介質模擬液及基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的介質模擬液及基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，屬于金屬材料的耐腐蝕檢測【技術領域】，具體為煤礦機械液壓支架材料的選用耐點蝕能力。本發(fā)明引入了一種對比鋼種材料，將煤礦機械液壓支架材料和另外一種對比鋼種材料加工成一定規(guī)格的試片，并將試片于特定的腐蝕介質模擬液中浸泡24小時，通過對試片上蝕點進行計數分析來評價煤礦機械液壓支架材料的耐蝕性能。該種方法快速靈活，實驗成本低。
【專利說明】介質模擬液及基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到金屬材料的耐腐蝕性能檢測領域，具體為基于耐點蝕性能選用煤礦機械液壓支架用鋼的方法及其介質模擬液的配置。
【背景技術】
[0002]中國的煤炭資源豐富，地下采煤多采用現代化機械設備，液壓支架是利用液體壓力產生支撐力的一種動力裝置。地下采煤環(huán)境有一些易燃物，用作液壓支架內的液體是水性的濃縮液或乳化劑，并且水性的濃縮液或乳化劑對支架鋼內壁有一定的防腐蝕作用，而實際的采煤過程中，一些液壓支架被使用一段時間后，與水性的濃縮液或乳化劑接觸的內壁產生了肉眼可見的腐蝕坑點，導致液壓支架漏液，這是不符合現場工況要求的。根據液壓支架內壁鋼在水性的濃縮液或乳化劑下的腐蝕失效特征可以判定其失效形式包含點蝕。
[0003]目前文獻中報道了多種用于檢測金屬材料點蝕性能的辦法，如掛片法、電化學法(天華化工機械及自動化研究設計院.腐蝕與防護手冊(第二版)第I卷腐蝕理論試驗及監(jiān)測[M],北京:化工工業(yè)出版社，2008)。比如中國專利200510029332.3介紹了評價材料耐點蝕性能的方法，引入再鈍化溫度，電化學采用標準的三電極體系，并使用恒定外加電位下腐蝕電流密度-溫度循環(huán)掃描法溫度，測量材料的再鈍化和臨界點蝕溫度，該方法需用到電化學設備，實驗成本高，試樣制作繁瑣，實驗周期相對較長(蔣益明，吳瑋巍等.一種評價材料耐點蝕性能的方法[P].中國專利，200510029332.3.2009-9-1.)。中華人民共和國標準GB/T18590-2001規(guī)定了金屬和合金的點蝕評價辦法，包含顯微鏡法、電磁法、聲波法、面積法等多種評價方式，用顯微鏡統計蝕坑數目以確定蝕坑密度，利用標準圖譜進行評級，其操作復雜，評價難度高(GB/T18590-2001，金屬和合金的腐蝕點蝕評定方法.)。
[0004]目前，液壓支架生產制造可選的鋼種較多，針對水性的濃縮液或乳化劑工況條件下，選用何種耐點蝕能力合理的鋼材是困擾液壓支架設計、生產商的問題之一。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于上述現有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種步驟簡單，操作方面，實驗周期短，便于煤礦機械液壓支架設計、生產單位合理選材、快速檢測煤礦機械液壓支架鋼材的耐點蝕性能的方法。并且調配了一種新的介質模擬液，引入耐點蝕系數。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案是:為了更接近符合現場工況以及采煤過程中液壓支架內水性的濃縮液或乳化劑的成分，介質模擬液配制成分為質量分數為3%?8%的煤礦機械液壓支架用乳化劑、質量分數為0.5?3.5%的NaCl，其余為電導率小于2μ s/cm的去離子水。
[0007]基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，包括如下步驟:
I)將煤礦機械液壓支架鋼材試片置于權利要求1所述的介質模擬液中，為了更符合現場溫況和快速得到對比結果，控制整個裝置在20°C?40°C范圍內的恒溫狀態(tài)，24小時后取出試片。[0008]2)對經步驟I)處理后的煤礦機械液壓支架鋼試片的兩個最大面上距離試片邊棱Imm外的蝕點數目進行計數，待測煤礦機械液壓支架剛試片點蝕數目為b。
3)為了對所需鋼材的選用快速便捷判斷，本方案引入了耐點蝕系數，通過耐點蝕系數的數值對備用鋼材的相對耐點蝕性能進行快速分析，對步驟2)的采集數據分析計算計算點蝕系數a = (a-b) / a，(其中，a為在同等條件下參照鋼的點蝕數目)，若a > 0，則待測鋼的耐點蝕能力強于參照鋼；若a = 0，則待測鋼的耐點蝕能力與參照鋼相當；若a < 0，則待測鋼的耐點蝕能力弱于參照鋼。a值越大，待測鋼耐點蝕能力越強，則試片的鋼材越適用于液壓支架選材需求。
[0009]本發(fā)明進一步限定的技術方案為:
進一步的，為了便于操作和觀察，所述煤礦機械液壓支架試片和參照鋼材試片為沿著材料的軋制方向取樣，體積均為30mm X 15mm X 2mm。
[0010]進一步的，為了便于試片的懸掛，在所述煤礦機械液壓支架試片和參照鋼材試片上分別設有直徑為2_的懸掛孔，煤礦機械液壓支架鋼材試片和參照鋼材試片通過穿過試片上小孔的尼龍繩完全浸沒于所述的煤礦機械液壓支架介質模擬液中。
[0011]進一步的，根據各種鋼材的耐高腐蝕性和惡劣的環(huán)境性的特性，所述的參照鋼材采用的鋼種選為30CrMnSi。
[0012]進一步的，為了更接近實際和更快獲得測試結果，所述介質模擬液的pH為8?12。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述煤礦機械液壓支架選用的方法用到的實驗器材種類少，價格便宜，而且實驗過程簡單，周期短，同時也有相關的工程實例驗證了該方法的有效性。另外，該方法引入了耐點蝕系數，通過耐點蝕系數的數值對鋼材的相對耐點蝕性能進行快速分析評價，從而對所需鋼材的選用起到了快速便捷判斷的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為制作試片的一個面的形貌。
[0015]圖2為對比鋼30CrMnSi試片腐蝕后一個面的形貌。
[0016]圖3為DBT鋼試片腐蝕后一個面的形貌。
[0017]圖4為ZDQ700鋼試片腐蝕后形貌一個面的形貌。
[0018]【具體實施方式】
[0019]實施例子I
本實施例提供的基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，具體操作步驟如下:
[0020]具體操作步驟如下:
I)試樣制作:將煤礦機械液壓支架用DBT鋼和對比鋼30CrMnSi沿著軋制方向取樣，力口工成30mmX 15mmX2mm的試片，試片上鉆直徑為2mm的懸掛孔,如圖1所示。
[0021]2)介質模擬液的配制:質量分數為5%的煤礦機械液壓支架用乳化劑、質量分數為1%的NaCl，其余為電導率小于2 u s/cm的去離子水，控制模擬腐蝕液的pH為8?12。
[0022]3)將上述步驟(I)制作的煤礦機械液壓支架鋼材試片和參照鋼材試片通過穿過試片上小孔的尼龍繩完全浸沒于裝有步驟(2)所述的介質模擬液的玻璃器皿中，尼龍繩另一端系在懸掛于玻璃器皿上方的支桿上，控制整個裝置25°C恒溫，保持24小時后取出試片。若24小時內，參照鋼未出現點蝕，則增大NaCl的質量分數，NaCl的質量分數最高至3.5%。
[0023](4)數據采集:對上述步驟(3)實驗后的煤礦機械液壓支架鋼試片和參照鋼試片30mmX 15mm面上，距離試片邊棱Imm外的兩個面上可見的蝕點數目分別進行計數，參照鋼的點蝕數目為a，待測煤礦機械液壓支架剛試片點蝕數目為b。
[0024](5)結果計算分析:對上述步驟(4)的采集數據分析計算，點蝕系數a = (a-b) /
a,DBT鋼蝕點數b為0個，如圖3所示。對比鋼30CrMnSi蝕點a為10個，如圖2所示。
[0025]根據公式計算其耐點蝕系數為1，DBT鋼的耐點蝕能力優(yōu)于對比鋼30CrMnSi。
[0026]DBT煤礦機械液壓支架在使用數年后未出現點蝕現象，而30CrMnSi鋼制煤礦液壓支架出現點蝕現象，說明該選用液壓支架鋼材方法的有效性。
[0027]實施例子2
本實施例具體步驟、條件、方法與實施例1相同，不同的是本實施例采用煤礦機械液壓支架用ZDQ700鋼和30CrMnSi鋼材進行軋制試片，其結果為:
對鋼片30mmX 15mm面上，距離試片邊棱Imm外的兩個面上可見的蝕點進行計數，ZDQ700鋼蝕點為I個，如圖4所示，對比鋼30CrMnSi蝕點10個，如圖2所示。
[0028]根據公式計算耐點蝕系數為0.9，ZDQ700鋼的耐點蝕能力優(yōu)于30CrMnSi。
[0029]ZDQ700鋼制煤礦液壓支架在使用數年后出現點蝕現象，30CrMnSi鋼制煤礦液壓支架也出現點蝕現象，但是，使用相同時間后，ZDQ700鋼制煤礦液壓支架的蝕點少于30CrMnSi鋼制煤礦液壓支架，說明該選用液壓支架方法的有效性。
[0030]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.介質模擬液，其特征在于:配制成分為質量分數為3%?8%的煤礦機械液壓支架用乳化劑、質量分數為0.5?3.5%的NaCl，其余為電導率小于2 ii s/cm的去離子水。
2.根據權利要求1所述的介質模擬液，其特征在于:所述介質模擬液的pH為8?12。
3.基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)將煤礦機械液壓支架鋼材試片置于權利要求1所述的介質模擬液中，控制整個裝置在20°C?40°C范圍內的恒溫狀態(tài)，24小時后取出試片； 2)對經步驟I)處理后的煤礦機械液壓支架鋼試片的兩個最大面上距離試片邊棱Imm外的蝕點數目進行計數，待測煤礦機械液壓支架剛試片點蝕數目為b ；3)對步驟2)的采集數據分析計算，計算點蝕系數a = (a-b)/ a，(其中，a為在同等條件下參照鋼的點蝕數目)，若a > 0，則試片的鋼材適用于液壓支架。
4.根據權利要求3所述的基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，其特征在于:所述煤礦機械液壓支架試片為沿著材料的軋制方向取樣，體積均為30_X 15_X2mm。
5.根據權利要求4所述的基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，其特征在于:所述煤礦機械液壓支架試片上分別設有直徑為2_的懸掛孔。
6.根據權利要求3所述的基于耐點蝕性能選用液壓支架用鋼的方法，其特征在于:所述的參照鋼采用的鋼種為30CrMnSi。
【文檔編號】G01N17/00GK103674824SQ201310648261
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2013年12月4日
【發(fā)明者】蔡佳興, 尹雨群, 范益, 楊文秀, 趙晉斌, 劉智 申請人:南京鋼鐵股份有限公司