煤礦井下腐蝕環境模擬裝置的製作方法
2023-11-10 11:13:29 1
1.本實用新型涉及材料腐蝕試驗裝置技術領域，具體涉及一種煤礦井下腐蝕環境模擬裝置。
背景技術：
2.目前，現有的煤炭開採主要是地下開採方式，開採環境陰暗、潮溼，並且礦井水質成分複雜，而煤礦井下用來控制採煤工作面礦山壓力的結構物大多是鋼構件，其所處的地下礦井環境腐蝕現象十分嚴重，並且由於設備零部件高速腐蝕，導致設備功能失效，不僅影響了設備的有效運轉、安全可靠性和生產效率，更嚴重影響了井下工人的人身安全和安全生產。目前，儘管針對煤礦井的各種防腐措施很多，但現有的防腐措施大多是通過經驗總結得出的，現階段缺少一種對煤礦井下鋼構件腐蝕情況進行合理有效評價的裝置，導致煤礦井下綜採設備的腐蝕防護工作缺乏理論指導，不利於後續採礦設備及鋼構件的防腐工作的進行。
技術實現要素：
3.有鑑於此，本實用新型提供了一種煤礦井下腐蝕環境模擬裝置以解決上述存在的問題。
4.本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：
5.一種煤礦井下腐蝕環境模擬裝置，包括循環水箱以及設置在所述循環水箱內的乾濕交替模擬組件，所述循環水箱的內部安裝有支撐架，所述乾濕交替模擬組件包括安裝在所述支撐架上的基座，可轉動地安裝在所述基座上的轉動件，以及固定安裝在所述基座上的支撐件，所述轉動件的四周沿所述轉動件的圓周方向均勻安裝有多個載物片，每個所述載物片上均開設有一個開孔，所述開孔上系設有扎帶，所述支撐件設置在所述轉動件的一側，所述支撐件的內部設置有導管，所述導管的出水端穿過所述支撐件延伸至所述轉動件的上方。
6.進一步地，所述乾濕交替模擬組件還包括設置在所述循環水箱外部的電機，所述轉動件大致呈圓形結構，所述轉動件的側壁上固定安裝有變速器，所述電機與所述變速器傳動連接。
7.進一步地，所述乾濕交替模擬組件還包括設置在所述循環水箱內部的水泵，所述水泵設置在所述支撐件的下方，所述水泵的底部安裝有吸盤，所述導管與所述水泵相連接。
8.進一步地，所述循環水箱的內部側壁上安裝有加熱器，所述加熱器位於所述支撐架的下方，支撐架的材質為不鏽鋼。
9.進一步地，所述煤礦井下腐蝕環境模擬裝置還包括懸掛組件，所述懸掛組件設置在所述循環水箱的內部。
10.進一步地，所述懸掛組件包括掛片陳列架，安裝在所述掛片陳列架底部的可拆卸式吸盤，以及系設在所述掛片陳列架上的固定繩，所述掛片陳列架位於所述支撐架的下方。
11.進一步地，所述煤礦井下腐蝕環境模擬裝置還包括加注水箱和自動注水組件，所述加注水箱設置在所述循環水箱的一側，所述自動注水組件設置在所述循環水箱與所述加注水箱之間，所述循環水箱與所述加注水箱相連通。
12.進一步地，所述自動注水組件包括注水管，所述注水管的一端設置在所述加注水箱內並與所述加注水箱相連通，所述注水管的另一端設置在所述循環水箱內並與所述循環水箱相連通。
13.進一步地，所述乾濕交替模擬組件靠近所述注水管設置。
14.進一步地，所述注水管上安裝有浮力液位感應器，所述浮力液位感應器設置在所述循環水箱內遠離所述加熱器的一側。
15.本實用新型的有益效果是：
16.本實用新型提供的煤礦井下腐蝕環境模擬裝置，乾濕交替模擬組件的轉動件的周圍均勻設置有多個載物片，載物片上安裝有掛片，循環水箱內有煤礦井下的礦井水樣，轉動件的一側設置有支撐件，支撐件內設置有導管，導管的出水端設置在轉動件的上方，轉動件轉動時,支撐件內的導管出水對轉動件上的掛片進行衝刷，從而使煤礦井下腐蝕環境模擬裝置模擬出煤礦井下鋼構件實際工況來對掛片開展乾濕交替腐蝕評價試驗，同時導管出水時能擾動循環水箱內的礦井水樣從而行成水流，使煤礦井下腐蝕環境模擬裝置能模擬出煤礦井下鋼構件實際工況來對金屬掛片開展水流擾動全浸泡腐蝕評價試驗，從而對煤礦井下的鋼構件的腐蝕情況進行合理有效的評價，便於指導煤礦井下綜採設備的腐蝕防護工作。
附圖說明
17.下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
18.圖1為本實用新型的煤礦井下腐蝕環境模擬裝置的結構示意圖；
19.圖2為圖1所示煤礦井下腐蝕環境模擬裝置中自動注水組件的結構示意圖；
20.圖3為圖1所示煤礦井下腐蝕環境模擬裝置中乾濕交替模擬組件的結構示意圖；
21.圖4為圖3所示乾濕交替模擬組件的左視圖（省略電機、水泵和變速器）；
22.圖5為圖3所示乾濕交替模擬組件中部分結構的俯視圖（省略電機、水泵和變速器）；
23.圖6為圖4所示乾濕交替模擬組件中載物片的結構示意圖；
24.圖7為圖1所示煤礦井下腐蝕環境模擬裝置中懸掛組件的結構示意圖。
25.圖中：100、煤礦井下腐蝕環境模擬裝置,1、循環水箱，11、加熱器，12、支撐架，2、加注水箱，3、自動注水組件，31、注水管，32、浮力液位感應器，4、乾濕交替模擬組件，41、基座，42、轉動件，421、變速器，422、載物片，4221、開孔，423、扎帶，43、支撐件，431、導管，44、電機，45、水泵，451、吸盤，5、懸掛組件，51、掛片陳列架，52、可拆卸式吸盤，53、固定繩，6、掛片。
具體實施方式
26.現在結合附圖對本實用新型作詳細的說明。此圖為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
27.如圖1至圖7所示，本實用新型提供了一種煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100，用於模
擬煤礦井腐蝕環境並對處於煤礦井下的鋼構件用金屬進行腐蝕評價試驗，煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100包括循環水箱1，設置在循環水箱1一側的加注水箱2，設置在循環水箱1與加注水箱2之間的自動注水組件3，設置在循環水箱1內的乾濕交替模擬組件4和懸掛組件5，設置在循環水箱1的電機6，以及掛設在乾濕交替模擬組件4和懸掛組件5上的掛片6。
28.如圖1所示，循環水箱1的內部側壁上安裝有加熱器11，加熱器11可保持循環水箱1內部的礦井水溫度恆定，循環水箱1的內部還安裝有支撐架12，乾濕交替模擬組件4設置在支撐架12上，懸掛組件5設置在支撐架12的下方，循環水箱1與其一側的加注水箱2相連通；本實施例中，所述支撐架12的材質為不鏽鋼。
29.如圖1和圖2所示，自動注水組件3包括注水管31，注水管31的一端設置在加注水箱2內並與加注水箱2相連通，注水管31的另一端設置在循環水箱1內並與循環水箱1相連通，設置在循環水箱1內的注水管31上安裝有浮力液位感應器32，浮力液位感應器32設置循環水箱1內遠離加熱器11的一側，當循環水箱1內的水位隨著加熱器11加熱而降低時，浮力液位感應器32感應水位下降，加注水箱2內的水通過注水管31進入循環水箱1內使循環水箱1內的水位保持不變。
30.如圖1、圖3、圖4、圖5和圖6所示，乾濕交替模擬組件4安裝在支撐架12上，乾濕交替模擬組件4靠近注水管321設置，乾濕交替模擬組件4包括設置在支撐架12上的基座41以及可轉動地安裝在基座41上的轉動件42，以及固定安裝在基座41上的支撐件43，轉動件42大致呈圓形結構，轉動件42的側壁上固定安裝有變速器421，轉動件42的四周沿轉動件42的圓周方向均勻安裝有多個載物片422，每個載物片422上均開設有一個開孔4221，開孔4221分布在載物片422的邊緣居中位置，載物片422上設置有兩個扎帶423，兩個扎帶423通過開孔4221系設在載物片422的兩側，掛片6通過兩個扎帶423系設在兩個載物片422之間；本實施例中，載物片422的數量為八個，扎帶423的數量為十六個，開孔4221的直徑為3mm。
31.如圖1、圖3、圖4和圖5所示，乾濕交替模擬組件4還包括固定安裝在基座41上的支撐件43，設置在循環水箱1外部的電機44，以及設置在循環水箱1底部的水泵45，支撐件43設置在轉動件42的一側，支撐件43大致呈「l」形結構，支撐件43的內部開設有空腔，支撐件43的空腔內設置有導管431，導管431的進水端與循環水箱1底部的水泵45相連接，導管431的出水端穿過支撐件43延伸至轉動件42的上方，電機44的輸出軸與轉動件42上的變速器421傳動連接，水泵45設置在支撐件43的下方，水泵45的底部安裝有吸盤45，水泵45通過吸盤451吸附固定在循環水箱1的底壁上。
32.如圖1和圖7所示，懸掛組件5包括掛片陳列架51，安裝在掛片陳列架51底部的可拆卸式吸盤52，以及系設在掛片陳列架51上的固定繩53，掛片陳列架51通過可拆卸式吸盤52吸附固定在循環水箱1的底壁上且掛片陳列架51位於支撐架12的下方，掛片陳列架51靠近循環水箱1安裝加熱器11的一側設置，掛片6通過固定繩53系設在掛片陳列架51上。
33.本實用新型提供的煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100，可進行的試驗包括煤礦井下鋼構件乾濕交替腐蝕評價試驗、煤礦井下鋼構件水流擾動全浸泡腐蝕評價試驗以及變溫全浸泡腐蝕評價試驗，並且掛片6通過腐蝕評價方法確定腐蝕機理。
34.所述煤礦井下鋼構件乾濕交替腐蝕評價試驗包括以下步驟：
35.s1、連接煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100，檢查煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100的水密性及各組件的完好性；
36.s2、將八塊待評價的掛片6依照試驗標準進行編號、清洗、烘乾、稱重、並做好記錄，使用扎帶423穿過載物片422上的開孔4221將掛片6依次系設在載物片422之間，剪去多餘的扎帶423，降低扎帶423對載物片422的影響；
37.s3、將煤礦井下的礦井水樣倒入循環水箱1中，循環水箱1液面控制在支撐架12的下表面處；
38.s4、設置加熱器11的溫度，並保持加熱器11處於支撐架12下方；
39.s5、將自動注水組件3內的浮力液位感應器32高度調整至支撐架12下表面處，向加注水箱2中加入蒸餾水，當循環水箱1內液位低於浮力液位感應器32位置時，浮力液位感應器32識別並通過注水管31向循環水箱1內注水，使循環水箱1內液位保持穩定，同時使加熱器11高度一直處於液面之下，防止幹燒；
40.s6、打開水泵45，使得支撐件43內的導管431勻速出水；
41.s7、打開電機44，調節變速器421的速度，使乾濕交替模擬組件4上的轉動件42以固定的速度旋轉，待評價的掛片6均勻接觸水流；
42.s8、設置試驗周期，在試驗周期內，安排試驗人員定期巡檢裝置運行情況，確保試驗安全進行；
43.s9、在煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100前懸掛安全警示牌，設立警戒線，確保安全；
44.s10、重複步驟s1至s9，根據實驗需求分別調節步驟s4、s7、s8中設定的溫度、轉速、試驗周期，進行不同溫度、轉速、試驗周期工況下的煤礦井下鋼構件乾濕交替腐蝕評價試驗；
45.s11、試驗結束後，取下掛片6，通過腐蝕評價方法對煤礦井下鋼構件乾濕交替腐蝕評價掛片6展開分析。
46.所述煤礦井下鋼構件水流擾動全浸泡腐蝕評價試驗包括以下步驟：
47.m1、連接煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100，檢查煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100的水密性及各組件的完好性；
48.m2、將九塊待評價的掛片6依照試驗標準進行編號、清洗、烘乾、稱重、並做好記錄，依次使用固定繩53系設在掛片陳列架51上，並確保每個掛片6之間以及掛片6與循環水箱1的底部無接觸；
49.m3、將煤礦井下的礦井水樣倒入循環水箱1中，循環水箱1中的水樣液面控制在支撐架12處；
50.m4、設置加熱器11的溫度，並保持加熱器11的高度處於支撐架12的下方；
51.m5、將自動注水組件3內的浮力液位感應器32高度調整至支撐架12的下表面處，向加注水箱2中加入蒸餾水，當循環水箱1內的液位低於浮力液位感應器32的位置，浮力液位感應器32識別並通過注水管31向循環水箱1內注水，使得循環水箱1內的液位保持穩定，同時使加熱器11的高度一直處於液面之下，防止幹燒；
52.m6、打開水泵45，使得支撐件43內的導管431勻速出水；
53.m7、打開電機44，調節變速器421的速度，使得乾濕交替模擬組件4上的轉動件42以固定的速度旋轉，保證循環水箱1內水流的擾動速率穩定，確保待評價的掛片6始終處於液面以下；
54.m8、設置試驗周期，在試驗周期內，安排試驗人員定期巡檢裝置運行情況，確保試
驗安全進行；
55.m9、在煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100前懸掛安全警示牌，設立警戒線，以確保安全；
56.m10、重複步驟m1-m9，根據實驗需求分別調節步驟m4、m7、m8中設定的溫度、轉速、試驗周期，進行不同溫度、轉速、試驗周期下的煤礦井下鋼構件水流擾動全浸泡腐蝕評價試驗；
57.m11、試驗結束後，取下掛片6，通過腐蝕評價方法對煤礦井下鋼構件水流擾動全浸泡腐蝕評價掛片6展開分析；
58.所述變溫全浸泡腐蝕評價試驗包括以下步驟：
59.n1、連接煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100，檢查煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100的水密性及各組件的完好性；
60.n2、將九塊待評價的掛片6依照試驗標準進行編號、清洗、烘乾、稱重、並做好記錄，依次使用固定繩53系設在掛片陳列架51上，確保每個掛片6之間以及掛片6與循環水箱1的底部之間無接觸；
61.n3、將煤礦井下的礦井水樣倒入循環水箱1中，循環水箱1的液面控制在支撐架12處；
62.n4、設置加熱器11的溫度，並保持加熱器11處於支撐架12的下方；
63.n5、將自動注水組件3內的浮力液位感應器32高度調整至支撐架12下表面處，向加注水箱2中加入蒸餾水，當循環水箱1內液位低於浮力液位感應器32位置，浮力液位感應器32識別並通過注水管31向循環水箱1內注水，使得循環水箱1內的液位保持穩定，同時使加熱器11的高度一直處於液面之下，防止幹燒；
64.n6、設置試驗周期，在試驗周期內，安排試驗人員定期巡檢裝置運行情況，確保試驗安全進行；
65.n7、在煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100前懸掛安全警示牌，設立警戒線，以確保安全；
66.n8、重複步驟n1-n7，根據實驗需求分別調節步驟n4、n6中設定的溫度、試驗周期，進行不同溫度、試驗周期下的變溫全浸泡腐蝕評價試驗；
67.n9、試驗周期結束後，取下掛片6，通過腐蝕評價方法對變溫全浸泡腐蝕評價掛片6展開腐蝕評價分析。
68.所述掛片6的腐蝕評價方法包括以下步驟：
69.（1）對煤礦井下的礦井水水質進行分析，了解水質情況，有針對性的研究分析材料的腐蝕機理；
70.（2）取出已達到試驗周期的掛片6，觀察、記錄表面腐蝕形貌後，立即用清水衝洗並用濾紙擦乾，將擦乾的掛片6進行低溫烘乾並進行拍照記錄；
71.（3）利用sem、eds、xrd等試驗設備對烘乾後掛片6的腐蝕產物（鏽蝕皮）成份與形貌進行分析，研究分析鋼構件的腐蝕機理；
72.（4）清洗掛片6，將掛片6上的腐蝕產物清洗乾淨，放入無水乙醇中進行脫水處理，取出掛片6放在濾紙上，用冷風吹乾，然後用濾紙將掛片6包好，儲與乾燥器中，放置12h後稱量；
73.（5）觀察掛片6，如掛片6表面存在明顯的點腐蝕坑，測量其點蝕深度並記錄；
74.（6）利用掛片6試驗前後失重計算均勻腐蝕速率，利用最大點蝕深度計算點腐蝕速率，以了解掛片6的腐蝕情況；
75.（7）利用sem、eds、xrd等試驗設備對去掉後腐蝕產物（鏽蝕皮）後的掛片6成份與形貌進行分析，研究分析鋼構件的腐蝕機理。
76.本實用新型提供的煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100，乾濕交替模擬組件4的轉動件42的周圍均勻設置有多個載物片422，載物片422上安裝有掛片6，循環水箱1內有煤礦井下的礦井水樣，轉動件42的一側設置有支撐件43，支撐件43內設置有導管431，導管431的出水端設置在轉動件42的上方，轉動件42轉動時,支撐件43內的導管431出水對轉動件42上的掛片6進行衝刷，從而使煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100模擬出煤礦井下鋼構件實際工況來對掛片6開展乾濕交替腐蝕評價試驗，同時導管431出水時能擾動循環水箱1內的礦井水樣從而行成水流，使煤礦井下腐蝕環境模擬裝置100能模擬出煤礦井下鋼構件實際工況來對金屬掛片開展水流擾動全浸泡腐蝕評價試驗，從而對煤礦井下的鋼構件的腐蝕情況進行合理有效的評價，以便於指導煤礦井下綜採設備的腐蝕防護工作。
77.以上述依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關的工作人員完全可以在不偏離本實用新型的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。