點(diǎn)蝕孔腐蝕鋼構(gòu)件力學(xué)性能劣化簡(jiǎn)化分析方法

葉繼紅，申會(huì)謙，薛素鐸

(1.混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東南大學(xué))，南京 210018;2.北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，北京 100124)

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點(diǎn)蝕孔腐蝕鋼構(gòu)件力學(xué)性能劣化簡(jiǎn)化分析方法

葉繼紅1，申會(huì)謙1，薛素鐸2

(1.混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東南大學(xué))，南京 210018;2.北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，北京 100124)

點(diǎn)蝕是一種局部和劇烈的腐蝕形態(tài)，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件力學(xué)性能退化，突然之間發(fā)生事故，對(duì)結(jié)構(gòu)整體造成安全隱患.本文針對(duì)具有點(diǎn)蝕孔腐蝕特征的鋼構(gòu)件，提出一種通過等效彈性模量定量評(píng)價(jià)其力學(xué)性能劣化程度的簡(jiǎn)化分析方法.依據(jù)周期噴霧復(fù)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以銹蝕率和最大點(diǎn)蝕深度為基礎(chǔ)，對(duì)點(diǎn)蝕孔深度、直徑及分布情況作出適當(dāng)假定；考慮涂層壽命的影響，以銹蝕率相等為原則建立人工加速腐蝕試驗(yàn)和海洋大氣條件下Q235鋼構(gòu)件腐蝕情況的轉(zhuǎn)換關(guān)系.建立考慮點(diǎn)蝕影響的有限元構(gòu)件模型，通過軸向均布力作用下的構(gòu)件變形確定海洋大氣環(huán)境不同暴露時(shí)間下點(diǎn)蝕構(gòu)件的等效彈性模量，提出點(diǎn)蝕構(gòu)件力學(xué)性能劣化分析的實(shí)用計(jì)算方法.數(shù)值算例驗(yàn)證了上述采用等效彈性模量分析腐蝕構(gòu)件受力性能方法的正確性；計(jì)算結(jié)果表明，在相同銹蝕率條件下，點(diǎn)蝕構(gòu)件的等效彈性模量低于均勻腐蝕構(gòu)件.關(guān)鍵詞: 鋼構(gòu)件；腐蝕；點(diǎn)蝕；力學(xué)性能；簡(jiǎn)化分析方法

點(diǎn)蝕是一種局部和劇烈的腐蝕形態(tài)，經(jīng)常在突然之間導(dǎo)致事故，因而在各種腐蝕形態(tài)中尤為有害.對(duì)于點(diǎn)蝕機(jī)理及點(diǎn)蝕生長模型，國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了一些研究，為點(diǎn)蝕構(gòu)件力學(xué)性能評(píng)估的參數(shù)選取提供了一定依據(jù).Caleyo等[2]采用Monte Carlo方法研究埋地管道外壁蝕孔深度和蝕孔生長速率的概率分布，分析了蝕孔生長的變化規(guī)律，認(rèn)為最大蝕孔深度和暴露時(shí)間符合冪函數(shù)關(guān)系；Melchers[3-4]按照傳統(tǒng)觀念，將點(diǎn)蝕最大孔深處理成極值分布，提出了低碳鋼在海洋浸水環(huán)境下點(diǎn)蝕最大孔深概率分布模型和點(diǎn)蝕孔深生長五階段模型，并以管道實(shí)例說明了考慮點(diǎn)蝕影響的結(jié)構(gòu)可靠性分析流程；Rybalka等[5]研究了403鋼表面蝕孔發(fā)展規(guī)律，發(fā)現(xiàn)初期蝕孔直徑和深度均增長，后期幾乎只在深度方向上增長；王燕舞[6]研究了實(shí)船構(gòu)件的蝕孔形態(tài)、點(diǎn)蝕深度統(tǒng)計(jì)規(guī)律、蝕孔最大深度時(shí)變模型和蝕孔徑深比時(shí)變模型，構(gòu)成了完整的船舶結(jié)構(gòu)鋼點(diǎn)蝕多參數(shù)概念模型，該模型還有待與更翔實(shí)的數(shù)據(jù)相驗(yàn)證.點(diǎn)蝕生長規(guī)律與材料種類、環(huán)境特性有關(guān)，目前學(xué)術(shù)界對(duì)點(diǎn)蝕的形成和擴(kuò)散機(jī)制還存在很大爭(zhēng)議，迄今沒有比較有說服力的點(diǎn)蝕生長模型.

在點(diǎn)蝕構(gòu)件力學(xué)性能分析方面，目前的研究多集中于點(diǎn)蝕構(gòu)件的力學(xué)性能評(píng)價(jià)，方法多為根據(jù)有限元分析及試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到經(jīng)驗(yàn)公式，涉及點(diǎn)蝕特性的各種參數(shù).江曉俐等[7-8]進(jìn)行了在面內(nèi)壓力作用下點(diǎn)蝕低碳鋼板的非線性有限元分析，指出在眾多影響因素中，點(diǎn)蝕密集度指標(biāo)和單側(cè)點(diǎn)蝕引起的偏心對(duì)鋼板的極限抗壓能力有顯著影響，但未給出量化的極限強(qiáng)度評(píng)估公式；Duo等[9]對(duì)256個(gè)具有各種點(diǎn)蝕分布及尺寸的方板進(jìn)行了非線性有限元計(jì)算，系統(tǒng)地分析多個(gè)因素對(duì)極限強(qiáng)度的影響，得到了預(yù)測(cè)局部腐蝕非加筋板的極限強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式，但其分析只是針對(duì)腐蝕在板邊區(qū)域的情況，而未考慮腐蝕發(fā)生在其它位置的情況；Sharifi等[10]基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究了不同點(diǎn)蝕深度、直徑和數(shù)目的鋼板極限承載力與體積損失率之間的關(guān)系，但點(diǎn)蝕孔參數(shù)的選取并無試驗(yàn)依據(jù)；Lee等[11]以電腐蝕和氯化物腐蝕方法分別制作均勻腐蝕和點(diǎn)蝕鋼筋構(gòu)件，對(duì)均勻腐蝕和點(diǎn)蝕構(gòu)件的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模型和伸長率進(jìn)行了試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，提出了鋼筋力學(xué)性能隨銹蝕率變化的擬合計(jì)算公式，該結(jié)論推廣到鋼管、鋼板等構(gòu)件的適用性存疑.

本文結(jié)合人工加速腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以銹蝕率和最大點(diǎn)蝕深度為基礎(chǔ)，對(duì)點(diǎn)蝕孔深度、直徑及分布作出適當(dāng)假定，并考慮涂層壽命的影響，以銹蝕率相等為原則建立試驗(yàn)室和自然大氣條件下腐蝕程度的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確定不同大氣暴露時(shí)間下點(diǎn)蝕構(gòu)件的等效彈性模量，提出自然環(huán)境下點(diǎn)蝕構(gòu)件力學(xué)性能分析的實(shí)用計(jì)算方法.

1 人工加速腐蝕試驗(yàn)

自然環(huán)境下的暴露試驗(yàn)是一種接近使用環(huán)境的較可靠的腐蝕試驗(yàn)方法，但由于試驗(yàn)周期長，速度慢，耗費(fèi)大量的人力與物力，且試驗(yàn)區(qū)域性很強(qiáng)，不利于試驗(yàn)結(jié)果的推廣和應(yīng)用.近年來加速腐蝕試驗(yàn)越來越受到重視，它能在短時(shí)間內(nèi)較快地得到試驗(yàn)結(jié)果，并且通過短時(shí)間的加速試驗(yàn)可在一定程度上推測(cè)材料長期腐蝕行為的可能性，可分析研究某一個(gè)或幾個(gè)典型的環(huán)境因素對(duì)材料腐蝕的影響及其作用規(guī)律.帶有干燥過程并周期性鹽水噴霧的鹽霧復(fù)合試驗(yàn)方法可較好地模擬和加速大氣腐蝕，能較為真實(shí)地再現(xiàn)自然環(huán)境，接近材料在自然大氣環(huán)境中的腐蝕情況.

文獻(xiàn)[12]以無涂層Q235鋼為研究對(duì)象，進(jìn)行周期噴霧復(fù)合腐蝕試驗(yàn).試件尺寸為280 mm×50 mm×8 mm的鋼板，試件分為9組，每組3塊，每個(gè)試件用環(huán)氧包裹一定寬度.試驗(yàn)采用YWX/Q-020型鹽霧箱，采用質(zhì)量百分比為5%的氯化鈉測(cè)試溶液，每次連續(xù)噴6 h，停噴6 h，12 h為一個(gè)周期.每進(jìn)行14 d取出一組試件，得到腐蝕試樣，將試樣浸入體積比為12%的鹽酸溶液中30分鐘，用鋼刷清洗表面腐蝕產(chǎn)物，再用氫氧化鈉溶液中和，繼而用水沖洗干凈，取出后放在干燥箱中烘干并稱重.

試驗(yàn)采用PS50三維非接觸式表面形貌儀采集試樣表面腐蝕數(shù)據(jù)，取環(huán)氧包裹的試件表面作為測(cè)量時(shí)試件表面腐蝕深度的基準(zhǔn)面，即可得到腐蝕深度的絕對(duì)值.該試驗(yàn)銹蝕率結(jié)果見表1.

表1 人工加速腐蝕試驗(yàn)銹蝕率

一般認(rèn)為鋼大氣腐蝕中銹蝕率的發(fā)展遵循冪函數(shù)規(guī)律，以冪函數(shù)ηs=2.320t0.537(ηs為銹蝕率，%；t為腐蝕時(shí)間，周)擬合表1中數(shù)據(jù)，擬合公式的相關(guān)系數(shù)R2= 0.959，可知該組數(shù)據(jù)以冪函數(shù)擬合效果較好，一定程度上證明了該組數(shù)據(jù)的可靠性.

大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論證明，局部腐蝕最大蝕孔深度服從Gumbel分布函數(shù).文獻(xiàn)[12]對(duì)上述試驗(yàn)不同腐蝕時(shí)間的試件點(diǎn)蝕深度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕深度符合Gumbel極值分布，取保證率為95%，計(jì)算最大點(diǎn)蝕深度，見表2.

表2 腐蝕深度檢驗(yàn)結(jié)果

2 腐蝕模型基本假定

進(jìn)行均勻腐蝕銹蝕構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算通常直接扣除因腐蝕損失的板厚，而建立一個(gè)全面合理的點(diǎn)蝕模型，蝕孔形狀、最大點(diǎn)蝕深度、平均點(diǎn)蝕深度、蝕孔徑深比、單位面積蝕孔數(shù)目及分布情況均是重要指標(biāo).采用有限單元法評(píng)定考慮點(diǎn)蝕影響的結(jié)構(gòu)構(gòu)件力學(xué)性能，首要任務(wù)就是依據(jù)構(gòu)件的實(shí)際受腐蝕情況，合理選用點(diǎn)蝕孔的幾何形態(tài)及沿板面的分布情況.

一般而言，長方體、圓柱體、球冠體、半球體、圓錐體等是點(diǎn)蝕孔最常取的形狀，這種差異主要由腐蝕環(huán)境、金屬材料以及模型易用性的不同引起的.考慮到點(diǎn)蝕孔幾何形態(tài)的簡(jiǎn)潔性，本文取蝕孔形狀為圓柱體.

點(diǎn)蝕引起的構(gòu)件力學(xué)性能下降，主要原因在于凈截面損失，因此最大點(diǎn)蝕深度往往比平均點(diǎn)蝕深度影響更大.點(diǎn)蝕孔的直徑可小可大，但大多數(shù)情況下都比較小.一般蝕孔可以描述為表面直徑等于或者小于深度的洞穴[1].王艷舞[6]得出結(jié)論：不同長寬比與不同蝕孔深度的條件下，極限強(qiáng)度均隨蝕孔徑深比的增大而下降.因此在研究點(diǎn)蝕構(gòu)件力學(xué)性能時(shí)，取徑深比為1，即蝕孔深度與直徑相等是偏于安全的.

綜上所述，考慮到腐蝕情況的復(fù)雜性，作出如下基本假定：1)構(gòu)件只發(fā)生點(diǎn)蝕，蝕孔形狀為圓柱體；2)各個(gè)蝕孔深度相同，均取最大點(diǎn)蝕深度；3)蝕孔徑深比為1，即蝕孔深度與直徑相等；4)蝕孔在構(gòu)件上均勻分布.

文獻(xiàn)[12]試驗(yàn)中試件為鋼板，銹蝕發(fā)生于鋼板兩側(cè)，表1中銹蝕率為試件雙側(cè)銹蝕產(chǎn)生的質(zhì)量損失率.為計(jì)算構(gòu)件單側(cè)的銹蝕深度，此處銹蝕體積取構(gòu)件單側(cè)銹蝕所損失的金屬體積，因而得到

(1)

式中：V為構(gòu)件單側(cè)銹蝕所損失的金屬體積，m0為腐蝕前的試件質(zhì)量，ηs為銹蝕率，V0為銹蝕前的試件體積，ρ為試件的密度.

最大蝕孔深度由表2得到.根據(jù)基本假定，蝕孔直徑與最大蝕孔深度相同，則單位面積蝕孔數(shù)目由銹蝕體積、蝕孔深度、蝕孔直徑、鋼板面積計(jì)算得到，即

(2)

式中：n為單位面積蝕孔數(shù)目，N為蝕孔總數(shù)，S為鋼板面積，V為銹蝕體積，由式(1)得到，V1為單個(gè)蝕孔體積，Dm為最大蝕孔深度，d為蝕孔直徑.

綜上，得到不同銹蝕時(shí)間構(gòu)件的腐蝕狀態(tài)見表3.

3 自然大氣環(huán)境與試驗(yàn)環(huán)境下腐蝕情況等效換算

目前國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)工程主要采用防腐涂層減輕或防止鋼結(jié)構(gòu)的銹蝕，鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕發(fā)生在其表面防腐涂層失效之后，因此在分析鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕退化規(guī)律時(shí)，涂層的影響不可忽略.鋼結(jié)構(gòu)防腐涂層的失效是一個(gè)經(jīng)年變化的長期過程，包含諸多復(fù)雜和隨機(jī)的因素，因而目前并無具有普適性的研究成果.

國家體育場(chǎng)“鳥巢”的設(shè)計(jì)提出了25 a的長效防腐要求，并對(duì)其在防腐年限內(nèi)的耐久性提出明確指標(biāo)，然而25 a后“鳥巢”的防腐涂層系統(tǒng)的耐久性仍不得而知.秦國治等[13]指出在已投入使用十多年的情況下，茂名石化公司煉油廠35#汽油罐的涂層表現(xiàn)良好.基于此，花晶晶[14]提出，可偏于安全地取防腐涂層壽命為10 a.

自然大氣條件下，試件上由雨、霧等形成的液膜有一個(gè)由厚到薄、由濕到干的周期性循環(huán)過程，前文已述，文獻(xiàn)[12]能較為真實(shí)地再現(xiàn)自然環(huán)境.當(dāng)然作為一種人工加速腐蝕試驗(yàn)方法，其與海洋大氣環(huán)境并不能嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)，但考慮到模型的易用性，本文采用銹蝕率相等的原則進(jìn)行換算.

梁彩鳳等[15]給出了青島地區(qū)8 mm厚的Q235鋼板16年的銹蝕率數(shù)據(jù)，見表4.

表4 青島地區(qū)Q235鋼16 a銹蝕率數(shù)據(jù)

根據(jù)最小二乘法得到青島地區(qū)Q235鋼銹蝕率和時(shí)間的擬合函數(shù)關(guān)系為ηs=1.423t0.6，擬合公式的相關(guān)系數(shù)R2= 0.984.考慮涂層壽命的影響，則本文認(rèn)為銹蝕率隨時(shí)間的增長模型為

(3)

式中：ηs為銹蝕率，%；t為時(shí)間，a.

本文采用銹蝕率相等的原則進(jìn)行換算，則有人工加速腐蝕試驗(yàn)環(huán)境和海洋大氣環(huán)境下時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系見表5.

表5 人工加速腐蝕試驗(yàn)環(huán)境和海洋大氣環(huán)境下時(shí)間對(duì)照關(guān)系

Tab.5 Time comparison relationship between artificial accelerated corrosion test and marine atmosphere environment

人工加速腐蝕試驗(yàn)暴露時(shí)間/周海洋大氣環(huán)境暴露時(shí)間/a00～10.00214.20824.521027.731230.881433.971637.011840.01

4 點(diǎn)蝕構(gòu)件有限元分析模型的建立

本文研究對(duì)象取為鋼管，外表面發(fā)生點(diǎn)蝕，兩端受軸向均布?jí)毫Γ捎肁NSYS有限元軟件計(jì)算構(gòu)件沿長度方向的變形，繼而計(jì)算構(gòu)件的等效材料性能.定義等效彈性模量為

(4)

式中：Ec為等效彈性模量，P為模型構(gòu)件兩端施加的均布?jí)毫?，L為構(gòu)件幾何長度，ΔL為構(gòu)件沿長度方向的變形.

模型見圖1，端部均布?jí)毫大小為100 MPa，構(gòu)件幾何長度L取0.25 m(計(jì)算結(jié)果與端部力大小和構(gòu)件幾何長度無關(guān)).模型橫截面取外徑為63.5 mm，壁厚為4 mm.蝕孔在鋼管外表面均勻分布.單元類型選用SOLID95單元.

圖1 點(diǎn)蝕鋼管有限元模型(獲取等效彈性模量)

根據(jù)表3和表5，確定不同大氣暴露時(shí)間下的孔蝕參數(shù)，即蝕孔深度、蝕孔直徑、單位面積蝕孔數(shù)目，根據(jù)圖1有限元模型，依據(jù)式(4)得到等效彈性模量Ec，結(jié)果見表6.

表6 自然大氣環(huán)境不同暴露時(shí)間下點(diǎn)蝕鋼管等效彈性模量

Tab.6 The equivalent elastic modulus of pitting steel pipe at different atmospheric corrosion exposure time

海洋大氣環(huán)境暴露時(shí)間/a沿長度方向變形/10-3mEc/105MPa0～10.000.11902.10014.200.12691.97124.520.13061.91427.730.13221.89230.880.13331.87633.970.13521.85037.010.13801.81240.010.13891.800

由表6可知，在涂層失效之后，隨著大氣暴露時(shí)間的增長，點(diǎn)蝕鋼管的等效彈性模量逐漸減小.用冪函數(shù)擬合表6涂層失效后等效彈性模量與大氣暴露時(shí)間之間的關(guān)系，即

(5)

式中：Ec為等效彈性模量，105MPa；t含義同式(3).冪函數(shù)擬合公式的相關(guān)系數(shù)R2= 0.914.

等效彈性模量-大氣暴露時(shí)間曲線見圖2.

圖2 等效彈性模量-大氣暴露時(shí)間關(guān)系

Fig.2 The relationship between equivalent elastic modulus and atmospheric corrosion exposure time

為驗(yàn)證上述方法所得等效彈性模量Ec的合理性，取一端固支的懸臂圓管，幾何尺寸與前文相同，建立3個(gè)模型：

1)未腐蝕構(gòu)件，彈性模量為E=2.1×105MPa；

2)海洋大氣環(huán)境暴露時(shí)間為33.97 a的點(diǎn)蝕構(gòu)件，按照本文第2節(jié)基本假定將點(diǎn)蝕孔逐一建立在模型中，見圖1；

3)等效點(diǎn)蝕構(gòu)件，即截面尺寸與圖1(a)相同，彈性模量取式(5)計(jì)算得到的大氣暴露時(shí)間33.97 a對(duì)應(yīng)的的等效彈性模量Ec=1.845×105MPa.

三者在均布線荷載10 kN/m作用下的變形見圖3.由計(jì)算可知，未腐蝕構(gòu)件自由端撓度為0.070 mm，點(diǎn)蝕構(gòu)件自由端撓度為0.077 mm，等效點(diǎn)蝕構(gòu)件自由端撓度為0.078 mm.點(diǎn)蝕構(gòu)件與等效點(diǎn)蝕構(gòu)件自由端撓度幾乎相等，驗(yàn)證了本文提出的采用等效彈性模量分析腐蝕構(gòu)件受力性能方法的正確性.

對(duì)于均勻腐蝕，構(gòu)件全長度范圍內(nèi)截面損失相同，依據(jù)式(4)所定義的等效彈性模量，均勻腐蝕構(gòu)件的等效彈性模量可直接取:

(6)

為比較點(diǎn)蝕與均勻腐蝕對(duì)構(gòu)件等效彈性模量的不同影響，表7列出了相同銹蝕率條件下兩種腐蝕狀態(tài)等效彈性模量的數(shù)值.由表7可知，相同銹蝕率條件下，依據(jù)點(diǎn)蝕計(jì)算得到的等效彈性模量小于依據(jù)均勻腐蝕計(jì)算得到的等效彈性模量，兩者的比值在96.9%～98.3%，原因在于相同銹蝕率條件下點(diǎn)蝕比均勻腐蝕對(duì)構(gòu)件局部截面的削弱更為嚴(yán)重.

圖3 懸臂構(gòu)件均布荷載下變形

Tab.7 The equivalent elastic modulus of pitting corrosion members and uniform corrosion members with the same corrosion rate

海洋大氣環(huán)境暴露時(shí)間/a銹蝕率/%點(diǎn)蝕條件下等效彈性模量/105MPa均勻腐蝕條件下等效彈性模量/105MPa比值/%0～10.0002.1002.100100.014.203.831.9712.02097.624.527.241.9141.94898.327.737.611.8921.94097.530.888.421.8761.92397.633.979.641.8501.89897.537.0111.141.8121.86697.140.0111.541.8001.85896.9

5 結(jié) 論

1)以銹蝕率相等為原則，并考慮涂層壽命的影響，建立了試驗(yàn)室和海洋大氣條件下銹蝕構(gòu)件力學(xué)性能參數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系.

2)根據(jù)彈性模量的基本力學(xué)概念，確定了不同大氣環(huán)境暴露時(shí)間下點(diǎn)蝕構(gòu)件的等效彈性模量，得到了自然大氣環(huán)境下點(diǎn)蝕鋼構(gòu)件等效彈性模量實(shí)用計(jì)算公式.

3)在相同銹蝕率條件下，點(diǎn)蝕構(gòu)件的等效彈性模量低于均勻腐蝕構(gòu)件.

4)本文目的是提供一種能夠評(píng)價(jià)腐蝕后構(gòu)件力學(xué)性能劣化的簡(jiǎn)化方法的研究思路.作為一種人工加速腐蝕試驗(yàn)方法，其與海洋大氣環(huán)境并不能嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)，更無法與自然大氣環(huán)境嚴(yán)格對(duì)應(yīng)(本文未檢索到自然大氣環(huán)境下的腐蝕數(shù)據(jù))，但考慮到模型的易用性，本文采用銹蝕率相等的原則進(jìn)行換算，以提出簡(jiǎn)化方法.特請(qǐng)讀者注意.

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(編輯 趙麗瑩)

Simplified analytical method of mechanical property degradation for steel members with pitting corrosion

YE Jihong1, SHEN Huiqian1, XUE Suduo2

(1.Key Laboratory of Concrete and Pre-stressed Concrete Structure (Southeast University), Ministry of Education, Nanjing 210018,China; 2.College of Architecture Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)

Pitting corrosion is a local and severe form of corrosion, resulting in degradation of the mechanical properties for structural members and security risks for the whole structures caused by sudden accident. A simplified analytical method for the quantitative evaluation of the mechanical properties of steel members with pitting corrosion resistance was proposed by equivalent elastic modulus. Based on experimental data, an analytical method was proposed to calculate the mechanical properties of members with pitting corrosion. In this method, some assumptions about the pitting depth, diameter and distribution were put forward. Considering the influence of the coating life, the relationship of corrosion status between in laboratory and in ocean atmosphere was established according to the same corrosion rate. Based on axial compression FEM model, the equivalent elastic modulus of structural members with pitting corrosion was obtained. Through curve fitting, practical method was proposed to obtain the mechanical properties of members in ocean atmosphere. A numerical example demonstrated the validity of the proposed method using equivalent elastic modulus to analyze the mechanical properties of pitting corrosion members. The calculated results indicate that, with the same corrosion rate, the equivalent elastic modulus of pitting corrosion members is lower than that of uniform corrosion members.

steel members; corrosion; pitting; mechanical property; simplified analytical method

10.11918/j.issn.0367-6234.2016.12.009

2015-06-08

國家杰出青年科學(xué)基金(51125031)

葉繼紅(1967—)，女，教授，博士生導(dǎo)師

葉繼紅，yejihong@seu.edu.cn

TU391.3

A

0367-6234(2016)12-0070-06