Ký hợp đồng cung cấp Phần mềm tính toán định lượng rủi ro ngoài khơi – Safeti Offshore cho Trung tâm nghiên cứu và phát triển An toàn và Môi trường Dầu khí (CPSE) (

I. Cơ chế gỉ thép

Rỉ sắt xảy ra trong bê tông cốt thép chủ yếu là kết quả của phản ứng điện hóa. Sau khi đổ bê tông, phản ứng hydrat hóa của xi măng tạo ra môi trường kiềm mạnh, cốt thép sẽ xảy ra phản ứng oxy hóa trong môi trường này (còn được gọi là phản ứng thụ động), do đó tạo ra một lớp oxy hóa dày đặc trên bề mặt bên ngoài của cốt thép, thường được gọi là màng thụ động. Bộ phim thụ động hoàn chỉnh có khả năng cô lập các thanh thép và môi trường bên ngoài, ngăn chặn sự rỉ sét của chúng.

Khi bê tông bị phá hủy bởi các lực bên ngoài hoặc khi màng thụ động biến mất cục bộ do xói mòn hóa học, thép không được bảo vệ sẽ dần dần bị rỉ sét trong môi trường có oxy và nước. Chủ yếu có một số yếu tố phổ biến sau:

1, Chloride

Sau khi clorua xâm nhập vào bề mặt cốt thép, tác dụng axit hóa cục bộ của C1- làm giảm độ pH của bề mặt cốt thép, dẫn đến sự phá hủy màng thụ động.

2, Môi trường axit

Khi bê tông ở trong môi trường axit, tác dụng thẩm thấu ion sẽ dần dần thay đổi môi trường PH xung quanh thanh thép, khi giá trị PH dưới 10, màng thụ động bị phá hủy nhanh chóng và rỉ sét xảy ra.

3, Carbon hóa

Phản ánh cacbonat bê tông là sự khuếch tán carbon dioxide từ khí môi trường vào bên trong bê tông, tạo ra một môi trường axit khi có độ ẩm trong bê tông, có khả năng xảy ra rỉ sét.

4, Căng thẳng

Các thành phần bê tông nói chung được sử dụng để chịu được áp lực, lực kéo, lực cắt và các lực khác. Khi ứng suất làm cho bề mặt của thanh thép bị nứt, nó sẽ dẫn đến sự phá hủy của màng thụ động, và không có môi trường kiềm mạnh nào xung quanh thanh thép từ màng thụ động mới được tạo ra, thanh thép mất bảo vệ và sẽ tăng tốc độ rỉ sét của thanh thép.

II. Công nghệ phát hiện rỉ sét cốt thép

Trong một thời gian dài, trong và ngoài nước đã được nghiên cứu các phương pháp phát hiện rỉ sét thép, hiện nay chủ yếu có một số loại sau:

1, Phương pháp điện hóa

Phương pháp điện hóa là theo đặc tính điện hóa của rỉ sắt thép, thông qua một số phương pháp phát hiện để xác định các thông số điện, tóm tắt các quy luật tương ứng trong các trường hợp rỉ sét khác nhau, để xác định mức độ hoặc tốc độ rỉ sét của thép. Hiện nay loại phương pháp này chủ yếu là phương pháp điện thế tự nhiên, phương pháp trở kháng AC, phương pháp phân cực tuyến tính, phương pháp điện trở suất bề mặt bê tông, phương pháp điện tích không đổi, phương pháp tiếng ồn điện hóa, v.v.

1.1 Phương pháp điện thế tự nhiên

Phương pháp tiềm năng tự nhiên là phương pháp phát hiện rỉ sét thép được sử dụng rộng rãi hiện nay. Sử dụng bê tông cốt thép làm điện cực để đánh giá tình trạng rỉ sét của thanh thép bằng cách đo điện thế đáng kể của điện cực cốt thép và điện cực tham chiếu.

Ưu điểm của phương pháp tiềm năng tự nhiên là thiết bị đơn giản và dễ vận hành. Nhược điểm là chỉ có thể xác định mức độ rỉ sét có thể xảy ra của thanh thép, không thể đo tỷ lệ rỉ sét của thanh thép định lượng; Phương pháp này không thể được thử nghiệm trong trường hợp bề mặt bê tông được bao phủ bởi chất cách điện hoặc không thể thấm nước.

1.2 Trở kháng AC

Trở kháng AC là một tín hiệu AC nhỏ được áp dụng cho các thành viên bê tông để đánh giá tính chất của hệ thống điện cực bê tông bằng cách đo và tương phản mối quan hệ giữa biên độ tín hiệu đầu vào và đầu ra và pha. Nó không chỉ có thể xác định các thông số điện hóa khác nhau của điện cực, mà còn xác định các bước kiểm soát phản ứng điện hóa. Quy luật thay đổi của quá trình điện cực cũng có thể được nghiên cứu thông qua sự tiến hóa của phổ trở kháng AC theo thời gian. Nhược điểm của phương pháp này là thời gian đo dài hơn, thiết bị đo đạc cũng đắt hơn, hệ thống rỉ sét tốc độ thấp cần tín hiệu AC tần số thấp, đo lường cũng có một số khó khăn; Phương pháp phân tích rất phức tạp và phổ trở kháng đo được có liên quan đến kích thước hình học của các thành viên và không phù hợp để kiểm tra thực địa.

1.3 Phương pháp phân cực tuyến tính

Phương pháp phân cực tuyến tính dựa trên lý thuyết rằng quá tiềm năng rất nhỏ (<10mV) có mối quan hệ tuyến tính với dòng phân cực. Sự thay đổi tiềm năng do dòng điện này gây ra được đo bằng cách áp dụng một dòng điện nhỏ vào khu vực đo, tỷ lệ thay đổi tiềm năng trên dòng điện được gọi là điện trở phân cực và điện trở phân cực tỷ lệ nghịch với dòng điện rỉ sét. Do đó, việc xác định điện trở phân cực có thể thu được dòng điện phân cực, theo định luật Faraday có thể chuyển đổi dòng điện phân cực thành lượng tổn thất của thanh thép. Phương pháp này đo thuận tiện và nhanh chóng, kiểm tra độ chính xác cao. Khuyết điểm là: hệ số tính toán của thành phần trang web không dễ xác định chính xác; Đo phân cực tuyến tính được xây dựng trên phạm vi đo lường đã biết, vì tín hiệu đầu vào sẽ trải qua sự khuếch tán bên khi đo, rất khó để xác định chính xác kích thước của phạm vi đo; Độ chính xác của thiết bị đòi hỏi rất cao.

1.4 Phương pháp điện trở bề mặt bê tông

Khi rỉ sét xảy ra, sự di chuyển của các electron được tạo ra, do đó sự khác biệt trong phân bố điện tử xảy ra trên bề mặt bê tông, khả năng rỉ sét của thanh thép được đánh giá bằng cách đo tình trạng phân bố điện trở của bề mặt bê tông. Phương pháp này bị ảnh hưởng bởi hàm lượng độ ẩm và thành phần hóa học của bề mặt bê tông.

2, Luật vật lý

Chủ yếu là để phản ánh tình trạng rỉ sét của thanh thép bằng cách xác định sự thay đổi của điện trở, điện từ, dẫn nhiệt, truyền sóng âm và các đặc tính vật lý khác liên quan đến gỉ thép. Các phương pháp phổ biến là phương pháp thanh kháng, phương pháp phát hiện dòng xoáy, phương pháp tia, phương pháp phát xạ âm thanh, v.v. Ưu điểm của phương pháp này là dễ vận hành và ít bị ảnh hưởng bởi môi trường. Nhược điểm là dễ bị xáo trộn bởi các yếu tố thiệt hại khác trong bê tông; Hơn nữa việc thiết lập mối quan hệ tương ứng giữa các chỉ số đo lường vật lý và lượng rỉ sét thép là tương đối khó khăn. Luật vật lý hiện đang chủ yếu trong giai đoạn nghiên cứu lý thuyết và chưa được sử dụng để phát hiện tại chỗ.

III. Ưu điểm của phương pháp phát hiện tiềm năng tự nhiên nửa pin

Thanh thép nằm trong môi trường ion có thể được coi là một điện cực. Sau khi phản ứng rỉ sét xảy ra, điện thế của điện cực thanh thép thay đổi và kích thước tiềm năng phản ánh trực tiếp tình trạng rỉ sét của thanh thép. * Pin là một cathode và một anode cấu thành, điện cực cốt thép chỉ có một nửa các tính năng của pin, vì vậy nó được gọi là một nửa pin. Trên bề mặt bê tông đặt một điện cực tham chiếu điện thế không đổi (điện cực đồng sunfat hoặc điện cực bạc clorua), và điện cực cốt thép tạo thành một thân pin, có thể được phân phối điện thế của điện cực cốt thép bằng cách xác định chênh lệch điện thế tương đối giữa điện cực cốt thép và điện cực tham chiếu. Tổng kết các quy luật thống kê giữa phân phối điện thế và rỉ sắt thép, bạn có thể xác định tình trạng rỉ sắt thép thông qua kết quả đo điện thế.

Phương pháp này hoạt động đơn giản, tốc độ thử nghiệm nhanh, thuận tiện cho việc đo lường liên tục và theo dõi thời gian dài, được sử dụng rộng rãi ở các quốc gia khác nhau, cũng như hiện nay sử dụng nhiều phương pháp thử nghiệm trong nước.

IV. Ứng dụng phương pháp tiềm năng tự nhiên nửa pin

Theo GB/T50344-2004 "tiêu chuẩn kỹ thuật kiểm tra kết cấu xây dựng" trong phương pháp xác định điện hóa (phương pháp điện thế tự nhiên), Bắc Kinh Thịnh Thế Weiye phát triển thiết bị kiểm tra rỉ sét thép "SW-3D thép rỉ sét phát hiện", sử dụng nguyên tắc điện cực phân cực, thông qua điện cực tham chiếu đồng/đồng sunfat để đo điện thế bề mặt bê tông, sử dụng phương pháp điện thế tự nhiên chung để xác định mức độ rỉ sét của thép;

Sản phẩm có giao diện thử nghiệm đồ họa, đo lường trực quan và thuận tiện; Tự động thống kê kết quả đo lường, giúp người dùng xác định các đặc điểm khác. Các chỉ số kỹ thuật tương đương với các thiết bị tương tự ở nước ngoài: phạm vi đo ± 1000mv, độ phân giải 1mV.

Các tính năng hiệu suất chính của nó như sau:

1. Hoạt động dễ dàng và kết quả kiểm tra được hiển thị bằng kỹ thuật số hoặc đồ họa;

2. Đọc điểm nhanh và ổn định, thay đổi đọc tiềm năng không vượt quá 2mv;

3. Mức độ rỉ sét của thanh thép được chia thành 9 cấp độ xám hoặc hiển thị màu;

4. Vẽ biểu đồ đường tương đương tiềm năng, chênh lệch đường tương đương có thể được đặt (50mv~100mv);

5. Phần mềm xử lý phân tích chuyên nghiệp mạnh mẽ, có thể tự động tạo bản thảo đầu tiên của báo cáo phát hiện.