CN112903680B - 一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，包括如下步骤：得到保持原氧化层的结构形貌特征的钢材截面的金相样；利用刀具及圆板刻画工具在所述金相样的镶嵌料上每隔45°刻画一条直线，总共刻画8条直线，刻画时不能破坏氧化铁皮，对所述金相样的氧化层拍摄显微图像，利用所述刻画8条直线定位，将所述显微图像中钢筋基体的曲线拟合标记，测量钢筋基体的曲线总长度，测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度；根据所述氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体曲线长度与所述钢筋基体的曲线总长度得到氧化铁皮完整度百分比。氧化铁皮完整度的百分比越大，说明钢筋的完整度越好，钢筋的抗锈蚀能力越强，反之，抗锈蚀能力越弱。

Description

一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法

技术领域

本发明涉及钢铁生产化验技术领域，具体涉及一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法。

背景技术

目前，热轧带肋钢筋普遍采用20MnSi加入微量的Nb、V、Ti进行生产，并不能在钢筋表面生成致密的钝化膜保护基体不锈蚀，因此，只要钢筋在高温潮湿的环境或者长期露天存放，由于钢筋表层具有一定的吸附能力，致使其容易在表面形成一层水膜，在成分或变形不均匀处形成微电池，发生电化学反应，使钢筋锈蚀，影响外观形象，需要协议降价出售，锈蚀严重时还会影响钢筋的使用性能。为了形成钝化膜，解决钢筋锈蚀问题而加入大量合金，这将极大增加成本，在经济上是不可取的。同时大量的研究发现，微合金化钢筋虽然不能形成钝化膜，但是钢筋在热轧过程中，表面形成的氧化铁皮层的稳定电位比基体电位正，能够较好地延缓钢筋锈蚀的发生。

目前，人们主要用光学显微镜、扫描电子显微镜和X-射线衍射仪等仪器对氧化铁皮的形成过程、形貌结构、致密度进行研究，并根据研究结果来指导生产。氧化铁皮的保护作用除了与其形貌结构、致密度有关外，还和氧化铁皮的完整度有关，钢筋最先在氧化铁皮缺口和孔洞处锈蚀。而目前还没有定量评定氧化铁皮完整度的方法。

综上所述，现有技术中存在以下问题：不能定量评定氧化铁皮完整度。

发明内容

本发明的目的是为了解决不能定量评定氧化铁皮完整度的问题。

为此，本发明提出了一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，包括如下步骤：

制作保持原氧化层的结构形貌特征的钢材截面的金相样；

利用刀具及圆板刻画工具在所述金相样上每隔45°刻画一条直线，总共刻画8条直线，刻画时不能破坏氧化铁皮；

对所述金相样的氧化层拍摄显微图像，利用所述刻画8条直线定位，测量钢筋基体的曲线总长度，测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度；

根据所述氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体曲线长度与所述钢筋基体的曲线总长度，得到氧化铁皮完整度的百分比。

进一步地，所述对所述金相样的氧化层拍摄显微图像之前，对钢铁试样进行金相制样，所述金相制样包括切割取样、镶嵌、磨抛，制样过程中不得破坏原氧化层的结构形貌特征。

进一步地，所述显微图像中所述氧化层区域面积放大倍数大于等于500倍。

进一步地，所述切割取样为线切割。

进一步地，所述线切割的参数设置为：电流3A，脉冲宽度15μs，脉冲间距7μs。

进一步地，所述圆板刻画工具的参数为：圆板外圆半径40mm，圆板内部具有8个呈阵列布置的空心矩形，每隔45°分布一个空心矩形，所述空心矩形长30mm，宽1mm，距离圆心3mm。

进一步地，所述定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法具体为：

测量钢筋基体的曲线总长度L_总，单位mm；

测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度L，单位mm；

氧化铁皮完整度的百分比为：(L_总-L)÷L_总×100％。

进一步地，采用图像处理软件测得钢筋基体的曲线总长度和氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度。

产生的有益效果是：氧化铁皮的厚度、致密度都有许多方法进行定量评价，但是对于氧化铁皮完整度目前只是用很好、好、一般、差等词语简单描述，没有定量的评价方法，受检测人员的主观因素影响较大，同级之间的氧化铁皮完整度差别也很大，不能很好地指导热轧带肋钢筋抗锈蚀工艺攻关。本发明对不同工艺的钢筋表面的氧化铁皮的完整度进行测量计算，氧化铁皮完整度的百分比越大，说明钢筋的完整度越好，钢筋的抗锈蚀能力越强，反之，抗锈蚀能力越弱。可以非常直观地定量评价钢筋抗锈蚀能力的强弱，从而更好地优化工艺，提高品牌形象、经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法流程图；

图2是本发明实施例提供的钢材截面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的圆板刻画工具结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，如图1，提出了一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，包括如下步骤：

S101：制作保持原氧化层2的结构形貌特征的钢材截面的金相样；

为了保证切割面附近的氧化铁皮(氧化层)不被破坏，影响氧化铁皮2完整度的评价，切割金相试样时，必须采用线切割对试样进行切割取样。图2所示为钢材截面的结构示意图。

S102：利用刀具及圆板刻画工具在所述金相样上每隔45°刻画一条直线，总共刻画8条直线，刻画时不能破坏氧化铁皮2；

利用刀具及圆板刻画工具在所述金相样的镶嵌料上每隔45°刻画一条直线，总共刻画8条直线，刻画时不能破坏氧化铁皮2，如图3所示，所述圆板刻画工具的参数为：圆板4外圆半径40mm，具有8个空心矩形5，所述空心矩形5长30mm，宽1mm，距离圆心3mm，每隔45°分布一个空心矩形5；

为了能够更科学准确评价钢筋整体氧化铁皮的完整度，减小误差，需要采集多个视场计算氧化铁皮2的完整度，再取平均值。因此先用美工刀及本发明中设计的专用工具(圆板刻画工具)如图3所示，在金相样的镶嵌料上每隔45°刻画一条小直线，总共刻画8条小直线，以便在显微视场下定位，注意刻画时，不能破坏氧化铁皮。专用工具的设计参数有：圆板4外圆半径40mm，空心矩形8个，长30mm，宽1mm，距离圆心3mm，每隔45°分布一个。

S103：对所述金相样的氧化层拍摄显微图像，利用所述刻画8条直线定位，测量钢筋基体1的曲线总长度，测量氧化铁皮脱落部分3的钢筋基体1曲线长度；

S104：根据所述氧化铁皮脱落部分3的钢筋基体1曲线长度，得到氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体1曲线长度，氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体1曲线长度与所述钢筋基体的曲线总长度，得到氧化铁皮完整度的百分比。

所述对所述金相样的氧化层拍摄显微图像之前，对钢铁试样进行金相制样，所述金相制样包括切割取样、镶嵌、磨抛，制样过程中不得破坏原氧化层的结构形貌特征。

所述显微图像中所述氧化层区域面积放大倍数大于等于500倍。

所述切割取样为线切割。

所述线切割的参数设置为：电流3A，脉冲宽度15μs，脉冲间距7μs。

不同的线切割参数设置，切割后试样的表面质量也不一样，为了保证线切割后试样的表面质量，减小对氧化铁皮的完整度的影响，线切割参数设置如下：电流3A，脉冲宽度15μs，脉冲间距7μs，然后镶嵌、磨抛后制成金相样。

所述圆板刻画工具的参数为：圆板外圆半径40mm，圆板4内部具有8个呈阵列布置的空心矩形5，每隔45°分布一个空心矩形5，所述空心矩形长30mm，宽1mm，距离圆心3mm。利用8个呈阵列布置的空心矩形5，刻画直线以便于在显微视场下定位。

所述定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法具体为：

测量钢筋基体的曲线总长度L_总，单位mm；

测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度L，单位mm；

氧化铁皮完整度的百分比为(L_总-L)÷L_总×100％。

采用图像处理软件(例如用prolmaging软件)测得钢筋基体的曲线总长度和氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度，可以快速准确的得到氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体曲线长度，钢筋基体的曲线总长度与氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度之差即为氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体曲线长度。

本发明对不同工艺的钢筋表面的氧化铁皮的完整度进行测量计算，氧化铁皮完整度的百分比越大，说明钢筋的完整度越好，钢筋的抗锈蚀能力越强，反之，抗锈蚀能力越弱。

氧化铁皮的厚度、致密度都有许多方法进行定量评价，但是对于氧化铁皮完整度目前只是用很好、好、一般、差等词语简单描述，没有定量的评价方法，受检测人员的主观因素影响较大，同级之间的氧化铁皮完整度差别也很大，不能很好地指导热轧带肋钢筋抗锈蚀工艺攻关。本发明对不同工艺的钢筋表面的氧化铁皮的完整度进行测量计算，氧化铁皮完整度的百分比越大，说明钢筋的完整度越好，钢筋的抗锈蚀能力越强，反之，抗锈蚀能力越弱。可以非常直观地定量评价钢筋抗锈蚀能力的强弱，从而更好地优化工艺，提高品牌形象、经济效益和社会效益。

下面结合具体的实施例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明，实施过程中没有介绍到的技术细节，可以参考前文的相关描述。

实施例1：

本发明提供了一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，步骤如下：

1、砂轮切割较粗糙，氧化铁皮没有约束保护，使用砂轮切割时，氧化铁皮极易破碎脱落，对氧化铁皮完整度影响较大，为了保证切割面附近的氧化铁皮不被破坏，影响氧化铁皮完整度的评价，切割金相试样时，必须采用线切割对试样进行切割取样。不同的线切割参数设置，切割后试样的表面质量也不一样，为了保证线切割后试样的表面质量，减小对氧化铁皮的完整度的影响，线切割参数设置如下：电流3A，脉冲宽度15μs，脉冲间距7μs，然后镶嵌、磨抛后制成金相样。

2、为了能够更科学准确评价钢筋整体氧化铁皮的完整度，减小误差，需要采集多个视场计算氧化铁皮的完整度，再取平均值。因此先用美工刀及本发明中设计的专用工具(图3)在金相样的镶嵌料上每隔45°刻画一条小直线，总共刻画8条小直线，以便在显微视场下定位，注意刻画时，不能破坏氧化铁皮。专用工具的设计参数有：圆板外圆半径40mm，空心矩形8个，长30mm，宽1mm，距离圆心3mm，每隔45°分布一个。

然后用显微镜在500倍下对氧化铁皮层进行图像采集，接着使用软件(例如用prolmaging软件)将图片中钢筋基体的曲线拟合标记，利用软件测量曲线总长度(L_总，单位mm)，用相同的方法测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度(L，单位mm)，最后根据公式(L_总-L)÷L_总×100％得到氧化铁皮完整度的百分比，最后取其平均值作为完整度的大小。最终结果百分比越大，说明钢筋的完整度越好，钢筋的抗锈蚀能力越强，反之，抗锈蚀能力越弱。

对所要评价的钢筋先采用线切割进行切割取样、镶嵌、磨抛等金相制样，再用本发明中设计的专用工具进行显微视场定位，然后用显微镜测量钢筋基体曲线总长度(L_总，单位mm)和氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度(L，单位mm)，最后根据公式(L_总-L)÷L_总×100％得到氧化铁皮完整度的百分比，最后取8个视场下氧化铁皮完整度百分比的平均值作为完整度的大小。还可以将数值对应下表(表1)进行文字描述评价。

表1：氧化铁皮完整度文字描述与完整度数值对应表

完整度数值(％)	完整度文字描述
		>95	极好
90-95	非常好
		80-90	较好
70-80	好
		60-70	一般
50-60	差
		40-50	较差
<40	极差

其中，8小时中性盐雾试验，极好等级(完整度数值>95)锈蚀面积20％，非常好等级(完整度数值90-95)锈蚀面积30％，好等级(完整度数值70-80)锈蚀面积60％，一般等级(完整度数值60-70)锈蚀面积80％，差等级(完整度数值50-60)锈蚀面积90％，较差等级(完整度数值40-50)锈蚀面积95％，极差等级(完整度数值<40)锈蚀面积100％。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

制作保持原氧化层的结构形貌特征的钢材截面的金相样；

利用刀具及圆板刻画工具在所述金相样上每隔45°刻画一条直线，总共刻画8条直线，刻画时不能破坏氧化铁皮；

对所述金相样的氧化层拍摄显微图像，利用所述刻画8条直线定位，测量钢筋基体的曲线总长度，测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度；

根据所述氧化铁皮未脱落部分的钢筋基体曲线长度与所述钢筋基体的曲线总长度，得到氧化铁皮完整度的百分比；

所述定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法具体为：

测量钢筋基体的曲线总长度L _总，单位mm；

测量氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度L，单位mm；

氧化铁皮完整度的百分比为：（L_总- L）÷L_总×100%；

所述对所述金相样的氧化层拍摄显微图像之前，对钢铁试样进行金相制样，所述金相制样包括切割取样、镶嵌、磨抛，制样过程中不得破坏原氧化层的结构形貌特征；

所述切割取样为线切割；

所述显微图像中所述氧化层区域面积放大倍数大于等于500倍；

所述圆板刻画工具的参数为：圆板外圆半径40mm，圆板内部具有8个呈阵列布置的空心矩形，每隔45°分布一个空心矩形，所述空心矩形长30mm，宽1mm，距离圆心3mm。

2.根据权利要求1所述的一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，其特征在于，所述线切割的参数设置为：电流3A，脉冲宽度15μs，脉冲间距7μs。

3.根据权利要求1所述的一种定量评价钢筋表面氧化铁皮完整度的方法，其特征在于，采用图像处理软件测得钢筋基体的曲线总长度和氧化铁皮脱落部分的钢筋基体曲线长度。