3.4 水工钢闸门腐蚀状况检测工程实例
【工程实例】某水利水电工程闸门腐蚀状况检测。
某水利水电工程的金属结构已使用9年。根据国内外水利枢纽闸门泄洪运行实践及2004年该水电厂第二轮大坝安全定期检查要求,2004年对该水电厂水工金属结构进行了安全检测与复核。下面主要介绍该工程中闸门腐蚀状况检测的情况与结果。
该工程主要采用HS510数字式超声波探测仪测量闸门的面板和梁腹板的厚度,用游标卡尺测量梁翼缘的厚度。对7扇闸门的腐蚀量全部作了测量,其结果作为应力校核的依据。
根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》(SL101—94)的要求,对闸门各构件腐蚀较重和腐蚀较轻的部位均进行了厚度检测。对腐蚀严重的部位检测的点适量增加,然后对检测数据进行处理,得出各构件平均腐蚀量和蚀余厚度。
3.4.1 外观腐蚀状况检查
3.4.1.1 表孔工作弧门腐蚀状况
表孔工作弧门保护较好,闸门表面均已喷锌,但五扇闸门下部易积水处的钢板、止水压板、连接螺栓等仍有轻微的锈蚀情况。总体来说闸门锈蚀程度较轻,锈蚀量很小。其中,1#表孔工作弧门平均锈蚀量为0~0.2mm;2#表孔工作弧门平均锈蚀量为0.1~0.5mm;3#表孔工作弧门平均锈蚀量为0~0.2mm;4#表孔工作弧门平均锈蚀量为0~0.1mm;5#表孔工作弧门平均锈蚀量为0~0.1mm(见图3-2至图3-7)。
图3-2 表孔工作门止水压板锈蚀情况
图3-3 表孔工作门螺栓锈蚀情况
图3-4 表孔工作门定向轮锈蚀情况
图3-5 表孔工作门板格锈蚀情况
图3-6 表孔工作门吊点锈蚀情况
图3-7 表孔工作门底梁锈蚀情况
3.4.1.2 中孔工作弧门腐蚀状况
中孔工作弧门保护较好,闸门表面均已喷锌,由于弧门止水效果不好,水大量从弧门顶部及两侧流到弧门下游面,致使弧门下游面的面板、隔板、主梁、次梁、支腿等部位浸于水中,其表面已滋生青苔、水草等生物,弧门下部板格内还积有大量的淤泥及杂物,这些都会加快弧门的腐蚀速度。弧门止水压板、吊点、支铰处螺栓及其座板等已产生锈蚀。但总体来说闸门锈蚀程度较轻,各部位厚度基本无变化(见图3-8至图3-11)。
图3-8 中孔弧门吊点锈蚀情况
图3-9 中孔弧门液压杆螺纹锈蚀情况
图3-10 中孔弧门支铰锈蚀情况
图3-11 中孔弧门支腿翼缘锈蚀情况
3.4.1.3 表孔检修门腐蚀状况
总的来说表孔检修闸门保护较好,除了闸门面板、隔板有锈迹外,其余部分表面状况较好,无明显锈蚀现象。闸门平均锈蚀量为0.1~0.3mm(见图3-12)。
3.4.1.4 中孔检修门腐蚀状况
中孔检修闸门由于长期处于水中,闸门滚轮、定向轮、螺栓及局部翼缘已锈蚀,其他部位基本完好未锈。闸门平均锈蚀量只有0~0.2mm。(见图3-13至图3-16)。
图3-12 表孔检修门锈蚀情况
图3-13 中孔检修门滚轮锈蚀情况
图3-14 中孔检修门止水压板锈蚀情况
图3-15 中孔检修门定向轮锈蚀情况
图3-16 中孔检修门下游面锈蚀情况
3.4.2 金属结构腐蚀量测量
本实验中,曾对1#、2#、3#、4#、5#表孔工作弧门腐蚀量进行了测量,由于篇幅关系,这里只摘录1#和2#表孔工作弧门腐蚀量测量表,其余省略。
3.4.2.1 1#表孔工作弧门腐蚀量测量
1#表孔工作弧门腐蚀量测量结果如表3-1所示。
表3-1 1#表孔工作弧门腐蚀量测量表 单位:mm
续表
3.4.2.2 2 #表孔工作弧门腐蚀量测量
2#表孔工作弧门腐蚀量测量结果如表3-2所示。
表3-2 2#表孔工作弧门腐蚀量测量表 单位:mm
续表
3.4.2.3 中孔工作门腐蚀量测量
中孔工作门腐蚀量测量结果如表3-3所示。
表3-3 中孔工作门腐蚀量测量表 单位:mm
续表
3.4.2.4 表孔检修门腐蚀量测量
表孔检修门腐蚀量测量结果如表3-4所示。
表3-4 表孔检修门腐蚀量测量表 单位:mm
续表
3.4.2.5 中孔检修门腐蚀量测量
中孔检修门腐蚀量测量结果如表3-5所示。
表3-5 中孔检修门腐蚀量测量表 单位:mm
续表
3.4.3 测量结果的可靠度分析
3.4.3.1 表孔工作弧门
1.支臂翼缘厚度测试结果的可靠度
测量结果的可靠度分析方法是:首先画出支臂翼缘厚度测试结果的直方图,然后计算其均值与方差,再利用χ2检验测试结果是否服从正态分布,最后确定其可靠度(或置信概率)为95%时支臂翼缘厚度的置信区间。
(1)画出支臂翼缘厚度测试结果的直方图
支臂翼缘厚度测试的直方图如图3-17所示。
(2)计算支臂翼缘厚度测试数据的均值与标准差
支臂翼缘厚度的均值与方差S2:
可见,μ== 15.9,σ= S*= 0.14
(3)检验测试结果是否服从正态分布
假设H0:x服从正态分布,x~N(15.9,0.14)。
图3-17 支臂翼缘厚度测试结果直方图
根据χ2分布检验,概率为
同理:P2= 0.2171,P3= 0.2812,P4= 0.2171,P5= 0.1056,P6= 0.0305。
χ2值计算过程如表3-6所示。
表3-6 χ2值计算过程
因此,接受假设H0,支臂翼缘厚度测量结果服从正态分布。
(4)确定其可靠度为95%时支臂翼缘厚度的置信区间
当置信概率为95%时,有
置信区间为
置信上限:x+μα/2= 15.9+ 1.96= 16.0
置信下限:-μα/2= 15.9-1.96= 15.8
因此,支臂翼缘厚度的可靠度为95%时的置信区间为(15.8,16.0)。
2.面板的可靠度
(1)面板厚度测试结果直方图
面板厚度测试结果直方图如图3-18所示。
图3-18 面板厚度测试结果直方图
(2)确定其可靠度为95%时面板厚度的置信区间
当置信概率为95%时,
置信区间为
是标准正态分布关于的上侧分位数,当概率为1-α= 95%时,= 1.96。
置信上限:
置信下限:
因此,支臂翼缘厚度的可靠度为95%的置信区间为(11.7,11.9)。
根据上述方法,亦可确定表孔工作弧门厚度测试结构的可靠度,其厚度为±0.1mm。
3.4.3.2 中孔工作弧门厚度测试结果的可靠度
根据上述方法,亦可确定中孔工作门厚度测试结果的可靠度,其厚度为±0.1mm。
3.4.3.3 表孔检修门和中孔检修门厚度测试结果的可靠度
根据上述方法,同样可确定表孔检修闸门和中孔检修闸门厚度测试结果的可靠度,其厚度为±0.1mm。
3.4.4 小结
从检查结果来看,各闸门均保护较好,基本无锈蚀现象。其中表孔工作弧门平均腐蚀量为0~0.3mm;中孔工作弧门钢板厚度无变化;表孔检修门平均腐蚀量为0.1~0.2mm;中孔检修门平均腐蚀量为0.1~0.2mm。此外,根据测试结果的可靠度分析,可靠度概率为95%,其厚度测试结果为x±0.1mm。因此,从材料腐蚀角度来看,几扇闸门不存在强度和稳定方面的安全问题。
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