CN109612946A - 一种不锈钢连接线成分的测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：S1、选取由直径≤0.65mm不锈钢丝制造的总截面≥200mm2的不锈钢连接线，将连接线试样切割位置两端内侧用铁丝捆扎，切断得连接线试样；S2、切割面清理，用氩弧焊重熔切割面；S3、重熔结束后自然冷却，研磨；S4、采用直读光谱仪测定研磨后试样的化学成分。本发明利用氩弧焊将不锈钢连接线分析面重熔至满足直读光谱仪的分析要求，实现了直径≤0.65mm不锈钢丝制造的不锈钢连接线的直读光谱仪测定，显著了提高检测速度，准确度高、实用性强。

Description

一种不锈钢连接线成分的测定方法
技术领域
本发明属于不锈钢成分分析技术领域，具体涉及一种不锈钢连接线成分的测定方法。
背景技术
铁路不锈钢连接线，又称铁路综合接地系统用不锈钢连接线。铁路用不锈钢连接线所用钢丝绳，由不锈钢钢丝编捻而成，钢丝的截面为圆形，钢丝之间为线接触。其特征为：所述的不锈钢连接线是由19股钢丝股一次编捻而成的实心绳体，所述的钢丝股是由37根不锈钢单丝一次编捻成股；所述的不锈钢连接线绳体的截面结构为1+6+12；所述的钢丝股单股截面结构为1+6+12+18；所述的不锈钢连接线实心绳体与钢丝股单股的捻向为互交捻；其导体总截面积不小于200mm2。能将铁轨上形成的电流接地输出，避免了雷击灾害，保障了铁路畅通、安全运行。
不锈钢连接线规格：由一定长度的钢丝绳、二个线鼻以及二个配套的防盗螺栓(每个螺栓上应配一个平垫圈和一个弹簧垫圈)组成。钢丝绳采用直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造，总截面不小于200mm2。线鼻与钢丝绳的连接处应能承受5000N的拉力且3min不得松动和断股。不锈钢材料的成分满足：Cr≥16％、Ni≥5％、C≤0.08％。产品须由铁道产品质量监督检验中心定期检测。
不锈钢连接线适用于高速铁路、客运专线和城际铁路、石油化工、水利水电、航空枢纽等相关领域综合接地系统，铁路上广泛应用于铁路路基及桥隧的综合接地系统连接部位，如接地端子和接地端子之间、及接地端子与接触网、设备等之间的连接。
铁道产品质量监督检验中心为保证不锈钢连接线的质量，需要检测不锈钢连接线中的成分，其中检测的元素成分要求为Cr≥16％、Ni≥5％、C≤0.08％。不锈钢连接线采用直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造，为分析钢丝中的Cr、Ni、C元素成分，一般采用化学分析方法。GB/T 4240-2009不锈钢丝标准中引用的方法为钢铁及合金化学分析方法过硫酸铵氧化容量法测定铬量。钢铁及合金镍含量的测定丁二酮肟分光光度法，钢铁及合金化学分析方法丁二酮肟重量法测定镍量。钢铁及合金碳含量的测定管式炉内燃烧后气体容量法，钢铁及合金化学分析方法管式炉内燃烧后重量法测定碳含量。采用化学分析方法需要消耗大量的化学试剂、较长的分析时间和较多的分析人员，不能满足快速分析的要求。但是直读光谱仪一般只能分析直径在10mm以上的试样，采用特殊夹具直读光谱仪能分析直径0.8mm以上的钢丝中化学成分。不锈钢连接线表面有缝隙，不能直接采用直读光谱仪分析。本方法利用氩弧焊将不锈钢连接线分析面重熔成致密的重熔面，实现了直读光谱仪能分析直径0.8mm以下的钢丝中化学成分。
申请号为CN201420813687.6的中国专利一种利用直读光谱仪完成钢丝化学成分试验的夹持装置。公开了一种利用直读光谱仪完成钢丝化学成分试验的夹持装置，包括装置定位块、支架、压紧螺杆、压簧、梯形楔口定位块和样品定位装置，装置定位块与台板固定连接；支架与装置定位块固定连接，支架上螺纹连接有所述压紧螺杆；样品定位装置包括一体的定位座和梯形楔，梯形楔插入梯形楔口定位块的梯形楔口中，定位座下部有样品固定装置和激发槽，梯形楔顶部有防滑槽，压紧螺杆下端穿过梯形楔口定位块并插入防滑槽内；压紧螺杆下端与梯形楔口定位块螺纹连接；压簧套于压紧螺杆上。通过该夹持装置能够利用直读光谱仪完成直径为Φ0.8mm～Φ4.0mm钢丝化学成分试验，检测数据具有较高的重复性和准确性。使用方便，能够满足快速检测的需要。不锈钢连接线采用直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造，该专利不能分析该产品中不锈钢丝中的化学成分。
申请号为CN200920107750.3的中国专利一种用于综合接地的不锈钢连接线。申请号为CN200920046771.9的中国专利高速铁路用不锈钢连接线。两种专利都为实用新型专利，讲述了不锈钢连接线的制作方法。
文献名为小规格钢丝化学成分快速分析方法研究介绍了利用SPECTROLAB M10光电直读光谱仪，对测定小规格钢丝化学成分C、Mn元素进行研究。设计了2套卡具，一套为棒材卡具，用于激发横断面直径4～11mm样品；一套为线材卡具，用于激发侧面，检测直径0.8～4mm样品。制定小规格钢丝专用中低合金钢分析程序。通过对原有分析程序光源参数的改进，实现2种规格范围钢丝样品的成功激发，解决采用原有程序试样激发时熔断的问题，提高激发的稳定性。运用自制控样，使测试结果准确性高和重复性好，能满足检验需要。该方法只能实现钢丝直径在0.8mm以上的成分检测，检测速度快，只检测了C、Mn元素的成分，无其它成分的检测效果。
文献名为不加填充焊丝自动氩弧焊接熔深的调节方法介绍了关于材料加工和焊接的国外发明，该文献说明在不加填充焊丝的条件下，氩弧焊也能焊接。目前暂未检索到将氩弧焊应用到不锈钢连接线成分分析的相关文献。
综上所述，现有技术均不能较好地解决不锈钢连接线成分的快速准确分析问题。因此，有必要开发出新的适用于不锈钢连接线的快速测定方法。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术的不足，本发明提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，以解决不锈钢连接线的快速分析问题，利用氩弧焊将不锈钢连接线分析面重熔，满足直读光谱仪的分析要求，提高检测速度。在保证分析结果准确度的前提下，尽可能降低成本，保护环境。
本发明提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：
S1、选取由直径≤0.65mm不锈钢丝制造的总截面≥200mm2的不锈钢连接线，将连接线试样切割位置两端内侧用铁丝捆扎，切断得连接线试样；
S2、切割面清理，用氩弧焊重熔切割面；
S3、重熔结束后自然冷却，研磨；
S4、采用直读光谱仪测定研磨后试样的化学成分：将研磨后的试样置于直读光谱仪激发台上，激发试样，每个试样至少激发2次，取其平均值为分析结果。
本发明为了实现不锈钢连接线的快速分析，进行了大量试验及分析，经过优化选择，最终确认采用捆扎、切割、重熔、冷却、研磨、检测的方案。钨极氩弧重熔获得优质的重熔区，使其满足直读光谱仪的分析要求且重熔区与不锈钢丝成分一致、均匀，保证了测量精度。
优选的，步骤S1中，所述切断的标准为：将不锈钢连接线切断得到长度50～70mm的连接线试样，保证切割面干净、平整、无污染、无变色。可采用切割机或剪板机进行切断，切割机或剪板机要干净，无油。
更加优选的，步骤S1中，所述捆扎位置与切割面间隔10～15mm。在切割位置两端内侧用铁丝捆扎，所述捆扎位置一方面防止不锈钢连接线断开后散开，另一方面防止焊接熔融时将捆扎的铁丝一起熔化，影响分析结果。
优选的，步骤S2中，所述切割面清理步骤包括：对切割面表面进行打磨，然后用丙酮清洗，清理后立即重熔切割面。氩弧焊前必须对焊接部位进行清理，通过所述打磨去除切割面的氧化膜，丙酮清洗去除油脂、水分等物质，以保证后续氩弧焊工艺的进行以及重熔面质量。
优选的，步骤S2中，所述用氩弧焊重熔切割面的步骤包括：用氩弧焊匀速熔化切割面，持续时间不超过10分钟，使熔融面直径大于13mm且厚度大于3mm，得到的熔融面表面致密，无裂纹、气孔、夹渣缺陷。氩弧焊工艺直接影响重熔面质量，所得重熔区与不锈钢丝成分一致且均匀，并且能够满足直读光谱仪的分析要求。
更加优选的，步骤S2中，所述氩弧焊匀速熔化的工艺条件为：钨极直径1.5～3mm，电流70～300A，氩气纯度99.99％，氩气流量8～10L·min-1，重熔速度200～300mm·min-1。利用从焊枪喷嘴流出的氩气，在焊接熔池的周围形成氩气保护来保护钨极和焊接熔池，使其不与周围空气起作用，避免了空气对熔化金属的有害影响。所述特定工艺条件得到优质的致密焊缝，保证重熔区成分均匀，保证测量精度。
优选的，步骤S3中，经过所述研磨使试样表面纹路均匀、无裂纹、无气孔。熔后对试样表面进一步研磨处理，排除表面缺陷对直读光谱仪测量过程的不利影响，保证测量精度。
优选的，步骤S3中，所述冷却为在空气中自然冷却至室温；所述研磨方式为：用手拿住试样，在装有砂纸的研磨机上用力均匀研磨试样。
优选的，步骤S4中，采用直读光谱仪测定标准样品，且所得标准样品化学成分在标准值范围内，然后测定研磨后试样中的化学成分。
更加优选的，步骤S4中，所述研磨后试样的元素含量范围在所述标准样品和直读光谱仪分析程序的元素含量范围以内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现了直读光谱仪直接测定直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造的不锈钢连接线中的化学成分。钨极氩弧焊采用不加焊丝的焊接方法，以氩气来保护钨极和焊接熔池，使其不与周围空气起作用，避免了空气对熔化金属的有害影响，可以得到优质的致密焊缝。在钨极氩弧焊重熔过程中，还能得到与不锈钢丝成分相同且均匀的重熔面。与原有的化学分析方法相比，提高了分析效率，减少了试剂消耗，其分析的准确度及精密度完全能够满足不锈钢连接线的分析要求，实用性强。
具体实施方式、
为了便于理解本发明，下文将结合实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：
S1、选取由直径≤0.65mm不锈钢丝制造的总截面≥200mm2的不锈钢连接线，将不锈钢连接线切断得到长度50～70mm的连接线试样，保证切割面干净、平整、无污染、无变色，并将连接线试样切割位置两端内侧用铁丝捆扎，捆扎位置与切割面间隔10～15mm；
S2、对切割面表面进行打磨去除切割面的氧化膜，然后用丙酮清洗去除油脂、水分等物质，清理后立即用氩弧焊重熔切割面，用氩弧焊匀速熔化切割面，钨极直径1.5～3mm，电流70～300A，氩气纯度99.99％，氩气流量8～10L·min-1，重熔速度200～300mm·min-1，持续时间不超过10分钟，使熔融面直径大于13mm且厚度大于3mm，得到的熔融面表面致密，无裂纹、气孔、夹渣缺陷。
S3、重熔结束后在空气中自然冷却至室温，用手拿住试样，在装有砂纸的研磨机上用力均匀研磨试样。使研磨后的试样纹路均匀，研磨面要求无裂纹和气孔；
S4、选取标准样品，使所述研磨后试样的元素含量范围在所述标准样品和直读光谱仪分析程序的元素含量范围以内。具体的，采用直读光谱仪测定标准样品，且所得标准样品化学成分在标准值范围内，然后测定研磨后试样中的化学成分。
采用直读光谱仪测定研磨后试样的化学成分：将研磨后的试样置于直读光谱仪激发台上，激发试样，每个试样至少激发2次，取其平均值为分析结果。
下面将结合三个具体实施例对本申请的一种不锈钢连接线成分的测定方法进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：
第一，不锈钢连接线采用直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造，其总截面不小于200mm2。为了试样便于加工，一般不锈钢连接线选取60mm左右的长度，在切割位置两端内侧用铁丝捆扎，捆扎位置与切割位置最少间隔10mm，一方面防止不锈钢连接线断开后散开，另一方面防止焊接熔融时将捆扎的铁丝一起熔化，影响分析结果。
第二，本实施例不锈钢连接线1试样直径为16mm，将不锈钢连接线用切割机或剪板机切断得长度60mm试样，切割机或剪板机要干净，无油，切割后的切割面应干净，平整，无污染，无变色。
第三，氩弧焊前必须对焊接部位进行清理，用砂布、钢丝刷打磨去除金属表面的氧化膜，用丙酮清洗油污，去除金属表面的氧化膜、油脂、水分等物质，以保证焊接重熔面的质量，要求清理后立即进行焊接。用氩弧焊匀速熔化切割面，持续时间9分钟。
第四，熔融时，要在氩气气氛保护下进行，确保不发生氧化反应，工艺条件：钨极直径3mm，电流80A，氩气纯度99.99％，氩气流量9L·min-1，重熔速度250mm·min-1，使熔融面中成分与不锈钢连接线成分一致。所得熔融面直径13.8mm，厚度4mm。熔融面表面致密，无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
第五，熔融面在空气中自然冷却至室温后，用手研磨试样。
第六，用手拿住试样，在装有砂纸的研磨机上研磨试样，用力均匀，使研磨后的试样纹路均匀，研磨面要求无裂纹和气孔。
第七，选择合适的分析程序和标准样品，使试样的元素和含量范围在分析程序和标准样品的元素和含量范围内。激发标准样品，标准样品的化学成分在标准值范围内才能分析试样。将研磨后的试样在直读光谱仪激发台上放好，盖住激发孔，用压紧装置将试样尾部压紧，激发试样，每个试样激发2次，取其平均值为分析结果。所得分析结果如表1所示。
实施例2
本实施例提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：
第一，不锈钢连接线采用直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造，其总截面不小于200mm2。为了试样便于加工，一般不锈钢连接线选取60mm左右的长度，在切割位置两端内侧用铁丝捆扎，捆扎位置与切割位置最少间隔10mm，一方面防止不锈钢连接线断开后散开，另一方面防止焊接熔融时将捆扎的铁丝一起熔化，影响分析结果。
第二，本实施例不锈钢连接线2试样直径为16mm，将不锈钢连接线用切割机或剪板机切断得长度58mm试样，切割机或剪板机要干净，无油，切割后的切割面应干净，平整，无污染，无变色。
第三，氩弧焊前必须对焊接部位进行清理，用砂布、钢丝刷打磨去除金属表面的氧化膜，用丙酮清洗油污，去除金属表面的氧化膜、油脂、水分等物质，以保证焊接重熔面的质量，要求清理后立即进行焊接。用氩弧焊匀速熔化切割面，持续时间10分钟。
第四，熔融时，要在氩气气氛保护下进行，确保不发生氧化反应，工艺条件：钨极直径2mm，电流120A，氩气纯度99.99％，，氩气流量10L·min-1，重熔速度280mm·min-1，使熔融面中成分与不锈钢连接线成分一致。所得熔融面直径14mm，厚度4mm。熔融面表面致密，无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
第五，熔融面在空气中自然冷却至室温后，用手研磨试样。
第六，用手拿住试样，在装有砂纸的研磨机上研磨试样，用力均匀，使研磨后的试样纹路均匀，研磨面要求无裂纹和气孔。
第七，选择合适的分析程序和标准样品，使试样的元素和含量范围在分析程序和标准样品的元素和含量范围内。激发标准样品，标准样品的化学成分在标准值范围内才能分析试样。将研磨后的试样在直读光谱仪激发台上放好，盖住激发孔，用压紧装置将试样尾部压紧，激发试样，每个试样激发2次，取其平均值为分析结果。所得分析结果如表1所示。
表1实施例1和实施2试样所得分析结果表(单位：％)
上述表1中，不锈钢连接线1和不锈钢连接线2的碳标准值为红外碳硫仪分析值，Ni和Cr标准值为化学分析值。表1分析结果表明，本方法的分析值与化学分析值的偏差在允许差范围内，说明本方法具有准确度高、分析效率高，无试剂消耗等优点。
实施例3
本实施例提供了一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：
第一，不锈钢连接线采用直径不大于0.65mm的不锈钢丝制造，其总截面不小于200mm2。为了试样便于加工，一般不锈钢连接线选取60mm左右的长度，在切割位置两端内侧用铁丝捆扎，捆扎位置与切割位置最少间隔10mm，一方面防止不锈钢连接线断开后散开，另一方面防止焊接熔融时将捆扎的铁丝一起熔化，影响分析结果。
第二，本实施例不锈钢连接线试样直径为16mm，将不锈钢连接线用切割机或剪板机切断得长度58mm试样，切割机或剪板机要干净，无油，切割后的切割面应干净，平整，无污染，无变色。
第三，氩弧焊前必须对焊接部位进行清理，用砂布、钢丝刷打磨去除金属表面的氧化膜，用丙酮清洗油污，去除金属表面的氧化膜、油脂、水分等物质，以保证焊接重熔面的质量，要求清理后立即进行焊接。用氩弧焊匀速熔化切割面，持续时间8分钟。
第四，熔融时，要在氩气气氛保护下进行，确保不发生氧化反应，工艺条件：钨极直径1.5mm，电流200A，氩气纯度99.99％，氩气流量8L·min-1，重熔速度220mm·min-1，使熔融面中成分与不锈钢连接线成分一致。所得熔融面直径15mm，厚度4mm。熔融面表面致密，无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
第五，熔融面在空气中自然冷却至室温后，用手研磨试样。
第六，用手拿住试样，在装有砂纸的研磨机上研磨试样，用力均匀，使研磨后的试样纹路均匀，研磨面要求无裂纹和气孔。
第七，选择合适的分析程序和标准样品，使试样的元素和含量范围在分析程序和标准样品的元素和含量范围内。激发标准样品，标准样品的化学成分在标准值范围内才能分析试样。将研磨后的试样在直读光谱仪激发台上放好，盖住激发孔，用压紧装置将试样尾部压紧，激发试样，每个试样激发2次，取其平均值为分析结果。本实施例所得分析结果与实施例1基本一致，本实施例的分析值与化学分析值的偏差均在允许差范围内。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种不锈钢连接线成分的测定方法，步骤包括：
S1、选取由直径≤0.65mm不锈钢丝制造的总截面≥200mm2的不锈钢连接线，将连接线试样切割位置两端内侧用铁丝捆扎，切断得连接线试样；
S2、切割面清理，用氩弧焊重熔切割面；
S3、重熔结束后自然冷却，研磨；
S4、采用直读光谱仪测定研磨后试样的化学成分：将研磨后的试样置于直读光谱仪激发台上，激发试样，每个试样至少激发2次，取其平均值为分析结果。
2.如权利要求1所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S1中，所述切断的标准为：将不锈钢连接线切断得到长度50～70mm的连接线试样，保证切割面干净、平整、无污染、无变色。
3.如权利要求2所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S1中，所述捆扎位置与切割面间隔10～15mm。
4.如权利要求1所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S2中，所述切割面清理步骤包括：对切割面表面进行打磨，去除金属表面的氧化膜，然后用丙酮清洗油污，清理后立即重熔切割面。
5.如权利要求1所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S2中，所述用氩弧焊重熔切割面的步骤包括：用氩弧焊匀速熔化切割面，持续时间不超过10分钟，使熔融面直径大于13mm且厚度大于3mm，得到的熔融面表面致密，无裂纹、气孔、夹渣缺陷。
6.如权利要求5所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S2中，所述氩弧焊匀速熔化的工艺条件为：钨极直径1.5～3mm，电流70～300A，氩气纯度99.99％，氩气流量8～10L·min-1，重熔速度200～300mm·min-1。
7.如权利要求1所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S3中，经过所述研磨使试样表面纹路均匀、无裂纹、无气孔。
8.如权利要求1所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S3中，所述冷却为在空气中自然冷却至室温；所述研磨方式为：拿住试样，在装有砂纸的研磨机上用力均匀研磨试样。
9.如权利要求1所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S4中，采用直读光谱仪测定标准样品，且所得标准样品化学成分在标准值范围内，然后测定研磨后试样中的化学成分。
10.如权利要求9所述的不锈钢连接线成分的测定方法，其特征在于：步骤S4中，所述研磨后试样的元素含量在所述标准样品和直读光谱仪分析程序的元素含量范围以内。
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