• ISSN 0258-2724
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温度和湿度环境下未镀锌高强钢丝的腐蚀速率谱

陈小雨 唐茂林

陈小雨, 唐茂林. 温度和湿度环境下未镀锌高强钢丝的腐蚀速率谱[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(2): 253-259. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.005
引用本文: 陈小雨, 唐茂林. 温度和湿度环境下未镀锌高强钢丝的腐蚀速率谱[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(2): 253-259. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.005
CHEN Xiaoyu, TANG Maolin. Corrosion Rate of Non-Galvanized High-Strength Steel Wires under Different Temperature and Humidity Conditions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(2): 253-259. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.005
Citation: CHEN Xiaoyu, TANG Maolin. Corrosion Rate of Non-Galvanized High-Strength Steel Wires under Different Temperature and Humidity Conditions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(2): 253-259. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.005

温度和湿度环境下未镀锌高强钢丝的腐蚀速率谱

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.02.005
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51478391

详细信息
    作者简介:

    陈小雨(1986-), 女, 博士研究生, 研究方向为现代桥式与桥梁结构设计理论, E-mail:99158675@qq.com

    通讯作者:

    唐茂林(1973-), 男, 副教授, 博士, 研究方向为桥梁结构理论分析、大跨度桥梁非线性分析和桥梁振动, E-mail:tmllpl@126.com

  • 中图分类号: U448.2

Corrosion Rate of Non-Galvanized High-Strength Steel Wires under Different Temperature and Humidity Conditions

  • 摘要: 为了预测主缆钢丝在服役过程中的腐蚀发展,计算了主缆钢丝在不同温度和湿度环境条件下的腐蚀速率,将主缆腐蚀环境的温度和湿度划分为5个等级,采用正交试验方法将其进行正交组合,控制恒温恒湿试验箱实验温度和湿度,利用微型极化电阻腐蚀传感器测量未镀锌高强钢丝的腐蚀速率,获得了温度、湿度与腐蚀速率的关系和耦合效应.试验结果表明:可将环境湿度70%、温度10℃以下区域归为钢丝弱腐蚀区;湿度75%以下、温度20~50℃区域归为钢丝低腐蚀区;湿度75%以上、温度10~50℃区域归为钢丝强腐蚀区.

     

  • 图 1  μLPR极化电阻腐蚀传感器及恒温恒湿环境

    Figure 1.  Miniature linear polarization resistance corrosion sensors (μLPR); temperature and humidity chamber

    图 2  试验数据处理流程

    Figure 2.  Experimental data processing flow chart

    图 3  测量结果拟合曲面

    Figure 3.  Fitting surface of experimental data

    图 4  插值结果拟合曲面

    Figure 4.  Fitting surface of interpolation results

    表  1  正交试验各因素取值设计表

    Table  1.   Values of each factor of orthogonal experiment design table

    取值等级 温度/℃ 相对湿度/%
    1 10 40~50
    2 20 50~60
    3 30 70
    4 40 80
    5 50 90
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    表  2  湿度因素取值设计表

    Table  2.   Values of humidity factor design table

    取值等级 1 2 3 4 5 6 7 8
    相对湿度/% 40~50 50~60 65 70 75 80 85 90
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    表  3  不同温度湿度组合条件下钢丝腐蚀速率值

    Table  3.   Corrosion rate values of steel wires for various temperature and humidity conditions

    ×10-4g/(dm2·h)
    温度/℃ 湿度/%
    40~50 50~60 65 70 75 80 85 90
    10 0.017 6 0.021 3 0.089 1 0.164 0 0.701 0 0.930 0 1.153 0 1.201 0
    20 0.229 0 0.447 0 0.453 0 0.567 0 0.645 0 0.875 0 1.372 0 1.523 0
    30 0.434 0 0.469 0 0.499 0 0.518 0 0.525 0 0.787 0 0.948 0 2.068 0
    40 0.262 0 0.318 0 0.435 0 0.499 0 0.533 0 1.676 0 2.283 0 4.038 0
    50 0.117 0 0.152 0 0.351 0 0.477 0 1.172 0 2.561 0 3.592 0 5.082 0
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    表  4  温度、湿度与腐蚀速率的2k因子

    Table  4.   Temperature, humidity and corrosion rate of 2k factor table

    因素取值 因素组合 重复试验 腐蚀速率/(×10-4g·dm-2·h-1) 标记符号
    A B 1 2 3 总和 均值
    - - AB 0.017 4 0.017 1 0.017 2 0.051 7 0.017 2 (1)
    + - AB 0.114 0 0.118 0 0.117 0 0.349 0 0.116 0 a
    - + AB 1.356 0 1.171 0 1.077 0 3.604 0 1.201 0 b
    + + AB 5.203 0 5.209 0 5.001 0 22.205 0 5.138 0 ab
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    表  5  正交试验结果极差分析

    Table  5.   Range analysis table of orthogonal test results

    组均值 k
    A因素 B因素
    k1 0.855 0.212
    k2 1.222 0.281
    k3 1.249 0.365
    k4 2.009 0.445
    k5 2.701 0.715
    k6 - 1.366
    k7 - 1.869
    k8 - 2.782
    R 1.845 2.570
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    表  6  正交试验结果方差分析计算

    Table  6.   Variance analysis table of orthogonal test results

    因素 A B 计算式[15]
    K1 2.334 1.059 6 $ \begin{array}{l} K = \sum\limits_{i = 1}^{25} {{x_i} = 25.442\;0} \\ P = \frac{1}{{25}}{K^2} = 25.891\;0\\ W = \sum\limits_{i = 1}^{25} {x_i^2 = 63.776\;0} \end{array}$
    K2 3.641 1.407 3
    K3 4.276 2.225 0
    K4 6.793 6.829 0
    K5 8.389 13.921 0
    Q 30.715 49.696 0
    S 4.823 23.805 0
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    表  7  方差分析显著性计算

    Table  7.   Significant calculation table of variance analysis

    方差来源 变差平方和 自由度 均方 F F统计量 显著性
    A 4.823 4 1.206 2.086 F0.05(4, 24)=5.77 不显著
    B 23.805 4 5.951 10.295 F0.05(4, 24)=5.77 显著
    e 9.257 16 0.578
    总和 37.885 24
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    表  8  拟合回归统计结果

    Table  8.   Table of fitting regression statistics

    拟合式 复相关系数 复测定系数 标准差 Q
    1 0.952 0.906 0.039 0.016
    2 0.937 0.878 0.031 0.009
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  • 收稿日期:  2016-08-30
  • 刊出日期:  2018-04-25

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