第2组-船舶与海洋工程结构腐蚀损伤评估方法课件

船舶与海洋工程结构腐蚀损伤评估方法原慜田幸暖朱婧迪饶靖林盼盼张雪莲船舶与海洋工程原慜田幸暖朱婧迪1结构腐蚀损伤概述国内外研究动态研究案例介绍结论目录结构腐蚀损伤概述国内外研究动态研究案例介绍结论目录21结构腐蚀损伤概述1结构腐蚀损伤概述3结构腐蚀损伤概述

由于船舶和海洋工程结构物长期航行于海洋中，不同程度地受到各种腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀。当结构上的各种机械及舾装设备的腐蚀达到一定程度时，设备将不能正常工作和运转，产生各式各样的机械故障，严重时会使结构物丧失正常工况下的承载能力，造成危险事故。海洋工程结构物腐蚀清理船舶发生不均匀腐蚀结构腐蚀损伤概述由于船舶和海洋工程结构物长4结构腐蚀损伤概述腐蚀厚度曲线d(t)函数形式分类

线性模型指数模型Weibull模型均匀腐蚀模型局部腐蚀模型假定板厚度随时间线性变化实际非线性更合理主要集中在点腐蚀方面以点蚀深度为单一指标存在不足检测技术无损探伤目视检测超声波检测

完全避免船舶和海洋工程结构物在水域中的腐蚀失效是不可能的，主要是及时将其控制在合理的水平，使设施在预期的服役期间良好的运行，保证其安全性和可靠性，减少由设施过早腐蚀损伤所造成的经济损失。结构腐蚀损伤概述腐蚀厚度曲线d(t)函数形式分类线性模型指52国内外研究动态2国内外研究动态6国内外研究动态研究方向无损害结构腐蚀检测评估结构腐蚀模型建立，规律总结Paik模型GuedesSoares模型腐蚀损伤对船海结构物极限强度、屈曲强度等的影响进行研究整体结构体系分析细致到对结构构件腐蚀损伤的研究王海涛、韩恩厚等人通过对腐蚀失效案例的收集整理和分析，先后研制开发了腐蚀评价专家系统、腐蚀损伤评价人工智能系统。P.Fromme在实验室中运用高频超声波法测量已腐蚀损伤的船舶和海洋工程结构的结构厚度以评估判断结构腐蚀损伤程度S.Saad-Eldeen等人对船体中的箱梁结构进行了一系列的实验和数值模拟分析，得到腐蚀对箱梁结构极限强度新的应力应变曲线关系K.TranNguyen等学者基于整体应力和局部应力的方法对腐蚀油轮的疲劳损伤进行评估M.J.Palakal建立的腐蚀损坏评估智能系统。。。。。。。。。。。。国内外研究动态研究方向无损害结构腐蚀检测评估结构腐蚀模型建立7国内外研究动态钢结构腐蚀评估检测技术表观检查法超声波法非电化学检测方法电化学检测方法表观检查法、超声波法、涡流法、声发射法线性极化法、交流阻抗法、电化学噪声法定性描述方法简单精度取决于个人能力与经验水平灵敏度高操作方便适用范围广存在盲区近表面检测能力差国内外研究动态钢结构腐蚀评估检测技术表观检查法超声波法非电化8国内外研究动态涡流检测法原理图声发射法检测信号受探头、待测工件材料属性的变化、几何尺寸变化等因素的影响较大精确确定裂纹产生时间快速准确对无应力存在的其他腐蚀形态的检测无能为力无接触测量检测速度高自动化检测适合在线普检可以高温检测材料或工件受力作用时产生变形或断裂而以弹性波形式释放出应变能的现象，称为声发射国内外研究动态涡流检测法原理图声发射法检测信号受探头、待测工9国内外研究动态从扫描图像上获得的小波参数使用聚类算法首先分类腐蚀与未腐蚀区域，再对腐蚀区域进一步用人工神经网络研究由于腐蚀而造成的材料亏损腐蚀损坏评估的智能计算方法国内外研究动态从扫描图像上获得的小波参数使用聚类算法首先分类103

研究案例介绍3研究案例介绍11研究案例介绍案例一：使用高频超声波法测量结构厚度，评估结构腐蚀程度

厚度减少程度是评估判断腐蚀损伤结构是否失效的重要指标。通过高频超声波法对钢铁标本进行无损检测和监测，使用标准的超声波换能器，通过分析不同的波模式和干扰获取结构的厚度大小，从而确定结构腐蚀损伤程度。钢铁试样传感器激光多普勒测速仪滤波器放大器示波器信号发生器研究案例介绍案例一：厚度减少程度是评估判断12研究案例介绍案例二：严重腐蚀对箱型钢梁极限强度的影响实验中使用的箱梁结构标本之一评判一个结构体系的腐蚀损伤程度，必须先评判组成体系的各构件的损伤。其弹性模量函数方程如下所示：处理方法：将极限弯矩与现有的经验公式

比较

弹性模量减少量作为计算函数

并由结构横截面积减少量计算研究人员：S.Saad-Eldeen、Y.Garbatov等研究对象：3个不同腐蚀程度的箱型梁结构研究方法：实验和数值模拟分析结合运用非线性有限元分析比较数值评估结果和实验数据结果结论：提出一种考虑残余应力和腐蚀

作用的新的一种应力-应变关系研究案例介绍案例二：严重腐蚀对箱型钢梁极限强度的影响实验中使13研究案例介绍研究过程①提供3个不同腐蚀程度的箱型钢梁标本进行实验包括初始、中度和重度腐蚀。初度中度重度研究案例介绍研究过程①提供3个不同腐蚀程度的箱型钢梁标本进行14研究案例介绍②3个标本经过腐蚀恶化测试后不同腐蚀程度的甲板厚度如图所示：③实验设置图如左所示，采用四点支撑对结构施加垂向弯矩。研究过程研究案例介绍②3个标本经过腐蚀恶化测试后不同腐蚀程度的甲板厚15研究案例介绍④3个标本试样在最终实验的崩溃模式如图所示：⑤实验后结构机械性能改变，体现在弹性模量的减少，得到新的应力应变关系弹性模量腐蚀前后的对比图初度腐蚀中度腐蚀重度腐蚀研究案例介绍④3个标本试样在最终实验的崩溃模式如图所示：⑤实16研究案例介绍⑥再对结构进行有限元分析，进一步运用非线性有限元分析得出弹性模量在结构腐蚀损伤后的变化规律，对假设的函数关系式进行验证。均匀腐蚀分析结果与实际腐蚀结果对比研究案例介绍⑥再对结构进行有限元分析，进一步运用非线性有限元174

结论4结论18结论待解决的问题测量方法多数以结构厚度减少量为参数，只能以均匀腐蚀模型计算评估结构腐蚀程度以点腐蚀模型为评估标准

做好结构的腐蚀防护，同时运用已总结归纳的规律和检测方法对腐蚀损伤结构进行管理和监测提高测量灵敏度和精确度结论待解决的问题测量方法多数以结构厚度减少19参考文献[1]刘子畅，邵慧观.海洋环境下钢结构腐蚀损伤机理及检测方法探讨[J].河南水利与南水北调，2013，（24）：50-51[2]任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方法[J].机械强度，2007，29（6）：992-996[3]王海涛，关辉，韩恩厚，柯伟.腐蚀损伤评价专家系统的研制和开发[J].中国腐蚀与防护学报，2004，（24）：105-107[4]柯伟，王海涛，韩恩厚.腐蚀损伤评价人工智能系统AISCA的研制和开发[J].P理化检验-物理分册，2005，（41）：1-8[5]张健，沈中祥，王自力，嵇春艳.腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究[J].2012，（16）：1283-1290[6]P.Fromme.Monitoringofcorrosiondamageusinghigh-frequencyguidedultrasonicwaves[J].HealthMonitoringofStructuralandBiologicalSystems(2013)[7]S.Saad-Eldeen，Y.Garbatov，C.GuedesSoares.Effectofcorrosionseverityontheultimatestrengthofasteelboxgirder[J].EngineeringStructures49(2013)560–571[8]S.Saad-Eldeen，Y.Garbatov，C.GuedesSoares.Experimentalassessmentoftheultimatestrengthofaboxgirdersubjectedtoseverecorrosion[J].MarineStructures24(2011)338–357[9]K.TranNguyen，Y.Garbatov，C.GuedesSoares，Fatiguedamageassessmentofcorrodedoiltankerdetailsbasedonglobalandlocalstressapproaches[J].InternationalJournalofFatigue43(2012)17–206[10]何亮亮.边界元法评价和优化船舶腐蚀防护方案的研究[D].大连:大连海事大学材料学院，2008.参考文献[1]刘子畅，邵慧观.海洋环境下钢结构腐蚀损伤机理20参考文献[11]任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方法[J].机械强度，2007，29(6):992-996.[12]杨万鹏.腐蚀损伤船体结构屈曲强度评估方法研究与实现[D].大连:大连理工大学船舶工程学院，2008.[13]张岩.含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究[D].大连:大连理工大学船舶工程学院，2011.[14]张健，沈中祥，王自力，嵇春燕.腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究[J].船舶力学，2012，16(11):1283-1290.[15]ThandarKnaing，JINYongxing.Analysisontimevariantreliabilityofprimaryshiphullsubjectedtocorrosion[J].JOURNALOFSHANGHAIMARITMEUNIVERSITY，2007，28(1):160-164.[16]金国锋，张炜，杨正伟等.涂层下金属腐蚀损伤的红外热波检测与评估[J].腐蚀科学与防护技术，2013，25(1):58-62.[17]王燕舞，崔维成.考虑腐蚀影响的船舶结构可靠性研究现状和展望[J]船舶力学，2007，11(2):307—320.[18]王燕舞，吴晓源，张雨华，黄小平，崔维成.船舶钢结构海洋环境点蚀模型研究之二：实船蚀坑形态与径深比时变模型[J].船舶力学，2007，11(5):735—743.[19]张广智，裘达夫，左昭武.船体腐蚀规律与防腐蚀对策[J].中国修船，2003(6):34-36.[20]郑金东.浅议船体腐蚀与维护保养措施[J].中国水运，2013，13(1):1-2.参考文献[11]任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方21参考文献[21]于世旭.海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法研究[D].大连:大连理工大学船舶学院，2013.[22]景磊.在役船舶的腐蚀疲劳寿命评估研究[D].天津:天津大学建筑工程学院，2011:14-44.[23]HenrikWall，LarsWadsö.Corrosionratemeasurementsinsteelsheetpilewallsinamarineenvironment[J].MarineStructures，2013，33:21–32.[24]KrisDeBaere，HelenVerstraelen，PhilippeRigo，StevenVanPasselc，d，SilviaLenaerts，GeertPotters.Reducingthecostofballasttankcorrosion:aneconomicmodelingapproach[J].MarineStructures，2013，32:136–152.[25]GaoDa-wei，ShiGui-jie，WangDe-yu.Residualultimatestrengthofhullstructureswithcrackandcorrosiondamage[J].MarineStructures，EngineeringFailureAnalysis，2012，25:316–328.[26]赵亮亮，袁成清，董丛林，严新平.船用太阳能电池板玻璃盖片腐蚀损伤效应研究[J].润滑与密封，2010，35(4):58-61.[27]秦圣平，崔维成，沈凯.船舶结构时变可靠性分析的一种非线性腐蚀模型[J].船舶力学，2003，7(1):94-103.[28]王燕舞.考虑腐蚀影响的船舶极限强度研究[D].上海:上海交通大学船舶学院，2008.参考文献[21]于世旭.海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方22Thankyou!Thankyou!23船舶与海洋工程结构腐蚀损伤评估方法原慜田幸暖朱婧迪饶靖林盼盼张雪莲船舶与海洋工程原慜田幸暖朱婧迪24结构腐蚀损伤概述国内外研究动态研究案例介绍结论目录结构腐蚀损伤概述国内外研究动态研究案例介绍结论目录251结构腐蚀损伤概述1结构腐蚀损伤概述26结构腐蚀损伤概述

由于船舶和海洋工程结构物长期航行于海洋中，不同程度地受到各种腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀。当结构上的各种机械及舾装设备的腐蚀达到一定程度时，设备将不能正常工作和运转，产生各式各样的机械故障，严重时会使结构物丧失正常工况下的承载能力，造成危险事故。海洋工程结构物腐蚀清理船舶发生不均匀腐蚀结构腐蚀损伤概述由于船舶和海洋工程结构物长27结构腐蚀损伤概述腐蚀厚度曲线d(t)函数形式分类

线性模型指数模型Weibull模型均匀腐蚀模型局部腐蚀模型假定板厚度随时间线性变化实际非线性更合理主要集中在点腐蚀方面以点蚀深度为单一指标存在不足检测技术无损探伤目视检测超声波检测

完全避免船舶和海洋工程结构物在水域中的腐蚀失效是不可能的，主要是及时将其控制在合理的水平，使设施在预期的服役期间良好的运行，保证其安全性和可靠性，减少由设施过早腐蚀损伤所造成的经济损失。结构腐蚀损伤概述腐蚀厚度曲线d(t)函数形式分类线性模型指282国内外研究动态2国内外研究动态29国内外研究动态研究方向无损害结构腐蚀检测评估结构腐蚀模型建立，规律总结Paik模型GuedesSoares模型腐蚀损伤对船海结构物极限强度、屈曲强度等的影响进行研究整体结构体系分析细致到对结构构件腐蚀损伤的研究王海涛、韩恩厚等人通过对腐蚀失效案例的收集整理和分析，先后研制开发了腐蚀评价专家系统、腐蚀损伤评价人工智能系统。P.Fromme在实验室中运用高频超声波法测量已腐蚀损伤的船舶和海洋工程结构的结构厚度以评估判断结构腐蚀损伤程度S.Saad-Eldeen等人对船体中的箱梁结构进行了一系列的实验和数值模拟分析，得到腐蚀对箱梁结构极限强度新的应力应变曲线关系K.TranNguyen等学者基于整体应力和局部应力的方法对腐蚀油轮的疲劳损伤进行评估M.J.Palakal建立的腐蚀损坏评估智能系统。。。。。。。。。。。。国内外研究动态研究方向无损害结构腐蚀检测评估结构腐蚀模型建立30国内外研究动态钢结构腐蚀评估检测技术表观检查法超声波法非电化学检测方法电化学检测方法表观检查法、超声波法、涡流法、声发射法线性极化法、交流阻抗法、电化学噪声法定性描述方法简单精度取决于个人能力与经验水平灵敏度高操作方便适用范围广存在盲区近表面检测能力差国内外研究动态钢结构腐蚀评估检测技术表观检查法超声波法非电化31国内外研究动态涡流检测法原理图声发射法检测信号受探头、待测工件材料属性的变化、几何尺寸变化等因素的影响较大精确确定裂纹产生时间快速准确对无应力存在的其他腐蚀形态的检测无能为力无接触测量检测速度高自动化检测适合在线普检可以高温检测材料或工件受力作用时产生变形或断裂而以弹性波形式释放出应变能的现象，称为声发射国内外研究动态涡流检测法原理图声发射法检测信号受探头、待测工32国内外研究动态从扫描图像上获得的小波参数使用聚类算法首先分类腐蚀与未腐蚀区域，再对腐蚀区域进一步用人工神经网络研究由于腐蚀而造成的材料亏损腐蚀损坏评估的智能计算方法国内外研究动态从扫描图像上获得的小波参数使用聚类算法首先分类333

研究案例介绍3研究案例介绍34研究案例介绍案例一：使用高频超声波法测量结构厚度，评估结构腐蚀程度

厚度减少程度是评估判断腐蚀损伤结构是否失效的重要指标。通过高频超声波法对钢铁标本进行无损检测和监测，使用标准的超声波换能器，通过分析不同的波模式和干扰获取结构的厚度大小，从而确定结构腐蚀损伤程度。钢铁试样传感器激光多普勒测速仪滤波器放大器示波器信号发生器研究案例介绍案例一：厚度减少程度是评估判断35研究案例介绍案例二：严重腐蚀对箱型钢梁极限强度的影响实验中使用的箱梁结构标本之一评判一个结构体系的腐蚀损伤程度，必须先评判组成体系的各构件的损伤。其弹性模量函数方程如下所示：处理方法：将极限弯矩与现有的经验公式

比较

弹性模量减少量作为计算函数

并由结构横截面积减少量计算研究人员：S.Saad-Eldeen、Y.Garbatov等研究对象：3个不同腐蚀程度的箱型梁结构研究方法：实验和数值模拟分析结合运用非线性有限元分析比较数值评估结果和实验数据结果结论：提出一种考虑残余应力和腐蚀

作用的新的一种应力-应变关系研究案例介绍案例二：严重腐蚀对箱型钢梁极限强度的影响实验中使36研究案例介绍研究过程①提供3个不同腐蚀程度的箱型钢梁标本进行实验包括初始、中度和重度腐蚀。初度中度重度研究案例介绍研究过程①提供3个不同腐蚀程度的箱型钢梁标本进行37研究案例介绍②3个标本经过腐蚀恶化测试后不同腐蚀程度的甲板厚度如图所示：③实验设置图如左所示，采用四点支撑对结构施加垂向弯矩。研究过程研究案例介绍②3个标本经过腐蚀恶化测试后不同腐蚀程度的甲板厚38研究案例介绍④3个标本试样在最终实验的崩溃模式如图所示：⑤实验后结构机械性能改变，体现在弹性模量的减少，得到新的应力应变关系弹性模量腐蚀前后的对比图初度腐蚀中度腐蚀重度腐蚀研究案例介绍④3个标本试样在最终实验的崩溃模式如图所示：⑤实39研究案例介绍⑥再对结构进行有限元分析，进一步运用非线性有限元分析得出弹性模量在结构腐蚀损伤后的变化规律，对假设的函数关系式进行验证。均匀腐蚀分析结果与实际腐蚀结果对比研究案例介绍⑥再对结构进行有限元分析，进一步运用非线性有限元404

结论4结论41结论待解决的问题测量方法多数以结构厚度减少量为参数，只能以均匀腐蚀模型计算评估结构腐蚀程度以点腐蚀模型为评估标准

做好结构的腐蚀防护，同时运用已总结归纳的规律和检测方法对腐蚀损伤结构进行管理和监测提高测量灵敏度和精确度结论待解决的问题测量方法多数以结构厚度减少42参考文献[1]刘子畅，邵慧观.海洋环境下钢结构腐蚀损伤机理及检测方法探讨[J].河南水利与南水北调，2013，（24）：50-51[2]任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方法[J].机械强度，2007，29（6）：992-996[3]王海涛，关辉，韩恩厚，柯伟.腐蚀损伤评价专家系统的研制和开发[J].中国腐蚀与防护学报，2004，（24）：105-107[4]柯伟，王海涛，韩恩厚.腐蚀损伤评价人工智能系统AISCA的研制和开发[J].P理化检验-物理分册，2005，（41）：1-8[5]张健，沈中祥，王自力，嵇春艳.腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究[J].2012，（16）：1283-1290[6]P.Fromme.Monitoringofcorrosiondamageusinghigh-frequencyguidedultrasonicwaves[J].HealthMonitoringofStructuralandBiologicalSystems(2013)[7]S.Saad-Eldeen，Y.Garbatov，C.GuedesSoares.Effectofcorrosionseverityontheultimatestrengthofasteelboxgirder[J].EngineeringStructures49(2013)560–571[8]S.Saad-Eldeen，Y.Garbatov，C.GuedesSoares.Experimentalassessmentoftheultimatestrengthofaboxgirdersubjectedtoseverecorrosion[J].MarineStructures24(2011)338–357[9]K.TranNguyen，Y.Garbatov，C.GuedesSoares，Fatiguedamageassessmentofcorrodedoiltankerdetailsbasedonglobalandlocalstressapproaches[J].InternationalJournalofFatigue43(2012)17–206[10]何亮亮.边界元法评价和优化船舶腐蚀防护方案的研究[D].大连:大连海事大学材料学院，2008.参考文献[1]刘子畅，邵慧观.海洋环境下钢结构腐蚀损伤机理43参考文献[11]任克亮，吕国志，陈跃良.腐蚀结构损伤评估方法[J].机械强度，2007，29(6):992-996.[12]杨万鹏.腐蚀损伤船体结构屈曲强度评估方法研究与实现[D].大连:大连理工大学船舶工程学院，2008.[13]张岩.含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究[D].大连:大连理工大学船舶工程学院，2011.[14]张健，沈中祥，王自力，嵇春燕.腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究[J].船舶力学，2012，16(11):1283-1290.[15]ThandarKnaing，JINYongxing.Analysisontimevariantreliabilityofprimaryshiphullsubjectedtocorrosion[J].JOURNALOFSHANGHAIMARITMEUNIVERSITY，2007，28(1):160-164.[16]金国锋，张炜，杨正伟等.涂层下金属腐蚀损伤的红外热波检测与评估[J].腐蚀科学与防护技术，2013，25(1):58-62.[17]王燕舞，崔维成.考虑腐蚀影响的船舶结构可靠性研究现状和展望[J]船舶力学，2007，11(2):307—320.[18]王燕舞，吴晓源，