مرساة إضراب الصلب الكربوني: معيار الأداء واختيار فعال من حيث التكلفة في ترسيخ الخدمة الشاقة

في المجالات الهندسية الشاقة مثل المباني والجسور ومرافق الطاقة ، تعد المراسي العقد الرئيسية للسلامة الهيكلية ، ويؤثر اختيار المواد بشكل مباشر على موثوقية المشروع واقتصاده. في السنوات الأخيرة ، مرساة إضراب الصلب الكربوني لقد استبدل بسرعة الفولاذ المقاوم للصدأ التقليدي ، والفولاذ والسبائك ، والمراسي البلاستيكية في سوق الهندسة الراقية العالمية مع مزايا الأداء الفريدة ، وتصبح الحل المفضل للمهندسين.
تنبع مزايا الأداء الميكانيكي لمثبتات ضربات الصلب الكربوني من نسب السبائك التي يتم التحكم فيها بدقة. مع أخذ ASTM A449 Carbon Stander على سبيل المثال ، يمكن أن تصل قوة الشد إلى أكثر من 1200 ميجا باسكال ، وتتجاوز قوتها العائد 1000 ميجا باسكال ، وتتجاوز بكثير 304 من الفولاذ المقاوم للصدأ (قوة الشد 520 ميجا باسا) وبلبانية الألومنيوم 6061 (قوة الشد 310MPa). والأهم من ذلك ، من خلال عمليات التبريد والخسارة الدقيقة ، يمكن أن تحافظ مراسي الصلب الكربوني على قوة عالية مع التحكم في استطالةها في حدود 8 ٪ -15 ٪ ، وتجنب فعليًا خطر الكسر الهش.
في اختبار الحمل الديناميكي ، وصلت عمر البراغي المرساة للتأثير من الصلب الكربوني إلى 10^7 دورات (سعة الحمل ± 400MPa) ، وهو 2.3 أضعاف براغي مرساة الفولاذ المقاوم للصدأ العادية. على سبيل المثال ، في مشاريع طاقة الرياح البحرية ، نجحت براغي مرساة الصلب الكربوني في اجتياز اختبار محاكاة رياح الرياح على مستوى الإعصار ، ومعامل تبديد الطاقة الخاص به بلغ 0.85 ، وهو أفضل بكثير من المواد الأخرى.
كانت أوجه قصور مقاومة التآكل من الصلب الكربوني التقليدي ثوريًا من خلال هندسة السطح الحديثة. تتبنى مسامير مرساة تأثير الصلب الكربوني السائد نظام حماية مركب متعدد الطبقات:
طبقة حماية القاعدة: الجلفنة الساخنة (سماكة طبقة الزنك ≥85μm) أو طبقة الدباسي (سمك 6-8μm) ، تتجاوز عمر اختبار رذاذ الملح 1000 ساعة ؛
طبقة التقوية الوظيفية: يوفر الطلاء النانوي السيريامي (مثل الطلاء المركب al₂o₃-tio₂) الاستقرار الكيميائي في بيئة PH3-11 ؛
طبقة الإصلاح الذكية: يمكن لتكنولوجيا الإعادة الذاتي للتكاثر الذاتي أن تحرر بنشاط مثبطات التآكل عند تلف الطلاء.
تُظهر التجارب المقارنة أنه في الجو البحري (تركيز CL⁻ ​​1.5 ملغ/متر مكعب) ، فإن عمق التآكل لمرساة الفولاذ الكربوني المحمي ثلاثيًا بعد 20 عامًا من الخدمة هو 0.12 ملم فقط ، في حين أن عمق التآكل المحلي لملكية مرساة الفولاذ المقاوم للصدأ 316 الناجم عن الحفر هو 0.35 ملم. مكّن هذا الاختراق التكنولوجي براغي مرساة من الصلب الكربوني من الدخول بنجاح في السيناريوهات القاسية مثل المنصات الخارجية وخطوط الأنابيب الكيميائية.
من منظور الاقتصاد الهندسي ، تُظهر مسامير مرساة تأثير الكربون من الصلب إمكانيات ممتازة للتحكم في التكاليف:
تكلفة الشراء: 40 ٪ -60 ٪ أقل من مسامير مرساة الفولاذ المقاوم للصدأ من نفس المواصفات ، وأكثر من 75 ٪ أقل من مسامير مرساة سبيكة التيتانيوم ؛
كفاءة التثبيت: يقلل تصميم مخروط التوسع الحاصل على براءة اختراع عزم دوران التثبيت بنسبة 30 ٪ ويزيد من حجم البناء اليومي بنسبة 50 ٪ ؛
تكلفة الصيانة: بموجب مستوى الحماية المكافئ ، فإن تكلفة الصيانة التي تبلغ مدتها 30 عامًا لبراغي مرساة الصلب الكربوني ليست سوى 1/3 من منتجات الفولاذ المقاوم للصدأ.
أخذ مشروع ترسيخ جسر عبر البحر كمثال ، أدى استخدام مسامير مرساة تأثير الصلب الكربوني بدلاً من محلول الفولاذ المقاوم للصدأ الأصلي إلى تقليل تكلفة نظام الربط الإجمالي بمقدار 21 مليون يوان ، واختصر فترة البناء بمقدار 22 يومًا ، ومرتّي شهادة الطرف الثالث لحياة تصميم مدتها 50 عامًا.
تطورت مرساة الإضراب الصلب الكربوني الحديثة إلى حامل مهم لأنظمة الربط الذكي. من خلال دمج مكونات إنترنت الأشياء مثل استشعار الألياف البصرية وشرائح RFID ، يمكن للمهندسين مراقبة التغييرات المسبقة وحالة التآكل وتوزيع الحمل للمراسي في الوقت الفعلي. في مشروع ترسيخ قبة محطة الطاقة النووية ، تم تحذير نظام مرساة الصلب الكربوني المدمج بأجهزة استشعار بنجاح من التعبئة الدقيقة عند مستوى 0.03 مم ، مع تجنب المخاطر الهيكلية المحتملة .3333