腐蚀环境下钢筋焊接性能影响的试验研究

2017-04-09成兆宁

四川水泥 2017年5期

关键词：损失率钢筋性能

成兆宁

(佛山市三水区建筑工程质量检测站 528100)

腐蚀环境下钢筋焊接性能影响的试验研究

成兆宁

(佛山市三水区建筑工程质量检测站 528100)

近几年，常遇到水闸、渡槽、桥梁、建筑等因钢筋腐蚀环境下被腐蚀而造成混凝土保护层脱落，使得结构承载力下降，有些甚至发生坍塌，给国家经济和人民财产安全造成了极大的危害，所以我们应该重视起来，吸取其后果教训，努力提高钢筋的抗腐蚀能力，所以本文将简要分析腐蚀环境下对钢筋焊接性能影响并做一个简单的试验研究。

腐蚀环境；钢筋焊接性能；试验

引言

随着经济的发展，各项基础配套设施不断建造，包括铁路公路、建筑、桥梁等，钢筋是各种设施建造的支撑上起到核心作用，而最近几年时有因钢筋腐蚀而发生的事故，钢筋被腐蚀受很多因素的影响，而钢筋焊接性能对于钢筋腐蚀的影响是绝对不容忽视的，而焊接性能在很大程度上又受焊接工艺的影响，下面本文将首先简单介绍一下焊接工艺。

1 焊接工艺

钢筋闪光对焊的焊接工艺主要包括闪光－预热闪光焊、预热闪光焊和连续闪光焊等；点焊工艺，有预压、通电、锻压等施工过程。通电后产生高温，接触点变大，固态金属膨胀，在压力作用钢筋发生了塑形形变后开始向工作隙缝靠近，持续通电继续加热，熔化点开始出现并扩大，达到想要尺寸时就断开电流停止加热。电弧焊工艺，其熔焊方法是利用焊接电流产生的电弧焊然后以焊条和钢筋各为一个板面的工艺。主要接头形焊接，包括熔槽帮条焊、坡口焊、搭接焊和帮条焊等。钢筋气压焊有压接、顶压、加热等工序，会用三次加压法、二次加压法和等压法等焊接方法，根据钢筋直径和焊接设备等条件。这只是几种主要的钢筋焊接工艺，钢筋焊接时要具体钢筋的实际情况焊接方法，比如钢筋硬度、直径、延展性的等。

2 腐蚀环境

想要弄清腐蚀环境下钢筋焊接性能的影响，就要先明白腐蚀环境对钢筋腐蚀的形成机理和腐蚀的种类。

2.1钢筋腐蚀的形成机理

腐蚀环境对钢筋腐蚀的形成机理从微观上看主要是是电化学过程，而腐蚀环境中钢筋发生电化学腐蚀的必要条件，电解质溶液和其中含有的氧气。一般情况下钢筋表现有一层厚厚的尖晶石固熔体膜，使电化学反应从活跃状态转到沉寂症状，使钢筋处于钝化状态不会腐蚀，但是腐蚀环境中还含有氯离子或者将钝化膜碳化，使钢筋周围环境的碱性大幅度降低，导致钝化膜局部或全部破坏，钢筋表面的不同部位因为形成比较大的电位差而发生电化学腐蚀。

从宏观上看，腐蚀后钢筋容易故障的因素有以下几种，第一是腐蚀造成钢筋平均截面积减少形成的几何因素，第一是不均匀腐蚀形成腐蚀坑处产生应力集中的物理因素，第三是腐蚀会改变钢筋内部的晶格结果，再加上钢筋内应力的存在，使钢筋性能发生变化的材质因素。

2.2钢筋腐蚀形态的分类

钢筋腐蚀形态的分类主要包括均匀腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和腐蚀疲劳等几个方面。

均匀腐蚀使整个钢筋表面都发生均匀的腐蚀，逐渐导致钢筋表现的材料均匀减少而失去原有的强度。这是腐蚀速度最大的一种，人们可以通过一些措施预防这种腐蚀。

缝隙腐蚀是局部腐蚀，在电解质溶液中，钢筋结构件存在狭窄的隙缝，缝隙间的物质交流受到阻碍，留存下来慢慢形成浓差电池，进而腐蚀，会使钢筋表面被氧化膜覆盖，破坏钢筋的钝化保护膜，经常发生在表面的别点上，因此也被称为坑腐蚀，腐蚀速度很快。点腐蚀有大有小，其深度经常要比直径大。

应力腐蚀是因为钢筋在腐蚀条件下受到应力作用发生滞后裂纹甚至断裂。有时候钢筋发生应力腐蚀时其腐蚀产物很少有时人眼很难发现，但是一旦应力超过某一极限值，钢筋就会发生断裂，是一种破坏性极大的腐蚀。

晶间腐蚀是钢筋在腐蚀环境的介质中，沿着钢筋的晶粒间界进行腐蚀，使钢筋晶粒之间失去结合力而使钢筋失去强度。

3 腐蚀试验

3.1钢筋的腐蚀程度标准

腐蚀钢筋的重量损失率K，钢筋腐蚀钱重量为N1，钢筋腐蚀后重量为N2，那么

K=（N2-N1）/N1，如果在计算之中没有钢筋腐蚀前的重量，可以利用钢筋的直径理论计算出腐蚀前重量。

截面损失率，它反映了钢筋腐蚀后最薄弱部位的削弱，是利用平均称重面积和钢筋腐蚀后的最小剩余面积的差值再除以平均称重面积求出来的。

有效直径比，利用钢筋腐蚀前后的直径求出来的。

强度损失率分为抗拉强度损失率和屈服强度损失率，分别用钢筋腐蚀前与腐蚀后的抗拉强度或屈服强度的差值再除以腐蚀前抗拉强度或屈服强度。

伸长损失率，是钢筋腐蚀前后的伸长率差值再和腐蚀前伸长率的比值。其中强度率和伸长率如果没有数据，可以用规范的最小值进行代替。

3.2腐蚀实验

由于钢筋自然腐蚀速度过于缓慢，所以本文使用一定的方法加快钢筋在腐蚀环境中的腐蚀速度，以便检验腐蚀环境下对钢筋焊接性能的影响。本次实验采用铍铜低碳钢扎条调制制成的钢筋，取3个钢筋以便丰富数据，调高实验的准确度，要求其直径为6mm，钢筋表面不能出现缺陷。然后磨出一个大概30毫米的平面，使用工具为砂轮，并将每条钢筋编号记号。接着用12%盐酸溶液清洗钢筋表面，利用清水洗净后再利用石灰水中和盐酸溶液残留物，最后利用清水擦洗干净后放在干燥器中对钢筋进行干燥，时间至少要在4个小时以上。干燥结束之后利用天平秤称量钢筋的最初的重量，要求精确到小数点后四位，然后再放入干燥剂中等待备用。这个过程主要是去除钢筋表面的其他杂物，以免影响腐蚀数据的准确性。

钢筋式样在成型前应该放置在紧贴试模个端板的定位板试模上，安置完成之后要使用丙酮溶液清理钢筋表面以免试模上的隔离剂污染钢筋试样。然后将钢筋放入潮湿环境中，等待60天之后将钢筋取出，取出之后先测定钢筋的碳化程度，然后再按照实验前的清洗步骤进行清洗，最后利用清水擦洗干净后放在干燥器中对钢筋进行干燥，时间至少要在4个小时以上，，再使用天平进行称量，计算锈蚀失重。得出有效直径比，伸长损失率、截面损失率、伸长损失率等，使用各种仪器测定钢筋焊接性能的影响。

4 钢筋焊接性能的力学测试方法

钢筋焊接性能的拉伸测试仪器使用CMT5205型万能电子拉伸机用来来测量钢筋焊接的断裂延伸、弹性模量、弯曲强度、抗拉强度、最大力和压缩强度等物力参量。使。另外钢筋焊接性能的抗弯曲实验仪器使用XJ828焊接弯曲试验机。钢筋焊接性能的抗冲击使用自动冲击试验机，其目的是评定钢筋断裂韧性的程度，参照标准是GB/T2649，尺寸10X10X55(mm),钢筋焊接性能的表面硬度实验采用HV-5型维氏硬度测试仪，对钢筋的表面硬度进行测试分析，主要分析部位是焊接接头缝隙区和热影响区域金属材料，目的是对钢筋的焊接性进行间接判断。分别比较钢筋腐蚀前后的焊接性能变化。