一種腐蝕劑組合物和開u型槽的方法
【專利摘要】本發明提供了一種腐蝕劑組合物,其中,所述腐蝕劑組合物含有濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸水溶液、烷基磺酸鹽和/或烷基芳基磺酸鹽以及羊毛脂。本發明還提供了一種開U型槽的方法,該方法包括將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條與腐蝕液接觸,所述接觸的條件使得所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現,并在接觸后的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的焊縫處開U型槽,其中,所述腐蝕液為上述腐蝕劑組合物。采用本發明提供的腐蝕劑組合物能夠將焊縫精確地顯現出來,從而確定開U型槽的位置。本發明提供的開U型槽的方法簡單易行,能夠保證沖擊試驗的準確性和精度,極具工業應用前景。
【專利說明】一種腐蝕劑組合物和開U型槽的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種腐蝕劑組合物,以及一種采用該腐蝕劑組合物精確定位帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫位置并開U型槽的方法。
【背景技術】
[0002]鋼軌是鐵路運輸的重要部件,鋼軌需要通過基地閃光焊和線路在線氣壓焊或鋁熱焊接后形成無縫線路,而鋼軌氣壓焊接是鋼軌三大焊接技術之一。鋼軌氣壓焊試驗中需要取樣對接頭焊縫進行標準U型沖擊試驗,以檢驗接頭的韌性,制作標準U型沖擊試樣的具體方法如下:在尺寸為IOmmX IOmmX 55mm的標準試樣中央焊縫處開深和寬均為2.0mm, R=1±0.07mm的U型槽;或者,在帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的中央焊縫處開深和寬均為 2.0mm, R=I ±0.07mm的U型槽,并將開U型槽后的樣條鋸切成大小為IOmmX IOmmX 55mm的標準U型沖擊試樣。由于焊縫是氣壓焊的薄弱環節,因此,是否能準確地將U型槽開在焊縫處,關系到沖擊試驗結果的準確性。
[0003]鋼軌閃光焊是指將待焊接的兩條鋼軌相對的兩端面接觸,并接通電源,利用電阻熱使兩端面的金屬熔化,當兩端面的溫度達到預定溫度時,迅速施加頂鍛壓力而完成焊接的過程。在鋼軌閃光焊過程中,因兩端面金屬中的碳在閃光過程中劇烈氧化燒損,因此,焊縫上會出現0.2-0.4_寬的白色脫碳層。研究表明,采用硝酸與酒精的混合液(以所述混合物的總重量為基準,硝酸含量為3-5重量%)可以腐蝕該白色脫碳層而準確顯現焊縫的位置,因此,接頭焊縫沖擊試樣的開U型槽位置容易準確定位。
[0004]鋼軌氣壓焊是指待焊接的兩條鋼軌相對的兩端面在頂鍛壓力作用下緊密接觸,通過氧乙炔火焰加熱,在高溫高壓條件下,接觸面局部塑性變形,通過表層原子間相互擴散和再結晶而形成金屬鍵,并在頂鍛壓力的作用下發生塑性變形,達到鋼軌焊接的目的。鋼軌氣壓焊具有擴散焊的一些類似物理性質,如變形和微觀點接觸、氧化膜破碎、晶界遷移和微孔消失、體積擴散等過程。接頭的焊縫與焊接熱影響區的顯微組織一樣,焊縫無脫碳現象,無法通過硝酸與酒精的混合液腐蝕而將焊縫顯現出來。
`[0005]因此,目前鋼軌氣壓焊接頭焊縫沖擊試樣開U型槽位置的準確定位還比較困難。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了克服采用現有方法對鋼軌焊接頭焊縫沖擊試樣開U型槽位置難以準確定位的缺陷,而提供一種新的腐蝕劑組合物,以及采用該腐蝕劑組合物精確定位帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中開U型槽位置的開U型槽的方法。
[0007]本發明提供了一種腐蝕劑組合物,其中,所述腐蝕劑組合物含有濃度為0.95-1.2 重量%的苦味酸水溶液、烷基磺酸鹽和/或烷基芳基磺酸鹽以及羊毛脂。
[0008]本發明還提供了一種開U型槽的方法,該方法包括將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條與腐蝕液接觸,所述接觸的條件使得所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現,并在接觸后的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的焊縫處開U型槽,其中,所述腐蝕液為上述腐蝕劑組合物。[0009]本發明的發明人發現,在鋼軌氣壓焊頂鍛過程中,焊接接頭加熱變形區的金屬發生較大的變形,金屬在頂鍛壓力作用下隆起并外翻偏轉,存在于金屬內的氧化物、硫化物及其它雜質也隨之偏轉外翻(與正常的金屬偏轉40° -60°的角度外翻),改變了分布形態。而本發明的腐蝕液能夠將這些氧化物、硫化物及其他一些雜質腐蝕,焊縫在焊接接頭兩側金屬偏轉流線的相交叉處顯現出來,得到通常所說的金屬流線,從而精確定位開U型槽的位置。本發明提供的開U型槽的方法簡單易行,能夠保證沖擊試驗的準確性,極具工業應用前景。[0010]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0011]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明,并不用于限制本發明。
[0012]本發明提供的腐蝕劑組合物含有濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸水溶液、烷基磺酸鹽和/或烷基芳基磺酸鹽以及羊毛脂。
[0013]根據本發明,配制濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸水溶液的方法為本領域技術人員公知,例如,可以將苦味酸與水按上述配比混合均勻。此外,由于苦味酸在25°C下的飽和濃度通常為0.95-1.2重量%,因此,在配制濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸時,也可以在25°C下將過量的苦味酸溶解在水中并煮沸,冷卻至25°C,過量的苦味酸析出,然后進行固液分離便得到了本發明的濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸溶液。
[0014]根據本發明,盡管只要含有上述三種組分的腐蝕劑組合物便能夠在將其應用于帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條開U形槽的過程中,將焊縫處的氧化物、硫化物及其他一些雜質腐蝕,從而將焊縫顯現出來,而對上述各組分的含量沒有特別限定,但為了使上述三種組分能夠起到更好的協同腐蝕作用,優選地,以IL所述的苦味酸水溶液為基準,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽的總含量為2-10g,所述羊毛脂的含量為2-10g ;進一步優選地,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽的總含量與羊毛脂含量的重量比為1:0.8-1.2。需要說明的是,當所述腐蝕劑組合物中同時含有烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽的總含量指的是烷基磺酸鹽的含量與烷基芳基磺酸鹽的含量之和;當所述腐蝕劑組合物中僅含有烷基磺酸鹽或烷基芳基磺酸鹽,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽的總含量指的是烷基磺酸鹽的含量或烷基芳基磺酸鹽的含量。
[0015]根據本發明,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽可以為現有的各種烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽,例如,所述烷基磺酸鹽可以選自C4-C2tl的烷基磺酸鹽;所述烷基芳基磺酸鹽可以選自芳環數為1-5、芳環上烷基取代基的碳原子數為4-20的烷基芳基磺酸鹽。更具體地,所述烷基磺酸鹽優選為十二烷基磺酸鈉和/或十二烷基磺酸鉀;所述烷基芳基磺酸鹽優選為十二烷基苯磺酸鈉和/或十二烷基苯磺酸鉀。
[0016]本發明提供的開U型槽的方法包括將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條與腐蝕液接觸,所述接觸的條件使得所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現,并在接觸后的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的焊縫處開U型槽,其中,所述腐蝕液為所述腐蝕劑組合物。
[0017]其中,所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條是指將兩條鋼軌相對的兩端面焊接在一起而得到的帶焊接面的鋼軌樣條。本發明提供的方法可以適用于對采用各種焊接方法得到的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條開U形槽,而且特別適用于氣壓焊鋼軌樣條,即,所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條優選為氣壓焊鋼軌樣條。
[0018]根據本發明,所述腐蝕液組合物的組分以及各組分的含量已經在上文中描述,在這里不再贅述。
[0019]本領域技術人員應該容易理解的是,所述腐蝕液能夠腐蝕帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條表面上的雜質,如氧化物、硫化物及其他一些雜質,因此,當所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的表面積越大時,應該加大所述腐蝕液的用量;當所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的表面積越小時,可以減小所述腐蝕液的用量;通常來說,以表面積為IOOcm2的帶焊縫鋼軌樣條為基準,所述腐蝕液的用量為40-60ml時,便能夠足以保證將焊縫處的較軟的雜質腐蝕,而將金屬流線顯現出來,從而精確定位開U型槽位置,確保沖擊試驗的準確性。
[0020]根據本發明,所述接觸的條件為本領域技術人員公知,只要能夠使得所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現即可,所述接觸條件通常包括接觸溫度和接觸時間。其中, 所述接觸溫度可以在較寬溫度范圍內進行,通常情況下,為了進一步利于腐蝕的進行,所述接觸溫度可以為40-90°C ;所述接觸時間的延長有利于焊縫的進一步清晰顯示,但為了兼顧效率和效果,所述接觸時間優選為l-5min。
[0021]根據本發明,將所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條與腐蝕液接觸的方式可以為本領域公知的各種方式,例如,可以為讓腐蝕液流經帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條,也可以為將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在腐蝕液中。本發明優選的接觸方式為將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在腐蝕液中,更優選為在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面。
[0022]本發明的改進之處在于采用本發明提供的腐蝕劑組合物將焊縫處的較軟的雜質 (如氧化物、硫化物及其他一些雜質)腐蝕、以將焊縫顯現出來,而帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的表面粗糙度以及將焊縫顯現出來之后的開U型槽的方法均與現有技術相同,且為本領域技術人員公知。例如,所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的表面粗糙度Ra通常可以為當所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現出來之后,以焊縫位置為中心,在沿著帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條并垂直焊縫的方向開U型槽;所述U型槽的深和寬通常可以為2.0mm, R=I±0.07mm。
[0023]根據本發明的一種【具體實施方式】,所述開U型槽的方法包括將表面粗糙度Ra為尺寸為10_ (寬度)X 10_ (厚度)X100mm-120mm (長度)的米用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在溫度為40-90°C的腐蝕劑組合物中,所述腐蝕液組合物含有濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸水溶液、十二烷基磺酸鈉以及羊毛脂,其中,以IL所述的苦味酸水溶液為基準,所述十二烷基磺酸鈉的含量為2-10g,所述羊毛脂的含量為2-10g ; 在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡 l-5min以將所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現,并以該焊縫位置為中心,在沿著帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條并垂直焊縫的方向開U型槽,最后以焊縫位置為中心、鋸切成大小為IOmmX IOmmX 55mm的標準U型沖擊試樣。
[0024]以上詳細描述了本發明的優選實施方式,但是,本發明并不限于上述實施方式中的具體細節,在本發明的技術構思范圍內,可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。[0025]另外需要說明的是,在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復,本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0026]此外,本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本發明的思想,其同樣應當視為本發明所公開的內容。
[0027]以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0028]實施例1
[0029]該實施例用于說明本發明提供的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
[0030](I)腐蝕液的配制:
[0031]將9.6g苦味酸與1000ml蒸餾水混合并煮沸,冷卻至常溫(25 °C ),得到濃度為
0.95重量%的苦味酸水溶液。取500ml所述苦味酸水溶液,加入1.2g十二烷基苯磺酸鈉和
1.0g羊毛脂,加熱至40°C并攪拌溶解,形成腐蝕液。
[0032](2)標準U型沖擊試樣的制作:
[0033]將表面粗糙度Ra為1.6 μ m、尺寸為IOmmX IOmmX IOOmm的采用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在20ml溫度為40°C的由步驟(1)制備得到的腐蝕液中,在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡5min以將所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的金屬流線顯現,在焊接接頭兩側金屬偏轉流線的相交叉處確認焊縫位置,并以焊縫位 置為中心,在沿著帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條并垂直焊縫的方向開深和寬均為2.0mnuR=I ±0.07mm的U型槽,最后以焊縫位置為中心、鋸切成尺寸為10mmX IOmmX 55mm的標準U型沖擊試樣。
[0034]實施例2
[0035]該實施例用于說明本發明提供的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
[0036](I)腐蝕液的配制:
[0037]將11.1g苦味酸與1000ml蒸餾水混合并煮沸,冷卻至常溫(25°C ),得到濃度為
1.1重量%的苦味酸水溶液。取500ml所述苦味酸水溶液,加入3.0g十二烷基磺酸鈉和
3.0g羊毛脂,加熱至60°C并攪拌溶解,形成腐蝕液。
[0038](2)標準U型沖擊試樣的制作:
[0039]將表面粗糙度Ra為I μ m、尺寸為IOmmX IOmmX IOOmm的采用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在17ml溫度為60°C的由步驟(1)制備得到的腐蝕液中,在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡3min以將所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的金屬流線顯現,在焊接接頭兩側金屬偏轉流線的相交叉處確認焊縫位置,并以焊縫位置為中心,在沿著帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條并垂直焊縫的方向開深和寬均為2.0mm、R=I±0.07mm的U型槽,最后以焊縫位置為中心、鋸切成尺寸為10mmX IOmmX 55mm的標準U型沖擊試樣。
[0040]實施例3
[0041]該實施例用于說明本發明提供的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
[0042](I)腐蝕液的配制:
[0043]將12.1g苦味酸與1000ml蒸餾水混合并煮沸,冷卻至常溫(25°C ),得到濃度為
1.2重量%的苦味酸水溶液。取500ml所述苦味酸水溶液,加入4.2g十二烷基苯磺酸鈉和5g羊毛脂,加熱至90°C并攪拌溶解,形成腐蝕劑液。
[0044](2)標準U型沖擊試樣的制作:
[0045]將表面粗糙度Ra為2 ii m、尺寸為IOmmX IOmmX 120mm的采用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在30ml溫度為90°C的由步驟(1)制備得到的腐蝕液中,在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡Imin以將所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的金屬流線顯現,在焊接接頭兩側金屬偏轉流線的相交叉處確認焊縫位置,并以焊縫位置為中心,在沿著帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條并垂直焊縫的方向開深和寬均為2.0mm、R=I±0.07mm的U型槽,最后以焊縫位置為中心、鋸切成尺寸為 10mmX IOmmX 55mm的標準U型沖擊試樣。
[0046]實施例4
[0047]該實施例用于說明本發明提供的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
[0048]根據實施例1的方法將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條開U型槽,不同的是,在配制腐蝕液時,十二烷基苯磺酸鈉的加入量為2g、羊毛脂的加入量為1.0g。
[0049]實施例5
[0050]該實施例用于說明本發明提供的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
[0051]根據實施例1的方法將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條開U型槽,不同的是,將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條與腐蝕液接觸的溫度為25°C。
[0052]對比例I
[0053]該實施例用于說明參比的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
`[0054](I)腐蝕液的配制:
[0055]在40°C下,將50g硝酸與1000g酒精混合均勻,得到腐蝕液。
[0056](2)標準U型沖擊試樣的制作:
[0057]將表面粗糙度Ra為1.6 ii m、尺寸為IOmmX IOmmX IOOmm的采用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在20ml溫度為40°C的由步驟(1)制備得到的腐蝕液中,在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡5min后帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條表面未顯現焊縫,無法精確定位開U型槽的位置。
[0058]對比例2
[0059]該實施例用于說明參比的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。
[0060](I)腐蝕液的配制:
[0061]將15g苦味酸與1000ml蒸餾水混合并煮沸,冷卻至40°C,得到濃度為14.8重量% 的苦味酸水溶液。取500ml所述苦味酸水溶液,加入1.2g十二烷基苯磺酸鈉和1.0g羊毛脂,攪拌溶解,形成腐蝕液。
[0062](2)標準U型沖擊試樣的制作:
[0063]將表面粗糙度Ra為1.6 ii m、尺寸為IOmmX IOmmX IOOmm的采用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在20ml溫度為40°C的由步驟(1)制備得到的腐蝕液中,在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡5min后帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條表面出現嚴重的腐蝕發黑現象,無法精確定位開U型槽的位置。
[0064]對比例3
[0065]該實施例用于說明參比的腐蝕劑組合物和開U型槽的方法。[0066](I)腐蝕液的配制:
[0067]將6g苦味酸與1000ml蒸餾水混合并煮沸,冷卻至常溫(25°C ),得到濃度為0.59重量%的苦味酸水溶液。取500ml所述苦味酸水溶液,加入1.2g十二烷基苯磺酸鈉和1.0g羊毛脂,加熱至40°C并攪拌溶解,形成腐蝕液。
[0068](2)標準U型沖擊試樣的制作:
[0069]將表面粗糙度Ra為1.6 μ m、尺寸為IOmmX IOmmX IOOmm的采用氣壓焊形成的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條浸泡在20ml溫度為40°C的由步驟(1)制備得到的腐蝕液中,在浸泡過程中不斷用脫脂棉擦拭所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的待開U型槽的表面,浸泡5min后帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條表面未顯現焊縫,無法精確定位開U型槽的位置。
[0070]從以上結果可以看出,采用本發明提供的腐蝕液能夠將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現出來,從而精確定位開U型槽的位置。此外,本發明提供的開U型槽的方法簡單易行,能夠保證沖擊試驗的準確性和精度,極具工業應用前景。
【權利要求】
1.一種腐蝕劑組合物,其特征在于,所述腐蝕劑組合物含有濃度為0.95-1.2重量%的苦味酸水溶液、烷基磺酸鹽和/或烷基芳基磺酸鹽,以及羊毛脂。
2.根據權利要求1所述的腐蝕劑組合物,其中,以IL所述的苦味酸水溶液為基準,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽的總含量為2-10g,所述羊毛脂的含量為2-10g。
3.根據權利要求2所述的腐蝕劑組合物,其中,所述烷基磺酸鹽和烷基芳基磺酸鹽的總含量與羊毛脂含量的重量比為1:0.8-1.2。
4.根據權利要求1、2或3所述的腐蝕劑組合物,其中,所述烷基磺酸鹽為十二烷基磺酸鈉和/或十二烷基磺酸鉀;所述烷基芳基磺酸鹽為十二烷基苯磺酸鈉和/或十二烷基苯磺酸鉀。
5.一種開U型槽的方法,該方法包括將帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條與腐蝕液接觸,所述接觸的條件使得所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條中的焊縫顯現,并在接觸后的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條的焊縫處開U型槽,其特征在于,所述腐蝕液為權利要求1-4中任意一項所述的腐蝕劑組合物。
6.根據權利要求5所述的方法,其中,以表面積為100cm2的帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條為基準,所述腐蝕液的用量為40-60ml。
7.根據權利要求5或6所述的方法,其中,所述接觸的條件包括接觸溫度為40-90°C,接觸時間為l_5min。
8.根據權利要求7所述的方法,其中,所述帶焊縫鋼軌沖擊毛坯樣條為氣壓焊鋼軌樣條,其表面粗糙度Ra為1-2 μ m。`
【文檔編號】C23F1/28GK103510091SQ201210200501
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月18日 優先權日:2012年6月18日
【發明者】李大東, 劉錦燕, 余騰義, 鄒明, 鄧勇, 袁俊, 姚麾, 王春建, 劉自彩 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司