脱硫防腐鳞片胶泥衬里减缓应力腐蚀的机理

2020-3-12 12:28:34      点击:
脱硫防腐鳞片衬里结构与玻璃钢结构相比,大大改变了树脂的固化收缩及热应力的作用状态,从而减小了残余应力和热应力的影响,提高了界面强度。从图25.2.3-1和图25.2.3-2中可以看出:
脱硫防腐鳞片胶泥衬里减缓应力腐蚀的机理
(1)在玻璃钢衬里中,树脂呈连续膜状,树脂在膜层内固化时,因分子的集聚态和构象发生变化,导致体积收缩,而玻璃纤维的体积几乎不变化,两者之间必然产生界面收缩应力(即固化残余应力),这些应力经过纤维和树脂传递,是有规则的方向,收缩方向为沿纤维往玻璃钢材料中央,残余应力沿相反方向。
又由于树脂与纤维的线胀系数不同,受环境热影响不同,故在树脂层内及界面间产生热胀应力,且热胀应力经连续的玻纤及树脂相互传递,往往在衬层缺陷处形成应力集中及叠加,从而导致衬层缺陷处局部破坏。
(2)在脱硫防腐鳞片衬里中,分散状的鳞片排列是无需的叠层,整体上平行排列的,但在局部还是有一定倾角的,因此树脂的缩胀被鳞片分割成一个个分散的小区域,又由于方向无序性,导致其固化残余应力或环境热应力在一个个分散的小区域内相互抵消了,并未传递叠加,这样以来整个防腐层的残余应力大大减小,界面强度大大提高,微裂纹也就相应减少了。
脱硫防腐鳞片胶泥衬里减缓应力腐蚀的机理
另外,树脂与鳞片之间产生的热胀应力因鳞片是分散体,可随着树脂的缩胀移位,故界面缩胀应力被用来对鳞片位移做功,将应力松弛掉。这样使得防腐层内的残余应力大大减小,相应的衬层内界面强度也大大提高,微裂纹生成和发展的可能性也大大降低。
为了更直观地了解脱硫防腐鳞片与玻璃钢二者残余应力的状况,对两种材料分别做了激光光强测定分析。激光光遇法测定残余应力是利用高分子材料(或其复合材料)在一定条件下(如大分子取向、成型残余应力等)对通过的激光所具有的双折射原理测取通过试样的激光双折射光强,计算出光程差及双折射率,从而判定残余应力的大小。由于鳞片衬里与玻璃钢均属手糊成型热固性网状缠绕结构,不存在大分子取向,故在试样中影响激光产生双折射的因素只有残余应力。
在激光光强法应力分析中,如试样无应力,则激光通过试样时,不产生双折射,计算机处理图像为一直线;如试样为等应力,则图像为一正弦波形;由于高分子及其复合材料具有多分散特性,故残余应力的分布也具有多分散特性,因此计算机处理的波形图像也是波峰、波谷不规则的波形,但其波峰、波谷变化值的平均值则反映了残余应力的大小。
脱硫防腐鳞片胶泥衬里减缓应力腐蚀的机理
从残余应力测定处理图形中(图25.2.3-3)可以看出鳞片材料与玻璃钢材料的残余应力差异。在图25.2.3-3中,鳞片材料几乎为一水平直线,而玻璃钢则呈不规范正弦波形,且波峰与波谷间差值较大。表明鳞片衬里的残余应力远小于玻璃钢。图25.2.3-4为脱硫防腐鳞片试片在硫酸液中浸泡后的残余应力测定结果(试验条件:25%硫酸,80℃;曲线1为3天;曲线2为6天)。说明试样经在一定环境温度下浸泡后,残余应力提高了。分析原因一是介质渗入及环境热应力作用激发了试样的固有缺陷,产生了新的应力作用;二是热应力在试样急冷过程中被滞留在试样中形成应力叠加所致。另外,从高温电镜拉伸破坏后的扫描电镜形貌分析看,脱硫防腐鳞片对因应力作用引起的裂纹发展有明显的抑制作用。在照片中,河流状条纹为裂纹走向,而河流状条纹的汇集点为裂纹的发展方向,当裂纹受应力、介质渗透等因素影响延伸发展时,被鳞片阻挡,而在无鳞片区,裂纹继续向前发展。由此推论:材料中的微裂纹在介质渗透及应力作用下的发展亦同样会受到鳞片的阻挡,因而使其破坏作用受到了限制。
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