1、原慜原慜 田幸暖田幸暖 朱婧迪朱婧迪 饶靖饶靖 林盼盼林盼盼 张雪莲张雪莲结构腐蚀损伤概述国内外研究动态研究案例介绍结论目录1结构腐蚀损伤概述结构腐蚀损伤概述 由于船舶和海洋工程结构物长期航行于海洋中，不同程度地受到各种腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀。当结构上的各种机械及舾装设备的腐蚀达到一定程度时，设备将不能正常工作和运转，产生各式各样的机械故障，严重时会使结构物丧失正常工况下的承载能力，造成危险事故。海洋工程结构物腐蚀清理船舶发生不均匀腐蚀结构腐蚀损伤概述腐蚀厚度曲线d(t)函数形式分类分类 线性模型指数模型Weibull模型均匀腐蚀模型局部腐蚀模型假定板厚度随时间线性变化实际非线性更合理主要集
2、中在点腐蚀方面以点蚀深度为单一指标存在不足检测技术检测技术无损探伤目视检测超声波检测 完全完全避免船舶和海洋工程结避免船舶和海洋工程结构物在水域中的腐蚀失效是构物在水域中的腐蚀失效是不可不可能能的，主要是及时将其的，主要是及时将其控制在合控制在合理的水平理的水平，使设施在预期的服役，使设施在预期的服役期间良好的运行，保证其期间良好的运行，保证其安全性安全性和和可靠性可靠性，减少由设施过早腐蚀，减少由设施过早腐蚀损伤所造成的损伤所造成的经济损失经济损失。2 国内外研究动态国内外研究动态研究方向研究方向无损害结构腐蚀检测评估无损害结构腐蚀检测评估结构腐蚀模型建立，规律总结结构腐蚀模型建立，规律总结
3、Paik模型Guedes Soares模型腐蚀损伤对船海结构物极限强度极限强度、屈曲强度屈曲强度等的影响进行研究整体整体结构体系分析细致到对结构构件腐蚀构件腐蚀损伤的研究王海涛、韩恩厚等人通过对腐蚀失效案例的收集整理和分析收集整理和分析，先后研制开发了腐蚀评价专家系统腐蚀评价专家系统、腐蚀损伤评价人工腐蚀损伤评价人工智能系统智能系统。P.Fromme 在实验室中运用高频超声波高频超声波法法测量已腐蚀损伤的船舶和海洋工程结构的结构厚度结构厚度以评估判断结构腐蚀损伤程度S.Saad-Eldeen等人对船体中的箱梁结构进行了一系列的实验实验和数值模数值模拟分析拟分析，得到腐蚀对箱梁结构极限强度新的应
4、力应变曲线关系K.Tran Nguyen等学者基于整体应力和局部应力的方法对腐蚀油轮的疲劳疲劳损伤进行评估M.J.Palakal建立的腐蚀损坏评估智能系统腐蚀损坏评估智能系统。国内外研究动态钢结构腐蚀评估检测技术表观检查法超声波法非电化学检测方法电化学检测方法表观检查法、超声波法、涡流法、声发射法线性极化法、交流阻抗法、电化学噪声法定性描述定性描述方法简单方法简单精度取决于精度取决于个人能力与个人能力与经验水平经验水平灵敏度高灵敏度高操作方便操作方便适用范围广适用范围广存在盲区存在盲区近表面检测能力差近表面检测能力差国内外研究动态涡流检测法原理图声发射法检测信号受探头、待测工件材料属性的变化、
5、几何尺寸变化等因素的影响较大精确确定裂纹产生时间快速准确对无应力存在的其他腐蚀形态的检测无能为力无接触测量检测速度高自动化检测适合在线普检可以高温检测材料或工件受力作用时产生变形或断裂而以弹性波形式释放出应变能的现象，称为声发射国内外研究动态从扫描图像上从扫描图像上获得的小波参获得的小波参数使用聚类算数使用聚类算法首先法首先分类腐分类腐蚀与未腐蚀区蚀与未腐蚀区域域，再对腐蚀，再对腐蚀区域进一步用区域进一步用人工神经网络人工神经网络研究由于腐蚀研究由于腐蚀而造成的材料而造成的材料亏损亏损腐蚀损坏评估的智能计算方法腐蚀损坏评估的智能计算方法3 研究案例介绍研究案例介绍案例一：案例一：使用使用高频超
6、声波法高频超声波法测量结构厚度，测量结构厚度，评估评估结构结构腐蚀腐蚀程度程度 厚度厚度减少程度减少程度是评估判断腐蚀损伤结构是否失效的重要指标。通过是评估判断腐蚀损伤结构是否失效的重要指标。通过高频高频超声波法超声波法对钢铁标本进行无损检测和监测，使用标准的超声波换能器，通过对钢铁标本进行无损检测和监测，使用标准的超声波换能器，通过分析不同的波模式和干扰获取结构的厚度大小，从而确定结构腐蚀损伤程度。分析不同的波模式和干扰获取结构的厚度大小，从而确定结构腐蚀损伤程度。钢铁试样传感器激光多普勒测速仪滤波器放大器示波器信号发生器研究案例介绍案例二：案例二：严重腐蚀对严重腐蚀对箱型钢梁箱型钢梁极限强
7、度的影响极限强度的影响实验中使用的箱梁结构标本之一评判一个结构体系的腐蚀损伤程度，必须先评判组成体系的各构件的损伤评判一个结构体系的腐蚀损伤程度，必须先评判组成体系的各构件的损伤。其弹性模量函数方程如下所示：其弹性模量函数方程如下所示：处理方法：将极限弯矩与现有的经验公式处理方法：将极限弯矩与现有的经验公式 比较比较 弹性模量弹性模量减少量作为计算减少量作为计算函数函数 并由并由结构横截面积减少量结构横截面积减少量计算计算研究人员研究人员：S.Saad-Eldeen、Y.Garbatov等研究对象：研究对象：3个不同腐蚀程度的箱型梁结构个不同腐蚀程度的箱型梁结构研究方法研究方法：实验：实验和数
8、值模拟分析结合和数值模拟分析结合 运用运用非线性有限元分析非线性有限元分析比较比较 数值评估数值评估结果和实验数据结果结果和实验数据结果结结 论：提出论：提出一种考虑残余应力和腐蚀一种考虑残余应力和腐蚀 作用的新的一种应力作用的新的一种应力-应变关系应变关系研究案例介绍研究过程研究过程提供提供3个不同腐蚀程度的箱型钢梁标本进行实验个不同腐蚀程度的箱型钢梁标本进行实验 包括初始、中度和重度腐蚀。包括初始、中度和重度腐蚀。初度初度中度中度重度重度研究案例介绍3个标本经过腐蚀个标本经过腐蚀恶化测试后不同腐恶化测试后不同腐蚀程度的甲板厚度蚀程度的甲板厚度如图所如图所示：示：实验实验设置设置图如图如左所
9、左所示示，采用四点支撑对采用四点支撑对结构施加垂向弯矩。结构施加垂向弯矩。研究过程研究过程研究案例介绍3个标本试样在个标本试样在最终实验的崩溃模最终实验的崩溃模式式如图如图所示：所示：实实验后验后结构结构机械性能机械性能改变改变，体现在，体现在弹性模量弹性模量的减少的减少，得到新的应力，得到新的应力应变关系应变关系弹性模量腐蚀前后的对比图初度腐蚀中度腐蚀重度腐蚀研究案例介绍再对结构进行有限元再对结构进行有限元分析，进一步运用分析，进一步运用非线非线性有限元分析性有限元分析得出弹性得出弹性模量在结构腐蚀损伤后模量在结构腐蚀损伤后的变化规律，对假设的的变化规律，对假设的函数关系式进行验证。函数关系
10、式进行验证。均匀腐蚀分析结均匀腐蚀分析结果与实际腐蚀结果与实际腐蚀结果对比果对比 4 结论结论 测量方法测量方法多多数以数以结构厚度减结构厚度减少量少量为参数，只为参数，只能以均匀腐蚀模能以均匀腐蚀模型计算评估结构型计算评估结构腐蚀程度腐蚀程度以以点腐蚀点腐蚀模型模型为评估标准为评估标准 做好做好结构的结构的腐腐蚀防护蚀防护，同时运用，同时运用已总结归纳的规律已总结归纳的规律和检测方法对腐蚀和检测方法对腐蚀损伤结构进行损伤结构进行管理管理和和监测监测提高测量提高测量灵敏灵敏度度和和精确度精确度参考文献1 刘子畅，邵慧观.海洋环境下钢结构腐蚀损伤机理及检测方法探讨J.河南水利与南水北调，2013
11、，（24）：50-512 任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方法J.机械强度，2007，29（6）：992-9963 王海涛，关辉，韩恩厚，柯伟.腐蚀损伤评价专家系统的研制和开发J.中国腐蚀与防护学报，2004，（24）：105-1074 柯伟，王海涛，韩恩厚.腐蚀损伤评价人工智能系统AISCA的研制和开发J.P理化检验-物理分册，2005，（41）：1-85 张健，沈中祥，王自力，嵇春艳.腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究J.2012，（16）：1283-12906 P.Fromme.Monitoring of corrosion damage using high-fre
12、quency guided ultrasonic wavesJ.Health Monitoring of Structural and Biological Systems(2013)7 S.Saad-Eldeen，Y.Garbatov，C.Guedes Soares.Effect of corrosion severity on the ultimate strength of a steel box girderJ.Engineering Structures 49(2013)5605718 S.Saad-Eldeen，Y.Garbatov，C.Guedes Soares.Experime
13、ntal assessment of the ultimate strength of a box girder subjected to severe corrosionJ.Marine Structures 24(2011)3383579 K.Tran Nguyen，Y.Garbatov，C.Guedes Soares，Fatigue damage assessment of corroded oil tanker details basedon global and local stress approachesJ.International Journal of Fatigue 43(
14、2012)1720610 何亮亮.边界元法评价和优化船舶腐蚀防护方案的研究D.大连:大连海事大学材料学院，2008.参考文献11 任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方法J.机械强度，2007，29(6):992-996.12 杨万鹏.腐蚀损伤船体结构屈曲强度评估方法研究与实现D.大连:大连理工大学船舶工程学院，2008.13 张岩.含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究D.大连:大连理工大学船舶工程学院，2011.14张健，沈中祥，王自力，嵇春燕.腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究J.船舶力学，2012，16(11):1283-1290.15 Thandar Knaing，JIN
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