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玻璃纤维增强复合包覆层的氯离子侵蚀特性研究

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于采用玻璃纤维增强复合包覆层作为管桩的防腐蚀层,所以Cl-对玻璃纤维增强复合包覆层的渗透行为是至关重要的,需要特别关注,国外科学家对此进行了比较深入的研究并卓有成效。这一结论后来成为有关玻璃纤维增强复合包覆层标准的理论基础,美国标准ASTM 3299、英国标准BS 2994、法国标准NF 86等都作了相应规定。图7-13是这种玻璃纤维增强复合包覆层的电子探针照片,照片表明试样中的玻璃纤维界面、形貌清晰,没有任何腐蚀迹象。

玻璃纤维增强复合包覆层的氯离子侵蚀特性研究

由于采用玻璃纤维增强复合包覆层作为管桩的防腐蚀层,所以Cl-对玻璃纤维增强复合包覆层的渗透行为是至关重要的,需要特别关注,国外科学家对此进行了比较深入的研究并卓有成效。

图7-9是美国科学家Regester R.F.研究盐酸溶液中Cl-和盐水溶液中Cl-对玻璃纤维增强复合包覆层渗透行为的试验结果,结论如下:Cl-由于具有很小的尺度,具有与水中的H+相同数量级的渗透能力;即使NaCl水溶液具有与HCl溶液相同的Cl-浓度(14.6%),在100℃条件下,Cl-对具有100mil[1]富树脂层的双酚A不饱和聚酯玻璃纤维增强复合包覆层在两个月后的渗透深度是明显不同的。盐水中的Cl-仅渗透进约12mil,而盐酸中的Cl-却渗透进约73mil。

Regester R.F.的试验结果后来被广泛应用,具有重要的意义,表明玻璃纤维增强复合包覆层只要具有厚2.5mm的富树脂层,就能抵御腐蚀介质的渗透。这一结论后来成为有关玻璃纤维增强复合包覆层标准的理论基础,美国标准ASTM 3299、英国标准BS 2994、法国标准NF 86等都作了相应规定。

采用介电分析试验法和电子探针表面分析技术对Cl-对玻璃纤维增强复合包覆层的渗透行为进行了相应的研究。图7-10是进行介电分析法试验装置的简图,图7-11是图7-10装置的等价电路图。将具有表面毡和短切毡铺层的玻璃纤维增强复合包覆层直接糊在不锈钢底板上,在玻璃管状容器中分别采用3.5%HCl溶液和3.5%NaCl溶液在60℃下进行静态浸泡,并按龄期测量试样相对介电系数的变化,试验进行21天,其结果如图7-12所示。结果表明,虽然在两种溶液中Cl-浓度是相同的,但在同样的材料中,Cl-的渗透能力是不相同的,这与Regester R.F.的试验结果是一致的。

图7-9 在含有14.6%Cl-的水溶液中,Cl-对双酚A反丁烯二酸聚酯玻璃纤维增强复合包覆层的渗透(两个月后的数值)

图7-10 介电分析法试样及测试原理简图(www.xing528.com)

1—定位塞;2—玻管;3—铂金电极;4—介质;5—玻璃钢积层;6—不锈钢底板;7—测量底板

除此以外,采取上述介电分析试验中60℃单面浸泡的相同方法,按龄期取样,用电子探针仪对玻璃纤维增强复合包覆层试样背面进行化学元素分析测量,以判断Cl-是否穿透玻璃纤维增强复合包覆层。结果表明,3.5%盐酸溶液60℃条件下浸泡1年的试样Cl-已经穿透,而3.5%海盐溶液60℃浸泡1年条件下的试样Cl-未能穿透。图7-13是这种玻璃纤维增强复合包覆层的电子探针照片,照片表明试样中的玻璃纤维界面、形貌清晰,没有任何腐蚀迹象。

图7-11 等价测试电路示意图

图7-12 具有相同Cl-浓度溶液浸泡下试样的相对介电常数ε′的变化曲线

图7-13 具有玻纤毡铺层的玻璃纤维增强复合包覆层在3.5%海盐溶液60℃浸泡1年的电子探针照片

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