電(dian)(dian)化(hua)學腐(fu)蝕指金屬(shu)與(yu)電(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)因發生電(dian)(dian)化(hua)學反(fan)應(ying)(ying)而產生的(de)破壞。按電(dian)(dian)化(hua)學機(ji)理(li)進行(xing)的(de)腐(fu)蝕反(fan)應(ying)(ying)至少包(bao)含(han)有一(yi)個陽(yang)反(fan)應(ying)(ying)和一(yi)個陰反(fan)應(ying)(ying),并(bing)與(yu)流過金屬(shu)內部的(de)電(dian)(dian)子流和介(jie)質(zhi)(zhi)中定向(xiang)遷移的(de)離子聯系在一(yi)起(qi)。陽(yang)反(fan)應(ying)(ying)是金屬(shu)原(yuan)子從金屬(shu)轉移到介(jie)質(zhi)(zhi)中并(bing)放(fang)出電(dian)(dian)子的(de)過程,即(ji)氧化(hua)過程。
從基礎(chu)開始了解鋼波紋涵管(guan)的氧化過程是怎樣的?
斜交涵洞伸出路堤填土以外,要求(qiu)端(duan)部歪(wai)斜以保證管每一(yi)邊的(de)荷載對(dui)稱,或端(duan)墻應能支承載端(duan)的(de)全部推(tui)力。由于鋼波紋(wen)管是(shi)柔性結構,可在進水口(kou)和出(chu)水口(kou)將端部加強,可用鋼筋(jin)混凝(ning)土或結構鋼圈、拉力錨(mao)定(ding)或土錨(mao)定(ding)。斜(xie)交應(ying)確定(ding)斜(xie)交角度(du)的極限值,并要(yao)求(qiu)歪斜(xie)寬度(du)的小值為涵洞矢高與覆蓋(gai)層厚度(du)之和的1.5倍。
尺寸(cun)變異的影(ying)響(xiang)介質為離子(zi)導電(dian)的電(dian)解質;電(dian)化學(xue)腐蝕過程伴隨(sui)電(dian)子(zi)的流動,即電(dian)流的產生。當涵洞回水(shui)時(shi),涵洞出口(kou)端(duan)地(di)壓力流會導致無充分覆蓋層的管(guan)節(jie)上拔,且存(cun)在(zai)高速水(shui)流對(dui)土(tu)的沖(chong)刷。一般解決辦(ban)法是將管(guan)端(duan)錨固(gu)在(zai)混(hun)凝(ning)土(tu)端(duan)墻中(zhong)(zhong),或埋(mai)置在(zai)具(ju)有足夠質量以抵抗(kang)上拔力的拋石(shi)護坡中(zhong)(zhong),并(bing)在(zai)出口(kou)區域用拋石(shi)護坡或混(hun)凝(ning)土(tu)鋪砌以防(fang)止沖(chong)刷。
波(bo)紋(wen)管(guan)的成型前后,表面(mian)積發生(sheng)(sheng)了變化,其波(bo)峰和波(bo)谷處因冷擠壓而產(chan)生(sheng)(sheng)加工硬(ying)化現象,它可以提高材料(liao)的疲(pi)勞極限(xian)。但波(bo)紋(wen)管(guan)在制造過程中是兩向拉(la)伸(shen)的,預拉(la)伸(shen)同時降低了材料(liao)的延性(xing),隨著(zhu)冷軋壓縮量的增加,鋼的強度、屈服點、硬(ying)度增大(da),延伸(shen)率、斷面(mian)收縮率、沖擊(ji)韌性(xing)下降。
一方面(mian),測量本身存在誤差,且測試(shi)時(shi)間長,當地溫(wen)差又大,低溫(wen)環(huan)境下測量應(ying)變(bian)(bian)的(de)儀器(qi)相應(ying)靈敏度不夠高,個別(bie)應(ying)變(bian)(bian)片和波紋(wen)管(guan)(guan)壁(bi)(bi)沒有(you)緊(jin)密接觸,個別(bie)應(ying)變(bian)(bian)片所貼的(de)實(shi)際位(wei)(wei)置(zhi)和標稱位(wei)(wei)置(zhi)存在一定的(de)偏(pian)差,這些因素均會使得現場(chang)實(shi)測值(zhi)不能真實(shi)反(fan)映波紋(wen)管(guan)(guan)壁(bi)(bi)的(de)應(ying)變(bian)(bian);
另一方面,模型是(shi)理(li)想(xiang)化的(de)結構體,是(shi)對(dui)實(shi)際情形的(de)簡(jian)化,而(er)不可能替代實(shi)際;此(ci)外(wai),鋼(gang)波紋(wen)涵管在(zai)加工過(guo)程(cheng)中必然對其尺(chi)寸和應力造成(cheng)較(jiao)大影響,模型也難以(yi)用于(yu)參數予以(yi)反映。電化學(xue)腐蝕的特(te)點是(shi):由于(yu)波紋管在(zai)制造過(guo)程(cheng)中的壁(bi)厚(hou)減薄,實際壁(bi)厚(hou)與名義壁(bi)厚(hou)有所差異,名義波形與實際波形也存在(zai)較(jiao)大差別,這樣使波紋管由于(yu)尺(chi)寸和形狀不均勻而產生應變集(ji)中現象。
波(bo)(bo)峰和波(bo)(bo)谷(gu)在(zai)管(guan)(guan)頂(ding)、管(guan)(guan)底、管(guan)(guan)側均為應力(li)集中(zhong)處(chu),各管(guan)(guan)徑更(geng)大(da)(da)等(deng)效(xiao)應力(li)的(de)位置與荷載(zai)密(mi)切相(xiang)關;更(geng)大(da)(da)等(deng)效(xiao)應力(li)總體上隨管(guan)(guan)徑的(de)增加(jia)而增加(jia);隨著波(bo)(bo)紋管(guan)(guan)涵的(de)壁厚增加(jia),更(geng)大(da)(da)等(deng)效(xiao)應力(li)呈對數減小。管(guan)(guan)頂(ding)波(bo)(bo)峰與波(bo)(bo)谷(gu)處(chu)切向(xiang)與軸向(xiang)應力(li)應變隨波(bo)(bo)形呈拉壓交替(ti)的(de)變化規律。
陰反應是介(jie)質(zhi)(zhi)中的(de)氧化(hua)(hua)劑(ji)奪(duo)取電(dian)(dian)子發生還原(yuan)反應的(de)還原(yuan)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)。界面(mian)上(shang)的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)可以(yi)分為兩個互(hu)相氧化(hua)(hua)和(he)(he)還原(yuan)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng),金(jin)屬/電(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)界面(mian)上(shang)伴隨電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移發生的(de)化(hua)(hua)學反應稱(cheng)為電(dian)(dian)反應;金(jin)屬/電(dian)(dian)解質(zhi)(zhi)界面(mian)反應過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是因電(dian)(dian)荷轉(zhuan)載而引起的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學過(guo)(guo)程(cheng)(cheng);與圓管(guan)涵相比,波紋管(guan)涵的(de)管(guan)側(ce)水平位移、撓度和(he)(he)對道路(lu)的(de)擾動小,有利于保護(hu)路(lu)面(mian)。
管內切(qie)向(xiang)與軸向(xiang)應(ying)力(li)應(ying)變(bian)以(yi)及撓(nao)度(du)和(he)更(geng)大(da)等效(xiao)應(ying)力(li)在恒載作(zuo)用時(shi)隨(sui)填土(tu)(tu)高度(du)的增加有呈(cheng)線(xian)性增長的規律,活載作(zuo)用時(shi)隨(sui)填土(tu)(tu)高度(du)的增加逐漸減小;總(zong)體上切(qie)向(xiang)應(ying)力(li)應(ying)變(bian)更(geng)大(da)值大(da)于軸向(xiang)更(geng)大(da)值;管頂以(yi)切(qie)向(xiang)應(ying)變(bian)為主(zhu)。
電(dian)(dian)(dian)化(hua)學腐(fu)(fu)蝕(shi)實(shi)際上是一個短路的(de)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)反應(ying)的(de)結果,這種原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)又稱為(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),鋼(gang)波紋管涵洞的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)即屬(shu)于此類(lei)。腐(fu)(fu)蝕(shi)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)與(yu)一般原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)差別僅在于原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是把化(hua)學能轉(zhuan)變(bian)為(wei)電(dian)(dian)(dian)能,如干電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),做(zuo)有用功而腐(fu)(fu)蝕(shi)原(yuan)(yuan)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)則只能導致材料的(de)破壞,不對外(wai)界做(zuo)有用功。
冷作硬化的(de)影(ying)響各管(guan)(guan)徑恒載、活載作用下(xia)管(guan)(guan)側(ce)(ce)波峰切(qie)向和軸向均(jun)受(shou)(shou)(shou)拉;在管(guan)(guan)頂波峰和管(guan)(guan)底波谷以及(ji)管(guan)(guan)側(ce)(ce)波谷均(jun)出現切(qie)向受(shou)(shou)(shou)拉、軸向受(shou)(shou)(shou)壓(ya)或切(qie)向受(shou)(shou)(shou)壓(ya)、軸向受(shou)(shou)(shou)拉互補的(de)變化規律;每(mei)一(yi)測點恒載下(xia)切(qie)應(ying)變較(jiao)大(da)時,軸向應(ying)變則相對(dui)較(jiao)小。測試過程的(de)影(ying)響波形差異較(jiao)大(da)時其更大(da)等效應(ying)力(li)和撓度相差較(jiao)大(da),小波形的(de)應(ying)力(li)分布均(jun)勻。鋼波紋涵管(guan)(guan):hanihanbj.com
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