【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热镀锌钢腐蚀评价，尤其涉及一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法。
技术介绍
1、在电力工程中，输电铁塔作为输电线路的主要支撑结构，其可靠性和耐久性直接关系到电力系统的安全稳定运行。热镀锌是目前输电铁塔普遍采用的防腐措施，其通过冶金结合在钢基体表面镀覆锌合金层，从而保护铁塔免受环境侵蚀。但是输电铁塔服役环境复杂，特别是在沿海地区，大气环境中的cl-对输电线路具有极强的腐蚀性，沿海地区输电铁塔遭受严重的加速腐蚀，甚至有铁塔镀锌层3～5年就失去保护作用，严重危及电网工程的安全运行、使用寿命及耐久性。因此，镀锌钢的腐蚀问题一直是输电线路行业一直关注的问题。
2、此外，输电线路穿越各类复杂地理环境，在受到各类环境腐蚀作用的同时也承受大风、冰雪及导地线荷载，荷载与腐蚀环境的耦合作用会进一步加速镀锌钢腐蚀进程。调查结果显示，受力较大的输电铁塔根部主材的腐蚀程度要明显高于其他部位的构件，证明了荷载的存在会加速镀锌钢腐蚀。
3、现有大气暴露腐蚀试验获得的大量有价值的腐蚀数据均没有考虑外载荷的影响，严重低估了镀锌钢在自然条件下的腐蚀程度。因此，开展沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀性能的评价以修正大气暴露腐蚀试验的腐蚀数据，可以大大提高输电铁塔结构构件的可靠性和寿命预测的准确性。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提出一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，采用四点弯的加载方式对镀锌钢试件进行加载，模拟实际工程中的应力水平，并通过电化学分
2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下的技术方案来实现：
3、一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，所述方法包括：
4、选择预设尺寸的镀锌钢试件进行清洗处理，采用四点弯的加载方式对清洗处理后的镀锌钢试件施加应力荷载；
5、在镀锌钢试件纯弯段布置至少4个正方形的腐蚀区域，每个腐蚀区域的面积为20mm×20mm且每个腐蚀区域之间的距离不小于10mm；
6、将施加应力荷载后的镀锌钢试件放置于恒温恒湿的盐雾箱内，连接好进气通道和出气通道，同时连接好出气通道和尾气箱，将盐雾发生器与抽水泵连接成一体，将3.5％的nacl溶液通过抽水泵注入盐雾发生器，并将盐雾发生器产生的模拟腐蚀雾气导入腐蚀通道，模拟沿海大气腐蚀环境进行应力腐蚀试验；
7、试验结束后，采用激光切割技术对腐蚀后的镀锌钢试件的腐蚀区域进行切割，切割尺寸为20mm×20mm，并采用电化学分析法测定镀锌钢试件在大气腐蚀环境下的腐蚀速率k；
8、对腐蚀速率k进行等级划分，评价镀锌钢试件的腐蚀状态。
9、作为本专利技术的一种优选方案，所述预设尺寸的镀锌钢试件为380mm×25mm×4mm的q355等级钢材，由铁塔典型构件的热轧角钢切割制作而成，切割后首先进行表面除油，并放置于超声波清洗器中使用去离子水清洗10min，清洗温度设置为35℃，然后使用丙酮、无水乙醇再次清洗10min，清洗完成后用滤纸擦拭并放入电热鼓风干燥箱进行烘干处理，最后保存至真空袋。
10、作为本专利技术的一种优选方案，所述采用四点弯的加载方式对清洗处理后的镀锌钢试件施加应力荷载，方法包括：
11、对镀锌钢试件进行单轴拉伸试验，测得镀锌钢试件的屈服强度fy；
12、准备四点弯加载装置：将不锈钢支架固定于台虎钳上并锚固台虎钳；标记好两根平行的镀锌钢试件，分别在镀锌钢试件的中心位置贴好应变片，然后对中置于不锈钢支架上；在镀锌钢试件两侧预留的螺栓孔插入紧固螺栓施加预紧力，不锈钢支架两侧生成与施加的预紧力大小相同、方向相反的支座反力，达到预紧力与支座反力相平衡的状态；
13、连接应变采集系统：将镀锌钢试件中心处的应变片与应变箱及电脑端连接并通过软件采集应变变化，连接完毕后通过紧固螺栓施加荷载并达到预设的应力水平后停止，所述预设的应力水平具体为对热镀锌钢试件纯弯段施加0.5fy、1.0fy、1.25fy的应力水平；
14、静置应变采集系统，待应变保持不变后取消连接并将加载完毕的镀锌钢试件分类放置。
15、作为本专利技术的一种优选方案，所述盐雾箱内的温度和湿度分别控制为35℃和95％，ph值控制为6.5～7.2，应力腐蚀试验周期在720h以上；
16、腐蚀通道进气压力控制在0.4mpa，腐蚀通道持续喷雾且均匀地喷洒到待测的镀锌钢试件的腐蚀区域表面，使盐雾在镀锌钢试件表面的沉降速率保持在1～2ml/80cm2·h。
17、作为本专利技术的一种优选方案，所述采用电化学分析法测定镀锌钢试件在大气腐蚀环境下的腐蚀速率，方法包括：
18、采用chi660e型电化学工作站对切割出的带锈试件进行极化曲线测试，所述极化曲线测试采用三电极体系，带锈试件为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，辅助电极为铂电极，电解质溶液为3.5％的nacl溶液；
19、通过tafel曲线外推法求解不同周期及不同应力水平下的镀锌钢试件的电化学极化曲线，得到腐蚀电位和腐蚀电流，进而分析出腐蚀速率。
20、作为本专利技术的一种优选方案，所述通过tafel曲线外推法求解不同周期及不同应力水平下的镀锌钢试件的电化学极化曲线，方法包括：
21、在极化曲线上确定工作电流的临界值对应的工作电压，在所述工作电压的基础上设置一个±0.06v至0.12v的电压区间，通过电压区间分别确定阳极电压区间和阴极电压区间，
22、通过tafel曲线外推法对金属阴阳级的切线斜率进行线性拟合得到阴极曲线拟合方程及阳极曲线拟合方程；
23、利用阴极曲线拟合方程及阳极曲线拟合方程的切线交点坐标求解腐蚀电位ecorr及腐蚀电流icorr；
24、计算腐蚀电流密度iccor，公式为：
25、
26、式中，w为应力腐蚀试验结束后腐蚀的金属质量，w＝w0-w1，w0为初始试件重量，w1为试验结束后去除腐蚀产物的试件重量；t表示应力腐蚀实验进行的总时间；m为腐蚀反应中的金属相对质量，取65.39g/mol；n为腐蚀反应中的金属原子价，取2；f为法拉第常数，f＝96500c/mol＝26.8a·h；ρ为金属密度，取7.14g/cm3；sc为腐蚀区域面积，单位为mm2；
27、利用腐蚀电流密度计算腐蚀速率k，公式为：
28、
29、作为本专利技术的一种优选方案，所述对腐蚀速率k进行等级划分，评价镀锌钢试件的腐蚀状态，包括：
30、若腐蚀速率k＜0.05mm/a，说明镀锌钢试件腐蚀状态优良，判定该热镀锌耐腐蚀性等级为一级；
31、若腐蚀速率k在0.05mm/a～0.5mm/a区间，说明镀锌钢试件腐蚀状态良好，判定该热镀锌耐腐蚀性等级为二级；
32、若腐蚀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述方法包括：选择预设尺寸的镀锌钢试件进行清洗处理，采用四点弯的加载方式对清洗处理后的镀锌钢试件施加应力荷载；
2.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述预设尺寸的镀锌钢试件为380mm×25mm×4mm的Q355等级钢材，由铁塔典型构件的热轧角钢切割制作而成，切割后首先进行表面除油，并放置于超声波清洗器中使用去离子水清洗10min，清洗温度设置为35℃，然后使用丙酮、无水乙醇再次清洗10min，清洗完成后用滤纸擦拭并放入电热鼓风干燥箱进行烘干处理，最后保存至真空袋。
3.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述采用四点弯的加载方式对清洗处理后的镀锌钢试件施加应力荷载，方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述盐雾箱内的温度和湿度分别控制为35℃和95％，pH值控制为6.5～7.2，应力腐蚀试验周期在720h以上；
6.根据权利要求5所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述通过Tafel曲线外推法求解不同周期及不同应力水平下的镀锌钢试件的电化学极化曲线，方法包括：
7.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述对腐蚀速率K进行等级划分，评价镀锌钢试件的腐蚀状态，包括：
8.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述优化腐蚀防护措施包括：基于预测结果调整材料的镀层厚度、采用更耐腐蚀的合金成分或改变结构设计以减少应力集中，还包括调整维护和检修周期，根据模型预测的最高腐蚀速率地区和时间，定期进行防腐处理和结构检查。
...【技术特征摘要】
1.一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述方法包括：选择预设尺寸的镀锌钢试件进行清洗处理，采用四点弯的加载方式对清洗处理后的镀锌钢试件施加应力荷载；
2.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述预设尺寸的镀锌钢试件为380mm×25mm×4mm的q355等级钢材，由铁塔典型构件的热轧角钢切割制作而成，切割后首先进行表面除油，并放置于超声波清洗器中使用去离子水清洗10min，清洗温度设置为35℃，然后使用丙酮、无水乙醇再次清洗10min，清洗完成后用滤纸擦拭并放入电热鼓风干燥箱进行烘干处理，最后保存至真空袋。
3.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述采用四点弯的加载方式对清洗处理后的镀锌钢试件施加应力荷载，方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种沿海大气环境下热镀锌钢应力腐蚀耐久性评价方法，其特征在于，所述盐雾箱内的温度和湿度分别控制为35℃和95％，ph值控制为6.5～7.2，应力腐蚀试验周期...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘永生，王昊，陶欣，林刚，张传瑾，张玮亚，许洪华，朱兴龙，谢彬，薛明岭，
申请(专利权)人：南京电力设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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