Vật liệu thép kết cấu trên các công trình thủy lợi Việt Nam - TS. Nguyễn Đình Tân

4 8 0

Vn Doc 2 Gửi tin nhắn Báo tài liệu vi phạm

Tải lên: 57,242 tài liệu

  • Loading ...
1/4 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 11/02/2020, 13:49

Bài viết Vật liệu thép kết cấu trên các công trình thủy lợi Việt Nam trình bày về sự ăn mòn và hình thức ăn mòn cửa van, vật liệu thép kết cấu, kết cấu công trình, hệ thống cửa van, vật liệu kết cấu và ác phương pháp bảo vệ chống ăn mòn trên các công trình thuỷ lợi luôn thay đổi và phát triển. Hy vọng nội dung bài viết là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn. vật liệu thép kết cấu công trình thuỷ lỵi viƯt nam TS Nguyễn Đình Tân Trường Đại học Thủy lợi Tóm tắt: Trong 100 năm qua, kết cấu cơng trình, hệ thống cửa van, vật liệu kết cấu ác phương pháp bảo vệ chống ăn mòn cơng trình thuỷ lợi ln thay đổi phát triển Vì cho việc sâu đánh giá tổng thể trạng làm việc kết cấu thép cơng trình thuỷ lợi cần thiêt Bài báo trình bày số kết nghiên cứu đánh giá tổng thể trạng ăn mòn vật liệu thép cửa van cơng trình thuỷ lợi I Đặt vấn đề: Trong 100 năm qua, có hàng ngàn cơng trình thuỷ lợi xây dựng 100 hệ thống thuỷ nông, 700 hồ chứa dọc theo 3000 km bờ biển với nhiệm vụ quan trọng giữ ngọt, ngăn mặn, tiêu úng, lũ kết hợp giao thơng thuỷ Kết cấu cơng trình, hệ thống cửa van, vật liệu kết cấu thép thay đổi phát triển theo thời kỳ Q trình ăn mòn thép làm cho hệ thống cửa van bị xuống cấp nhanh ảnh hưởng lớn đến hiệu khai thác cơng trình Trong nhiều năm qua đẵ có nhiều đề tài nghiên cứu nhằm nâng cao tuổi thọ kết cấu thép, chưa có đề tài sâu đánh giá tổng thể trạng làm việc kết cấu thép công trình thuỷ lợi Vì vậy, báo trình bày số kết nghiên cứu đánh giá trạng ăn mòn vật liệu thép cửa van cơng trình thuỷ lợi II Phương pháp thực nghiệm Địa điểm khảo sát lấy mẫu hiên trường Việc nghiên cứu đánh giá trạng ăn mòn vật liệu thép kết cấu tiến hành sở kết điều tra khảo sát 42 cơng trình miền [ 1,2 ] mở rộng khảo sát thêm cơng trình (bảng hình 1) Các mẫu thép kết cấu chế tạo cửa van đươc lấy cơng trình Thủy lợi Hình Các địa điểm khảo sát đánh giá trạng ăn mòn vật liệu thép Bảng 1: Các cơng trình khảo sát trạng ăn mòn vật liệu thép (mở rộng) TT 44 Tên công trình Cửa xả cát tràn Kỳ Sơn Cửa quạt Đập Đáy Cống Nhâm Lang Cửa cống Trà Linh I Van tràn Cửa Đạt Đia điểm Bắc Giang Hà Nội Thái Bình Thái Bình Thanh Hố Năm xây dựng 1906, 1972 1935 1936 1933,1970 2003 Kết cấu cửa Van phăng Van cung Van phẳng Van phẳng Van cung Thiết bị đo thí nghiệm: + Thành phần hóa học thép kết cấu xác định máy quang phổ phát xạ Metal-Lab 7580J (ITALY), phòng thí nghiệm Vật liệu Viện CKNL Mỏ + Cơ tính thép thép kết cấu xác định Fast Track 8801(ANH), phòng thí nghiệm Vật liệu Viện CKNL Mỏ + Hình thức ăn mòn quan sát chụp ảnh kỹ thuật số cơng trình phân tích máy tính với độ phóng đại 3-10 lần III Kết đánh giá Ăn mòn hình thức ăn mòn cửa van Với nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, cửa van thép cơng trình thuỷ lợi, đặc biệt cửa van vùng mặn phải làm việc trực tiếp môi trường xâm thực không đồng Đối với cơng trình ven biển nồng độ NaCl mơi trường phía biển cửa sơng lớn so với phía đồng Vì đặc điểm trình ăn mòn cửa van thép thuỷ lợi q trình ăn mòn điện hố vật liệu khơng đồng mơi trường khơng đồng [ 1.2.3 ] Hình thức ăn mòn cửa van chịu ảnh hưởng trực tiếp việc phân bố vùng catốt, anôt mật độ dòng ăn mòn Các yếu tố lại phụ thuộc vào vật liệu thép, kết cấu cơng trình thành phần mơi trường Việc xác định rõ hình thức ăn mòn phổ biến giúp đề giải pháp bảo vệ cần thiết Một số kết khảo sát hình thức ăn mòn thép cửa van trường trình bày hình 1, Hình Các hình thức ăn mòn vật liệu thép cửa van: a) Ăn mòn khơng đều; b), c) Ăn mòn lỗ; d) Ăn mòn khe; e) Ăn mòn vùng triều; f) Ăn mòn mài mòn Hình Các hình thức ăn mòn thép cửa van: a) Ăn mòn dòng chảy; b) Ăn mòn tiếp xúc c), d) Ăn mòn vi sinh; e) Kết cấu khe hẹp; f) Kết cấu đọng nước Ăn mòn cửa van q trình ăn mòn khơng Các kết cấu khe van dầm đáy bị ăn mòn nhiều sớm bị xuống cấp Bản mặt cửa van thường bị hư hỏng ăn mòn khơng (hình 2a) Ăn mòn lỗ thường xảy mặt số cửa van (hình 2b,c) Q trình ăn mòn lỗ hình thành q trình cung cấp ơxy khơng đồng đều, khuyết tật sẵn có vật liệu thép, hư hỏng lớp phủ bảo vệ, chịu ảnh hưởng lớn ion Cl- Các ion Cl- có khả qua lớp sơn, gỉ vừa hình thành thúc đẩy q trình hồ tan kim loại Do đặc điểm kết cấu cơng trình thuỷ lợi dầm biên dầm đáy cửa van thường gắn cao su chắn nước thường phải nằm khe van Lượng ơxy hồ tan nước vùng dầm biên, dầm đáy thường so với vùng mặt, nên trình anốt phản ứng ăn mòn chủ yếu xảy (hình 2d) Sự thay đổi mực nước thuỷ triều đóng mở cửa van làm cho cửa van lúc khô lúc ướt ảnh hưởng trực tiếp đến ăn mòn(2e) Bên cạnh dạng ăn mòn nêu trên, kết cấu cửa van chịu ảnh hưởng cảu nhiều dạng ăn mòn khác ăn mòn - mài mòn kết cấu tựa động trục, bánh xe (hình 2f) Dòng chảy yếu tố thúc đẩy q trình ăn mòn dòng chảy làm tăng thêm lượng ơxy cho q trình catốt phản ứng điện hố, đồng thời dòng chảy gây bào mòn sản phẩm ăn mòn có khả thụ động hoá bề 45 mặt thép (3a) Cửa van chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau: Bản mặt, hệ dầm thép CT38; thép khe van, nẹp cao su, bu lông thép không gỉ Các vật liệu có điện khác mơi trường điện ly, liên kết với xảy q trình ăn mòn tiếp xúc, vật liệu có điện thấp bị ăn mòn (hình 3b) Bên cạnh q trình ăn mòn điện hố, cửa van cơng trình thuỷ lợi chịu ảnh hưởng trực tiếp trình ăn mòn vi sinh Một số dạng sinh vật rong rêu hầu hà thường bám lên bề mặt kết cấu cửa van (3cd) Trong nhiều trường hợp kết cấu hàn, kết cấu khơng hợp lý yếu tố thúc đẩy q trình ăn mòn kết cấu có khe hẹp(3e), kết cấu đọng nước cưa van (3f) Vật liệu thép kết cấu Các kết phân tích thành phần hố học mẫu thép kết cấu lấy số cơng trình trình bày bảng tổ chức tế vi chúng trình bày hình Các kết cho thấy thép kết cấu sử dung để chế tạo cửa van ơng trình thuỷ lợi đa dạng thay đổi theo thời kỳ Bảng Thành phần hoá học vật liệu kết cấu thép Nguyên tố (%) C Si S P Mn Ni Cr Cu Ti Fe 1900-1945 Thép Cácbon (Đập Đáy) 0.02091 0.00024 0.01270 0.03644 0.49115 0.07821 0.01148 0.01117 0.00236 99.0360 Thép bon P, Cu cao (Nhâm Lang) 0.04164 0.00053 0.06093 0.12072 0.46375 0.01839 0.00103 0.14772 0.00222 99.0903 Hình Tổ chức tế vi thép kết cấu: a,b) thép bon (Pháp), c) thép CT38; d) thép 09Mn2Si; e) thép không rỉ 04Ni10Cr18 46 1945-2008 1945-2008 1990-2008 Ct3; CT38 ( Trà Linh) 09Mn2Si (Cửa Đạt) 04Ni10Cr18 ( Cửa Đạt) 0.15775 0.19262 0.02589 0.01457 0.51446 0.01913 0.05895 0.05693 0.00220 98.2473 0.09393 0.61989 0.01207 0.01004 1.46520 0.00317 0.03168 0.01657 97.6558 0.04545 0.38728 0.00515 0.02050 1.73286 7.86589 18.1678 0.07385 0.00534 71.3625 Trước năm 1945 hầu hết cơng trình thuỷ lợi, cửa van chế tạo từ thép nbon (% bon khoảng 0,2-0,4) Các cơng trình ven biển thường chế tạo từ thép bon với hàm lương P, Cu cao (bảng 2) Tổ chức thép chủ u Ferit (hình 4a,b) Cơ tính độ bên ăn mòn thép tốt song giá thành cao Rất nhiều cơng trình xây từ n ăm 1905 -1930 đến làm việc tốt tràn sông Thương, Đập Đáy, Cống Nhâm Lang…Hiện mác thép khơng cung cấp thị trường Trong thời gian từ năm 1945 đến 1990 hàng loạt cơng trình Thuỷ lợi đẵ xây dựng với vật liệu kết cấu thép chủ yếu thép bon thường CT38 (Ct3 GOST) Thành phần hoá học tổ chức tế vi thép trình bày bảng hình 4c Tổ chức gồm pha xêmentit ferit Thép bon thường có giá thành hợp lý song độ bền ăn mòn khơng cao Từ năm 1990 trở lại đây, bên cạnh thép bon thường CT38, loại thép hợp kim thấp 09Mn2, 09Mn2Si đẵ đưa vào sử dụng Các mác thép có tính cải thiện Tổ chức hạt ferit xêmentit nhỏ đồng thép CT38 (hình 4d) Những năm gần đây, người ta dùng thép không rỉ không rỉ để chế tạo kết cấu bị ăn mòn mạnh khung cửa, khe van, nẹp Nhiều nơi chế tạo cửa van từ thép khơng rỉ Thép có tổ chức pha Austenit, ưu điểm bật độ bền ăn mòn cao song giá thành đắt độ bền học không cao Các nghiên cứu tốc độ ăn mòn điện ăn mòn theo thời gian thép kết cấu môi trường nước mặn tự nhiên cho thấy nhóm thép kết cấu bon thép khơng rỉ có khác điện ăn mòn lớn Vì vậy, cửa van chế tạo từ loại thép q trình ăn mòn chịu ảnh hưởng lớn ăn mòn tiếp xúc Tốc độ ăn mòn thép khơng rỉ thấp nhóm thép kết cấu bon có tốc độ ăn mòn lớn dao động phạm vi rộng VI Kết luận Sự ăn mòn vật liệu thép kết cấu có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ cửa vạn thép cơng trình thuỷ lợi Các hình thức ăn mòn cửa van đa dạng Vì vậy, để nâng cao tuổi thọ cửa van cần kết hợp giải pháp cách đồng bộ: Sử dụng vật liệu thích hợp, cấu tạo kết cấu hợp lý, xử lý bề hiệu quả… Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu có độ bền hố tốt thép bền thời tiết (thép Corten), thép chụi hàn độ bền cao, thép đóng tàu…Nghiên cứu độ bền ăn mòn thép kết cấu mơi trường nước lợ làm sở cho việc lựa chon vật liệu thích hợp Tiếp tục nghiên cứu đánh giá hiệu phương pháp bảo bệ chống ăn mòn cửa van Đi sâu nghiên cứu ứng dụng phương pháp bảo vệ kết hợp:phun phủ kẽm - sơn phủ, sơn phủ - bảo vệ catốt… Tài liệu tham khảo Đỗ Văn Hứa; Nguyễn Đình Tân, Vũ Thành Hải.Thực trạng ăn mòn cửa van thép Tuyển tập hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ haivề cố hư hỏng cơng trình xây dựng 12/2003 Đỗ Văn Hứa; Nguyễn Đình Tân, Vũ Thành Hải Báo cáo điều tra bản: Sự ăn mòn cửa van cơng trình thuỷ lợi, 2002-2005 W A Schultze, Phan Lương Cầm Ăn mòn Bảo vệ Kim loại Trường Đại học Bách khoa Hà nội Trường Đại học Kỹ thuật Delft (Hà lan) 1985 R Baboian Electrochemical Techniques for Corrosion NACE 1978 Trương Ngọc Liên Ăn mòn Bảo vệ Kim loại Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2004 Abstract STRUCTURAL STEELS OF WATERWORKS IN VIET NAM In more than 100 years, the structure of waterworks, system of gates, structural materials and methods of protection against corrosion is always changing and developing So go for depth evaluation of the overall situation of steel structures on waterworks is needed This report presents some results of evaluating the overall situation of steel corrosion and materials of waterworks in Viet nam 47 ... yếu tố thúc đẩy trình ăn mòn kết cấu có khe hẹp(3e), kết cấu đọng nước cưa van (3f) Vật liệu thép kết cấu Các kết phân tích thành phần hố học mẫu thép kết cấu lấy số công trình trình bày bảng... chức tế vi chúng trình bày hình Các kết cho thấy thép kết cấu sử dung để chế tạo cửa van ơng trình thuỷ lợi đa dạng thay đổi theo thời kỳ Bảng Thành phần hoá học vật liệu kết cấu thép Nguyên tố... học thép kết cấu xác định máy quang phổ phát xạ Metal-Lab 7580J (ITALY), phòng thí nghiệm Vật liệu Viện CKNL Mỏ + Cơ tính thép thép kết cấu xác định Fast Track 8801(ANH), phòng thí nghiệm Vật liệu
- Xem thêm -

Xem thêm: Vật liệu thép kết cấu trên các công trình thủy lợi Việt Nam - TS. Nguyễn Đình Tân, Vật liệu thép kết cấu trên các công trình thủy lợi Việt Nam - TS. Nguyễn Đình Tân

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn