專利名稱：金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種金屬桿體材料試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，尤其涉及一種金屬桿體 材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
金屬桿體材料的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，是研究金屬桿體材料在不同的pH值、時(shí)間和應(yīng)力條 件下，這三種因素對(duì)于金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕的影響規(guī)律。目前沒(méi)有專門用于金屬桿體 材料進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的裝置，美國(guó)管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用"鋼絲氫脆敏感性試驗(yàn)"方法檢 驗(yàn)鋼絲有害殘余應(yīng)力大小，是將鋼絲試樣放入硫氰酸銨試槽中，然后將鋼絲夾持在試驗(yàn) 機(jī)夾頭上。設(shè)備要求高，難以進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，應(yīng)力值和腐蝕溶液的pH值無(wú)法保持 穩(wěn)定不變。國(guó)內(nèi)只研制了金屬桿體材料腐蝕的簡(jiǎn)單設(shè)備，無(wú)法滿足施加預(yù)應(yīng)力和解決反 復(fù)使用、便于拆卸、進(jìn)行精確量測(cè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，為更好地研究pH值、時(shí)間和應(yīng)力三種因素對(duì)金屬桿體材料應(yīng) 力腐蝕的影響，分析應(yīng)力腐蝕發(fā)展和材料損傷演變規(guī)律，本發(fā)明提供一種不僅有利于試 驗(yàn)分析，而且使用方便，操作簡(jiǎn)單，并且可以重復(fù)利用的金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝 置及其試驗(yàn)方法。
一種金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)槽、被試驗(yàn)金屬桿體、測(cè)力計(jì)和傳 力桿；試驗(yàn)槽為目字形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下部封閉、上部敞口，端部設(shè)有用于傳力桿穿 過(guò)并通過(guò)螺母固定傳力桿位置的槽孔;金屬桿體兩端均與傳力桿連接;金屬桿體外套PVC 管，PVC管兩端設(shè)有可防止溶液外溢并具有自封孔性能的橡膠塞，金屬桿體在橡膠塞中 穿過(guò)，桿體受力后可自由伸縮變形；PVC管中部設(shè)有用于更換腐蝕溶液的三通；用于監(jiān) 測(cè)傳力桿拉力的測(cè)力計(jì)設(shè)置在試驗(yàn)槽上，測(cè)力計(jì)一面緊貼試驗(yàn)槽上的墊板，另一面緊貼 承受壓力的另一塊墊板，測(cè)力計(jì)及其兩側(cè)的墊板都套裝在傳力桿上并利用螺母實(shí)現(xiàn)與試 驗(yàn)槽的緊密連接。
所述的金屬桿體與傳力桿之間通過(guò)便于拆裝的墩頭或螺紋連接。
所述的傳力桿是大口徑螺紋鋼筋。
所述的測(cè)力計(jì)為鋼弦式MGH錨桿測(cè)力計(jì)。
所述的橡膠塞表面涂有用以防止橡膠塞在長(zhǎng)期酸堿溶液下老化的防腐膠，防腐膠外
纏覆生料帶。
上述金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法如下
l)利用稀鹽酸與腐蝕產(chǎn)物反應(yīng)的化學(xué)除銹法去除金屬桿體表面及腐蝕坑槽內(nèi)的附著物；
2) 通過(guò)三通向PVC管內(nèi)注入腐蝕溶液，被測(cè)金屬桿體浸泡在腐蝕溶液中，模擬現(xiàn) 場(chǎng)金屬桿件的腐蝕環(huán)境，通過(guò)更換溶液使被測(cè)金屬桿體與現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力桿件在實(shí)際工況下 干濕交替的腐蝕狀況相符合；
3) 用電子數(shù)顯PH計(jì)每天檢測(cè)腐蝕溶液的PH值，如果腐蝕溶液的ra值降低則更換
腐蝕溶液，腐蝕溶液的更換頻率為l一2天/次； 4) 通過(guò)旋擰測(cè)力計(jì)外面?zhèn)髁U上的螺母，改變對(duì)被測(cè)金屬桿體施加的拉力，觀察被 測(cè)金屬桿體在不同的腐蝕環(huán)境、不同應(yīng)力和不同時(shí)間內(nèi)的腐蝕情況。
步驟2)、 3)中所述的腐蝕溶液包括酸性腐蝕溶液和堿性腐蝕溶液；酸性溶液采用 98%濃硫酸加自來(lái)水稀釋配制而成，配制成PH值分別為5、 6和6. 5的三種溶液；堿性 溶液釆用無(wú)水Na2C03及NaHCO:,加純凈水稀釋配制而成，配制成PH值分別為7. 5、 8. 5和9
的三種溶液。
本發(fā)明不僅有利于試驗(yàn)分析，而且使用方便，操作簡(jiǎn)單，并且可以重復(fù)利用。


圖l是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)平面示意圖。 圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是金屬桿體與傳力桿之間的墩頭聯(lián)結(jié)平面示意圖。 圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖中l(wèi)、金屬桿體，2、 PVC管，3、金屬桿體與大口徑螺紋鋼筋連接處，為墩頭嵌入 或螺紋固定，4、傳力桿，5、螺母，6、測(cè)力計(jì)，7、槽孔。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
一種金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，如圖1一圖4所示，包括試驗(yàn)槽、被試驗(yàn)金屬 桿體l、測(cè)力計(jì)6和傳力桿4;試驗(yàn)槽為目字形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下部封閉、上部敞口， 端部設(shè)有用于傳力桿穿過(guò)并通過(guò)螺母固定傳力桿位置的槽孔7;金屬桿體1兩端均與傳力 桿4連接；金屬桿體1外套PVC管，PVC管兩端設(shè)有可防止溶液外溢并具有自封孔性能 的橡膠塞，金屬桿體在橡膠塞中穿過(guò)，桿體受力后可自由伸縮變形；PVC管中部設(shè)有用 于更換腐蝕溶液的三通；用于監(jiān)測(cè)傳力桿拉力的測(cè)力計(jì)設(shè)置在試驗(yàn)槽上，測(cè)力計(jì)一面緊 貼試驗(yàn)槽上的墊板，另一面緊貼承受壓力的另一塊墊板，測(cè)力計(jì)及其兩側(cè)的墊板都套裝 在傳力桿上并利用螺母5實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)槽的緊密連接。
所述的金屬桿體與傳力桿之間通過(guò)便于拆裝的墩頭或螺紋連接。
所述的傳力桿是大口徑螺紋鋼筋。
所述的測(cè)力計(jì)為鋼弦式MGH錨桿測(cè)力計(jì)。
所述的橡膠塞表面涂有用以防止橡膠塞在長(zhǎng)期酸堿溶液下老化的防腐膠，防腐膠外
纏覆生料帶。
上述金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法如下
1 )利用稀鹽酸與腐蝕產(chǎn)物反應(yīng)的化學(xué)除銹法去除金屬桿體表面及腐蝕坑槽內(nèi)的附著
物；
2) 通過(guò)三通向PVC管內(nèi)注入腐蝕溶液，被測(cè)金屬桿體浸泡在腐蝕溶液中，模擬現(xiàn) 場(chǎng)金屬桿件的腐蝕環(huán)境，通過(guò)更換溶液使被測(cè)金屬桿體與現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力桿件在實(shí)際工況下 干濕交替的腐蝕狀況相符合；
3) 用電子數(shù)顯PH計(jì)每天檢測(cè)腐蝕溶液的PH值，如果腐蝕溶液的PH值降低則更換 腐蝕溶液，腐蝕溶液的更換頻率為l一2天/次；
4) 通過(guò)旋擰測(cè)力計(jì)外面?zhèn)髁U上的螺母，改變對(duì)被測(cè)金屬桿體施加的拉力，觀察被 測(cè)金屬桿體在不同的腐蝕環(huán)境、不同應(yīng)力和不同時(shí)間內(nèi)的腐蝕情況。
步驟2)、 3)中所述的腐蝕溶液是酸性腐蝕溶液，酸性溶液采用98%濃硫酸加自來(lái) 水稀釋配制而成，配制成PH值為5的溶液。 實(shí)施例2:
與實(shí)施例1相同，不同之處在于，酸性溶液采用98%濃硫酸加自來(lái)水稀釋配制而成， 配制成PH值為6的溶液。
實(shí)施例3:
與實(shí)施例1相同，不同之處在于，酸性溶液采用98%濃硫酸加自來(lái)水稀釋配制而成， 配制成ra值為6.5的溶液。 實(shí)施例4:
與實(shí)施例1相同，不同之處在于，腐蝕溶液是堿性溶液，堿性溶液采用無(wú)水Na2C03 及NaHC03加純凈水稀釋配制而成，配制成PH值為7. 5的溶液。
實(shí)施例5:
與實(shí)施例1相同，不同之處在于，腐蝕溶液是堿性溶液，堿性溶液采用無(wú)水Na2C03 及NaHC03加純凈水稀釋配制而成，配制成PH值為8. 5的溶液。
實(shí)施例6:
與實(shí)施例1相同，不同之處在于，腐蝕溶液是堿性溶液，堿性溶液采用無(wú)水Na2C03 及NaHCO:,加純凈水稀釋配制而成，配制成PH值為9的溶液。
權(quán)利要求
1、一種金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括試驗(yàn)槽、被試驗(yàn)金屬桿體、測(cè)力計(jì)和傳力桿；試驗(yàn)槽為目字形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下部封閉、上部敞口，端部設(shè)有用于傳力桿穿過(guò)并通過(guò)螺母固定傳力桿位置的槽孔；金屬桿體兩端均與傳力桿連接；金屬桿體外套PVC管，PVC管兩端設(shè)有可防止溶液外溢并具有自封孔性能的橡膠塞，金屬桿體在橡膠塞中穿過(guò)，桿體受力后可自由伸縮變形；PVC管中部設(shè)有用于更換腐蝕溶液的三通；用于監(jiān)測(cè)傳力桿拉力的測(cè)力計(jì)設(shè)置在試驗(yàn)槽上，測(cè)力計(jì)一面緊貼試驗(yàn)槽上的墊板，另一面緊貼承受壓力的另一塊墊板，測(cè)力計(jì)及其兩側(cè)的墊板都套裝在傳力桿上并利用螺母實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)槽的緊密連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的金屬 桿體與傳力桿之間通過(guò)便于拆裝的墩頭或螺紋連接。
3、 如權(quán)利要求l所述的金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的傳力 桿是大口徑螺紋鋼筋。
4、 如權(quán)利要求1所述的金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的測(cè)力 計(jì)用鋼弦式MGH錨桿測(cè)力計(jì)。
5、 如權(quán)利要求l所述的金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的橡膠 塞表面涂有用以防止橡膠塞在長(zhǎng)期酸堿溶液下老化的防腐膠，防腐膠外纏覆生料帶。
6、 一種利用金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕情況的試 驗(yàn)方法，其特征在于，具體使用方法如下1) 利用稀鹽酸與腐蝕產(chǎn)物反應(yīng)的化學(xué)除銹法去除金屬桿體表面及腐蝕坑槽內(nèi)的附著物；2) 通過(guò)三通向PVC管內(nèi)注入腐蝕溶液，被測(cè)金屬桿體浸泡在腐蝕溶液中，模擬現(xiàn) 場(chǎng)金屬桿件的腐蝕環(huán)境，通過(guò)更換溶液使被測(cè)金屬桿體與現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力桿件在實(shí)際工況下 干濕交替的腐蝕狀況相符合；3) 用電子數(shù)顯PH計(jì)每天檢測(cè)腐蝕溶液的PH值，如果腐蝕溶液的PH值降低則更換 腐蝕溶液，腐蝕溶液的更換頻率為1一2天/次；4) 通過(guò)旋擰測(cè)力計(jì)外面?zhèn)髁U上的螺母，改變對(duì)被測(cè)金屬桿體施加的拉力，觀察被 測(cè)金屬桿體在不同的腐蝕環(huán)境、不同應(yīng)力和不同時(shí)間內(nèi)的腐蝕情況。
7、 如權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕情況的試驗(yàn)方法，其特征在于， 步驟2)、 3)中所述的腐蝕溶液包括酸性腐蝕溶液和堿性腐蝕溶液；酸性溶液采用98% 濃硫酸加自來(lái)水稀釋配制而成，配制成PH值分別為5、 6和6.5的三種溶液；堿性溶液 采用無(wú)水Na2C03及NaHC03加純凈水稀釋配制而成，配制成ra值分別為7. 5、 8. 5和9的 三種溶液。
全文摘要
金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)裝置及其試驗(yàn)方法，包括試驗(yàn)槽、被試驗(yàn)金屬桿體、測(cè)力計(jì)和傳力桿；試驗(yàn)槽下部封閉、上部敞口，端部設(shè)有用于傳力桿穿過(guò)并通過(guò)螺母固定傳力桿位置的槽孔；金屬桿體兩端均與傳力桿連接；金屬桿體外套PVC管，PVC管兩端設(shè)有橡膠塞，金屬桿體在橡膠塞中穿過(guò)，桿體受力后可自由伸縮變形；PVC管中部設(shè)有用于更換腐蝕溶液的三通；用于監(jiān)測(cè)傳力桿拉力的測(cè)力計(jì)設(shè)置在試驗(yàn)槽上。通過(guò)改變PVC管中的腐蝕溶液的pH值、對(duì)被測(cè)金屬桿體施加的不同拉力的作用時(shí)間，觀察金屬桿體材料應(yīng)力腐蝕情況。本發(fā)明不僅有利于試驗(yàn)分析，而且使用方便，操作簡(jiǎn)單，并且可以重復(fù)利用。
文檔編號(hào)G01N3/00GK101109691SQ200710015169
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者宋修廣, 張志亮, 張思峰, 武 李, 李英勇, 王松根, 賈海慶, 趙憲鵬 申請(qǐng)人:山東省交通廳公路局;山東大學(xué)