一种利用电磁铁测量钢构件锈蚀率的方法
阅读说明：本技术 一种利用电磁铁测量钢构件锈蚀率的方法 (Method for measuring corrosion rate of steel member by using electromagnet ) 是由 余倩倩 常安 张伟平 顾祥林 窦晓静 于 2021-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用电磁铁测量钢构件锈蚀率的方法,将一连接电源的电磁铁放置在待测钢构件锈蚀面相对的背面,通电后用铁粉填充所述钢构件锈蚀面的锈蚀区域,使其充满该锈蚀区域,并刮平,去除多余的铁粉,然后将所述电磁铁断电,收集填充的所述铁粉,计算其体积,即为锈坑体积,进而计算得到所测部位局部锈蚀率。与现有技术相比,本发明省时高效,可便捷地对构件进行现场测试,适应任何形状的试件,可以随意改变测量区域大小。(The invention relates to a method for measuring the rust rate of a steel member by utilizing an electromagnet, which comprises the steps of placing the electromagnet connected with a power supply on the opposite back surface of a rust surface of the steel member to be measured, filling a rust area of the rust surface of the steel member with iron powder after electrifying, leveling, removing redundant iron powder, then powering off the electromagnet, collecting the filled iron powder, calculating the volume of the iron powder, namely the volume of a rust pit, and further calculating to obtain the local rust rate of the measured part. Compared with the prior art, the invention is time-saving and efficient, can conveniently carry out field test on the component, is suitable for test pieces in any shapes, and can randomly change the size of a measurement area.)
技术领域
本发明涉及钢结构性能检测
技术领域
，具体涉及一种利用电磁铁测量钢构件锈蚀率的方法。背景技术
土木工程领域中，钢构件是目前世界运用的最广泛的建筑材料之一，但由于钢构件在各种环境中的锈蚀，削弱了钢构件的截面面积，降低了钢构件的拉伸强度，且由于点蚀所造成的深度分布不匀，容易造成应力集中，降低构件的疲劳强度。每年我国由于钢材锈蚀造成的直接经济损失高达数千亿元，因此对于钢构件锈蚀所造成的耐久性影响是目前工程急需解决的问题。
目前测量钢构件锈蚀率的试验室方法主要是采用ISO8407：2009中的方法：将锈蚀后的钢构件用钢丝刷刷去表面铁锈，用稀盐酸、六亚甲基四胺以及蒸馏水清洗试件，烘干后称量试件锈蚀后质量，从而获得钢构件锈蚀率，而实际结构中的待测构件不可能取下测量构件锈蚀率。
在无法得知精确锈蚀率的情况下，通常会选择划百格法来计算构件表面锈蚀率，其方法为在待估样品表面划10×10的百格，通过锈蚀面积占百格中的格子数量来评估锈蚀率，但这种方法在锈蚀率不够精确的同时，对锈坑深度完全无法估计。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的困难，提供一种精确、简便、可在现场直接检测、对于大多数钢构件表面都可适用的局部锈蚀率测量装置及方法，可应用于多种场景锈蚀率测定的使用，亦可提高局部锈蚀率测量的准确性。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用电磁铁测量钢构件锈蚀率的方法，将一连接电源的电磁铁放置在待测钢构件锈蚀面相对的背面，通电后用铁粉填充所述钢构件锈蚀面的锈蚀区域，使其充满该锈蚀区域，并刮平，去除多余的铁粉，然后将所述电磁铁断电，收集填充的所述铁粉，计算其体积，即为锈坑体积，进而计算得到所测部位局部锈蚀率。
本发明通过利用电磁铁吸附铁粉的方式，方便、准确的获得锈坑体积，进而确定计算锈蚀率。
进一步地，所述钢构件锈蚀面的锈蚀区域在测试前先去除表层松散铁锈。
进一步地，所述钢构件锈蚀面的锈蚀区域在填充所述铁粉前铺垫一层薄膜，将所述铁粉涂抹在所述钢构件的锈蚀区域，使其充满所述薄膜开口。薄膜开口可控制所测区域面积及形状，且可以确保在所测区域外，没有铁粉渗入锈坑中，确保测量方法的精确度。
进一步地，薄膜可以采用沾水贴在所测构件表面上，以防止所测区域铁粉渗入到所测区域外。
进一步地，所述铁粉填充后用防静电塑料板沿同一方向刮下多余锈坑口处多余铁粉，塑料板放置方向与构件参考面成60-80°，优选为70°。
进一步地，收集填充的所述铁粉时采用另一连接电源的电磁铁。该磁铁联通后，将锈坑内部的铁粉吸附到磁铁上，且此时断开上端电磁铁电源，可辅以拍打所测构件几下，以保证全部铁粉可以吸附到下端电磁铁上。
进一步地，所述铁粉计算体积的方法为，将得到的铁粉刮取下来堆积在电子秤上称量，得到铁粉质量，铁粉体积按公式计算，其中，ρs为铁粉的堆积密度。
进一步地，所述钢构件锈蚀率按以下公式计算：
其中，η为钢构件的锈蚀率，mc为因锈蚀而损失的质量，m0为构件原质量，ρ为钢构件密度，Vc为因锈蚀而损失的体积，即铁粉体积，V0为构件原体积。
构件原体积可由构件设计尺寸得到，本发明装置则是为了得到构件因锈蚀而损失的体积。将电磁铁通电后放置在构件背部，可将磁粉吸附在锈坑内部，开口防静电薄膜一方面可以确定所测区域的面积大小Ss，另一方面可以限定铁粉的吸附范围，防止铁粉渗入所测区域外。利用亚克力板沿构件表面刮下锈坑口处的铁粉，可以将多余铁粉去掉，提高测量的精确度。利用另一个电磁铁吸附锈坑中的铁粉，背部电磁铁断电，可确锈坑中铁粉全部被吸附在正面电磁铁上，取下后，测得锈坑中铁粉质量为ms。
局部锈蚀率其中t为构件测量区域厚度。
进一步地，所述铁粉采用粒度为200目的铁粉。
进一步地，所用电磁铁为12V吸盘型电磁铁，电源采用12V锂电池。
进一步地，所述薄膜为防静电薄膜，为0.02mm厚PE拉升缠绕膜，所述防静电塑料板为3mm厚亚克力板。
专利CN 102621056 A中公布了一种利用金相图像分析仪测量钢构件表面锈蚀率的方法，该方法利用计算机处理构件表面的二值化图像，以获得表面锈蚀率的估计，方法简单，但是无法获得具有锈蚀深度方向的有效数据，故其锈蚀率估计值仅具有参考意义。
专利CN 104964918 B中公布了一种利用水的浮力来测定钢筋沿轴长方向锈蚀率的方法，该方法通过在装置中不断注入水，利用液位差和钢筋重力差来测量钢筋锈蚀率，其方法简单，精确度高，且可自动得出锈蚀率。但是其装置在使用地方上有局限性，无法在实际构件中使用；而且该方法测量轴线为直线的构件较为方便，对于轴线为曲线的构件较难处理。
与现有技术相比，本发明省时高效，且可保证测试精确度，且由于电磁铁安装在任意位置，本发明可以适应各种角度下的钢构件锈蚀度测量，且无需将构件取下，适合现场测量。同时，由于本发明采用铁粉填充锈坑的方法，与构件本身的形状无关，可以适应各种形状，曲率的钢构件锈蚀度测量。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为实施例中钢构件添加铁粉后的正面示意图；
图3为实施例中测量方法的流程图；
图中，1-背面电磁铁，2-正面电磁铁，3-铁粉，防静电塑料薄膜4，防静电塑料薄板5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种利用电磁铁测量钢构件锈蚀率的方法，如图1所示，测试时使用背面电磁铁1，正面电磁铁2，铁粉3，防静电塑料薄膜4，防静电塑料薄板5。
测量前，依据钢构件锈蚀程度，以及测量位置的操作难度，选择合适开口大小的防静电塑料薄膜4，将待测量区域的表面铁锈利用钢丝刷刮下后，将背面电磁铁1吸附在待测区域背部中心的构件表面上，将开口防静电塑料薄膜4，沾水后贴在待测量区域，并尽量排出间隙中的空气。将铁粉3均匀抹在待测量区域，用防静电塑料薄板5刮下锈坑口多余的铁粉，如图2，其后取下防静电塑料薄膜4。将正面电磁铁2通电，吸附测量区域中剩余的铁粉3。并关闭背部电磁铁1的电源，以保证锈坑中所有铁粉3都吸附到正面电磁铁2上。其后，将正面电磁铁2断电，取下铁粉3称量，得到锈坑中铁粉质量，从而由公式得到锈坑体积，并利用构件厚度以及所选择开口防静电塑料薄膜4的开口面积，获得所测区域的局部锈蚀率ηs，图3为实施例中测量方法的流程图。
具体原理为：
钢构件的锈蚀率计算：
其中η为钢构件的锈蚀率，mc为因锈蚀而损失的质量，m0为构件原质量，ρ为钢构件密度，Vc为因锈蚀而损失的体积，V0为构件原体积。
构件原体积可由构件设计尺寸得到，将电磁铁通电后放置在构件背部，可将磁粉吸附在锈坑内部，开口防静电薄膜一方面可以确定所测区域的面积大小Ss，另一方面可以限定铁粉的吸附范围，防止铁粉渗入所测区域外，利用亚克力板沿构件表面刮下锈坑口处的铁粉，可以将多余铁粉去掉，提高测量的精确度。利用另一个电磁铁吸附锈坑中的铁粉，背部电磁铁断电，可确锈坑中铁粉全部被吸附在正面电磁铁上，取下后，测得锈坑中铁粉质量为ms。
则锈坑体积其中ρs为铁粉的堆积密度取2.4g/cm3。
局部锈蚀率其中t为构件测量区域厚度。
本实施例中，电磁铁为伊莱科公司生产的ELE-P13/27吸盘型电磁铁，电压为直流12V，功率1.2W，最大吸力1kg。
本实施例中，铁粉采用200目中等粉，颗粒直径0.074mm，松散堆积密度2.4g/cm3。
本实施例中，防静电塑料薄膜采用PE拉升缠绕膜，材质低密度线性聚乙烯，厚度0.02mm。
本实施例中，防静电塑料板采用3mm亚克力板。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
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