Разделы: Строительство
Размещена 25.05.2017. Последняя правка: 25.05.2017.
Просмотров - 2993

Классификация моделей коррозионного износа металлических конструкций

Аль Загаби Ахмед Мохаммед

магистр

Национальный исследовательский московский государственный строительный университет

студент-мк

Ибрагимов Александер Маорович, доктор технических наук, профессор кафедры металлических и деревянных конструкций, институт строительства и архитектуры, Национальный исследовательский московский государственный строительный университет.

УДК 620.197

Введение

Несмотря на широкое распространение средств зашиты, количество разрушаемого коррозией металла растет почти пропорционально накопленному фонду металла. В среднем потери от коррозии доходят до 2 – 4% национального дохода каждой страны. Можно отметить, что 30% строительных металлических конструкций подвергается атмосферной коррозии, а 75% – разрушающему воздействию как атмосферных так и агрессивных сред.

Актуальность: Хорошо известно, что коррозионные потери металлических конструкций приносят большой экономический ущерб. Коррозионное разрушение элементов металлических конструкций является одним из основных факторов, приводящих к недопустимому и аварийному состоянию конструкций.

Целю данной статьи является отображение основных типов коррозионных повреждений металлических конструкций.

Из поставленной цели вытекают следующие задачи:

1. Классификация математических моделей коррозии;

2. Анализ теоретических исследований по определению надежности изнашиваемых элементов конструкций.

Модели коррозионного износа

На рисунке 1 представлены типы коррозионных повреждений строительной стали.

Рисунок 1. Типы коррозионных повреждений стали

а) равномерная коррозия, б) неравномерная коррозия, в) коррозия пятнами,  с) коррозия язвами, д) коррозия точками, г) коррозионное растрескивание

Расчет конструкций c учетом коррозионного износа осложняется тем, что характеристики износа носят стохастический характер, а это обусловливает решение задачи с привлечением вероятностных подходов. Под воздействием коррозии элементы конструкций теряют первоначальную площадь, а следовательно, н несущую способность: [1].

Скорость коррозии в зависимости от степени агрессивности среды изменяется от 0,05 до 1.6 мм/год. На рисунке 2 представлена зависимость средней глубины почвенной коррозии от продолжительности испытаний в годах.

 

Рисунок 2. Коррозия малоуглеродистой стали в зависимости от времени пребывания в почве (данные усреднены по 16 видам почв);

по вертикали - средняя глубина коррозии в мм,

по горизонтали - продолжительность испытаний в годах

Аналогичные зависимости в случае атмосферной коррозии показаны на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Коррозия малоуглеродистой стали на открытом воздухе:

по вертикали - средняя глубина коррозии в мм,

по горизонтали - продолжительность испытаний в годах

Распределение скорости коррозия (v, мм/год) внутренней поверхности резервуара по высоте для разных агрессивных сред представлено на рисунке 4.

 

Рисунок 4. Распределение скорости коррозии внутренней поверхности резервуара по высоте для разных сред:

1- бензин, 2- керосин, 3- дизельное топливо

Продукты коррозии представляет собой сложную систему, состоящую из продуктов коррозии железа и посторонних примесей в виде солей, природной и производственной пыли (фазовый н химический составы, а также свойства этих продуктов зависят от агрессивности средой). Продукт коррозии создают барьер между внешней средой и металлом, вызывая затухание процесса коррозии во времени, а при t   корродированный слой достигает некоторой установившейся величины.

Для моделирования коррозионных процессов важны следующие характеристики: параметр поврежденности, в качестве которого может приниматься глубина разрушаемого слоя металла  или скорость коррозии v (v = d/dt); математическая модель коррозия, связывающая параметр поврежденности с физико-химическими характеристиками внешней среды; напряженно-деформированное состояние конструкции, взаимодействующей с агрессивной средой.

При моделировании атмосферных коррозионных процессов существуют два подхода - физико-химический и математический. Первый подход определяет основные зависимости между параметрами окружающей среды (температура, влажность, продолжительность сохранения пленки воды на металлической поверхности, химический состав среды и пр.) и характеристиками коррозии. Особенностью физико-химической моделей является их строго индивидуальная принадлежность. Существуют также модели коррозии, отражающие влияние как постоянной, так н переменной во времени температуры, а также времени и других факторов, связанных с ними, на процессы коррозии: [2]. Классификация математических моделей содержится в таблице 1.

 

Приведенные в таблице 1 степенные н экспоненциальное эмпирические модели наиболее удобны и просты в использовании, поэтому в дальнейших расчетах наибольший акцент делается на них.

Анализ теоретических исследований по определению надежности изнашиваемых элементов конструкций позволяет выделить два подхода: первый связан е непосредственным вычислением функции надежности по статистике отказов, второй связан с определением надежности по показателям определяющего параметра (износа).

Использование первого подхода оправдано для систем связи, автоматики, радиоэлектроники и в некоторых других областях, где имеется достаточно статических данных об отказах.

В строительстве представительные данные об отказах отсутствуют, поэтому может быть использован только второй подход при наличии данных по эксплуатационному износу: [4].

Заключение

В самой общей постановке процессы износа представляются в виде нестационарных функций времени. На вид реализации процесса изнашивания оказывают виляние условия эксплуатации (атмосферная, подземная пли подводная коррозия), физико-химическая структура материала и технология изготовления. 

1. Райзер, В.Д. Теория надёжности сооружений. Научное издание. – М.: Издательство АСВ, 2010. -384 с.
2. Голубев А.И., Кадыров М.Х. Прогнозирование коррозии для различных климатических условий. – М.: ГОСНИТИ, 1967. -16 с.
3. Долинский В.М. Изгиб тонких пластин, подверженных коррозионному износу. Динамика и прочность машин. – Харьков. – 1975. – Вып. 21. – с. 16-19.
4. Лычёв, А.С. Надёжность строительных конструкций. Учебное пособие. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. -184 с.

Комментарии пользователей:

15.03.2021, 15:34 Savich Stas Aleksandrovich Отзыв: фото не отображаются

Оставить комментарий