Analiza aplikacyjna metod oceny parametrów morfologicznych skorodowanych prętów stalowych

Ten film ma na celu zmierzenie morfologii powierzchni nienaruszonych i skorodowanych prętów stalowych. Zademonstrujemy i ocenimy pięć różnych pomiarów, w tym utratę masy, pomiary suwmiarki, pomiary drenażu, skanowanie 3D i XCT pręta stalowego. Skanowanie 3D jest najlepszą metodą pomiaru przestrzennej zmienności penetracji korozji w powierzchni skorodowanego pręta.

Pomiary korozji uzyskane metodą skanowania 3D umożliwiłyby inżynierom znacznie dokładniejszą i bardziej wiarygodną ocenę bezpieczeństwa i żywotności istniejących konstrukcji inżynierskich w naszym społeczeństwie. Procedurę zademonstrują pan Huilai Han, technik z laboratorium oraz pan Shenglin Cui, technik z technologii trójwymiarowej Shenzhen Hong Rong. Na początek zaznacz polerowany pręt stalowy o długości 500 milimetrów i średnicy 14 milimetrów w odstępach co 10 milimetrów.

Następnie użyj wyzerowanych suwmiarek z noniuszem, aby zmierzyć średnicę pręta przy pierwszym znaku, tak aby szczęki delikatnie dotykały pręta. Wykonaj trzy kolejne pomiary, obracając suwmiarki za każdym razem o 45 stopni, co daje w sumie cztery pomiary w odstępach 45 stopni. Powtórz ten proces dla każdego znaku na pasku.

Uśrednij średnice przy każdym znaku i oblicz przekroje poprzeczne. Następnie wytnij 30 milimetrów z każdego końca pręta, aby uzyskać dwie próbki prętów o długości 30 milimetrów i jedną próbkę prętów o długości 440 milimetrów. Zważ każdą próbkę na cyfrowej wadze elektronicznej i zapisz odczyty.

Zaznacz próbki prętów o długości 30 milimetrów w odstępach 10 milimetrów, zaczynając od pięciu milimetrów od lewej strony. Określ średnią średnicę w każdym z tych znaków, jak opisano wcześniej. Następnie należy ustawić statyczno-hydrauliczną, elektromechaniczną uniwersalną maszynę wytrzymałościową i umieścić szklany cylinder przemieszczeniowy pod głowicą maszyny.

Napełnij butlę wodą z kranu, aby dotrzeć tylko do wylotu. Następnie umieść wagę elektroniczną poniżej wylotu pojemnika. Umieść 200-mililitrową zlewkę na wadze w jednej linii z wylotem.

Następnie zaciśnij próbkę pręta pionowo w głowicy maszyny EUT. Przesuń głowicę EUT pionowo w dół, aż drążek dotknie powierzchni wody. Zapisz początkowy odczyt na wadze cyfrowej.

Następnie ustaw maszynę EUT tak, aby przesuwała pręt w dół z prędkością 10 milimetrów na minutę. Uruchom maszynę, aby przesunąć pręt do pierwszego znaku 10 milimetrów. Następnie zapisz końcowy odczyt na wadze elektronicznej.

Powtarzaj ten proces dla każdego 10-milimetrowego segmentu próbki pręta, aż cały pręt zostanie zanurzony. Pozostaw baton do wyschnięcia na powietrzu przez godzinę. Oblicz jednolity przekrój każdego 10-milimetrowego segmentu pręta na podstawie przemieszczonych mas wody.

Przetestuj każdą z trzech próbek w ten sposób. Następnie spryskaj każdą próbkę suchego pręta białym wywoływaczem do wykrywania wad i pozwól próbkom wyschnąć na powietrzu. Następnie umieść powlekaną próbkę na platformie skanera 3D.

Skalibruj pozycję próbki pręta za pomocą etykiety oznaczonej losową tablicą małych, białych kropek. Następnie zeskanuj próbkę wzdłuż jej długości, opracuj model przestrzenny i wygeneruj dane morfologiczne z modelu. Powtórz to dla każdej próbki.

Następnie umieść jedną próbkę o długości 30 milimetrów na obrotowej platformie systemu rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej. Zamknij instrument XCT. Otwórz oprogramowanie instrumentu i przesuń próbkę do właściwej pozycji do skanowania.

Wprowadź żądany rozmiar piksela i współczynnik powiększenia. Następnie zeskanuj próbkę i wygeneruj parametry geometryczne. Powtórz ten proces dla pozostałej próbki o długości 30 milimetrów.

Po uzyskaniu pomiarów nieskorodowanego pręta stalowego należy zdjąć od 50 do 60 milimetrów izolacji z dwumetrowego odcinka wielożyłowego przewodu elektrycznego. Zdejmij krótszy segment z drugiego końca. Przymocuj dłuższy, odsłonięty koniec drutu do jednego końca próbki o długości 440 milimetrów za pomocą taśmy izolacyjnej mocno owiniętej wokół 70 milimetrów końca pręta.

Następnie mocno owiń 70 milimetrów drugiego końca pręta taśmą izolacyjną. Następnie wymieszaj klej epoksydowy z utwardzaczem w stosunku jeden do jednego. Żywicę epoksydową należy nakładać równomiernie na każdy izolowany koniec pręta, aby chronić końce przed korozją.

Po wyschnięciu żywicy epoksydowej napełnij plastikowy zbiornik wyposażony w miedzianą płytkę wodnym 3,5% wagowo roztworem chlorku sodu w wodzie z kranu. Umieść próbkę pręta w zbiorniku. Następnie podłącz przewód przymocowany do pręta do dodatniego zacisku zasilacza prądu stałego.

Podłącz miedzianą płytkę do ujemnego zacisku zasilacza. Ustaw zasilacz tak, aby wytwarzał gęstość prądu korozyjnego wynoszącą 2,5 mikroampera na centymetr kwadratowy w całym pręcie. Stosuj prąd przez czas potrzebny do osiągnięcia pożądanego poziomu korozji zgodnie z prawem Faradaya.

Następnie wyłącz prąd, odłącz próbkę pręta i zanurz ją w 12% objętościowym wodnym roztworze kwasu solnego na 30 minut, aby usunąć produkty korozji. Następnie przenieś próbkę pręta do nasyconego roztworu wapienno-wodnego, aby zneutralizować pozostałość kwasu. Następnie spłucz kostkę wodą z kranu i pozostaw do wyschnięcia na powietrzu.

Następnie zaznacz skorodowaną powierzchnię w odstępach 10 milimetrów. Zważyć skorodowany pręt poziomo na cyfrowej wadze elektronicznej i obliczyć średnią powierzchnię skorodowanego pręta. Określ średnią średnicę na każdym znaku 10 milimetrów za pomocą suwmiarki z noniuszem i oblicz przekroje poprzeczne.

Następnie należy obliczyć przekrój każdego 10-milimetrowego segmentu skorodowanego pręta przy użyciu metody odprowadzania wody z przemieszczenia. Następnie spryskaj próbkę białym wywoływaczem i wykonaj skan 3D. Na koniec wytnij 30-milimetrowy segment ze skorodowanego pręta i zeskanuj go za pomocą XCT.

Zmierzone średnice pręta stalowego w takcie nie różniły się znacząco wzdłuż jego długości, ale zaobserwowano stałą zmienność między pomiarem 45 stopni a pomiarem 135 stopni, co wskazuje, że pręt był eliptyczny. Utrata masy, pomiar suwmiarki i techniki skanowania 3D dały podobne wartości przy niewielkiej zmienności. Pomiary metodą drenażu próbki o długości 440 milimetrów były obarczone wieloma źródłami niepewności, w tym suchością pręta i napięciem powierzchniowym wody.

30-milimetrowe próbki analizowano za pomocą XCT, co dało wartości zgodne z innymi technikami. Ogólnie rzecz biorąc, suwmiarki, XCT i skanowanie 3D dały podobne wartości przy minimalnych różnicach. W związku z tym pomiary suwmiarkowe były najprostszym sposobem uzyskania dokładnych pomiarów prętów nieskorodowanych.

Korozja spowodowała znaczne zmiany i kształt przekroju poprzecznego w całym pręcie, których nie można było uchwycić metodą utraty masy. Podczas gdy suwmiarki były bardziej wrażliwe na zmianę kształtu, nie były w stanie wyjaśnić wżerów na powierzchni próbki. XCT i skanowanie 3D dały podobne wartości, ale XCT jest ograniczony przez potrzebę małych próbek z płaskimi końcami.

W związku z tym pomiary 3D były preferowane do analizy morfologii skorodowanych prętów stalowych. Suwmiarka z noniuszem jest najlepszym narzędziem do pomiaru morfologii powierzchni nieskorodowanego pręta stalowego. I jest łatwy w obsłudze.

I jest dość ekonomiczny. Pomiar metody drenażu może być obarczony pewną niepewnością, dlatego potrzebne są dalsze ulepszenia urządzenia pomiarowego. Chociaż pomiar XCT może dokładnie zmierzyć resztkową powierzchnię przekroju poprzecznego skorodowanego pręta stalowego, jest on ograniczony długością próbki.

Metoda skanowania 3D jest najbardziej optymalną metodą pomiarów skorodowanego pręta stalowego, ponieważ jest precyzyjna, ekonomiczna i wydajna. Może również generować dodatkowe przydatne informacje o skorodowanym pręcie.