Page 41 - 无损检测2025年第四期

王 潇，等：

基于超声导波技术的 U 型钢筋锈蚀监测

大，故将数据归一化进行绘图，裸钢筋接收信号幅值
与理论锈蚀率的关系曲线如图7所示。

图 6 U 型钢筋外加电流加速锈蚀试验装置实物
里，然后固定泡沫圈。钢筋左端铜线与直流电源的
正极连接，溶液中的铜线与负极连接，通过氯化钠溶
液连通电路。 图 7 裸钢筋接收信号幅值与理论锈蚀率的关系曲线
钢筋锈蚀试验过程中，控制恒定电流为0. 5 A，
如图7所示，100 kHz频率下，接收信号幅值从
电压约为15 V。根据计算，钢筋锈蚀部分的质量为
锈蚀开始到理论锈蚀率约达到30%时处于下降状
132 g，结合公式计算出钢筋理论锈蚀率与通电时间
态；随后开始上升，当理论锈蚀率达到50%时，接收
的关系（见表2）。
信号幅值上升到与刚开始时的持平。120 kHz频率
表2 理论锈蚀率与通电时间的关系 下，接收信号幅值从锈蚀开始一直下降直到理论锈
理论锈蚀率/% 恒定电流/A 通电时间/h 锈蚀量/g
蚀率约达到35%后， 再开始上升。
2 0.5 5 2.6
根据图7和锈蚀试验过程外观记录图 （见图8），
5 0.5 12.6 6.6
10 0.5 25.2 13.2 发现幅值下降阶段是钢筋锈蚀刚开始阶段，随着锈
20 0.5 50.4 26.4
蚀进行到一定程度，钢筋表面锈蚀物增加并达到一
30 0.5 75.6 39.6
定厚度而将钢筋包裹住，激励信号在钢筋内传播的
40 0.5 100.8 52.8
50 0.5 126 66 过程中，能量会向周围锈蚀层泄漏，所以幅值处于
将100 kHz和120 kHz激励频率下，加速锈蚀试 下降状态。当锈蚀试验进行到约72 h时，幅值下降
验过程中所采集到的整时刻信号幅值汇总，可以发 到最低点，锈蚀物厚度达到最厚并且开始有破开的
现整个锈蚀过程中幅值的变化都是先减小后增大。 迹象。随后锈蚀层破开并逐渐脱落于NaCl溶液中，
根据相关定律，裸钢筋锈蚀试验过程中通电电流恒 钢筋表面锈蚀物厚度变薄，接收信号幅值开始上升。
定时，能够通过通电时间对钢筋的理论锈蚀率进行 可知，在固定频率下，固定模态导波在裸钢筋中的传
估算。由于数据值本身较小，且两种信号幅值相差 播速度随着钢筋直径变化而变化。

图 8 锈蚀试验过程外观记录图
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测