CN109557107A - 一种不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，将不锈钢/碳钢复合材料在氯化钠溶液中浸泡一段时间后出现深绿色锈斑，所述深绿色锈斑所在的部位即为损伤部位。本发明相比以往的探伤检测方法具有准确、成本低的优点。
Description
技术领域
本发明属于复合材料检测技术领域，尤其涉及一种不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法。
背景技术
不锈钢/碳钢复合型材的生产工艺大多采用不锈钢与碳钢的预贴合，然后再与现有型材轧制技术相结合，制备不锈钢/碳钢复合型材。双金属复合型材主要有扁钢、角钢、槽钢、螺纹钢等型材，这些型钢在生产过程中经过加热与轧制，型钢胚料不断的变形过程中，将会导致外层不锈钢层发生破裂，因此工艺研发与生产制造过程中都需要对型钢的质量进行检测，但是在双金属复合型材的生产过程都是在空气环境中经过加热后进行轧制制备，所以在型材的表面存在一层疏松且较厚褐色氧化层，这会导致在形变量较大的部位发生的破裂不易被发现。
目前，市场上多采用渗透探伤的方法进行表面缺陷的检测，所谓渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法。使用渗透探伤方法对双金属复合材料进行探伤的时候，由于表面存在一层疏松且较厚的氧化层，导致渗透剂不仅会渗入裂缝处，同时也会深入疏松的氧化层内部，因此表面在清洗过后，然后喷上显影剂，裂纹处与氧化层处都会渗出红色的渗透剂，无法辨别是否存在裂纹缺陷。同时对于双金属型材，由于尺寸较大，进行表面去除氧化层工作量较大，使研发成本与生产成本增加，因而难以进行全面检测。
现有技术中对于不锈钢/碳钢复合材料，也可以采用盐雾试验箱进行检测。盐雾试验箱是采用盐雾腐蚀的方式来检测被测样品的分别耐腐蚀的可靠性，盐雾是指大气中由含盐微小液滴所构成的弥散系统。但是在盐雾试验箱中，试样尺寸受到一定的限制；同时在盐雾试验过程中，不锈钢/碳钢复合材料表面疏松的褐色氧化层易于发生二次氧化，其中的氧化亚铁（FeO）被氧化成三氧化二铁（Fe2O3·H2O）黄褐色锈斑，而且盐雾环境的微滴周围氧气含量高，容易进入微滴弥补损耗的氧或者开裂部位直接暴露在空气中，使开裂部位暴露的碳钢也较快地产生黄褐色锈斑（Fe2O3·H2O），这样就无法准确判断黄褐色锈斑是否是开裂部位所产生。为了提高判断的准确性，就需要将不锈钢/碳钢复合材料表面的褐色氧化层除去，这又会导致工作量增大，成本增加。
发明内容
为了解决上述无法准确辨别不锈钢/碳钢复合材料损伤部位或者需要高成本才能进行准确辨别的问题，同时为了解决以往试样尺寸受限的问题，本发明提供一种不用去除表面氧化层而能够准确判断损伤部位的不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法。
本发明所述不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，将不锈钢/碳钢复合材料在氯化钠溶液中浸泡一段时间后出现深绿色锈斑，所述深绿色锈斑所在的部位即为损伤部位。
为了提高探伤效果，所述氯化钠溶液的质量百分比浓度为0.1-10%，优选3.5-5%，浸泡时间为24-48小时。
为了缩短探伤时间，在氯化钠溶液浸泡步骤之前，还包括酸溶液浸泡步骤：将不锈钢/碳钢复合材料在酸溶液中浸泡一段时间，然后用水清洗。
为了缩短探伤时间，所述酸选自硝酸、硫酸、盐酸的任一种，酸溶液的质量百分比浓度为1-10%，优选5%，在酸溶液中的浸泡时间为1-5分钟。
为了提高探伤效果，经酸溶液浸泡后，在氯化钠溶液中的浸泡时间为8-24小时。
有益效果：本发明通过将未去除表面氧化层的不锈钢/碳钢复合材料浸泡在氯化钠溶液中，经过一段时间在损伤部位出现深绿色锈斑，使得探伤更加准确、容易、成本更低；通过在氯化钠溶液中浸泡的步骤之前还包括酸浸泡步骤，而加快腐蚀进程，缩短探伤时间，提高探伤效果。
附图说明
图1为螺纹钢的纵截面示意图。
图2为图1中A处的放大图。
图中，1、不锈钢；2、碳钢。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
本发明提供一种不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，将不锈钢/碳钢复合材料在氯化钠溶液中浸泡一段时间后出现深绿色锈斑，所述深绿色锈斑所在的部位即为损伤部位。
上述不锈钢/碳钢复合材料是外层为不锈钢，内层为碳钢的双金属复合材料，该类型的双金属复合材料例如有扁钢、角钢、槽钢、螺纹钢等。图1为螺纹钢的纵截面示意图，在对螺纹钢进行轧制时，外层不锈钢往往会断裂，而暴露内层的碳钢。图2为断裂处的放大图，图2中，不锈钢1断裂，而使碳钢2暴露。
上述氯化钠溶液能提供导电的离子，增加溶液的导电性，有助于暴露在开裂处的碳钢的腐蚀。氯化钠溶液对碳钢的腐蚀通过电偶腐蚀和缝隙腐蚀来实现，电偶腐蚀是指由于腐蚀电位不同，异种金属彼此接触或通过其他导体连通，处于同一介质中，造成异种金属接触部位的局部腐蚀；缝隙腐蚀是指在腐蚀介质中的金属表面上，在缝隙和其他隐蔽的区域内发生的局部腐蚀。氯化钠溶液的浓度为0.1-10%，在浓度小于0.1%时，导电性差，在浓度大于10%时，氧含量低，因而腐蚀性均小。氯化钠溶液的浓度优选为3.5-5%，将轧伤的不锈钢/碳钢复合材料浸泡在氯化钠溶液中时，暴露的碳钢会发生如图2所示的反应。
Fe → Fe2+ + 2e-
H2O + 1/2O2 + 2e- → 2OH-
2OH- + Fe2+ → Fe(OH)2
由于反应是在氯化钠溶液中进行且氧气含量较空气中低，氢氧化亚铁部分发生氧化，生成深绿色的氢氧化亚铁和氢氧化铁的混合物，同时能长时间地停留在深绿色阶段，并且深绿色锈斑随溶液渗出到表面的氧化层处，而外层不锈钢表面为灰褐色氧化层和部分黄褐色氧化物，这样，即便是有氧化层包裹，也能轻易地辨认出开裂的位置。不锈钢/碳钢复合材料在氯化钠溶液中的浸泡时间为24-48小时。
为了加快腐蚀反应进程，缩短探伤时间，在氯化钠溶液浸泡步骤之前，还包括酸溶液浸泡步骤：将不锈钢/碳钢复合材料在酸溶液中浸泡一段时间，然后用水清洗。
上述酸例如选自硝酸、硫酸、盐酸的任一种。将不锈钢/碳钢复合材料浸泡在酸溶液中，酸会腐蚀暴露在开裂处的碳钢，从而加快腐蚀速度，缩短后续浸泡在氯化钠溶液中出现深绿色锈斑的时间。酸溶液的浓度通常为1-10%，在1-10%的范围内，可快速地对碳钢进行腐蚀并且不会与外层不锈钢发生反应，酸浓度优选为5%，在酸溶液中的浸泡时间为1-5分钟。
实施例1
配制浓度为5%的氯化钠溶液，倒入水槽中，将2m长的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢放置在水槽的氯化钠溶液中，24小时后取出不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢，检查到出现深绿色锈斑，该深绿色锈斑位置即为发生开裂部位。在浸泡过程中，开裂部位暴露的碳钢会发生异种金属的电偶腐蚀和缝隙腐蚀，腐蚀产物为深绿色锈斑，而未开裂的不锈钢表面未发生明显变化。
实施例2
配制浓度为0.1%的氯化钠溶液，倒入水槽中，将2m长的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢放置在水槽的氯化钠溶液中，48小时后取出不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢，检查到出现深绿色锈斑，该深绿色锈斑位置即为发生开裂部位。在浸泡过程中，开裂部位暴露的碳钢会发生异种金属的电偶腐蚀和缝隙腐蚀，腐蚀产物为深绿色锈斑，而未开裂的不锈钢表面未发生明显变化。
实施例3
配制浓度为10%的氯化钠溶液，倒入水槽中，将2m长的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢放置在水槽的氯化钠溶液中，48小时后取出不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢，检查到出现深绿色锈斑，该深绿色锈斑位置即为发生开裂部位。在浸泡过程中，开裂部位暴露的碳钢会发生异种金属的电偶腐蚀和缝隙腐蚀，腐蚀产物为深绿色锈斑，而未开裂的不锈钢表面未发生明显变化。
实施例4
（1）配制浓度为5%的硝酸溶液，然后将2m长的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢在硝酸溶液中浸泡2分钟后取出，然后放入水中冲洗一遍。
（2）配制浓度为3.5%的氯化钠溶液，倒入水槽中，将步骤（1）处理过的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢放置在水槽的氯化钠溶液中，8小时后取出不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢，检查到出现深绿色锈斑，该深绿色锈斑位置即为发生开裂部位。在浸泡过程中，开裂部位腐蚀产物为深绿色锈斑，而未开裂的不锈钢表面未会发生明显变化。
实施例5
（1）配制浓度为5%的硫酸溶液，然后将2m长的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢在硝酸溶液中浸泡2分钟后取出，然后放入水中冲洗一遍。
（2）配制浓度为5%的氯化钠溶液，倒入水槽中，将步骤（1）处理过的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢放置在水槽的氯化钠溶液中，12小时后取出不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢，检查到出现深绿色锈斑，该深绿色锈斑位置即为发生开裂部位。在浸泡过程中，开裂部位腐蚀产物为深绿色锈斑，而未开裂的不锈钢表面未会发生明显变化。
实施例6
（1）配制浓度为5%的盐酸溶液，然后将2m长的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢在硝酸溶液中浸泡2分钟后取出，然后放入水中冲洗一遍。
（2）配制浓度为10%的氯化钠溶液，倒入水槽中，将步骤（1）处理过的不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢放置在水槽的氯化钠溶液中，24小时后取出不锈钢/碳钢双金属复合螺纹钢，检查到出现深绿色锈斑，该深绿色锈斑位置即为发生开裂部位。在浸泡过程中，开裂部位腐蚀产物为深绿色锈斑，而未开裂的不锈钢表面未会发生明显变化。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (5)
1.一种不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，其特征在于，将不锈钢/碳钢复合材料在氯化钠溶液中浸泡一段时间后出现深绿色锈斑，所述深绿色锈斑所在的部位即为损伤部位。
2.根据权利要求1所述的不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，其特征在于，所述氯化钠溶液的浓度为0.1-10%，浸泡时间为24-48小时。
3.根据权利要求1所述的不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，其特征在于，在氯化钠溶液浸泡步骤之前，还包括酸溶液浸泡步骤：将不锈钢/碳钢复合材料在酸溶液中浸泡一段时间，然后用水清洗。
4.根据权利要求3所述的不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，其特征在于，所述酸选自硝酸、硫酸、盐酸的任一种，酸溶液的浓度为1-10%，在酸溶液中的浸泡时间为1-5分钟。
5.根据权利要求3或4所述的不锈钢/碳钢复合材料的探伤检测方法，其特征在于，经酸溶液浸泡后，在氯化钠溶液中的浸泡时间为8-24小时。
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