耐候钢及其焊接节点大气腐蚀经时演化预测方法

来源：中国血液净化杂志2023年第2期北京时间：

作者：马燕, 张清华, 范传斌, 柴翔雨, 笪乐天, 李明哲

单位：1. 西南交通大学 桥梁工程系, 四川 成都 610031;2. 深中通道管理中心, 广东中山 528400"],"fundList_en":["The Research and Development Projects in Key Areas of Guangdong Province (2019B111106002); National Key Research and Development Program of China (2022YFB3706404); National Natural Science Foundation of China (51978579, 52108176); The Transportation Science and Technology Project of Sichuan Province (2019-ZL-12)

摘要：为了给解决耐候钢桥在应用和发展中所面临的腐蚀问题提供理论方法与对策，针对耐候钢在大气环境中的腐蚀损伤演化特性，通过编制MATLAB程序，建立了基于三维元胞自动机技术的耐候钢焊接节点大气腐蚀经时演化模型。该模型根据耐候钢在大气腐蚀过程中发生的化学反应，将大气腐蚀系统中的关键元素抽象成4种元胞类型，并离散成元胞网格。对母材和焊缝分别定义了不同的元胞邻居类型，模拟了耐候钢焊接节点代表性体元在介观尺度上的腐蚀演化过程，并通过大气暴露试验验证了所提出方法的可行性和有效性，揭示了耐候钢焊接节点腐蚀动力学及蚀坑演化规律，分析了溶解氧浓度和溶解概率对腐蚀损伤的影响。在此基础上提出了耐候钢大气腐蚀经时演化预测方法。研究结果表明：所提出的耐候钢焊接节点经时演化模型稳定可靠，演化规律合理，当时间尺度和空间尺度分别设置为0.2年和100 μm时，模拟结果与大气暴露试验数据吻合良好；耐候钢焊接节点的腐蚀损伤主要由溶解概率和溶解氧浓度决定，平均腐蚀深度随溶解概率和溶解氧浓度的增加而增大。所提出的耐候钢大气腐蚀演化预测方法能够较为准确地再现研究对象的大气腐蚀过程，描述和识别研究对象在大气中的腐蚀动力学、腐蚀形态和蚀坑分布特征，可为耐候钢及其焊接节点在长期大气腐蚀过程中的腐蚀行为连续预测提供依据。

关键词：桥梁工程,耐候钢,元胞自动机,预测方法,焊接节点,经时演化模型,大气腐蚀

基金资助：广东省重点领域研发计划项目（2019B111106002）；国家重点研发计划项目（2022YFB3706404）；国家自然科学基金项目（51978579，52108176）；四川省交通运输科技项目（2019-ZL-12）