表面工程应用实例 [例53] 电弧喷涂在煤矿液压支架立柱修复中的应用

正煤矿液压支架立柱是井下开采支护设备的核心部件,由于受到煤炭生产的恶劣工况条件及腐蚀介质环境的综合影响,其表面容易产生划痕、锈蚀等损伤,常采用镀铬提高其表面的防腐耐磨性能。镀铬技术在工业领域已成熟应用多年,是强化机械零部件表面耐磨损、耐腐蚀性能的常用技术,目前产业规模在百亿元以上。但由于镀铬所使用的三氧化铬(六价铬)原料是强致癌物质,也是严重的腐蚀介质和重污染环境物质。。     

液压支架油缸内表面的腐蚀原因

采用化学成分分析、金相显微、能谱、X射线衍射和电化学等手段对某煤矿液压支架油缸内孔腐蚀失效件进行了检测分析。结果表明:该油缸内表面的腐蚀以点蚀为主,腐蚀产物中含有一定量的S元素;该矿配液水质和液压液浓度均不符合MT76-2002标准要求,油缸内表面的点蚀是由液压液使用不当造成的。     

鄂尔多斯煤田典型煤矿环境的腐蚀性研究

煤矿设备因长期处于高湿、高风速和酸碱浸蚀等恶劣的环境中,受到的腐蚀损害十分严重。目前,关于煤矿典型环境腐蚀性的实地研究还比较少,相关的技术指导和参考数据较稀缺,制约了煤矿设备耐蚀材料与防护技术的开发。以鄂尔多斯煤田3个煤矿为例,分别检测了与矿井空气、水、乳化液和煤炭样品的环境腐蚀性有关的参数。检测结果表明:矿井空气环境的腐蚀评级与SO_(2)密切相关,3个煤矿的煤矿装备材料与防护技术的研发应充分考虑矿井空气环境中SO_(2)的含量;3个煤矿的顶板水样品的腐蚀程度均为弱腐蚀,而乳化液的为中腐蚀。提高乳化液配制水标准,有助于减轻液压支架油缸的腐蚀损害;3个煤矿的煤炭的腐蚀程度评级均为4级。另外,在液压支架用液压油缸表面分别制备不同的外壁激光熔覆层和内壁熔铜层,并将镀层样品分别在乳化液、煤泥和中性盐雾腐蚀环境下进行腐蚀试验,结果表明,各样品在不同腐蚀环境下的腐蚀行为差异明显,作用机理也各有不同。这些试验和分析为提升煤矿装备的服役安全性提供了理论参考。     

27SiMn在矿井褐煤环境中的电化学行为

研究了27SiMn在煤矿井下褐煤环境中的电化学腐蚀行为，结果表明，矿井水为中性溶液，与褐煤混合后混合物呈酸性，这一酸性介质加速了27SiMn的腐蚀． 27SiMn 褐煤 电化学腐蚀 液压支架     

激光熔覆技术在煤矿液压支架制造中的应用

煤矿液压支架在服役过程中长期暴露于潮湿、腐蚀的恶劣环境中，表面容易发生腐蚀与磨损。激光熔覆技术提供了一种高效、高质量的表面修复方式，以提高煤矿液压支架的服役寿命。文章综述了液压支架激光熔覆的研究进展，首先介绍了激光熔覆工艺、材料体系对涂层耐腐蚀性能、耐磨性能、硬度、疲劳强度等性能的影响；其次从实际应用出发介绍了激光熔覆技术在液压支架修复上的使用情况，探讨了适用于液压支架不同部件的激光熔覆材料体系以及熔覆后涂层的性能表现情况；最后对激光熔覆修复液压支架未来的研究重点进行了总结与展望。     

Research Progress on Failure Analysis and Life Assessment of Key Components in Hydraulic SupportsEI北大核心CSCD

煤矿综采液压支架是控制采煤工作面矿山压力的大型核心装备,是现代采煤作业安全防护、作业空间扩大和采煤效率提高的关键,主要由液压件(立柱、千斤顶)、承载结构件(顶梁、掩护梁和底座等)、推移装置、控制系统和其他辅助装置组成,往往在极其恶劣复杂的矿井环境中服役,局部容易发生变形损伤、疲劳和腐蚀。对其关键部件进行失效分析及剩余寿命评估,是推动整机再制造和促进绿色循环经济发展的基本前提条件。对顶梁、底座、连杆、立柱等关键部件的失效形式及原因进行综述与分析,指出结构件的失效原因分析需要受到更多关注。总结支架寿命评估的研究现状,指出目前的研究集中在设计阶段的强度校核和寿命预估上,而关于服役了一段时间的支架的剩余寿命研究仍是空白。最后提出基于断裂力学利用有限元模拟进行剩余寿命评估的发展趋势。     

衡阳华菱钢管有限公司最大液压支柱用管助力打造“大国重器”

正[发布日期:2018-03-15]近日,由衡阳华菱钢管有限公司(简称华菱衡钢)大直径液压支柱用管制造的128台8.8 m超大采高液压支架,在神华神东煤炭集团有限责任公司上湾煤矿四盘区成功下井投入使用。其中,液压支柱外缸、中缸都是采用华菱衡钢的S890Φ710 mm×63 mm、Φ572 mm×69mm液压支柱用管。华菱衡钢通过打造国内最大直径液压支柱用管,助力我国煤矿能源行业再造"大国重器"。     

海水泵泵轴失效原因的研究

某电厂4#海水泵断续工作33个月后,泵轴产生局部腐蚀。本文根据材质、浸泡和腐蚀疲劳等试验结果,预测了泵轴的腐蚀和可能发生失效的过程是:泵轴局部表面镀铬层脱落,镀层下的3Cr13钢发生晶间腐蚀,并导致孔蚀。由于存在闭塞条件和电偶电流,加速局部腐蚀。蚀坑底部萌生晶间裂纹、裂纹扩展,直至发生腐蚀疲劳断裂。     

改善LC15合金抗剥落腐蚀性能的研究

ＬＣ１５合金主要用于制造煤矿用的单体液压支柱和提升容器等，从十年来的实际使用情况来看，由于矿井环境恶劣，罐笼局部出现剥落腐蚀现象，研究了ＬＣ１５合金的热处理制度，并对其进行晶闸腐蚀及剥落腐蚀试验和显微组织分析，从而得出改善剥落腐蚀性能的最佳热处理工艺制度。     

单体液压支柱缸体修复新方法

分析了煤矿井下用单体液压支柱缸体的报废原因。介绍了采用内衬耐蚀金属管修复因腐蚀而报废的液压支柱缸体的方法及效果。提出在液压支柱行业应推广使用双金属材料。     

激光熔覆专题文摘

正题名:激光熔覆技术在高腐蚀环境中用于液压支架立柱、千斤顶的试验研究作者:白永涛,周玉亮,赵自学,李海燕关键词:激光熔覆技术;高腐蚀环境;液压支架;立柱;千斤顶;效果分析出处:科学技术创新,2018,第28期,P149-150摘要:由于煤矿开采业工作环境的特殊性,液压支架容易遭受腐蚀。为解决这一问题,相关专家提出了一种激光熔覆技术,并将这一技术应用于液压支架立柱、千斤顶生产过程中。本文简要分析了激光熔覆技术的概念及特点,对激光熔覆技术在高腐蚀环境中用于液压支架立柱、千斤顶的试验进行了研究。     

空蚀磨损和腐蚀在发动机缸套失效中作用分析

对K38发动机缸套失效进行研究,阐述缸套失效的原因,研究缸套失效的形式及缸套失效过程中空蚀磨损和腐蚀的作用.结果表明:缸套的表面破坏,是以空蚀磨损破坏缸套中的石墨为主;缸套的次表层破坏,是由于空蚀磨损和腐蚀交互作用,使缸套破坏速度加快;缸套深层局部破坏,以沉积物下腐蚀为主,空蚀磨损为沉积物下腐蚀创造条件.     

静水压力和预应力对新型Ni-Cr-Mo-V高强钢腐蚀行为的影响

通过腐蚀速率的测量和腐蚀形貌的SEM观察,结合点蚀形态的统计分析和点蚀内部及周围应力分布的有限元(FE)分析,研究了静水压力和预加载拉伸应力对新型Ni-Cr-Mo-V高强钢在模拟深海环境中的腐蚀行为的影响.结果表明,随静水压力和预应力的升高,Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀速率增大,表现在点蚀的萌生、发展和合并过程.静水压力促进了点蚀微孔的萌生和在高强钢表面的随机分布.静水压力和预应力在点蚀的生长过程中表现出了交互作用,这在高预应力水平下更加显著.静水压力以促进点蚀沿平行于表面的生长为主,预应力是使点蚀深度增大的要素.点蚀易于沿垂直于预应力方向合并.随着静水压力和预应力的升高,点蚀径深比增大,Ni-Cr-Mo-V高强钢向均匀腐蚀转变.     

TC4钛合金在溴化锂水溶液中的空蚀行为

利用超声波气蚀试验机研究了TC4钛合金在温度为25℃蒸馏水和38%溴化锂水溶液中的空蚀行为。利用扫描电镜跟踪观察了空蚀形貌,测量了空蚀条件下的累积失重以及表面粗糙度的变化,对比了其在溴化锂溶液中静态和空蚀条件下的动电位极化曲线。结果表明,在空蚀相同时间条件下,TC4在溴化锂溶液中的累积失重量相比蒸馏水中有所升高。与静态相比,空化使TC4的自腐蚀电位正移近230mV,电化学腐蚀速率增加一个数量级。两种介质中的空蚀形貌相似,都是由初期出现裂纹和蚀坑发展到后期的蜂巢状结构。在溴化锂水溶液空蚀过程中,力学因素是造成腐蚀磨损失重的主要因素,但在交互作用中腐蚀对空蚀的促进作用更为明显。     

利用电化学方法研究纯镁在薄液膜下的腐蚀行为Ⅱ-薄液膜对纯镁腐蚀阳极过程的影响

利用电化学噪声研究了纯镁在不同厚度薄液膜下的腐蚀行为.结果表明:与本体溶液相比,薄液膜对纯镁腐蚀的阳极过程有使点蚀的孕育速度减缓作用的同时还有使点蚀生长的概率增加的作用;薄液膜下纯镁表面产生的亚稳态点蚀牛长成稳态点蚀的概率比本体溶液下的大.点蚀孕育速度比点蚀生长概率对阳极过程的影响更大;这导致r薄液膜下纯镁腐蚀的阳极过程减缓.     

某煤矿高档普采工作面顶板管理方式及适用条件分析

介绍了某煤矿高档普采工作面应用2.6 m长整体箱型顶梁配合Dz-25单体液压支柱管理顶板的方法,并结合该矿的具体条件阐明了此种顶板管理方式的优越性,从矿压理论上分析了它的适用条件,认为在一般机械化采煤工作面还是我国发展重点的现阶段,为提高机采工作面各项枝术经济指标,条件适合的矿井,有必要推广和使用此种顶板管理方式。     

基于AMESim与ADAMS的超静定液压支架液压系统联合仿真

为了分析超静定液压支架的承载能力,通过机械结构和液压系统两个方面进行研究,运用AMESim和ADAMS机液联合仿真的方法。在ADAMS中对液压支架进行动力学建模,并导出模块接口,然后在AMESim中建立液压支架的联合仿真模型。对液压支架进行了多种工况的仿真分析。分析结果表明:超静定液压支架不论从机械结构和液压系统方面都能抵抗不同条件下的工作载荷,满足煤矿下的使用要求。     

温度对溴化锂溶液中Ti-6Al-4V初期空蚀行为的影响

采用三维视频显微镜、粗糙度轮廓仪和电化学测试研究溴化锂溶液中不同温度条件下Ti-6Al-4V微观空蚀形貌、粗糙度以及电化学腐蚀行为,探讨温度对空蚀的影响机理。结果表明:温度的影响随空蚀时间增加不断加强,240 min时最为显著,之后影响减弱并趋于稳定。温度升高,空泡溃灭产生的微射流冲击强度增大,使表面钝化膜更易被破坏,同时腐蚀作用加速了点蚀形成,导致表面局部应力集中和更多电化学电池的产生,从而促进了力学和腐蚀因素,两者的协同作用加速了空蚀破坏。空蚀破坏程度在温度55℃时达到最大值,继续升高温度,腐蚀因素仍被促进,但微射流对表面的冲击强度减弱,对表面钝化膜的破坏作用降低,由于力学因素在空蚀中占据主导地位,因此使空蚀速率得到减缓。     

X70高钢级管线钢焊接接头盐雾腐蚀机理

利用中性盐雾试验对X70高钢级管线钢焊接接头进行室温腐蚀,通过扫描电镜和能谱仪观察了X70管线钢焊接接头盐雾腐蚀前后表面微观形貌和化学元素的变化,并采用EDS对盐雾腐蚀后焊接接头表面进行了面扫描分析. 利用XRD讨论了其盐雾腐蚀前后表面物相,分析了X70管线钢焊接接头盐雾腐蚀后表面腐蚀膜的组成、作用和腐蚀机理. 结果表明,盐雾腐蚀后失效主要形式是点蚀和剥落腐蚀,活性Cl-离子破坏了试样表面的钝化膜,与Fe原子接触,是发生点蚀的主要原因;焊接过程中产生的残余拉应力成为腐蚀的应力源,使材料在腐蚀介质中发生应力腐蚀开裂,在与晶间腐蚀共同作用下发生剥落腐蚀;腐蚀膜达到一定厚度后覆盖在试样表面,阻隔试样与腐蚀介质的接触,有利于抑制腐蚀的持续进行.     

用表面处理技术提高LC15合金摩擦火花安全性的研究

为了使ＬＣ１５合金液压支柱在煤矿井下获得广泛应用，关键在于提高其摩擦火花安全性。本文着重介绍了采用表面处理技术包括喷、镀、涂和表面回归处理方法提高摩擦火花安全性的试验结果。文中指出，通过表面回归处理和涂镍的联合表面处理技术，可使支柱的摩擦火花安全性符合井下使用要求。