بررسی خوردگی ناشی از جریان های پراکنده با فرکانس پایین بر روی زیرساخت های بتن مسلح در سیستم منبع تغذیه حمل و نقل ریلی با سرعت بالا

Investigation of the low-frequency stray current induced corrosion on reinforced concrete infrastructure in high-speed rail transit power supply system

چکیده
1 مقدمه
2 مدل ریاضی خوردگی جریان های پراکنده ناشی از جریان متناوب با فرکانس پایین
2.1 مدل هندسی ساختارهای بتنی تقویت شده
2.2 مدل عددی خوردگی ایجاد شده از جریان پراکنده ناشی از جریان متناوب با فرکانس پایین
3 مواد و روش ها
3.1 مواد مورد استفاده در آزمایش
3.2 تست الکتروشیمیایی
4 بحث و نتیجه گیری
4.1 نتایج تست تافل
4.2 پیاده سازی عددی
4.3 تطبیق آزمایشگاهی
5 جمع بندی
میزان مشارکت نویسندگان
اعلان تعارض منافع
تقدیر و تشکر
مراجع

چکیده

حمل و نقل ریلی الکتریکی پرسرعت (HSERT ) در سراسر جهان گسترش فراوانی داشته است. با این وجود زیرساخت های بتنی تقویت شده (RCI )، علی الخصوص زیرساخت های مورد استفاده در سکوی پل های راه آهن، در معرض خطر ترک خوردگی براثر جریان های پراکنده می باشند. تحقیق حاضر به بررسی مکانیزم ایجاد ترک بر اثر جریان های پراکنده با فرکانس پایین اختصاص داشته پایه ای علمی برای تعمیر، پایداری و طراحی عملکرد زیرساخت های بتنی در طول عمر استفاده از آن ها فراهم می نماید. مدل ریاضی مربوط به ترک های ایجاد شده به دلیل جریان های پراکنده با فرکانس پایین با در نظر گرفتن توزیع فضایی و زمان مصرف اکسیژن در کنار اشباع حفرات موجود در زیرساخت های بتنی تقویت شده ایجاد گردیده اند. به دلیل نوسانات غلظت اکسیژن از حالت شبه پایا استفاده شده و رفتار خوردگی زیرساخت های بتنی تقویت شده با اشباع حفرات مختلف نسبت به جریان های پراکنده با فرکانس پایین به صورت سیستماتیک با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج مدل ریاضی به وسیله اندازه گیری های پتانسیل نیم سلول مورد بررسی قرار گرفته اند.

1 مقدمه

رشد سریع حمل و نقل ریلی برقی پرسرعت در مواجهه با نیازمندی های گوناگون در حوزه های ذخیره انرژی، حفاظت از محیط زیست و توسعه پایدار به تدریج تبدیل به یکی از اساسی ترین شیوه های حمل و نقلی شده است. زیرساخت های بتنی تقویت شده، خصوصا زیرساخت های مورد استفاده در پل های راه آهن، نقش مهمی را در امنیت این روش حمل و نقل ایفا می کنند. با این وجود خوردگی های ایجاد شده بر اثر جریان های پراکنده از حمل و نقل ریلی الکتریکی تاثیر به سزایی بر پایداری و طول عمر این زیرساخت های بتنی دارند [2].

5 جمع بندی

در پی گسترش سریع حمل و نقل ریلی پرسرعت جریان پراکنده به یک خطر احتمالی در تخریب پایداری زیرساخت های بتنی تقویت شده تبدیل شده است. تحقیق حاضر به بررسی مکانیزم خوردگی جریان های پراکنده اختصاص داشته و پایه ای را برای تحقیقات آتی (شامل تخمین قابلیت تعمیر، پایداری و طراحی عملکردی دوره کاری ساختارهای بتنی تقویت شده، در کنار بهینه سازی سیستم های محافظت در برابر خوردگی) فراهم می آورد. از سوی دیگر در این تحقیق از جریان های پراکنده با فرکانس پایین استفاده شده که به شرایط واقعی نزدیک تر بوده و توزیع فضایی و میزان مصرف زمانی اکسیژن (عامل قطبش زای ضروری برای فرآیند کاتد) نیز در نظر گرفته شده است. علاوه براین میزان اشباع حفرات ملات نیز در روش المان محدود مورد توجه قرار گرفته است.

Abstract

High-speed electrified rail transit (HSERT) has been developed intensely worldwide. However, the reinforced concrete infrastructure (RCI), especially for the deck of viaducts, has the risk of stray current (SC) induced corrosion. The present research is dedicated to revealing the mechanism of low-frequency SC (LSC) induced corrosion and providing a scientific basis to ensure serviceability, sustainability and cycle-life performance design of RCI. Considering the spatial distribution and time consumption of oxygen as well as pore saturation of RCI, the mathematical model of LSC induced corrosion is established. Based on the fluctuations of oxygen concentration, the quasi-steady state is proposed. And the corrosion behaviors of RCI with different pore saturation subjected to LSC are compared systematically. The results of mathematical model are verified by the measurement of half-cell potential.

1 Introduction

The rapid development of the high-speed electrified rail transit (HSERT) meets the strategic requirements of energy conservation, environmental protection and sustainable development, which has gradually become one of the most vital modes of transportation for individuals. The reinforced concrete infrastructures (RCI), especially for the viaducts, play a significant role in the safety of HSERT. However, corrosion induced by stray current (SC) from HSERT seriously affecting the durability of RCI[2].

5 Conclusion

The SC has become a potential hazard deteriorates the durability of RCI due to the rapid development of HSERT. The present research is dedicated to revealing the corrosion mechanism of SC and providing basis for subsequent researches (including the evaluation of serviceability, sustainability and cycle-life performance design of RCI as well as the optimization of corrosion protection system). On the one hand, the LSC which is closer to the actual project is adopted; on the other hand, the spatial distribution and time consumption of oxygen concentration (as the crucial depolarizer for cathode process) as well as the pore saturation of the mortar are considered in FEM.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی خوردگی ناشی از جریان های پراکنده با فرکانس پایین بر روی زیرساخت های بتن مسلح در سیستم منبع تغذیه حمل و نقل ریلی با سرعت بالا

Investigation of the low-frequency stray current induced corrosion on reinforced concrete infrastructure in high-speed rail transit power supply system