電化學腐蝕指金屬與電解質因發生電化學反應而產生的破壞。按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含有一個陽反應和一個陰反應,并與流過金屬內部的電子流和介質中定向遷移的離子聯系在一起。陽反應是金屬原子從金屬轉移到介質中并放出電子的過程,即氧化過程。
從基礎開始了解鋼波紋涵管的氧化過程是怎樣的?
斜交涵洞伸出路堤填土以外,要求端部歪斜以保證管每一邊的荷載對稱,或端墻應能支承載端的全部推力。由于鋼波紋管是柔性結構,可在進水口和出水口將端部加強,可用鋼筋混凝土或結構鋼圈、拉力錨定或土錨定。斜交應確定斜交角度的極限值,并要求歪斜寬度的小值為涵洞矢高與覆蓋層厚度之和的1.5倍。
尺寸變異的影響介質為離子導電的電解質;電化學腐蝕過程伴隨電子的流動,即電流的產生。當涵洞回水時,涵洞出口端地壓力流會導致無充分覆蓋層的管節上拔,且存在高速水流對土的沖刷。一般解決辦法是將管端錨固在混凝土端墻中,或埋置在具有足夠質量以抵抗上拔力的拋石護坡中,并在出口區域用拋石護坡或混凝土鋪砌以防止沖刷。
波紋管的成型前后,表面積發生了變化,其波峰和波谷處因冷擠壓而產生加工硬化現象,它可以提高材料的疲勞極限。但波紋管在制造過程中是兩向拉伸的,預拉伸同時降低了材料的延性,隨著冷軋壓縮量的增加,鋼的強度、屈服點、硬度增大,延伸率、斷面收縮率、沖擊韌性下降。
一方面,測量本身存在誤差,且測試時間長,當地溫差又大,低溫環境下測量應變的儀器相應靈敏度不夠高,個別應變片和波紋管壁沒有緊密接觸,個別應變片所貼的實際位置和標稱位置存在一定的偏差,這些因素均會使得現場實測值不能真實反映波紋管壁的應變;
另一方面,模型是理想化的結構體,是對實際情形的簡化,而不可能替代實際;此外,鋼波紋涵管在加工過程中必然對其尺寸和應力造成較大影響,模型也難以用于參數予以反映。電化學腐蝕的特點是:由于波紋管在制造過程中的壁厚減薄,實際壁厚與名義壁厚有所差異,名義波形與實際波形也存在較大差別,這樣使波紋管由于尺寸和形狀不均勻而產生應變集中現象。
波峰和波谷在管頂、管底、管側均為應力集中處,各管徑更大等效應力的位置與荷載密切相關;更大等效應力總體上隨管徑的增加而增加;隨著波紋管涵的壁厚增加,更大等效應力呈對數減小。管頂波峰與波谷處切向與軸向應力應變隨波形呈拉壓交替的變化規律。
陰反應是介質中的氧化劑奪取電子發生還原反應的還原過程。界面上的電化學過程可以分為兩個互相氧化和還原過程,金屬/電解質界面上伴隨電荷轉移發生的化學反應稱為電反應;金屬/電解質界面反應過程是因電荷轉載而引起的電化學過程;與圓管涵相比,波紋管涵的管側水平位移、撓度和對道路的擾動小,有利于保護路面。
管內切向與軸向應力應變以及撓度和更大等效應力在恒載作用時隨填土高度的增加有呈線性增長的規律,活載作用時隨填土高度的增加逐漸減小;總體上切向應力應變更大值大于軸向更大值;管頂以切向應變為主。
電化學腐蝕實際上是一個短路的原電池電反應的結果,這種原電池又稱為腐蝕原電池,鋼波紋管涵洞的腐蝕即屬于此類。腐蝕原電池與一般原電池的差別僅在于原電池是把化學能轉變為電能,如干電池,做有用功而腐蝕原電池則只能導致材料的破壞,不對外界做有用功。
冷作硬化的影響各管徑恒載、活載作用下管側波峰切向和軸向均受拉;在管頂波峰和管底波谷以及管側波谷均出現切向受拉、軸向受壓或切向受壓、軸向受拉互補的變化規律;每一測點恒載下切應變較大時,軸向應變則相對較小。測試過程的影響波形差異較大時其更大等效應力和撓度相差較大,小波形的應力分布均勻。鋼波紋涵管:hanihanbj.com
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