船舶與海洋工程結構腐蝕損傷評估方法原慜田幸暖朱婧迪饒靖林盼盼張雪蓮船舶與海洋工程原慜田幸暖朱婧迪1結構腐蝕損傷概述國內外研究動態研究案例介紹結論目錄結構腐蝕損傷概述國內外研究動態研究案例介紹結論目錄21結構腐蝕損傷概述1結構腐蝕損傷概述3結構腐蝕損傷概述

由于船舶和海洋工程結構物長期航行于海洋中，不同程度地受到各種腐蝕介質的侵蝕而發生腐蝕。當結構上的各種機械及舾裝設備的腐蝕達到一定程度時，設備將不能正常工作和運轉，產生各式各樣的機械故障，嚴重時會使結構物喪失正常工況下的承載能力，造成危險事故。海洋工程結構物腐蝕清理船舶發生不均勻腐蝕結構腐蝕損傷概述由于船舶和海洋工程結構物長4結構腐蝕損傷概述腐蝕厚度曲線d(t)函數形式分類

線性模型指數模型Weibull模型均勻腐蝕模型局部腐蝕模型假定板厚度隨時間線性變化實際非線性更合理主要集中在點腐蝕方面以點蝕深度為單一指標存在不足檢測技術無損探傷目視檢測超聲波檢測

完全避免船舶和海洋工程結構物在水域中的腐蝕失效是不可能的，主要是及時將其控制在合理的水平，使設施在預期的服役期間良好的運行，保證其安全性和可靠性，減少由設施過早腐蝕損傷所造成的經濟損失。結構腐蝕損傷概述腐蝕厚度曲線d(t)函數形式分類線性模型指52國內外研究動態2國內外研究動態6國內外研究動態研究方向無損害結構腐蝕檢測評估結構腐蝕模型建立，規律總結Paik模型GuedesSoares模型腐蝕損傷對船海結構物極限強度、屈曲強度等的影響進行研究整體結構體系分析細致到對結構構件腐蝕損傷的研究王海濤、韓恩厚等人通過對腐蝕失效案例的收集整理和分析，先后研制開發了腐蝕評價專家系統、腐蝕損傷評價人工智能系統。P.Fromme在實驗室中運用高頻超聲波法測量已腐蝕損傷的船舶和海洋工程結構的結構厚度以評估判斷結構腐蝕損傷程度S.Saad-Eldeen等人對船體中的箱梁結構進行了一系列的實驗和數值模擬分析，得到腐蝕對箱梁結構極限強度新的應力應變曲線關系K.TranNguyen等學者基于整體應力和局部應力的方法對腐蝕油輪的疲勞損傷進行評估M.J.Palakal建立的腐蝕損壞評估智能系統。。。。。。。。。。。。國內外研究動態研究方向無損害結構腐蝕檢測評估結構腐蝕模型建立7國內外研究動態鋼結構腐蝕評估檢測技術表觀檢查法超聲波法非電化學檢測方法電化學檢測方法表觀檢查法、超聲波法、渦流法、聲發射法線性極化法、交流阻抗法、電化學噪聲法定性描述方法簡單精度取決于個人能力與經驗水平靈敏度高操作方便適用范圍廣存在盲區近表面檢測能力差國內外研究動態鋼結構腐蝕評估檢測技術表觀檢查法超聲波法非電化8國內外研究動態渦流檢測法原理圖聲發射法檢測信號受探頭、待測工件材料屬性的變化、幾何尺寸變化等因素的影響較大精確確定裂紋產生時間快速準確對無應力存在的其他腐蝕形態的檢測無能為力無接觸測量檢測速度高自動化檢測適合在線普檢可以高溫檢測材料或工件受力作用時產生變形或斷裂而以彈性波形式釋放出應變能的現象，稱為聲發射國內外研究動態渦流檢測法原理圖聲發射法檢測信號受探頭、待測工9國內外研究動態從掃描圖像上獲得的小波參數使用聚類算法首先分類腐蝕與未腐蝕區域，再對腐蝕區域進一步用人工神經網絡研究由于腐蝕而造成的材料虧損腐蝕損壞評估的智能計算方法國內外研究動態從掃描圖像上獲得的小波參數使用聚類算法首先分類103

研究案例介紹3研究案例介紹11研究案例介紹案例一：使用高頻超聲波法測量結構厚度，評估結構腐蝕程度

厚度減少程度是評估判斷腐蝕損傷結構是否失效的重要指標。通過高頻超聲波法對鋼鐵標本進行無損檢測和監測，使用標準的超聲波換能器，通過分析不同的波模式和干擾獲取結構的厚度大小，從而確定結構腐蝕損傷程度。鋼鐵試樣傳感器激光多普勒測速儀濾波器放大器示波器信號發生器研究案例介紹案例一：厚度減少程度是評估判斷12研究案例介紹案例二：嚴重腐蝕對箱型鋼梁極限強度的影響實驗中使用的箱梁結構標本之一評判一個結構體系的腐蝕損傷程度，必須先評判組成體系的各構件的損傷。其彈性模量函數方程如下所示：處理方法：將極限彎矩與現有的經驗公式

比較

彈性模量減少量作為計算函數

并由結構橫截面積減少量計算研究人員：S.Saad-Eldeen、Y.Garbatov等研究對象：3個不同腐蝕程度的箱型梁結構研究方法：實驗和數值模擬分析結合運用非線性有限元分析比較數值評估結果和實驗數據結果結論：提出一種考慮殘余應力和腐蝕

作用的新的一種應力-應變關系研究案例介紹案例二：嚴重腐蝕對箱型鋼梁極限強度的影響實驗中使13研究案例介紹研究過程①提供3個不同腐蝕程度的箱型鋼梁標本進行實驗包括初始、中度和重度腐蝕。初度中度重度研究案例介紹研究過程①提供3個不同腐蝕程度的箱型鋼梁標本進行14研究案例介紹②3個標本經過腐蝕惡化測試后不同腐蝕程度的甲板厚度如圖所示：③實驗設置圖如左所示，采用四點支撐對結構施加垂向彎矩。研究過程研究案例介紹②3個標本經過腐蝕惡化測試后不同腐蝕程度的甲板厚15研究案例介紹④3個標本試樣在最終實驗的崩潰模式如圖所示：⑤實驗后結構機械性能改變，體現在彈性模量的減少，得到新的應力應變關系彈性模量腐蝕前后的對比圖初度腐蝕中度腐蝕重度腐蝕研究案例介紹④3個標本試樣在最終實驗的崩潰模式如圖所示：⑤實16研究案例介紹⑥再對結構進行有限元分析，進一步運用非線性有限元分析得出彈性模量在結構腐蝕損傷后的變化規律，對假設的函數關系式進行驗證。均勻腐蝕分析結果與實際腐蝕結果對比研究案例介紹⑥再對結構進行有限元分析，進一步運用非線性有限元174

結論4結論18結論待解決的問題測量方法多數以結構厚度減少量為參數，只能以均勻腐蝕模型計算評估結構腐蝕程度以點腐蝕模型為評估標準

做好結構的腐蝕防護，同時運用已總結歸納的規律和檢測方法對腐蝕損傷結構進行管理和監測提高測量靈敏度和精確度結論待解決的問題測量方法多數以結構厚度減少19參考文獻[1]劉子暢，邵慧觀.海洋環境下鋼結構腐蝕損傷機理及檢測方法探討[J].河南水利與南水北調，2013，（24）：50-51[2]任克亮，呂國志，陳躍良.腐蝕結構損傷評估方法[J].機械強度，2007，29（6）：992-996[3]王海濤，關輝，韓恩厚，柯偉.腐蝕損傷評價專家系統的研制和開發[J].中國腐蝕與防護學報，2004，（24）：105-107[4]柯偉，王海濤，韓恩厚.腐蝕損傷評價人工智能系統AISCA的研制和開發[J].P理化檢驗-物理分冊，2005，（41）：1-8[5]張健，沈中祥，王自力，嵇春艷.腐蝕損傷對深海半潛式平臺結構極限強度的影響研究[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.邊界元法評價和優化船舶腐蝕防護方案的研究[D].大連:大連海事大學材料學院，2008.參考文獻[1]劉子暢，邵慧觀.海洋環境下鋼結構腐蝕損傷機理20參考文獻[11]任克亮，呂國志，陳躍良.腐蝕結構損傷評估方法[J].機械強度，2007，29(6):992-996.[12]楊萬鵬.腐蝕損傷船體結構屈曲強度評估方法研究與實現[D].大連:大連理工大學船舶工程學院，2008.[13]張巖.含腐蝕損傷船體結構屈曲評估方法研究[D].大連:大連理工大學船舶工程學院，2011.[14]張健，沈中祥，王自力，嵇春燕.腐蝕損傷對深海半潛式平臺結構極限強度的影響研究[J].船舶力學，2012，16(11):1283-1290.[15]ThandarKnaing，JINYongxing.Analysisontimevariantreliabilityofprimaryshiphullsubjectedtocorrosion[J].JOURNALOFSHANGHAIMARITMEUNIVERSITY，2007，28(1):160-164.[16]金國鋒，張煒，楊正偉等.涂層下金屬腐蝕損傷的紅外熱波檢測與評估[J].腐蝕科學與防護技術，2013，25(1):58-62.[17]王燕舞，崔維成.考慮腐蝕影響的船舶結構可靠性研究現狀和展望[J]船舶力學，2007，11(2):307—320.[18]王燕舞，吳曉源，張雨華，黃小平，崔維成.船舶鋼結構海洋環境點蝕模型研究之二：實船蝕坑形態與徑深比時變模型[J].船舶力學，2007，11(5):735—743.[19]張廣智，裘達夫，左昭武.船體腐蝕規律與防腐蝕對策[J].中國修船，2003(6):34-36.[20]鄭金東.淺議船體腐蝕與維護保養措施[J].中國水運，2013，13(1):1-2.參考文獻[11]任克亮，呂國志，陳躍良.腐蝕結構損傷評估方21參考文獻[21]于世旭.海洋工程結構的腐蝕疲勞壽命評估方法研究[D].大連:大連理工大學船舶學院，2013.[22]景磊.在役船舶的腐蝕疲勞壽命評估研究[D].天津:天津大學建筑工程學院，2011:14-44.[23]HenrikWall，LarsWads?.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]趙亮亮，袁成清，董叢林，嚴新平.船用太陽能電池板玻璃蓋片腐蝕損傷效應研究[J].潤滑與密封，2010，35(4):58-61.[27]秦圣平，崔維成，沈凱.船舶結構時變可靠性分析的一種非線性腐蝕模型[J].船舶力學，2003，7(1):94-103.[28]王燕舞.考慮腐蝕影響的船舶極限強度研究[D].上海:上海交通大學船舶學院，2008.參考文獻[21]于世旭.海洋工程結構的腐蝕疲勞壽命評估方22Thankyou!Thankyou!23船舶與海洋工程結構腐蝕損傷評估方法原慜田幸暖朱婧迪饒靖林盼盼張雪蓮船舶與海洋工程原慜田幸暖朱婧迪24結構腐蝕損傷概述國內外研究動態研究案例介紹結論目錄結構腐蝕損傷概述國內外研究動態研究案例介紹結論目錄251結構腐蝕損傷概述1結構腐蝕損傷概述26結構腐蝕損傷概述

由于船舶和海洋工程結構物長期航行于海洋中，不同程度地受到各種腐蝕介質的侵蝕而發生腐蝕。當結構上的各種機械及舾裝設備的腐蝕達到一定程度時，設備將不能正常工作和運轉，產生各式各樣的機械故障，嚴重時會使結構物喪失正常工況下的承載能力，造成危險事故。海洋工程結構物腐蝕清理船舶發生不均勻腐蝕結構腐蝕損傷概述由于船舶和海洋工程結構物長27結構腐蝕損傷概述腐蝕厚度曲線d(t)函數形式分類

線性模型指數模型Weibull模型均勻腐蝕模型局部腐蝕模型假定板厚度隨時間線性變化實際非線性更合理主要集中在點腐蝕方面以點蝕深度為單一指標存在不足檢測技術無損探傷目視檢測超聲波檢測

完全避免船舶和海洋工程結構物在水域中的腐蝕失效是不可能的，主要是及時將其控制在合理的水平，使設施在預期的服役期間良好的運行，保證其安全性和可靠性，減少由設施過早腐蝕損傷所造成的經濟損失。結構腐蝕損傷概述腐蝕厚度曲線d(t)函數形式分類線性模型指282國內外研究動態2國內外研究動態29國內外研究動態研究方向無損害結構腐蝕檢測評估結構腐蝕模型建立，規律總結Paik模型GuedesSoares模型腐蝕損傷對船海結構物極限強度、屈曲強度等的影響進行研究整體結構體系分析細致到對結構構件腐蝕損傷的研究王海濤、韓恩厚等人通過對腐蝕失效案例的收集整理和分析，先后研制開發了腐蝕評價專家系統、腐蝕損傷評價人工智能系統。P.Fromme在實驗室中運用高頻超聲波法測量已腐蝕損傷的船舶和海洋工程結構的結構厚度以評估判斷結構腐蝕損傷程度S.Saad-Eldeen等人對船體中的箱梁結構進行了一系列的實驗和數值模擬分析，得到腐蝕對箱梁結構極限強度新的應力應變曲線關系K.TranNguyen等學者基于整體應力和局部應力的方法對腐蝕油輪的疲勞損傷進行評估M.J.Palakal建立的腐蝕損壞評估智能系統。。。。。。。。。。。。國內外研究動態研究方向無損害結構腐蝕檢測評估結構腐蝕模型建立30國內外研究動態鋼結構腐蝕評估檢測技術表觀檢查法超聲波法非電化學檢測方法電化學檢測方法表觀檢查法、超聲波法、渦流法、聲發射法線性極化法、交流阻抗法、電化學噪聲法定性描述方法簡單精度取決于個人能力與經驗水平靈敏度高操作方便適用范圍廣存在盲區近表面檢測能力差國內外研究動態鋼結構腐蝕評估檢測技術表觀檢查法超聲波法非電化31國內外研究動態渦流檢測法原理圖聲發射法檢測信號受探頭、待測工件材料屬性的變化、幾何尺寸變化等因素的影響較大精確確定裂紋產生時間快速準確對無應力存在的其他腐蝕形態的檢測無能為力無接觸測量檢測速度高自動化檢測適合在線普檢可以高溫檢測材料或工件受力作用時產生變形或斷裂而以彈性波形式釋放出應變能的現象，稱為聲發射國內外研究動態渦流檢測法原理圖聲發射法檢測信號受探頭、待測工32國內外研究動態從掃描圖像上獲得的小波參數使用聚類算法首先分類腐蝕與未腐蝕區域，再對腐蝕區域進一步用人工神經網絡研究由于腐蝕而造成的材料虧損腐蝕損壞評估的智能計算方法國內外研究動態從掃描圖像上獲得的小波參數使用聚類算法首先分類333

研究案例介紹3研究案例介紹34研究案例介紹案例一：使用高頻超聲波法測量結構厚度，評估結構腐蝕程度

厚度減少程度是評估判斷腐蝕損傷結構是否失效的重要指標。通過高頻超聲波法對鋼鐵標本進行無損檢測和監測，使用標準的超聲波換能器，通過分析不同的波模式和干擾獲取結構的厚度大小，從而確定結構腐蝕損傷程度。鋼鐵試樣傳感器激光多普勒測速儀濾波器放大器示波器信號發生器研究案例介紹案例一：厚度減少程度是評估判斷35研究案例介紹案例二：嚴重腐蝕對箱型鋼梁極限強度的影響實驗中使用的箱梁結構標本之一評判一個結構體系的腐蝕損傷程度，必須先評判組成體系的各構件的損傷。其彈性模量函數方程如下所示：處理方法：將極限彎矩與現有的經驗公式

比較

彈性模量減少量作為計算函數

并由結構橫截面積減少量計算研究人員：S.Saad-Eldeen、Y.Garbatov等研究對象：3個不同腐蝕程度的箱型梁結構研究方法：實驗和數值模擬分析結合運用非線性有限元分析比較數值評估結果和實驗數據結果結論：提出一種考慮殘余應力和腐蝕

作用的新的一種應力-應變關系研究案例介紹案例二：嚴重腐蝕對箱型鋼梁極限強度的影響實驗中使36研究案例介紹研究過程①提供3個不同腐蝕程度的箱型鋼梁標本進行實驗包括初始、中度和重度腐蝕。初度中度重度研究案例介紹研究過程①提供3個不同腐蝕程度的箱型鋼梁標本進行37研究案例介紹②3個標本經過腐蝕惡化測試后不同腐蝕程度的甲板厚度如圖所示：③實驗設置圖如左所示，采用四點支撐對結構施加垂向彎矩。研究過程研究案例介紹②3個標本經過腐蝕惡化測試后不同腐蝕程度的甲板厚38研究案例介紹④3個標本試樣在最終實驗的崩潰模式如圖所示：⑤實驗后結構機械性能改變，體現在彈性模量的減少，得到新的應力應變關系彈性模量腐蝕前后的對比圖初度腐蝕中度腐蝕重度腐蝕研究案例介紹④3個標本試樣在最終實驗的崩潰模式如圖所示：⑤實39研究案例介紹⑥再對結構進行有限元分析，進一步運用非線性有限元分析得出彈性模量在結構腐蝕損傷后的變化規律，對假設的函數關系式進行驗證。均勻腐蝕分析結果與實際腐蝕結果對比研究案例介紹⑥再對結構進行有限元分析，進一步運用非線性有限元404

結論4結論41結論待解決的問題測量方法多數以結構厚度減少量為參數，只能以均勻腐蝕模型計算評估結構腐蝕程度以點腐蝕模型為評估標準

做好結構的腐蝕防護，同時運用已總結歸納的規律和檢測方法對腐蝕損傷結構進行管理和監測提高測量靈敏度和精確度結論待解決的問題測量方法多數以結構厚度減少42參考文獻[1]劉子暢，邵慧觀.海洋環境下鋼結構腐蝕損傷機理及檢測方法探討[J].河南水利與南水北調，2013，（24）：50-51[2]任克亮，呂國志，陳躍良.腐蝕結構損傷評估方法[J].機械強度，2007，29（6）：992-996[3]王海濤，關輝，韓恩厚，柯偉.腐蝕損傷評價專家系統的研制和開發[J].中國腐蝕與防護學報，2004，（24）：105-107[4]柯偉，王海濤，韓恩厚.腐蝕損傷評價人工智能系統AISCA的研制和開發[J].P理化檢驗-物理分冊，2005，（41）：1-8[5]張健，沈中祥，王自力，嵇春艷.腐蝕損傷對深海半潛式平臺結構極限強度的影響研究[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.邊界元法評價和優化船舶腐蝕防護方案的研究[D].大連:大連海事大學材料學院，2008.參考文獻[1]劉子暢，邵慧觀.海洋環境下鋼結構腐蝕損傷機理43參考文獻[11]任克亮，呂國志，陳躍良.腐蝕結構損傷評估方法[J].機械強度，2007，29(6):992-996.[12]楊萬鵬.腐蝕損傷船體結構屈曲強度評估方法研究與實現[D].大連:大連理工大學船舶工程學院，2008.[13]張巖.含腐蝕損傷船體結構屈曲評估方法研究[D].大連:大連理工大學船舶工程學院，2011.[14]張健，沈中祥，王自力，嵇春燕.腐蝕損傷對深海半潛式平臺結構極限強度的影響研究[J].船舶力學，2012，16(11):1283-1290.[15]ThandarKnaing，JINYongxing.Analysisontimevariantreliabilityofprimaryshiphullsubjectedtocorrosion[J].JOURNALOFSHANGHAIMARITMEUNIVERSITY，2007，28(1):160-164.[16]金國鋒，張煒，楊正偉等.涂層下金屬腐蝕損傷的紅外熱波檢測與評估[J].腐蝕科學與防護技術，2013，25(1):58-62.[17]王燕舞，崔維成.考慮腐蝕影響的船舶結構可靠性研究現狀和展望[J]船舶力學，2007，11(2):307—320.[18]王燕舞，吳曉源，