专利名称：金属杆体材料应力腐蚀试验装置及其试验方法
技术领域：
本发明专利涉及一种金属杆体材料试验装置及其试验方法，尤其涉及一种金属杆体 材料应力腐蚀试验装置及其试验方法。
背景技术：
金属杆体材料的应力腐蚀试验，是研究金属杆体材料在不同的pH值、时间和应力条 件下，这三种因素对于金属杆体材料应力腐蚀的影响规律。目前没有专门用于金属杆体 材料进行应力腐蚀试验的装置，美国管道设计标准采用"钢丝氢脆敏感性试验"方法检 验钢丝有害残余应力大小，是将钢丝试样放入硫氰酸铵试槽中，然后将钢丝夹持在试验 机夹头上。设备要求高，难以进行较长时间的试验，应力值和腐蚀溶液的pH值无法保持 稳定不变。国内只研制了金属杆体材料腐蚀的简单设备，无法满足施加预应力和解决反 复使用、便于拆卸、进行精确量测的要求。
发明内容
针对现有技术的缺陷，为更好地研究pH值、时间和应力三种因素对金属杆体材料应 力腐蚀的影响，分析应力腐蚀发展和材料损伤演变规律，本发明提供一种不仅有利于试 验分析，而且使用方便，操作简单，并且可以重复利用的金属杆体材料应力腐蚀试验装 置及其试验方法。
一种金属杆体材料应力腐蚀试验装置，包括试验槽、被试验金属杆体、测力计和传 力杆；试验槽为目字形钢筋混凝土结构，下部封闭、上部敞口，端部设有用于传力杆穿 过并通过螺母固定传力杆位置的槽孔;金属杆体两端均与传力杆连接;金属杆体外套PVC 管，PVC管两端设有可防止溶液外溢并具有自封孔性能的橡胶塞，金属杆体在橡胶塞中 穿过，杆体受力后可自由伸縮变形；PVC管中部设有用于更换腐蚀溶液的三通；用于监 测传力杆拉力的测力计设置在试验槽上，测力计一面紧贴试验槽上的垫板，另一面紧贴 承受压力的另一块垫板，测力计及其两侧的垫板都套装在传力杆上并利用螺母实现与试 验槽的紧密连接。
所述的金属杆体与传力杆之间通过便于拆装的墩头或螺纹连接。
所述的传力杆是大口径螺纹钢筋。
所述的测力计为钢弦式MGH锚杆测力计。
所述的橡胶塞表面涂有用以防止橡胶塞在长期酸碱溶液下老化的防腐胶，防腐胶外
缠覆生料带。
上述金属杆体材料应力腐蚀试验装置的试验方法如下
l)利用稀盐酸与腐蚀产物反应的化学除锈法去除金属杆体表面及腐蚀坑槽内的附着物；
2) 通过三通向PVC管内注入腐蚀溶液，被测金属杆体浸泡在腐蚀溶液中，模拟现 场金属杆件的腐蚀环境，通过更换溶液使被测金属杆体与现场预应力杆件在实际工况下 干湿交替的腐蚀状况相符合；
3) 用电子数显PH计每天检测腐蚀溶液的PH值，如果腐蚀溶液的ra值降低则更换
腐蚀溶液，腐蚀溶液的更换频率为l一2天/次； 4) 通过旋拧测力计外面传力杆上的螺母，改变对被测金属杆体施加的拉力，观察被 测金属杆体在不同的腐蚀环境、不同应力和不同时间内的腐蚀情况。
步骤2)、 3)中所述的腐蚀溶液包括酸性腐蚀溶液和碱性腐蚀溶液；酸性溶液采用 98%浓硫酸加自来水稀释配制而成，配制成PH值分别为5、 6和6. 5的三种溶液；碱性 溶液釆用无水Na2C03及NaHCO:,加纯净水稀释配制而成，配制成PH值分别为7. 5、 8. 5和9
的三种溶液。
本发明不仅有利于试验分析，而且使用方便，操作简单，并且可以重复利用。
图l是本发明的试验装置结构平面示意图。 图2是图1的A-A剖视图。
图3是金属杆体与传力杆之间的墩头联结平面示意图。 图4是图3的A-A剖视图。
图中l、金属杆体，2、 PVC管，3、金属杆体与大口径螺纹钢筋连接处，为墩头嵌入 或螺纹固定，4、传力杆，5、螺母，6、测力计，7、槽孔。
具体实施例方式
实施例1:
一种金属杆体材料应力腐蚀试验装置，如图1一图4所示，包括试验槽、被试验金属 杆体l、测力计6和传力杆4;试验槽为目字形钢筋混凝土结构，下部封闭、上部敞口， 端部设有用于传力杆穿过并通过螺母固定传力杆位置的槽孔7;金属杆体1两端均与传力 杆4连接；金属杆体1外套PVC管，PVC管两端设有可防止溶液外溢并具有自封孔性能 的橡胶塞，金属杆体在橡胶塞中穿过，杆体受力后可自由伸縮变形；PVC管中部设有用 于更换腐蚀溶液的三通；用于监测传力杆拉力的测力计设置在试验槽上，测力计一面紧 贴试验槽上的垫板，另一面紧贴承受压力的另一块垫板，测力计及其两侧的垫板都套装 在传力杆上并利用螺母5实现与试验槽的紧密连接。
所述的金属杆体与传力杆之间通过便于拆装的墩头或螺纹连接。
所述的传力杆是大口径螺纹钢筋。
所述的测力计为钢弦式MGH锚杆测力计。
所述的橡胶塞表面涂有用以防止橡胶塞在长期酸碱溶液下老化的防腐胶，防腐胶外
缠覆生料带。
上述金属杆体材料应力腐蚀试验装置的试验方法如下
1 )利用稀盐酸与腐蚀产物反应的化学除锈法去除金属杆体表面及腐蚀坑槽内的附着
物；
2) 通过三通向PVC管内注入腐蚀溶液，被测金属杆体浸泡在腐蚀溶液中，模拟现 场金属杆件的腐蚀环境，通过更换溶液使被测金属杆体与现场预应力杆件在实际工况下 干湿交替的腐蚀状况相符合；
3) 用电子数显PH计每天检测腐蚀溶液的PH值，如果腐蚀溶液的PH值降低则更换 腐蚀溶液，腐蚀溶液的更换频率为l一2天/次；
4) 通过旋拧测力计外面传力杆上的螺母，改变对被测金属杆体施加的拉力，观察被 测金属杆体在不同的腐蚀环境、不同应力和不同时间内的腐蚀情况。
步骤2)、 3)中所述的腐蚀溶液是酸性腐蚀溶液，酸性溶液采用98%浓硫酸加自来 水稀释配制而成，配制成PH值为5的溶液。 实施例2:
与实施例1相同，不同之处在于，酸性溶液采用98%浓硫酸加自来水稀释配制而成， 配制成PH值为6的溶液。
实施例3:
与实施例1相同，不同之处在于，酸性溶液采用98%浓硫酸加自来水稀释配制而成， 配制成ra值为6.5的溶液。 实施例4:
与实施例1相同，不同之处在于，腐蚀溶液是碱性溶液，碱性溶液采用无水Na2C03 及NaHC03加纯净水稀释配制而成，配制成PH值为7. 5的溶液。
实施例5:
与实施例1相同，不同之处在于，腐蚀溶液是碱性溶液，碱性溶液采用无水Na2C03 及NaHC03加纯净水稀释配制而成，配制成PH值为8. 5的溶液。
实施例6:
与实施例1相同，不同之处在于，腐蚀溶液是碱性溶液，碱性溶液采用无水Na2C03 及NaHCO:,加纯净水稀释配制而成，配制成PH值为9的溶液。
权利要求
1、一种金属杆体材料应力腐蚀试验装置，其特征在于，包括试验槽、被试验金属杆体、测力计和传力杆；试验槽为目字形钢筋混凝土结构，下部封闭、上部敞口，端部设有用于传力杆穿过并通过螺母固定传力杆位置的槽孔；金属杆体两端均与传力杆连接；金属杆体外套PVC管，PVC管两端设有可防止溶液外溢并具有自封孔性能的橡胶塞，金属杆体在橡胶塞中穿过，杆体受力后可自由伸缩变形；PVC管中部设有用于更换腐蚀溶液的三通；用于监测传力杆拉力的测力计设置在试验槽上，测力计一面紧贴试验槽上的垫板，另一面紧贴承受压力的另一块垫板，测力计及其两侧的垫板都套装在传力杆上并利用螺母实现与试验槽的紧密连接。
2、 如权利要求1所述的金属杆体材料应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述的金属 杆体与传力杆之间通过便于拆装的墩头或螺纹连接。
3、 如权利要求l所述的金属杆体材料应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述的传力 杆是大口径螺纹钢筋。
4、 如权利要求1所述的金属杆体材料应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述的测力 计用钢弦式MGH锚杆测力计。
5、 如权利要求l所述的金属杆体材料应力腐蚀试验装置，其特征在于，所述的橡胶 塞表面涂有用以防止橡胶塞在长期酸碱溶液下老化的防腐胶，防腐胶外缠覆生料带。
6、 一种利用金属杆体材料应力腐蚀试验装置的试验金属杆体材料应力腐蚀情况的试 验方法，其特征在于，具体使用方法如下1) 利用稀盐酸与腐蚀产物反应的化学除锈法去除金属杆体表面及腐蚀坑槽内的附着物；2) 通过三通向PVC管内注入腐蚀溶液，被测金属杆体浸泡在腐蚀溶液中，模拟现 场金属杆件的腐蚀环境，通过更换溶液使被测金属杆体与现场预应力杆件在实际工况下 干湿交替的腐蚀状况相符合；3) 用电子数显PH计每天检测腐蚀溶液的PH值，如果腐蚀溶液的PH值降低则更换 腐蚀溶液，腐蚀溶液的更换频率为1一2天/次；4) 通过旋拧测力计外面传力杆上的螺母，改变对被测金属杆体施加的拉力，观察被 测金属杆体在不同的腐蚀环境、不同应力和不同时间内的腐蚀情况。
7、 如权利要求6所述的试验金属杆体材料应力腐蚀情况的试验方法，其特征在于， 步骤2)、 3)中所述的腐蚀溶液包括酸性腐蚀溶液和碱性腐蚀溶液；酸性溶液采用98% 浓硫酸加自来水稀释配制而成，配制成PH值分别为5、 6和6.5的三种溶液；碱性溶液 采用无水Na2C03及NaHC03加纯净水稀释配制而成，配制成ra值分别为7. 5、 8. 5和9的 三种溶液。
全文摘要
金属杆体材料应力腐蚀试验装置及其试验方法，包括试验槽、被试验金属杆体、测力计和传力杆；试验槽下部封闭、上部敞口，端部设有用于传力杆穿过并通过螺母固定传力杆位置的槽孔；金属杆体两端均与传力杆连接；金属杆体外套PVC管，PVC管两端设有橡胶塞，金属杆体在橡胶塞中穿过，杆体受力后可自由伸缩变形；PVC管中部设有用于更换腐蚀溶液的三通；用于监测传力杆拉力的测力计设置在试验槽上。通过改变PVC管中的腐蚀溶液的pH值、对被测金属杆体施加的不同拉力的作用时间，观察金属杆体材料应力腐蚀情况。本发明不仅有利于试验分析，而且使用方便，操作简单，并且可以重复利用。
文档编号G01N3/00GK101109691SQ200710015169
公开日2008年1月23日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者宋修广, 张志亮, 张思峰, 武 李, 李英勇, 王松根, 贾海庆, 赵宪鹏 申请人:山东省交通厅公路局;山东大学