張廣平，楊飛龍，張 軼，楊俊芬，李立和，焦瑞婕

(1.中國能源建設(shè)集團 甘肅省電力設(shè)計院有限公司，甘肅 蘭州 730050；2.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055；3.西安建筑科技大學(xué) 結(jié)構(gòu)工程與抗震教育部重點實驗室，陜西 西安 710055)

光伏支架是電站系統(tǒng)的骨骼，決定了光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強度，其結(jié)構(gòu)形式也決定了光伏系統(tǒng)接收太陽能輻照的能力[1]，因此，光伏支架應(yīng)具備足夠的安全性和穩(wěn)定性[2]，它的性能直接決定了光伏系統(tǒng)的使用壽命和成本.光伏支架長期暴露在戶外，螺栓極易發(fā)生腐蝕造成節(jié)點承載能力降低，進而影響整個結(jié)構(gòu)的安全.陳慶偉等[3]研究了M24高強螺栓腐蝕后的力學(xué)性能，隨腐蝕時間的增長，屈服強度、極限抗拉強度下降明顯，但對伸長率、斷面收縮率的影響較小.Wang H L等[4]研究了高強度螺栓的腐蝕疲勞性能，建立了高強螺栓腐蝕斷裂裂紋模型和疲勞壽命模型.Wen Juan等[5]研究了高強度螺栓腐蝕的產(chǎn)物，推測高強度螺栓斷裂失效與大氣腐蝕(酸雨)、工業(yè)粉塵、道路粉塵等環(huán)境腐蝕有關(guān).徐善華等[6]對腐蝕后的鋼板進行了拉伸試驗，結(jié)果表明銹蝕率、局部腐蝕深度及蝕坑的相對尺寸是影響銹蝕鋼材拉伸性能的主要因素.

拉鉚連接作為一種新型連接方式，具有良好的防腐蝕性能，適合代替螺栓連接應(yīng)用于光伏支架中.拉鉚釘[7]又稱環(huán)槽鉚釘，利用虎克定律并采用專門的鉚接工具，在軸向拉伸鉚釘?shù)耐瑫r徑向擠壓套環(huán)，使套環(huán)金屬流動到鉚釘?shù)沫h(huán)槽中，形成永久的金屬塑性變形連接以實現(xiàn)緊固安裝.其安裝過程如圖1[8]所示.

目前，國內(nèi)外關(guān)于光伏支架中拉鉚連接抗剪性能研究相對較少，鄧華等[9]分析了鋁合金板件環(huán)槽鉚釘搭接連接破壞模式及鉚釘孔徑、端距、邊距等參數(shù)的影響.張欽等[10]對環(huán)槽鉚釘進行了設(shè)計及性能驗證，研究分析了鉚接接頭夾緊力、拉脫力、剪切力及其疲勞性能.易志宏等[7, 11]開展了雙摩擦面的環(huán)槽鉚釘抗剪試驗和環(huán)槽鉚釘預(yù)緊力試驗，并與普通高強螺栓進行了對比研究，結(jié)果顯示，環(huán)槽鉚釘滑移后承載力降低程度小于普通高強度螺栓.張?zhí)煨鄣萚12]對大量M20鉚釘進行了拉伸試驗，結(jié)果顯示，鉚釘?shù)脑牧铣恋碛不筒讳P鋼05Cr17Ni4Cu4Nb具有較高的強度及較好的延性.Sun J P等[13]研究了端距和邊距對高強鋁合金環(huán)槽鉚釘節(jié)點失效模式、載荷-位移曲線等力學(xué)性能的影響.Urban[14]分析了采用了普通鉚釘鉚接 的旋翼飛機機身結(jié)構(gòu)在運行過程中的影響.Repetto[15]采用了有限元方法對鉚接的變形過程進行了模擬和分析研究.Cheraghi[16]從疲勞產(chǎn)生角度對部件 間的連接方式作了具體的研究.

現(xiàn)階段，國內(nèi)外關(guān)于拉鉚連接抗剪性能研究較少，且未研究腐蝕對于拉鉚連接靜力學(xué)性能的影響.為研究光伏支架中拉鉚釘代替螺栓的可行性，選用光伏支架中常用的M8、M10、M12的4.8級普通螺栓和同規(guī)格的小直徑拉鉚釘，進行腐蝕前后的抗剪承載力試驗，由試驗數(shù)據(jù)得到兩種連接方式腐蝕后力學(xué)性能的下降程度，通過觀察腐蝕介質(zhì)對兩類連接的侵蝕情況，分析兩類連接的抗剪承載力下降程度出現(xiàn)差異性的原因，以期對拉鉚連接在光伏支架中的應(yīng)用提出建議.

1 試驗概況

1.1 試件設(shè)計

腐蝕前后抗剪試驗均在CSS-WAW300DL型電液伺服萬能試驗機上進行，試件兩端分別連接在萬能試驗機上施加拉力，使得螺栓和拉鉚釘承受剪力.腐蝕前后抗剪承載力試驗各設(shè)計了18個試件，根據(jù)連接形式和規(guī)格分為6組，每組包含3個完全相同的試件.各組連接分別選用M8、M10、M12的4.8級冷鍍鋅普通螺栓和LMY8、LMY10、LMY12的拉鉚釘，節(jié)點板材選用Q355級鋼材，為保證拉鉚釘和螺栓在加載過程中的同軸度，在試件的兩端設(shè)置了夾持端，試件樣式及構(gòu)造如圖2、圖3所示，根據(jù)螺栓緊固扭矩規(guī)范分別采用11 N·M、23 N·M、45 N·M作為螺栓的緊固力矩，拉鉚釘利用廠家提供的鉚接工具進行連接.

腐蝕前抗剪承載力試驗試件可直接進行試驗，腐蝕后抗剪承載力試驗需對試件進行腐蝕處理.根據(jù)《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》GB/T10125—2012[17]采用銅加速乙酸鹽霧試驗縮短試驗時間，其腐蝕速率是中性鹽霧試驗的7～8倍，在科迪KD-200鹽霧腐蝕試驗箱進行試驗.

選擇濃度為50 g/L的NaCl溶液，加入濃度為0.26±0.02 g/L氯化銅(CuCl2·2H2O)，pH值在3.1～3.3范圍內(nèi)，進行為期90 d的噴淋，相當于自然腐蝕約50 a.試驗結(jié)束后立即取出試樣，在23 ℃下以20%的檸檬酸二胺水溶液中浸泡10 min，然后先用水清洗試樣，然后用乙醇清洗，自然干燥后再用清水流淌洗滌，最后將試件放置在自然通風的條件下自然風干，自然風干后進行抗剪承載力試驗.

1.2 材性試驗

根據(jù)規(guī)范《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試件取樣位置及試件制備》(GB/T2975—2018)[18]和《金屬材料室溫拉伸試驗：第一部分：室溫試驗方法》(GB/T228.1—2010)[19]在同批Q355B鋼板上用線切割截取制作拉伸試件，試件數(shù)目為3，試件規(guī)格如圖4所示，各材性指標見表1.

表1 Q355B板材性試驗結(jié)果

根據(jù)材性試驗結(jié)果，板材的強屈比均大于1.2，伸長率大于20%，故所選板材性能滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》(GB50017—2017)[20]要求.

試驗中采用的螺栓為4.8級普通螺栓，材料性能符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》(GB50017—2017).試驗中所用的拉鉚釘均為5.8級拉鉚釘，其中,LMY8、LMY10拉鉚釘由原材料LMB-T12.Φ10.2加工而成，LMY12拉鉚釘由原材料LMY-T16.Φ15.7加工而成，根據(jù)相關(guān)規(guī)范材性試驗試件尺寸如圖5和表2所示，各規(guī)格試件數(shù)目為3，拉鉚釘各試件材性指標如表3所示.

表2 拉鉚釘材性試驗棒材尺寸表

表3 拉鉚釘材性試驗結(jié)果

拉鉚釘其力學(xué)性能由生產(chǎn)廠家提供，如表4所示.連接件鋼材均為Q355B.

表4 拉鉚釘力學(xué)性能

1.3 加載方式

將連接節(jié)點夾持端連接到萬能試驗機上施加拉力，萬能試驗機如圖6所示，正式加載前，需對試件進行預(yù)加載，檢查各部分的連接情況，包括加載裝置是否偏心、拉鉚釘/螺栓是否松動、整個試驗裝置是否可靠.正式加載采用控制位移的加載方式，加載速率為1.2 mm/min.當試驗過程中發(fā)生功能以下現(xiàn)象之一時終止加載：(1)試件(Q355B板件或螺栓/鉚釘)斷裂；(2)試件不能夠繼續(xù)維持所加荷載.圖7所示試件在試驗機上進行加載.

試驗過程中荷載和位移的測量主要是通過試驗機自身傳感器進行測量記錄.

2 試驗結(jié)果

2.1 試驗現(xiàn)象

當荷載較小時試件無明顯變化，隨著荷載不斷增加,摩阻力被克服，螺栓和拉鉚釘產(chǎn)生孔壁承壓，在某個峰值處螺栓和拉鉚釘突然被剪斷，連接節(jié)點破壞前沒有顯著預(yù)兆，為脆性破壞，并且發(fā)生破壞會時伴隨著巨大的響聲.由于選用的板材強度足夠，孔壁處的變形約束力較強，觀察到螺栓孔并未發(fā)生明顯的變形，試驗最終均以螺栓和拉鉚釘?shù)募魯喽K止，連接節(jié)點喪失承載力，螺栓和拉鉚釘斷口位置均為其受剪截面處，腐蝕前與腐蝕后螺栓和鉚釘?shù)钠茐男螒B(tài)如圖8所示.

2.2 抗剪承載力試驗結(jié)果

試驗測得各連接節(jié)點的抗剪承載力.表5給出了腐蝕前后螺栓連接和拉鉚連接抗剪性能的各項指標.

表5 螺栓及鉚釘連接腐蝕前后抗剪性能試驗結(jié)果

為了更加直觀對比螺栓和拉鉚釘腐蝕后抗剪承載力下情況，兩種連接腐蝕后抗剪承載力下降率柱狀圖見圖9所示.

由表5及圖9可以明顯看出，經(jīng)過90 d的腐蝕后，螺栓和拉鉚釘抗剪承載力均有下降，但螺栓的抗剪承載力下降更為顯著.各規(guī)格螺栓連接腐蝕后抗剪承載力下降幅度均超過6%，最多可達到8.73%，而拉鉚連接腐蝕后承載力下降幅度相差較小，最大僅為3.97%.因此可以得到，相較于普通螺栓，拉鉚釘具有更好的抗腐蝕性能.同時拉鉚釘和普通螺栓鍍鋅層完全相同，兩種連接材料的抗腐蝕性能相同，拉鉚釘防腐性能優(yōu)異僅與其構(gòu)造有關(guān).

3 試驗結(jié)果分析

3.1 構(gòu)造分析

通過激光共聚焦顯微鏡進行觀察螺栓及拉鉚釘牙型特征及工作原理，可以看出螺栓螺桿的牙型都比較一致，呈現(xiàn)三角狀，緊固后牙型并不會發(fā)生很大的變化，螺母螺紋與螺栓螺紋僅在牙紋側(cè)邊形成點接觸，接觸面積占總面積比例較小，咬口間有較大空隙，腐蝕介質(zhì)易進入空隙造成螺栓連接節(jié)點內(nèi)部腐蝕，螺栓的鍍鋅層會很快被破壞喪失保護基體的能力，而腐蝕產(chǎn)物的產(chǎn)生會導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)長時間在潮濕的縫隙中停留，這加速了螺栓的腐蝕.如圖10所示螺栓工作狀態(tài)牙型圖.

拉鉚釘在緊固后，由于套環(huán)在外力擠壓下發(fā)生了較大的塑性變形，套環(huán)的內(nèi)側(cè)光面會和原鉚桿接觸并被擠壓形成牙型凹槽與鉚桿的螺紋緊緊咬合在一起，且鉚桿牙型呈現(xiàn)圓弧狀，套環(huán)與鉚桿的連接有更大的接觸面積，其緊固程度也有很大提高，拉鉚釘獨特的過盈配合連接方式，在腐蝕環(huán)境中可以更好地抵御腐蝕介質(zhì)的滲透，如圖11所示在拉鉚釘工作狀態(tài)牙型圖.

此外，拉鉚釘?shù)逆i緊槽牙型由連續(xù)多段不同直徑的圓弧組合而成，而螺栓牙型為60°的等邊三角形結(jié)構(gòu)，拉鉚釘?shù)难赖讏A角半徑較大，相比之下，螺栓牙底的圓角半徑較小，如圖12所示，因此在承受相同荷載作用的條件下，螺栓存在的缺口效應(yīng)會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中效應(yīng)，相比于螺栓牙型，拉鉚釘牙型則有更小應(yīng)力集中效應(yīng)，根據(jù)張欽等人[21]的研究成果表明：螺栓牙型的最大應(yīng)力約為拉鉚釘牙型應(yīng)力的4倍，拉鉚釘牙型的圓弧結(jié)構(gòu)可以有效地降低牙底和牙頂?shù)膽?yīng)力集中，而在相同腐蝕環(huán)境下，應(yīng)力的存在會顯著提高鋼材表面的腐蝕活性，從而加速表面腐蝕形貌的發(fā)展[22].

因此，對比兩種連接方式，拉鉚連接在構(gòu)造上有天然的優(yōu)勢，在工作中可以更好地抵御腐蝕介質(zhì)對連接進一步腐蝕，在同樣條件下螺栓螺桿腐蝕更加嚴重，因此，最終在腐蝕后拉鉚連接抗剪承載力下降程度較小.

3.2 腐蝕后試件宏觀形貌分析

對拉鉚和螺栓連接節(jié)點試件按照銅加速乙酸鹽霧試驗方法開展為期90 d的腐蝕試驗，開始狀態(tài)如圖13所示.經(jīng)過觀察，在30 d的腐蝕后，連接件表面金屬光澤度明顯減低，部分區(qū)域出現(xiàn)表層粉化現(xiàn)象和紅褐色腐蝕物，但是螺栓和拉鉚釘并未出現(xiàn)明顯腐蝕現(xiàn)象，如圖14所示.試驗進行到第60天后，連接件金屬外表面出現(xiàn)起泡、龜裂和部分脫落等老化現(xiàn)象，并開始出現(xiàn)大面積紅褐色腐蝕產(chǎn)物，螺栓和拉鉚釘外露部分表面均勻覆蓋著白色的腐蝕產(chǎn)物，如圖15所示.90 d后，連接件表面開始被大面積紅褐色和黑褐色鐵銹覆蓋，拉鉚釘和螺栓表面鍍鋅層不可見金屬光澤，褐色腐蝕產(chǎn)物覆蓋在拉鉚釘和螺栓表面，細看可見伴有明顯的老化現(xiàn)象，部分區(qū)域的腐蝕產(chǎn)物開始大面積剝落，隨著鹽霧腐蝕時間的延長，紅色銹跡覆蓋面積不斷擴大，原本殘留的少量白色腐蝕產(chǎn)物逐漸被紅色鐵銹覆蓋，同時位于紅色鐵銹處的銹蝕坑也變得越來越深，如圖16所示.

觀察腐蝕后螺栓及拉鉚釘?shù)淖兓?，螺栓暴露在外面部分與腐蝕介質(zhì)直接接觸腐蝕最為嚴重，其次是螺栓螺桿和螺母接觸的部位，這是由于螺栓擰緊能阻止一部分腐蝕介質(zhì)進入縫隙產(chǎn)生腐蝕，腐蝕后的螺桿和螺帽如圖17所示.對斷口進行觀察，螺栓的橫截面四周朝著截面圓心方向已經(jīng)被腐蝕，螺栓橫截面的有效面積減少，抗剪承載力降低，腐蝕后的螺栓連接斷口如圖18所示.

拉鉚釘腐蝕后外露的套環(huán)腐蝕較為嚴重，套環(huán)外表面布滿了紅褐色與棕褐色相間的腐蝕產(chǎn)物，其中與板材孔壁接觸的鉚桿外表面只是受到輕微腐蝕，其上可見少量的黃褐色腐蝕產(chǎn)物，外表面仍有金屬光澤如圖19，鉚桿上鍍鋅層較為完整，這說明拉鉚釘在工作時具有較好的密封性.而產(chǎn)生少量腐蝕的原因是拉鉚釘和鉚接孔之間有一定的空隙，腐蝕介質(zhì)進入空隙中導(dǎo)致發(fā)生腐蝕.對比觀察腐蝕后拉鉚釘?shù)臄嗫谌鐖D20，與螺栓連接相比，其腐蝕程度較輕.

與拉鉚連接相比，螺栓連接的腐蝕情況更加嚴重，在外觀上拉鉚連接表現(xiàn)出更好的防腐蝕性能，故而拉鉚釘腐蝕后的抗剪承載力下降幅度低于同規(guī)格螺栓.

3.3 腐蝕后試件微觀形貌分析

對發(fā)生腐蝕后的螺栓和拉鉚釘進行酸洗去銹處理，然后對其進行線切割后對兩者的表面微觀腐蝕相貌進行對比分析.

通過觀察，螺栓的螺桿全段均發(fā)生了腐蝕，螺栓表面鍍鋅層幾乎完全腐蝕殆盡，喪失對基體的保護作用，外表面分布有密集細小的蝕坑，部分蝕坑連城一片，發(fā)展為明顯的微裂紋，如圖21所示.觀察螺栓斷口，可以明顯地看到截面因腐蝕產(chǎn)生較大削弱，如圖22所示.

相比較于其他部位，直接暴露在外與腐蝕介質(zhì)直接接觸的部位拉鉚釘腐蝕痕跡明顯，表面出現(xiàn)大面積蝕坑和剝落層，如圖23、圖24所示，說明此處鍍鋅層已經(jīng)發(fā)生嚴重破壞，金屬基體也發(fā)生了嚴重腐蝕而剝落.拉鉚連接腐蝕后其中與板材孔壁接觸部分的鉚桿段腐蝕較為輕微，表現(xiàn)為小范圍內(nèi)可見麻面現(xiàn)象，部分鍍鋅層剝落如圖25所示，拉鉚釘基體表面鍍鋅層基本完整，依然對基體有保護作用，但是依稀可見基體有被破壞的特征，基體出現(xiàn)蝕坑.由于拉鉚釘緊固程度較大，拉鉚釘鉚桿與套環(huán)咬合緊固部位幾乎沒有明顯腐蝕現(xiàn)象，鍍鋅層有金屬光澤.

對比分析螺栓和拉鉚釘腐蝕后的微觀形貌特征，與宏觀腐蝕形貌對比結(jié)果較為一致，在同樣的腐蝕條件下，螺栓腐蝕后鍍鋅層破壞更為嚴重，基體腐蝕情況也更加嚴重，對螺桿截面產(chǎn)生較大的截面削弱，產(chǎn)生更多的腐蝕坑，腐蝕產(chǎn)生的蝕坑和裂紋會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中效應(yīng)，當集中應(yīng)力超過基體材料的強度極限時就會導(dǎo)致斷裂發(fā)生，而拉鉚連接則腐蝕較為輕微.

因此，螺栓腐蝕后抗剪承載力下降的主要原因是腐蝕坑產(chǎn)生的應(yīng)力集中和腐蝕對螺桿截面的削弱，拉鉚釘腐蝕后抗剪承載力下降的主要原因是腐蝕坑產(chǎn)生的應(yīng)力集中.由于實驗時間較短，拉鉚釘腐蝕輕微，隨著腐蝕時間的增加，拉鉚釘也會因為腐蝕產(chǎn)生截面削弱，其削弱程度也會明顯小于螺栓，其抗腐蝕的優(yōu)異性也會更加明顯.

3.4 物理表征分析

針對拉鉚和螺栓連接節(jié)點中發(fā)生破壞的螺栓和拉鉚釘試樣，在掃描電鏡下取拉鉚釘和螺栓局部面積，探究腐蝕后螺栓和拉鉚釘外表面鍍鋅層的破壞和基體腐蝕程度.采用系統(tǒng)自帶的能譜儀對所選擇的部位微區(qū)內(nèi)元素進行定量分析，其中Zn元素代表鍍鋅層、Fe元素代表基體、Cu元素和Cl元表腐蝕產(chǎn)物以及代表腐蝕介質(zhì).

由圖26的元素分布可知，拉鉚釘?shù)谝蝗β菁y處的鍍鋅層并沒有受到嚴重的腐蝕破壞，保留得相對比較完整，對基體依然有較好的保護作用，鐵元素出現(xiàn)的地方說明鍍鋅層遭到了腐蝕破壞，金屬基體暴露，如果繼續(xù)處在腐蝕環(huán)境中，失去鍍鋅層保護的基體將發(fā)生進一步的腐蝕，氧元素表明觀察部位發(fā)生腐蝕產(chǎn)生了氧化產(chǎn)物，在一定程度上可以和鐵元素結(jié)合來判斷試樣的受腐蝕程度，另外氯元素和銅元素的分布，表明此處堆積殘留了較多的腐蝕介質(zhì).

由圖27的元素分布，觀察到拉鉚釘外露部位分布的鋅元素較少，鍍鋅層已經(jīng)被破壞，和圖24相比，這個區(qū)域所含的鐵元素和氧元素含量較高，說明已經(jīng)發(fā)生了比較嚴重的腐蝕，產(chǎn)生了較多的氧化腐蝕產(chǎn)物.從氯元素和銅元素的分布來看，此部位沒有過多腐蝕介質(zhì)堆積.

從圖28、圖29的元素分布可知，螺栓外表面含有較多的氧元素和鐵元素分布，其中在螺紋牙型的頂部可見少量鋅元素，鍍鋅層發(fā)生較為嚴重破壞，金屬基體發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生了較多的氧和鐵的化合物，聚集了較多的腐蝕產(chǎn)物，說明螺栓在服役的過程中，螺桿和螺紋之間的縫隙使得腐蝕介質(zhì)的侵入和轉(zhuǎn)移，最終使得整個螺栓主體發(fā)生腐蝕.在觀察的區(qū)域內(nèi)可見均勻分布的氯元素和少量銅元素可以證明這一點.

通過上面的觀察和分析，拉鉚釘鉚桿和套環(huán)的過盈配合可以抵御腐蝕介質(zhì)的侵入，切斷腐蝕介質(zhì)的轉(zhuǎn)移路徑，只要合理控制連接件的孔徑，可保護拉鉚釘主體只發(fā)生輕微腐蝕甚至一些部位不發(fā)生腐蝕，從而減緩其力學(xué)性能的衰退.

4 經(jīng)濟性對比分析

在拉鉚釘生產(chǎn)方面，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)規(guī)格為LMY10-20拉鉚釘采購價格在0.5～3元不等，4.8級的M10-M20螺栓采購價格在0.3～2元不等，造成價格差異的主要原因是拉鉚釘?shù)氖袌隹傮w需求相比螺栓要少，螺栓的產(chǎn)能要大于拉鉚釘，螺栓的市場供應(yīng)大于市場需求，導(dǎo)致價格低迷，廠家價格競爭激烈且利潤微薄.反觀拉鉚釘，由于技術(shù)條件限制，許多緊固件加工企業(yè)不具備生產(chǎn)拉鉚釘?shù)哪芰Γ瑢?dǎo)致市場供給端較少，價格略偏高，但隨著拉鉚釘在建筑和光伏行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用，拉鉚釘?shù)男枨髮瓉肀l(fā)式增長，生產(chǎn)成本也會隨之下降，其性價比將進一步體現(xiàn).

在連接件的施工上，螺栓的安裝可采用力矩扳手或電動扳手，力矩扳手的使用更靈活，但擰緊時間較長約40 s，電動扳手的使用僅需約2 s，但需要電源支持.拉鉚釘?shù)陌惭b只能采用專門的錨槍安裝，同樣需要電源支持，安裝約2 s.使用拉鉚釘進行安裝可以大大減少安裝過程所花費的時間，提高施工效率，有效地縮短施工工期.

在后期維護運營方面，通常情況下光伏支架因需要平均半年進行一次檢修，每次檢修費用每兆瓦500～1 000元不等.例如位于青海戈壁灘的青海塔拉灘光伏發(fā)電站，是全球機裝容量最大的發(fā)電園區(qū)，總裝機容量15 730兆瓦.青海塔拉灘光伏發(fā)電站因為螺栓問題每年檢修費用將高達1 573～3 146萬元不等.使用拉鉚連接可以減少檢修費用的同時減小光伏支架坍塌的風險，降低了事故導(dǎo)致的經(jīng)濟損失.

因此，綜合考慮小直徑拉鉚釘代替普通螺栓應(yīng)用于光伏支架中是可行的，提高了連接處的抗腐蝕性能，能夠節(jié)約成本，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益.

5 結(jié)論

本研究通過光伏支架中螺栓連接和拉鉚連接腐蝕前后的抗剪試驗，并對兩種連接的腐蝕機理、腐蝕后的宏觀和微觀形貌、構(gòu)造進行分析，揭示了兩種連接腐蝕后抗剪承載力下降程度產(chǎn)生差異的原因，主要結(jié)論如下：

(1)經(jīng)過銅加速鹽霧腐蝕90 d，螺栓連接抗剪承載力下降最多可達到8.79%，而拉鉚連接最大僅為3.97%，表明拉鉚連接腐蝕后抗剪承載力下降更少，具有更好的抗腐蝕性能；

(2)傳統(tǒng)螺栓的螺母螺紋與螺栓螺紋僅在牙紋側(cè)邊形成點接觸，咬口間有較大空隙，腐蝕介質(zhì)易進入空隙造成螺栓連接節(jié)點內(nèi)部腐蝕，拉鉚釘套環(huán)與鉚桿有更大的接觸面積，加強了緊固程度，有利于抵御腐蝕介質(zhì)的侵入，因此，拉鉚釘腐蝕后抗剪承載力下降程度較小；

(3)腐蝕發(fā)生主要是由于連接件與腐蝕溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，導(dǎo)致鍍鋅層的脫落和鐵元素的氧化.連接件表面的不均勻腐蝕使得連接件表面產(chǎn)生大量蝕坑，不僅削弱了截面，還使得受力過程中易發(fā)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致兩類連接的承載力下降；

(4)拉鉚釘套環(huán)和鉚桿咬合緊密，合理控制連接件的孔徑，可以切斷腐蝕介質(zhì)的轉(zhuǎn)移路徑，可保護拉鉚釘主體只發(fā)生輕微腐蝕甚至一些部位不發(fā)生腐蝕，從而減緩其力學(xué)性能的衰退；

(5)小直徑拉鉚釘代替普通螺栓應(yīng)用于光伏支架中是可行的，提高了連接處的抗腐蝕性能.