(高清版)GBT 42661-2023 金屬和合金的腐蝕 模擬海洋環(huán)境中鋼筋應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)方法

金屬和合金的腐蝕模擬海洋環(huán)境中鋼筋應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)方法2023-08-06發(fā)布國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口。本文件起草單位：中冶建筑研究總院有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、青島鋼研納克檢測(cè)防護(hù)技術(shù)有限公司、中冶檢測(cè)認(rèn)證有限公司。汪海波。1金屬和合金的腐蝕模擬海洋環(huán)境中鋼筋應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)方法1范圍本文件規(guī)定了鋼筋在模擬海洋環(huán)境中應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)方法的原理、試驗(yàn)溶液、試樣、試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)報(bào)告。本文件適用于模擬大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)(水位變動(dòng)區(qū))、海水浸泡區(qū)等海洋環(huán)境中的鋼筋在混凝土孔隙液條件下，采用恒載荷單軸加載拉伸、慢應(yīng)變速率方法進(jìn)行應(yīng)力腐蝕敏感性測(cè)試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1499.1鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋GB/T1499.2鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋GB/T10123金屬和合金的腐蝕術(shù)語GB/T15970.1金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)方法總則GB/T15970.4金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第4部分：?jiǎn)屋S加載拉伸試樣的制備和應(yīng)用GB/T15970.7金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)第7部分：慢應(yīng)變速率試驗(yàn)GB/T16825.1—2022金屬材料靜力單軸試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)第1部分：拉力和(或)壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)的檢驗(yàn)與校準(zhǔn)3術(shù)語和定義GB/T10123、GB/T15970.1和GB/T15970.7界定的術(shù)語和定義適用于本文件。應(yīng)力腐蝕開裂是金屬在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時(shí)間后所產(chǎn)生的應(yīng)力脆斷現(xiàn)象。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于混凝土呈強(qiáng)堿性，會(huì)令鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜，使鋼筋處于不被腐蝕的鈍化狀態(tài)。但是，鈍化膜一旦遭到破壞，鋼筋就會(huì)處于脫鈍狀態(tài)，在有足夠水和氧氣的條件下，便會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致鋼筋腐蝕。鋼筋表面局部形成的孔、坑、裂紋等缺陷往往是應(yīng)力腐蝕斷裂的裂紋源。由于在鋼筋表面呈現(xiàn)不連續(xù)的腐蝕坑，導(dǎo)致裂紋的形成、擴(kuò)展和最終斷裂。本方法通過對(duì)鋼筋暴露在模擬海洋環(huán)境中進(jìn)行恒載荷或慢應(yīng)變速率試驗(yàn)，依據(jù)破斷時(shí)間或試驗(yàn)進(jìn)行至規(guī)定時(shí)間后，測(cè)試裂紋數(shù)目、剩余強(qiáng)度或斷后伸長(zhǎng)率等指標(biāo)，來評(píng)定鋼筋的應(yīng)力腐蝕敏感性。5試驗(yàn)溶液除非另有規(guī)定，所用試劑應(yīng)為分析純化學(xué)試劑。試驗(yàn)用水應(yīng)為蒸餾水或去離子水。所用的水在225℃±2℃下的電導(dǎo)率不高于2mS/m(等于20μS/cm)。不應(yīng)使用含防結(jié)塊劑的氯化鈉，因?yàn)檫@些添加劑可能起到緩蝕劑或促進(jìn)劑的作用。試驗(yàn)溶液要求見表1。表1試驗(yàn)溶液要求海洋環(huán)境氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)%大氣區(qū)浪濺區(qū)38.5～9.5潮差區(qū)(水位變動(dòng)區(qū))海水浸泡區(qū)3注：在10℃~35℃的室溫下進(jìn)行溶液配制，通過加入氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH。6試樣6.1一般要求6.1.1應(yīng)采用符合GB/T1499.1、GB/T1499.2規(guī)定的鋼筋。鋼筋橫截面通常為圓形，鋼筋表面為光圓或帶肋，規(guī)格為6mm～50mm。6.1.2若試驗(yàn)機(jī)滿足要求，建議采用鋼筋原材進(jìn)行試驗(yàn)。推薦試樣規(guī)格為16mm,長(zhǎng)度2000mm。可對(duì)鋼筋?yuàn)A持端進(jìn)行加工來滿足試驗(yàn)機(jī)要求。夾持部位之間的平行長(zhǎng)度表面不應(yīng)進(jìn)行任何加工處理。6.1.3經(jīng)試驗(yàn)雙方協(xié)商，也可對(duì)鋼筋表面進(jìn)行切削加工。加工中應(yīng)避免外加應(yīng)力集中的影響，試樣的形狀和尺寸應(yīng)符合GB/T15970.4的要求。例如，規(guī)格16mm的鋼筋加工后試樣尺寸的標(biāo)距可為50mm,截面尺寸10.0mm。也可采用小截面試樣，標(biāo)距大于10mm,截面尺寸小于3.0mm。6.1.4試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試樣進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，無目視可見裂紋或其他可能影響斷裂的缺陷。6.1.5試樣數(shù)量一般為3個(gè)～5個(gè)，或按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或經(jīng)試驗(yàn)雙方協(xié)商。6.2試樣制備對(duì)鋼筋進(jìn)行處理，可在10℃~35℃的室溫條件下采用10%的硫酸洗10min～15min,并用蒸餾水或去離子水沖洗至表面顯露金屬本色，吹風(fēng)機(jī)熱風(fēng)吹干。鋼筋原材試樣在進(jìn)入容器內(nèi)至少50mm長(zhǎng)的部分應(yīng)用涂漆等防腐蝕方法進(jìn)行防護(hù)。試樣宜打上永久的識(shí)別標(biāo)記或數(shù)字。為了避免影響試驗(yàn)結(jié)果，要注意標(biāo)記在試樣上的位置，應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離試驗(yàn)區(qū)域。試樣制備過程中應(yīng)避免過熱或過壓，否則會(huì)在表面引起殘余應(yīng)力或冶金學(xué)上的變化，熱處理、化學(xué)拋光或電解拋光在某些情況下可用于克服這種效應(yīng)。還應(yīng)注意減少拋光殘留物對(duì)表面的污染。其他要求應(yīng)符合GB/T15970.1、GB/T15970.4的規(guī)定。7恒載荷單軸加載拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)7.1腐蝕溶液的選擇根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，按?章要求選擇配制對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)溶液。試驗(yàn)溶液需現(xiàn)用現(xiàn)配，不可重復(fù)使用。37.2原材試樣試驗(yàn)步驟試驗(yàn)容器制作材料在60℃時(shí)應(yīng)能抵抗試驗(yàn)溶液浸蝕。與試驗(yàn)接觸的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)不受腐蝕劑的影響，避免污染溶液并改變?nèi)芤旱母g性。如可行，推薦使用惰性材料。容器應(yīng)在試驗(yàn)中保持封閉并避免空氣進(jìn)入。容器應(yīng)為圓柱形，內(nèi)徑尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)保證與溶液接觸的試樣每100mm2表面積至少含有5mL溶液。容器應(yīng)具有足夠的長(zhǎng)度，使得浸在溶液中的測(cè)試長(zhǎng)度不小于200mm。容器的設(shè)計(jì)應(yīng)使試樣穿過，同時(shí)試樣末端應(yīng)充分暴露在容器之外，以便施加拉力。試驗(yàn)容器示意圖見圖1。標(biāo)引序號(hào)說明：1——密封端；2——涂層防護(hù)；3——試驗(yàn)溶液進(jìn)口；4——鋼筋試樣；5——施加力值；6——試驗(yàn)溶液出口。圖1試驗(yàn)容器示意圖應(yīng)使用剛性機(jī)架，使用杠桿、液壓或機(jī)械裝置進(jìn)行加載，載荷作用于封閉框架的水平方向或垂直方向。試驗(yàn)力應(yīng)平穩(wěn)無沖擊地施加在試樣上，應(yīng)避免加載裝置對(duì)試樣施加彎曲和扭曲載荷。測(cè)力裝置應(yīng)按照GB/T16825.1—2022進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)及使用中的精確度至少為±2%。時(shí)間測(cè)量裝置能精確到±1min,能自動(dòng)控制，能停止、保留或記錄斷裂時(shí)的時(shí)間，也可以人工記錄斷裂前的最終斷裂時(shí)間。47.2.2加載要求及試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)加載至初始力。在整個(gè)試驗(yàn)期間試驗(yàn)力的變化應(yīng)保持在初始力±2%之內(nèi)。推薦加載初始力值及規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間見表2。表2加載初始力值及規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間初始力值試驗(yàn)時(shí)間d注：Fn為鋼筋原材最大力實(shí)測(cè)值，選用同批鋼筋2支試樣進(jìn)行測(cè)試獲得。加載及試驗(yàn)時(shí)間設(shè)定完成之后，容器應(yīng)密封好以防泄露，試驗(yàn)溶液應(yīng)預(yù)先加熱到試驗(yàn)溫度，再注入容器中。溶液的填充應(yīng)在1min內(nèi)完成。溶液填充完成后試驗(yàn)計(jì)時(shí)開始。在試驗(yàn)開始5min內(nèi)，溶液溫度應(yīng)調(diào)整到試驗(yàn)溫度±2℃以內(nèi)，在試驗(yàn)過程中溫度應(yīng)保持在設(shè)定溫度±2℃以內(nèi)。推薦海洋環(huán)境各區(qū)域溶液試驗(yàn)溫度見表3,或由試驗(yàn)雙方協(xié)商確定。表3推薦溶液試驗(yàn)溫度海洋環(huán)境試驗(yàn)溫度℃大氣區(qū)浪濺區(qū)潮差區(qū)(水位變動(dòng)區(qū))海水浸泡區(qū)7.2.5無外加應(yīng)力對(duì)比試驗(yàn)按6.2要求制備對(duì)比鋼筋樣品，浸入同配置的溶液并設(shè)定相同的試驗(yàn)溫度，不加載外加應(yīng)力，經(jīng)歷相同的試驗(yàn)時(shí)間，以比較所得結(jié)果，證實(shí)外加應(yīng)力的影響。7.2.6試驗(yàn)的終止試樣發(fā)生破斷時(shí)，試驗(yàn)完成，應(yīng)及時(shí)取下試樣，保護(hù)斷口，必要時(shí)對(duì)斷口進(jìn)行觀察。試驗(yàn)進(jìn)行至規(guī)定時(shí)間后，即使試樣沒有破斷，也可中止試驗(yàn)。此時(shí)試樣可能已包含裂紋，但還沒有擴(kuò)展到完全破斷的程度。所有未破斷的試樣，都應(yīng)進(jìn)行裂紋檢查。試樣用清水洗凈表面殘留物，吹風(fēng)機(jī)熱風(fēng)吹干。在放大倍數(shù)8倍～16倍下進(jìn)行外觀檢查，選取腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域，記錄試樣表面1cm及以上5長(zhǎng)度裂紋的數(shù)目。也可截取裂紋最嚴(yán)重區(qū)域截面，測(cè)量最長(zhǎng)裂紋的長(zhǎng)度，必要時(shí)用金相顯微鏡或掃描電鏡工具測(cè)量。如果需要去除試樣表面腐蝕產(chǎn)物，可采用GB/T16545中所述方法。對(duì)于無裂紋的試樣，截取試樣的溶液浸泡區(qū)域和無外加應(yīng)力對(duì)比試驗(yàn)后的鋼筋在同一條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，對(duì)抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率進(jìn)行比較，差值分別記為剩余強(qiáng)度和剩余斷后伸長(zhǎng)率。注：試驗(yàn)終止時(shí)無外加應(yīng)力對(duì)比鋼筋試樣不應(yīng)斷裂，否則此試驗(yàn)條件不適用于應(yīng)力腐蝕敏感性的測(cè)試。7.3加工試樣試驗(yàn)加工試樣加載要求及試驗(yàn)時(shí)間按7.2.2要求，試驗(yàn)溫度按7.2.4要求，其他要求應(yīng)符合GB/T15970.4的規(guī)定。7.4結(jié)果評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定如下：a)試樣斷裂時(shí)，應(yīng)力腐蝕敏感性可采用試樣完全破斷的時(shí)間表示。b)若試樣未斷裂，可采用試樣表面1cm及以上長(zhǎng)度裂紋的數(shù)目、最長(zhǎng)裂紋長(zhǎng)度進(jìn)行評(píng)定。c)若試樣未斷裂，也可將腐蝕后鋼筋進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，通過剩余強(qiáng)度和剩余斷后伸長(zhǎng)率進(jìn)行評(píng)定。8慢應(yīng)變速率應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)8.1試驗(yàn)裝置采用可控制拉伸速率為10-3S-1～10-7S-'的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)機(jī)，或?qū)煸囼?yàn)機(jī)改進(jìn)，試樣通過腐蝕槽與試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)夾具連接，各項(xiàng)拉伸參數(shù)，如載荷、位移、時(shí)間等，均由連接試驗(yàn)機(jī)的微機(jī)系統(tǒng)控制采集。8.2試驗(yàn)步驟鋼筋試樣按第6章要求進(jìn)行加工與制樣，試驗(yàn)可在開路條件下進(jìn)行，也可通過恒電位或恒電流方法對(duì)試樣施加陰極極化。試樣斷裂后，應(yīng)及時(shí)取下試樣，保護(hù)斷口，必要時(shí)對(duì)斷口進(jìn)行觀察。其他步驟按照GB/T15970.7要求進(jìn)行。8.3非溶液環(huán)境試驗(yàn)在一般大氣環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，不添加腐蝕溶液和不控制試驗(yàn)溫度，其他試驗(yàn)條件與測(cè)試鋼筋試樣要求相同。8.4結(jié)果評(píng)定可用將暴露在試驗(yàn)環(huán)境中和暴露在非溶液環(huán)境中的相同試樣進(jìn)行比較的方法來評(píng)定應(yīng)力腐蝕敏感性。比值偏離越遠(yuǎn)，則開裂敏感性越高，比值計(jì)算方法按式(1)。結(jié)果可用同一初始應(yīng)變速率下的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來表示：——斷裂時(shí)間；——斷裂塑性應(yīng)變；——延性，用斷面收縮率或斷后伸長(zhǎng)率評(píng)定；——達(dá)到的最大