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基本信息

項(xiàng)目名稱：
高鐵工務(wù)配件加載腐蝕試驗(yàn)裝置
小類：
能源化工
簡介：
目前錨固螺栓耐蝕性的檢測方法與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境不相符合，檢測結(jié)果無法反應(yīng)其實(shí)際使用性能，導(dǎo)致其壽命預(yù)期不準(zhǔn)確，影響列車運(yùn)行的安全性。本裝置主要采用彈簧作為加載工具，通過外加靜載荷和動載荷兩種方式分別對錨固螺栓進(jìn)行加載腐蝕試驗(yàn)，模擬工務(wù)配件實(shí)際使用時的受力環(huán)境，使腐蝕試驗(yàn)結(jié)果更接近于實(shí)際應(yīng)用效果，更能準(zhǔn)確的預(yù)測工務(wù)配件的使用壽命。
詳細(xì)介紹：
錨固螺栓是高速鐵路重要的工務(wù)配件之一，在列車運(yùn)行時起到穩(wěn)定鋼軌的作用，環(huán)境腐蝕是該配件主要的失效方式。目前的檢測方法是中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)方法，在測試時僅對未受任何作用力的螺栓樣件進(jìn)行檢測，而實(shí)際使用中，由于螺栓是擰緊的，而且列車行駛時鋼軌會產(chǎn)生振動，所以該螺栓受到較大的預(yù)緊力及軸向振動載荷，會造成應(yīng)力腐蝕及電偶腐蝕。因此，目前的檢測方法與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境不相符合，檢測結(jié)果無法反應(yīng)其實(shí)際使用性能，導(dǎo)致其壽命預(yù)期不準(zhǔn)確，影響列車運(yùn)行的安全性。 本裝置主要采用彈簧作為加載工具，通過外加靜載荷和動載荷兩種方式分別對錨固螺栓進(jìn)行加載腐蝕試驗(yàn)，模擬工務(wù)配件實(shí)際使用時的受力環(huán)境，使腐蝕試驗(yàn)結(jié)果更接近于實(shí)際應(yīng)用效果，更能準(zhǔn)確的預(yù)測工務(wù)配件的使用壽命。 在本裝置中，上下兩木板采用甲醛塑脂的材料，即電木板，可有效防止鹽霧的腐蝕。下板用地腳螺栓固定在水泥基座上，可防止電機(jī)振動時因下板受彈簧作用力過大而發(fā)生損壞。在下板上固定一個柱子，柱子與上板留有一定的距離，使上板振動時不會接觸到木棍。彈簧套在柱子上，彈簧的外層再套上橡膠管。這樣柱子對彈簧起到固定作用，使彈簧不會因變化的受力而震出。同時橡膠管將彈簧與環(huán)境隔開，保護(hù)彈簧不被腐蝕。在上下兩板間按實(shí)際使用的螺栓的尺寸鉆多個大小不一孔，將螺栓插入孔中，用螺母擰緊，并使彈簧處于壓縮狀態(tài)。在上板放置震動電機(jī)，并用罩子罩住，防止電機(jī)外殼被鹽霧腐蝕。整個裝置置于一個罩子中，用鼓風(fēng)機(jī)將腐蝕氣體從鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱中通過進(jìn)氣孔引入到裝置中并從出氣口，將氣體導(dǎo)出，使整個裝置始終處在鹽霧的氣氛中。 實(shí)驗(yàn)時，首先根據(jù)彈簧的胡克系數(shù)，可計(jì)算出加載載荷的大小和螺栓扭矩的大小。將加靜載和加動載的螺栓放入裝置中，測定其最初出現(xiàn)銹點(diǎn)的時間，和未加載的螺栓最初出現(xiàn)銹點(diǎn)的時間進(jìn)行比較，可對實(shí)際環(huán)境下的使用期限進(jìn)行預(yù)測。 鹽霧加速腐蝕試驗(yàn)，鹽霧中10小時不出銹即相當(dāng)于實(shí)際大氣環(huán)境中一年不出銹。本裝置試驗(yàn)過程中，經(jīng)過共滲處理的螺栓，按照現(xiàn)行不加載方式，120小時尚無銹點(diǎn)出現(xiàn)，表明此共滲處理方法符合鐵科院現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。但是，經(jīng)本試驗(yàn)裝置檢測，平均10小時即出現(xiàn)銹點(diǎn)，表明實(shí)際使用中一年左右即會出現(xiàn)銹蝕，與現(xiàn)實(shí)情況也相符。

作品圖片

  • 高鐵工務(wù)配件加載腐蝕試驗(yàn)裝置
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  • 高鐵工務(wù)配件加載腐蝕試驗(yàn)裝置
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

錨固螺栓是高速鐵路重要的工務(wù)配件之一，在列車運(yùn)行時起到穩(wěn)定鋼軌的作用，腐蝕是該配件主要的失效方式，目前該螺栓已采用各種方法進(jìn)行防腐處理，檢測其抗蝕性的依據(jù)為GB/T10125-1997標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)方法，在測試時僅對未受任何作用力的螺栓樣件進(jìn)行檢測，而該螺栓實(shí)際是在較大的扭力及振動載荷作用下使用的，扭力和振動載荷均會對螺栓的抗蝕性造成較大的影響，因此目前的檢測方法與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境不相符合，檢測結(jié)果會對實(shí)際使用效果起到誤導(dǎo)作用，影響列車運(yùn)行的安全性。 本項(xiàng)目的目的就是設(shè)計(jì)一種模擬實(shí)際工況條件下錨固螺栓加載腐蝕試驗(yàn)裝置。在該裝置中主要采用彈簧作為加載工具，根據(jù)彈簧的胡克系數(shù)可以計(jì)算加載載荷的大小以及螺栓扭矩的大小。技術(shù)的關(guān)鍵是如何在動載荷條件下進(jìn)行加載腐蝕試驗(yàn)，同時又保證加載裝置在腐蝕試驗(yàn)過程中不受腐蝕。要對工件在不加載、靜載荷、動載荷條件下的抗腐蝕性能進(jìn)行評價，并對在實(shí)際環(huán)境下的使用期限進(jìn)行預(yù)測。此外本試驗(yàn)裝置可適用于多種尺寸、多種材料螺栓緊固件的腐蝕測試。而且當(dāng)螺栓實(shí)際使用時會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，可更換板材與螺栓相適應(yīng)，構(gòu)成電偶，真實(shí)反映材料使用時電化學(xué)腐蝕對材料的影響。

科學(xué)性、先進(jìn)性

與現(xiàn)有的不加載腐蝕試驗(yàn)方法相比，本裝置主要采用靜載荷和動載荷兩種方式對錨固螺栓進(jìn)行加載腐蝕試驗(yàn)，模擬工務(wù)配件實(shí)際使用時的受力環(huán)境，使腐蝕試驗(yàn)結(jié)果更接近于實(shí)際應(yīng)用效果，更能準(zhǔn)確的預(yù)測工務(wù)配件的使用壽命，對保證列車的安全運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。 現(xiàn)行多種腐蝕防護(hù)處理為在工件表面形成30-85μm厚防腐層，在現(xiàn)行不加載腐蝕試驗(yàn)方法下，由于防腐層的存在，顯示很好的耐蝕性。然而在實(shí)際使用過程中，因?yàn)殄^固螺栓受很大的應(yīng)力與扭矩，很薄的防腐層很容易遭到破壞，產(chǎn)生裂紋，因此在實(shí)際使用中很容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。本裝置可檢驗(yàn)錨固螺栓在受應(yīng)力條件下的耐腐蝕性，對于評價防腐蝕處理方法具有重要價值。 參考文獻(xiàn)： [1]應(yīng)付釗.鍍鋅高強(qiáng)螺栓的工程應(yīng)用[J].鋼結(jié)構(gòu)，2010，25（2）：57-60. [2]吳興紅.南京大勝關(guān)長江大橋高強(qiáng)度螺栓實(shí)驗(yàn)概述[J].鐵道建筑，2010，（3）：1-3. [3]任艷然，王燕.外伸端板高強(qiáng)螺栓受拉連接的計(jì)算分析[J].鋼結(jié)構(gòu)，2010,25（3）：47-50.

獲獎情況及鑒定結(jié)果

暫無

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

合作開發(fā)

作品可展示的形式

實(shí)物、現(xiàn)場演示、圖片

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

使用時，先將錨固螺栓進(jìn)行加載，之后在腐蝕環(huán)境中進(jìn)行環(huán)境腐蝕的測定。錨固螺栓的使用對于高速鐵路來說是至關(guān)重要的，模擬錨固螺栓實(shí)際使用的環(huán)境進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)，準(zhǔn)確測定其耐腐蝕時間，一方面可以加強(qiáng)腐蝕管理，避免過早更換錨固螺栓造成人力、材料的浪費(fèi)以及更換錨固螺栓不及時造成安全事故，可為國家節(jié)省大量經(jīng)濟(jì)成本；另一方面，對于錨固螺栓抗腐蝕性能的研究很有幫助，對于提高錨固螺栓抗腐蝕性能，減少腐蝕損失，提高經(jīng)濟(jì)效益是十分必要的。隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，本試驗(yàn)裝置必將廣泛應(yīng)用于其配件抗腐蝕性能的研究中，具有重要的應(yīng)用價值。 本試驗(yàn)裝置是以高鐵錨固螺栓為例進(jìn)行說明的，實(shí)際可用于生活工程中各類緊固件的耐蝕性檢測，緊固件廣泛用于機(jī)械、車輛、船舶、橋梁等各方面，腐蝕失效是緊固件失效的主要形式，因此本裝置具有廣闊的市場前景。

同類課題研究水平概述

目前多采用懸掛式測緊固件的耐蝕性，測試過程中緊固件不受任何應(yīng)力。未見有緊固件加載測耐蝕性的研究。
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