युक्ति । यह ड्रेनेज पद्धति के लिए विद्युत यूनिवर्सल टेस्टिंग मशीन (एउट) दिखाता है । यह आंकड़ा ली, एट अल द्वारा चित्रा 4 से संशोधित किया गया है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 4:3 डी स्कैनिंग और चिह्नित बार नमूनों की युक्ति । यह 3 डी स्कैनिंग के उपकरण और चिह्नित बार नमूनों से पता चलता है स्कैन किया जाना है । यह आंकड़ा ली, एट अलद्वारा चित्रा 5 से संशोधित किया गया है । 16.कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 5: XCT डिवाइस । यह XCT साधन और बार स्कैन किया जा करने के लिए नमूना से पता चलता है. यह आंकड़ा ली, एट अलद्वारा चित्रा 7 से संशोधित किया गया है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 6:५०० मिमी लंबे गैर जीर्णशीर्ण बार Vernier कैलिपर का उपयोग करते हुए व्यास मापा । यह ५०० मिमी लंबी गैर जीर्णशीर्ण बार Vernier कैलिपर का उपयोग कर मापा के व्यास से पता चलता है । चित्रा 6A बार लंबाई के साथ प्रत्येक खंड में चार अलग कोणों पर मापा व्यास से पता चलता है । चित्रा घमण्ड चार अलग कोणों पर मापा व्यास के अधिकतम, न्यूनतम और विचलन प्रस्तुत करता है । यह आंकड़ा ली, एट अलद्वारा चित्रा 8 से पुनर्मुद्रित है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 7: गैर के मापा अनुभागीय क्षेत्रों अपनी लंबाई के साथ बार नमूना जीर्णशीर्ण । चित्रा 7A अपनी जंग से पहले अपनी लंबाई के साथ ४४० mm लंबी पट्टी नमूना के मापा अनुभागीय क्षेत्रों से पता चलता है । चित्रा 7B 30 मिमी लंबे गैर जीर्णशीर्ण अंत बार नमूनों की मापा अनुभागीय क्षेत्रों से पता चलता है । यह आंकड़ा ली, एट अलद्वारा चित्रा 9 से पुनर्मुद्रित है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 8: स्थानिक छवियों और तीन पार अनुभाग के जीर्णशीर्ण बार नमूना 3 डी स्कैनिंग और XCT विधि का उपयोग कर मापा. चित्रा 8A ४४० mm के स्थानिक छवियों को दिखाता है लंबे समय से जीर्णशीर्ण बार नमूना 3 डी स्कैनिंग का उपयोग कर मापा । चित्रा 8B XCT विधि का उपयोग कर मापा नमूना बार जीर्णशीर्ण के तीन पार वर्गों की छवियों को प्रस्तुत करता है । यह आंकड़ा 10 और 11 द्वारा ली, एट अलआंकड़े से संशोधित किया गया है । 16. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 9: इसकी लंबाई के साथ जीर्णशीर्ण बार नमूना का मापा अनुभागीय क्षेत्र । चित्रा 9A ३०० mm की मापा अनुभागीय क्षेत्र से पता चलता है उसकी लंबाई के साथ लंबे समय जीर्णशीर्ण बार नमूना । चित्रा 9B 30 मिमी लंबी जीर्णशीर्ण बार नमूना के मापा क्षेत्रों की रिपोर्ट । यह आंकड़ा 12 और 13 ली, एट अलद्वारा आंकड़े को भेजा गया है । 16 कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
| व्यास (मिमी) | कैलिपर कृती | XCT कृती | 3d स्कैनिंग विधि |
| अधिकतम | १४.२२ | १४.२७ | १४.३४ |
| न्यूनतम | १४.१९ | १४.२६ | १४.३१ |
| विचलन | ०.०३ | ०.०१ | ०.०३ |
तालिका 1:30 मिमी लंबे गैर-जीर्णशीर्ण बार कैलिपर, 3 डी स्कैनिंग और XCT तरीकों का उपयोग कर नमूना के मापा व्यास । यह 30 मिमी लंबे गैर-जीर्णशीर्ण बार तीन तरीकों का उपयोग कर मापा नमूनों की अधिकतम और न्यूनतम व्यास संक्षेप । यह आंकड़ा ली, एट अलद्वारा 1 टेबल से संशोधित किया गया है । 16.
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Discussion
चित्रा 6A और घमण्ड बताते है कि गैर के मापा व्यास बार नमूना अपनी लंबाई के साथ काफी भिंनता नहीं है । बार लंबाई के साथ मापा व्यास के बीच अधिकतम अंतर ०.७% की एक अधिकतम विचलन के साथ केवल के बारे में ०.११ mm है । यह इंगित करता है कि एक गैर जीर्णशीर्ण बार की ज्यामिति अच्छी तरह से एक Vernier कैलिपर का उपयोग कर मूल्यांकन किया जा सकता है । हालांकि, एक ही पार अनुभाग के विभिंन कोणों पर मापा व्यास लगातार अलग और एक दूसरे से काफी । दिए गए बार नमूना के लिए, अधिकतम और ंयूनतम १४.६२ मिमी और १४.०५ मिमी के व्यास 4% की एक अधिकतम विचलन के साथ ४५ डिग्री और १३५ डिग्री के कोण पर होते हैं । दूसरे शब्दों में, एक गैर जीर्णशीर्ण पट्टी के पार अनुभाग बिल्कुल परिपत्र नहीं है, लेकिन अंडाकार । इसलिए, ध्यान पट्टी व्यास की माप के लिए भुगतान किया जाना चाहिए जब वास्तविक पार अनुभागीय क्षेत्र सीधे इस्पात बार की मापी व्यास पर आधारित गणना की है ।
Vernier कैलिपर्स का उपयोग कर सादा पट्टी व्यास की माप के अलावा, हम भी XCT और 3 डी तरीकों का इस्तेमाल किया एक रिब बार के पार अनुभाग को मापने के लिए, जिसके लिए Vernier कैलिपर्स आसानी से इस्तेमाल नहीं किया जा सकता । हम रिब बार के लिए अलग कोणों पर अलग व्यास के रूप में अच्छी तरह से पाया । सादे बार नमूना इस कागज में प्रयोग किया जाता है क्योंकि यह तुलना के लिए सभी पांच विभिंन तरीकों का उपयोग कर मापा जा सकता है ।
ठोस संरचनाओं में इस्पात सलाखों के तनाव में या संपीड़न में मुख्य रूप से कर रहे हैं । इसलिए, दी गई शक्ति के लिए, एक इस्पात पट्टी के असर क्षमता उसके पार अनुभागीय क्षेत्र पर निर्भर करता है । यह मानते हुए कि वहां अधिकतम और विभिंन कोणों पर ंयूनतम पट्टी व्यास और बार पार अनुभाग के बीच ४.०% अंतर है अंडाकार है, इसके क्षेत्र की गणना एक = ∏ द्वारा की जाती है (d-0.04 d) (d + 0.04 d)/4 = 0.998 ∏ d2/4 के लिए पट्टी क्षेत्र के ०.०१६% के अंतर के साथ बार व्यास का दिया ४.०% अंतर । इसलिए, विभिंन कोणों पर अलग व्यास के कारण, बार पार अनुभागीय क्षेत्र कम हो जाती है । हालांकि, इस बार अनुभागीय क्षेत्र अंतर कम महत्वपूर्ण लगता है, एक ही खंड में बार व्यास के अंतर के साथ तुलना में ।
चित्रा 7A और 7B दिखाने के लिए कि गैर के अनुभागीय क्षेत्रों-जीर्णशीर्ण बार बड़े पैमाने पर हानि, कैलिपर माप, 3 डी स्कैनिंग और XCT के तरीकों का उपयोग कर मापा से एक विधि से काफी भिंन नहीं है, कुछ अंक के अलावा का उपयोग मापा ड्रेनेज विधि । यह था क्योंकि वहां कुछ अनिश्चित जल निकासी विधि का उपयोग कर रहे थे, जैसे एक पानी बल्ब की सतह तनाव, पानी और ट्यूब के बीच बांड कार्रवाई, और एक बार सतह की नमी सामग्री । उदाहरण के लिए, यदि बार सतह भी सूखी है जब यह पानी के कंटेनर में विस्थापित है, यह कुछ पानी पहले कंटेनर से निर्वहन पानी को अवशोषित होगा । यदि एक पानी बल्ब की सतह तनाव से अधिक है ९० ° जब यह एक ट्यूब के माध्यम से बहती है, कम पानी के पहले 10 मिमी विस्थापित बार के लिए ग्लास ट्यूब के माध्यम से कंटेनर से छुट्टी कर सकते हैं । एक परिणाम के रूप में, बार नमूना की जंग की राशि से अधिक अनुमानित और जीर्णशीर्ण बार के वास्तविक अवशिष्ट क्षेत्र के तहत किया जाएगा अनुमान है । के रूप में बार नमूना कंटेनर में स्थानांतरित करने के लिए जारी है, दबाव ट्यूब में बनाता है जब तक पानी और ट्यूब सतह के बीच घर्षण प्रतिरोध दूर है; इस प्रकार, बहुत अधिक पानी फलस्वरूप 10 मिमी कंटेनर में बार नमूना विस्थापित के लिए छुट्टी दे दी जाएगी । नतीजतन, बार नमूना की जंग की राशि के तहत किया जाएगा अनुमानित और जीर्णशीर्ण बार का वास्तविक अवशिष्ट क्षेत्र खत्म हो जाएगा अनुमान है । यही कारण है कि बार जल निकासी विधि का उपयोग कर नमूना के मापा क्षेत्र कम स्थिर है और लगातार अंय तरीकों से मापा उन के साथ तुलना में है ।
इसके अलावा, तालिका 1 भी पता चलता है कि 30 मिमी लंबे गैर जीर्णशीर्ण बार नमूना Vernier कैलिपर, 3 डी स्कैनिंग और XCT विधि का उपयोग कर मापा के व्यास एक दूसरे के करीब हैं । इसलिए, बड़े पैमाने पर नुकसान की चार तरीकों, कैलिपर माप, 3 डी स्कैनिंग और XCT विधि एक गैर जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी की धारात्मक विशेषताओं को परिभाषित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और अधिक ठीक है ।
इसके अलावा, इस्तेमाल किया उपकरणों की एक व्यापक तुलना के माध्यम से, परीक्षण लागत, दक्षता, उपरोक्त चार विभिन्न तरीकों की माप सटीकता, यह कैलिपर विधि एक की आकृति विज्ञान की माप के लिए सबसे उपयुक्त है कि स्पष्ट हो जाता है क्योंकि अपनी सादगी, उच्च दक्षता और अंय तरीकों की तुलना में सटीकता की गैर जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी।
यह बाहर की ओर इशारा किया जाना चाहिए कि, के रूप में 1 चित्रामें दिखाया गया, दोनों 30 मिमी लंबी गैर जीर्णशीर्ण सलाखों की कटौती अंत सतहों पूरी तरह से planar और transversely सीधे नहीं थे । यह बार वास्तविक लंबाई Vernier कैलिपर का उपयोग कर मापा के बारे में कुछ विसंगतियों के कारण हो सकता है और, बारी में, मापा जन हानि या मात्रा भिन्नता से परिकलित अनुभागीय क्षेत्रों का विचलन. इसलिए, चित्रा 7A और 7Bके बीच गैर जीर्णशीर्ण सलाखों के मापा अनुभागीय क्षेत्रों के कुछ मतभेद हैं ।
चित्रा 8A और 8B दिखाने के लिए कि, बार सतह से धातु के हटाने के कारण अनियमित विद्युत प्रतिक्रिया प्रक्रिया के माध्यम से, अवशिष्ट बार नमूना के अवशेष पार अनुभाग न तो परिपत्र और न ही अंडाकार है । इसके बजाय, यह बहुत ही अनियमित हो गया और काफी जीर्णशीर्ण बार की लंबाई के साथ विविध ।
चित्रा 9A और 9B अपनी लंबाई है कि बड़े पैमाने पर नुकसान, कैलिपर्स, ड्रेनेज विधि, 3 डी स्कैनिंग और XCT विधि का उपयोग कर मापा गया साथ जीर्णशीर्ण बार नमूनों की पार अनुभाग के अवशिष्ट क्षेत्रों दिखा । यह स्पष्ट है कि इस जीर्णशीर्ण बार नमूना के लिए, जन हानि विधि केवल औसत पार एक जीर्णशीर्ण पट्टी के अनुभागीय क्षेत्र का उत्पादन कर सकते है और अपनी पूरी लंबाई के साथ लगातार रहते हैं । यह अपनी लंबाई के साथ एक जीर्णशीर्ण पट्टी के वास्तविक अवशिष्ट खंड की भिंनता को प्रतिबिंबित नहीं करता है, के रूप में चित्रा 8A और 8Bमें दिखाया गया है । इसके अलावा, क्योंकि एक कैलिपर पट्टी सतह पर खड़ा करने के आधार को छू नहीं सकता, यह केवल एक जीर्णशीर्ण पट्टी के एक अवशिष्ट अनुभाग के एक समकक्ष व्यास उपाय कर सकते हैं । इस तरह के एक आंतरिक कमी की वजह से, कैलिपर विधि कम एक जीर्णशीर्ण बार नमूना ठीक से रूपात्मक पैरामीटर उपाय करने में सक्षम है ।
चित्रा 9A और 9B भी पता चलता है कि जीर्णशीर्ण पट्टी के अवशिष्ट क्षेत्रों XCT और 3 डी स्कैनिंग तरीकों का उपयोग कर मापा लगातार अपनी लंबाई के साथ बदलती है और एक दूसरे के करीब हैं । हालांकि, XCT विधि केवल 30 मिमी नमूनों को समायोजित कर सकते हैं । इसलिए, XCT विधि व्यापक रूप से व्यावहारिक इंजीनियरिंग में उपयोग नहीं किया जा सकता है । इसके अलावा, XCT विधि का उपयोग भी काटने और एक बार नमूना की तैयारी पर बहुत सख्त आवश्यकताओं लगाता है । एक बार नमूना की धारा एक सीधे विमान नहीं है, लेकिन कुटिल या असमान, एक महत्वपूर्ण विचलन किया जा सकता है और XCT विधि का उपयोग कर मापा बार अनुभागीय क्षेत्र में शामिल. 3d विधि स्कैनिंग ४४० मिमी लंबे समय नमूना समायोजित कर सकते हैं और सही पर्याप्त दोनों गैर-जीर्णशीर्ण और जीर्णशीर्ण नमूनों की आकृति विज्ञान को मापने । यह परिशुद्धता, दक्षता और बार सतह आकृति विज्ञान की माप में प्रयोज्य पर अंय चार तरीकों पर पर्याप्त लाभ है । इसके अलावा, 3 डी विधि भी बार सतह पर जंग गड्ढ़े की गहराई, जड़ता के पल, केन्द्रक, बार अनुभाग की जड़ता के क्षणों, आदिसहित एक बार नमूना के कुछ और अधिक उपयोगी रूपात्मक जानकारी उत्पंन कर सकते हैं । इसकी लंबाई के साथ । इसलिए, 3d स्कैनिंग विधि एक इस्पात पट्टी, विशेष रूप से एक जीर्णशीर्ण इस्पात बार की आकृति विज्ञान को मापने के लिए सबसे इष्ट विकल्प है ।
उपर्युक्त परिणामों और चर्चा से, निम्नलिखित निष्कर्ष खींचे जा सकते हैं. एक गैर जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी के लिए, एक Vernier कैलिपर इसकी आकृति विज्ञान को मापने के लिए सबसे अच्छा उपकरण है । यह न केवल माप की एक उच्च सटीकता है, लेकिन यह भी सबसे किफायती है । हालांकि जल निकासी विधि बार की लंबाई के साथ एक जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी के अवशिष्ट पार अनुभागीय क्षेत्र उपाय कर सकते हैं, माप डिवाइस की सटीकता और सुधार की जरूरत है । इसके मापा परिणाम कुछ अनिश्चितताओं से प्रभावित हो सकते हैं, जैसे जल बल्ब की सतह तनाव, फ्लो ट्यूब के साथ बांड, और बार की सतह की नमी, आदि, और इसलिए ड्रेनेज विधि बहुत सावधानी से इस्तेमाल किया जा करने के लिए है । हालांकि XCT विधि सही एक जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी के अवशिष्ट अनुभाग क्षेत्र को मापने कर सकते हैं, एक इस्पात बार इसे समायोजित कर सकते है की लंबाई 30 मिमी तक सीमित है । स्कैनिंग 3 डी विधि एक इस्पात पट्टी की सतह आकृति विज्ञान की माप में परिशुद्धता, दक्षता और प्रयोज्यता के पहलुओं पर अंय चार तरीकों पर पर्याप्त लाभ है, विशेष रूप से एक जीर्णशीर्ण इस्पात बार । इसके अलावा, यह ऐसे गड्ढे गहराई, अनुभागीय सनक, आदिके रूप में एक जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी के अधिक उपयोगी आकृति विज्ञान माप उत्पन्न कर सकते हैं, यह एक जीर्णशीर्ण इस्पात पट्टी के रूपात्मक मापदंडों की माप के लिए सबसे इष्टतम तरीका है ।
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Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
शेन्ज़ेन विश्वविद्यालय में लेखकों को बहुत चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन से वित्तीय सहायता (अनुदान No. ५१५२०१०५०१२ और ५१२७८३०३) और गुआंग्डोंग प्रांत के शिक्षा विभाग के (कुंजी) परियोजना स्वीकार करते हैं । (क्र. 2014KZDXM051). वे भी समुद्री सिविल इंजीनियरिंग के लिए स्थायित्व की गुआंग्डोंग प्रांतीय कुंजी प्रयोगशाला, शेन्ज़ेन विश्वविद्यालय में सिविल इंजीनियरिंग के कॉलेज परीक्षण सुविधाओं और उपकरण प्रदान करने के लिए धन्यवाद.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Supplies | |||
| Plastic ruler | Deli Group Co.,Ltd. | No.6240 | |
| white paint pen | SINO PATH Enterprises.,Ltd. | SP-110 | |
| Tube with Branch | Customized-made | ||
| Measurement cylinder | Beijing Huake Bomex Glass Co., Ltd. | ||
| 500mL Beaker | Beijing Huake Bomex Glass Co. , Ltd. | CP-201 | |
| sandpaper | Shanghai Noon Decoration Material Co., Ltd. | P04 | |
| white developer | SHANGHAI XINMEIDA FLAW DETECTION MATERIAL CO., LTD. | FA-5 | |
| Reagents | |||
| epoxy resin adhesive | Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd. | DY·E·44 | |
| epoxy hardener | Hunan Baxiongdi New Material Co., Ltd. | DY·EP | |
| HCl | Dongguan Dongjiang Chemical Reagent Co., Ltd. | AR-2500ml | |
| saturated lime water | Xilong Chemical Co., Ltd. | AR-500g | |
| Equipment | |||
| Digital electronic scale | Kaifeng Group Co., Ltd. | Model JCS-0040 | |
| Digital vernier caliper | Shanghai Measuring & Cutting Tool Works Co., Ltd. | Model ST-089-229-090 | |
| Cutting machine | Robert Bosch GmbH | TCO2000 | |
| 3D reconstructed X-ray microscope | XRADIA | Model MICROXCT-400 | |
| 3D scanner | HOLON Three-dimensional Technology(Shenzhen) Co.,Ltd. | Model HL-3DX+ | |
| Electromechanical Universal Testing Machine | MTS SYSTEMS (China) Co., Ltd. | Model C64.305 |
References
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