Đề tài Xác định sức kháng còn lại sau ăn mòn của các thanh giàn cầu thép

Ăn mòn kim loại là vấn đề nghiêm trọng gây nên tổn thất rất lớn cho nền kinh tế quốc dân. Trên thế giới có khoảng một phần ba trọng lượng kim loại hàng năm bị ăn mòn, phá hủy. Tác hại do ăn mòn kim loại gây ra là rất lớn, gồm nhiều tác hại trực tiếp và gián tiếp. Vì thế, chống ăn mòn kim loại là một vấn đề đã và đang được áp dụng để làm giảm thiệt hại này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài " Xác định sức kháng còn lại sau ăn mòn của các thanh giàn cầu thép " Mục Lục Trang Chương 1: Đặt vấn đề …………………………………………………… 2 Chương 2: Nghiên cứu xem xét nguyên lý ăn mòn thép (gỉ thép) …….. 3 2.1. Khái quát về ăn mòn thép ………………………………………….. 3 2.2. Các dạng ăn mòn thép ……………………………………………… 3 2.3. Ăn mòn điện hóa …………………………………………………… 4 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới ăn mòn thép …………………………….. 6 2.5. Tốc độ ăn mòn thép ………………………………………………… 6 2.6. Hậu quả của hiện tượng gỉ đối với kết cấu ………………………..... 7 Chương 3: Xác định sức kháng còn lại sau ăn mòn ……………………. 9 3.1. Sức kháng kéo dọc trục …………………………………………….. 9 3.2. Sức kháng nén dọc trục …………………………………………….. 15 3.3. Mất mát tiết diện do ăn mòn, dự báo sức kháng còn lại sau 10 năm, 20 năm, 50 năm, 75 năm, 100 năm ………………………………… 30 Chương 4: Các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn thép kết cấu …………. 43 4.1. Tại Việt Nam và Thế giới …………………………………………... 43 4.2. Đánh giá và đề xuất phương án mới nhằm hạn chế hiện tượng gỉ ….. 53 Chương 5: Kết luận ……………………………………………………… 56 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………. 57 Chương 1: Đặt vấn đề ĐHGTVT - CTGTCC K51 Trang 1 Ăn mòn kim loại là vấn đề rất nghiêm trọng gây nên t ổn th ất r ất l ớn cho n ền kinh tế quốc dân. Trên thế giới có khoảng một phần ba trọng lượng kim lo ại hàng năm bị ăn mòn, phá hủy. Tác hại do ăn mòn kim lo ại gây ra là r ất l ớn, g ồm nhiều tác hại trực tiếp và gián tiếp. Vì thế, chống ăn mòn kim loại là m ột v ấn đề đã và đang được áp dụng để làm giảm thiệt hại này. Dạng ăn mòn kim loại phổ biến nhất là gỉ. Gỉ (có thành phần Fe2O3.nH2O) không bền và xốp nên không bảo vệ được sắt khỏi bị ăn mòn. Hiện tượng ăn mòn là một loại hư hỏng của kết cấu, nó chiếm khoảng 20-25% những sai h ỏng được ghi nhận và thường rất nguy hiểm. Các biện pháp đo đạc cần được thực hiện thường xuyên để ngăn chặn quá trình ăn mòn hoặc dừng sử dụng khi phát hiện nguy hiểm để tránh thảm hoạ. Những hư hỏng do tác động của ngoại lực như gió, bão, neo giữ, lắp đặt không đúng hay lỗi vật liệu được đánh giá quan trọng hơn. Tuy nhiên, kết cấu khi bị ăn mòn sẽ giảm khả năng chống ch ịu l ại những ngoại lực trên hay làm nghiêm trọng thêm những điểm yếu trong vật liệu. Ngăn chặn quá trình ăn mòn cần được quan tâm đến trong toàn bộ quá trình: từ thiết kế, lắp đặt, thử nghiệm và trong suốt th ời gian hoạt đ ộng. M ột khi quá trình ăn mòn đã xảy ra, việc giảm thiểu tác động c ủa nó lên s ự toàn v ẹn c ủa h ệ thống là rất khó khăn. Thường sự tách biệt giữa dự án và vận hành gây khó khăn cho vi ệc ki ểm soát ăn mòn. Dự án thường cố gắng trong việc tạo ra một kết cấu có khả năng làm việc trong khung thời gian và tài chính cần thiết. Như vậy, quá trình v ận hành có thể phải nhận một hệ thống không tối ưu và chi phí ch ống ăn mòn rất cao. Luôn luôn tồn tại một sự không cân bằng giữa nguồn vốn và chi phí vận hành, do đó cần phải phân tích cẩn thận để lựa chọn ph ương pháp ch ống ăn mòn đ ể đ ạt được cân bằng kinh tế tốt nhất. Khó khăn lớn nhất trong việc đánh giá về kinh tế là sự không chắc chắn về tuổi thọ và quá trình hoạt động của nó. Thông thường chi phí cho việc chống ăn mòn chiếm khoảng 10-20% tổng vốn d ự án và 0,3-0,5% chi phí vận hành. Ăn mòn kim loại mà cụ thể là ăn mòn các k ết c ấu c ầu thép là v ấn đ ề r ất c ần được quan tâm nghiên cứu. ĐHGTVT - CTGTCC K51 Trang 2 Chương 2: Nghiên cứu xem xét nguyên lý ăn mòn thép (gỉ thép) 2.1. Khái quát về ăn mòn thép. Ăn mòn được định nghĩa là sự xuống cấp của một kim loại do phản ứng điện hóa của nó với môi trường. Theo các định luật nhiệt động lực học, có một xu hướng trạng thái năng lượng cao biến đổi thành năng lượng thấp. Đó là xu hướng của kim loại tái kết hợp với các nguyên tố hiện diện trong môi trường dẫn đến hiện tượng được gọi là ăn mòn. 2.2. Các dạng ăn mòn thép. - Ăn mòn cục bộ: Dạng ăn mòn rất thông th ường, nó là quá trình ăn mòn di ễn ra do những biến đổi của điều kiện môi trường. Quá trình này d ễ kh ống ch ế và ngăn chặn. Tuy nhiên có thể khó khăn trong việc xác định vị trí đo đạc. - Ăn mòn lỗ: Sự khác biệt giữa ăn mòn cục bộ và ăn mòn lỗ đôi khi gây nh ầm lẫn. Ăn mòn lỗ thật sự là do những vị trí ăn mòn cô l ập hoàn toàn, ph ần l ớn kim loại xung quang không bị ảnh hưởng. Đối với thép carbon, những lỗ này có khuynh hướng lớn lên theo hình bán cầu và vài l ỗ ch ồng lên nhau t ạo ra vùng ăn mòn lớn hình vỏ sò. Đối với thép hợp kim chống ăn mòn, những lỗ này thường có đường kính nhỏ nhưng ăn sâu và thường tạo thành cụm. - Dạng Intergranular (nổi sần sùi) rất ít gặp đối với thép carbon tr ừ khi có s ự không đồng nhất tại những vị trí có mối hàn, thường gây ra do sulphide và nitrate, nhưng loại thép hợp kim rất nhạy cảm với loại ăn mòn này. - Ăn mòn kết hợp với ứng suất gây nứt gãy: một dạng ăn mòn mở rộng rất nguy hiểm, có thể hạn chế và ngăn chặn bằng cách cẩn th ận và đúng đ ắn trong việc lựa chọn vật liệu, lắp đặt và vận hành. Quá trình ăn mòn di ễn ra có s ự k ết hợp của ứng suất xuất hiện và tình trạng đặc biệt của môi trường. Thép kết cấu có thể bị nứt trong môi trường chua (Hydrogen sulphide). Hợp kim ch ống ăn mòn có thể bị nứt trong môi trường chloride. - Nổi bọt: xuất hiện trong môi trường chua, do có cấu trúc kim lo ại không đồng nhất trong thép, chủ yếu xảy ra trong các bồn chứa. Ph ản ứng ăn mòn gi ải phóng hydrogen nguyên tử và một số có thể xâm nhập vào cấu trúc c ủa thép, sau đó kết hợp tạo thành phân tử khí hydrogen. Khí này do không thể thoát ra nên tập trung lại tạo nên áp suất cao gây ra những bọt xuất hiện trên bề mặt. - Ăn mòn mỏi: xảy ra nhiều trong kết cấu. Bất c ứ sự tạo thành ứng su ất có ĐHGTVT - CTGTCC K51 Trang 3 tính chu kỳ nào cũng trở nên nguy hiểm nếu có s ự hiện di ện c ủa tác nhân ăn mòn. Môi trường có ...