RU2753897C1

RU2753897C1 - Low-temperature contact liquid

Info

Publication number: RU2753897C1
Application number: RU2020134506A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Караваев; Рустам Азизович Нарынбаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НПО "АЛЬФА-ТЕХНОЛОДЖИ"
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2021-08-24

Abstract

FIELD: railway infrastructure diagnostics.SUBSTANCE: to provide acoustic contact during ultrasonic non-destructive testing of rails, switches and welded joints by removable means of fault detection at negative ambient temperature. The essence of the invention is that the low-temperature contact liquid includes the following components, weight percentage: ethylene glycol or propylene glycol 20-40 (wt.%), ethyl cellusolve 5-10, sodium nitrite 0.2-0.5, sodium formate 0.2-0.5, synthanol or neonol 0.1-0.5, water up to 100.EFFECT: providing reliable acoustic contact with the controlled object at low temperatures below minus 50°C, increasing stability of the physical properties of the low-temperature contact liquid (LCL) with a simplified composition, as well as the possibility of long-term storage of the contact liquid, during which all the properties and qualities are preserved.1 cl

Description

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии металлических конструкций и сооружений при отрицательной температуре, а именно низкотемпературной контактирующей жидкости (НКЖ), предназначенной для обеспечения акустического контакта при ультразвуковом неразрушающем контроле рельсов, стрелочных переводов и сварных стыков при отрицательной температуре атмосферного воздуха.The invention relates to ultrasonic flaw detection of metal structures and structures at negative temperatures, namely low-temperature contacting liquid (NKL), designed to provide acoustic contact during ultrasonic non-destructive testing of rails, turnouts and welded joints at negative ambient temperatures.

Согласно техническим требованиям к НКЖ, разработанным ОАО «Российские железные дороги», «Жидкость незамерзающая контактирующая для рельсовой дефектоскопии» от 17 апреля 2017 г. N 731р, НКЖ должна соответствовать следующим требованиям:According to the technical requirements for NKZh, developed by JSC Russian Railways, "Non-freezing contacting liquid for rail flaw detection" dated April 17, 2017 N 731r, NKZh must meet the following requirements:

- обеспечивать стабильный акустический контакт между электроакустическими (пьезоэлектрическими) преобразователями съемного дефектоскопа и поверхностью головки рельса (стрелочного перевода);- to provide stable acoustic contact between electro-acoustic (piezoelectric) transducers of the removable flaw detector and the surface of the rail head (turnout);

- не разрушать материалы, из которых изготовлены рабочие органы применяемого дефектоскопного оборудования (резинотехнические изделия, органическое стекло и металлические элементы), электрических контактов и соединений, а также уплотнительных колец пьезоэлектрических преобразователей (как в нерабочем, так и в рабочем состоянии этого оборудования);- do not destroy the materials from which the working bodies of the used flaw detection equipment are made (rubber products, organic glass and metal elements), electrical contacts and connections, as well as sealing rings of piezoelectric transducers (both in non-working and in working condition of this equipment);

- свободно поступать через шланги подачи жидкости к искательным системам (блокам преобразователей) дефектоскопного оборудования и обеспечивать его работоспособность, полноту и достоверность выявляемых дефектов при температуре атмосферного воздуха от плюс 10°С до минус 50°С;- freely flow through the fluid supply hoses to the search systems (transducer units) of the flaw detection equipment and ensure its operability, completeness and reliability of detected defects at an ambient air temperature from plus 10 ° C to minus 50 ° C;

- не должна оказывать электрохимическое влияние на рельсовые цепи устройств сигнализации, централизации и блокировки и другие элементы инфраструктуры;- should not have an electrochemical effect on the rail circuits of signaling, centralization and blocking devices and other infrastructure elements;

- нанесение НКЖ на рельсы не должно влиять на превышение нормативных значений тормозного пути подвижного состава.- the application of NKZh on the rails should not affect the excess of the standard values of the braking distance of the rolling stock.

Известно много разных композиций низкотемпературной контактирующей жидкости, имеющих в качестве основы хлориды металлов (SU 1379721, 07.03.1988; SU 1471117, 07.04.1989; SU 1525566, 30.11.1989; SU 1631406, 28.02.1991). Согласно описаниям этих изобретений, используемые в составе НКЖ хлориды металлов и карбамид вызывают коррозию рельсов, стрелочных переводов и сварных стыков. При применении этих контактных жидкостей при низких температурах происходит их кристаллизация из водных растворов, что приводит к дополнительному загрязнению маслами и смазками и требует дополнительного удаления загрязнений с использованием большого количества спирта. Еще одним недостатком предлагаемой НКЖ является увеличенное время высыхания нанесенной контактной жидкости, что влияет на длину тормозного пути подвижного состава. Кроме того, через небольшой промежуток времени на контролируемой поверхности появляются следы коррозии.There are many different compositions of low-temperature contacting liquid, based on metal chlorides (SU 1379721, 03/07/1988; SU 1471117, 04/07/1989; SU 1525566, 11/30/1989; SU 1631406, 02/28/1991). According to the descriptions of these inventions, metal chlorides and urea used in the composition of NKZh cause corrosion of rails, turnouts and welded joints. When these couplings are used at low temperatures, they crystallize from aqueous solutions, which leads to additional contamination with oils and greases and requires additional removal of contaminants using a large amount of alcohol. Another disadvantage of the proposed NKZH is the increased drying time of the applied contact fluid, which affects the braking distance of the rolling stock. In addition, after a short period of time, traces of corrosion appear on the tested surface.

Многие НКЖ содержат спирты, которые в случае нецелевого использования наносят огромный вред здоровью человека, в частности метиловый спирт (SU 1652905, 30.05.1991; RU 2366940, 10.09.2009; RU 2652380, 26.04.2018). Также известна контактная жидкость, содержащая пропиленгликоль, этиловый или бутиловый спирты (SU 1455870, 23.10.90). Известны контактные жидкости, описанные в патентах RU 2685457, 18.04.2019; RU 2694721, 16.07.2019, содержащие изопропиловый спирт, действующие раздражающе на слизистую органов дыхания. Они токсичны, вызывают сильные головные боли, а также серьезное угнетение центральной нервной системы, оказывая наркотическое воздействие на человека.Many NKL contain alcohols that, in the event of misuse, cause enormous harm to human health, in particular methyl alcohol (SU 1652905, 05/30/1991; RU 2366940, 09/10/2009; RU 2652380, 04/26/2018). Also known is a couplant containing propylene glycol, ethyl or butyl alcohols (SU 1455870, 23.10.90). Known contact liquids described in patents RU 2685457, 18.04.2019; RU 2694721, 16.07.2019, containing isopropyl alcohol, acting irritatingly on the respiratory mucosa. They are toxic, cause severe headaches, as well as serious depression of the central nervous system, exerting a narcotic effect on humans.

Наиболее близкой по составу к заявляемому решению является контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии, раскрытая в патенте RU 2685457, 18.04.2019. В состав контактирующей жидкости входят следующие компоненты (мас.%): спирт изопропиловый (44-93,4), этиленгликоль или пропиленгликоль (5,0-30,0), додецилсульфат натрия (0,1-3,0), отдушка (0,5-3,0) и вода питьевая (1,0-20,0). Наличие изопропилового спирта обеспечивает низкую температуру замерзания НКЖ (до минус 60°С). Добавление в НКЖ этиленгликоля (пропиленгликоля) является дополнительным компонентом, понижающим температуру замерзания, регулирующим вязкость раствора, что позволяет улучшить пятно контакта НКЖ с поверхностью рельса. Наличие в НКЖ додецилсульфата натрия обеспечивает смачиваемость контактирующей поверхности, а отдушка приглушает специфический запах изопропилового спирта.The closest in composition to the claimed solution is the contact fluid for ultrasonic flaw detection, disclosed in patent RU 2685457, 04/18/2019. The contacting liquid contains the following components (wt%): isopropyl alcohol (44-93.4), ethylene glycol or propylene glycol (5.0-30.0), sodium dodecyl sulfate (0.1-3.0), perfume ( 0.5-3.0) and drinking water (1.0-20.0). The presence of isopropyl alcohol provides a low freezing point for NKZH (up to minus 60 ° C). The addition of ethylene glycol (propylene glycol) to the NSC is an additional component that lowers the freezing point, regulates the viscosity of the solution, which makes it possible to improve the contact patch of the NSC with the rail surface. The presence of sodium dodecyl sulfate in the NSC provides wettability of the contacting surface, and the perfume muffles the specific smell of isopropyl alcohol.

Общими признаками прототипа с заявляемым техническим решением являются:Common features of a prototype with the claimed technical solution are:

- наличие в композиции этиленгликоля или пропиленгликоля в водном растворе,- the presence of ethylene glycol or propylene glycol in an aqueous solution,

- наличие поверхностно-активного вещества, который служит для смачивания поверхности рельс.- the presence of a surfactant, which serves to wet the surface of the rail.

Существенным недостатком ближайшего аналога является наличие изопропилового спирта в составе контактирующей жидкости, который имеет резкий запах, а его пары действуют раздражающе на слизистую органов дыхания, вызывая сильные головные боли, а также серьезное угнетение центральной нервной системы. В следствие чего существует необходимость замены в составе НКЖ простых спиртов.A significant drawback of the closest analogue is the presence of isopropyl alcohol in the composition of the contacting liquid, which has a pungent odor, and its vapors irritate the respiratory mucosa, causing severe headaches, as well as serious depression of the central nervous system. As a result, there is a need to replace simple alcohols in the composition of NKZH.

Еще одним недостатком прототипа является то, что в водных растворах НКЖ содержание растворенного кислорода увеличивается, вызывая коррозию металлов, в следствие чего нарушается стабильность акустического контакта между электроакустическими преобразователями съемного дефектоскопа и поверхностью головки рельс (стрелочного перевода).Another disadvantage of the prototype is that in aqueous solutions of NKL, the content of dissolved oxygen increases, causing corrosion of metals, as a result of which the stability of the acoustic contact between the electroacoustic transducers of the removable flaw detector and the surface of the rail head (turnout) is disturbed.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание низкотемпературной контактирующей жидкости, обеспечивающей повышение точности замеров при низких температурах окружающей среды (ниже минус 50°С) и высокую степень акустического контакта при ультразвуковом неразрушающем контакте рельсов, стрелочных переводов и сварных стыков средствами дефектоскопии, которая не содержит простейшие спирты и не вызывает коррозию металла.The technical problem to be solved by this invention is the creation of a low-temperature contacting liquid, which provides an increase in the accuracy of measurements at low ambient temperatures (below minus 50 ° C) and a high degree of acoustic contact with ultrasonic non-destructive contact of rails, turnouts and welded joints by means of flaw detection , which does not contain the simplest alcohols and does not corrode the metal.

Технический результат достигается тем, что в состав предлагаемой композиции входит вода, растворенные в ней целевые добавки, мас. %: многоатомный спирт и эфиры гликолей, при этом в качестве многоатомного спирта используется этиленгликоль или пропиленгликоль 20-40; в качестве вспомогательных веществ в виде ингибиторов коррозии используется нитрит натрия 0,2-0,5 и формиат натрия 0,2-0,5; неионогенное поверхностно-активное вещество неонол или синтанол 0,1-0,5; в качестве агента, понижающего температуру кристаллизации использовали этилцеллозольв (моноэтиловый эфир этиленгликоля) 5-10; вода до 100.The technical result is achieved by the fact that the composition of the proposed composition includes water, dissolved in it target additives, wt. %: polyhydric alcohol and glycol ethers, while ethylene glycol or propylene glycol is used as polyhydric alcohol 20-40; sodium nitrite 0.2-0.5 and sodium formate 0.2-0.5 are used as auxiliary substances in the form of corrosion inhibitors; nonionic surfactant neonol or sintanol 0.1-0.5; ethyl cellosolve (ethylene glycol monoethyl ether) 5-10 was used as a crystallization temperature lowering agent; water up to 100.

Эффект снижения температуры застывания достигается за счет использования сбалансированного комплекса неорганических и органических соединений, дающих синергетический эффект.The effect of lowering the pour point is achieved through the use of a balanced complex of inorganic and organic compounds that give a synergistic effect.

Предлагаемую НКЖ изготавливают путем смешения многоатомных спиртов и эфиров многоатомных спиртов, поверхностно-активного вещества и ингибитора коррозии. Вначале в воду вводят поверхностно-активное вещество до его полного растворения. Возможен разогрев раствора до плюс 40-50°С для ускорения растворения компонента. Затем в полученный раствор добавляют нитрит натрия и смешивают 20-30 минут.The proposed NKZH is made by mixing polyhydric alcohols and ethers of polyhydric alcohols, a surfactant and a corrosion inhibitor. First, a surfactant is introduced into the water until it is completely dissolved. It is possible to heat the solution up to plus 40-50 ° C to accelerate the dissolution of the component. Then sodium nitrite is added to the resulting solution and mixed for 20-30 minutes.

Остальные компоненты добавляют в последовательности: многоатомный спирт, эфиры многоатомных спиртов.The remaining components are added in sequence: polyhydric alcohol, ethers of polyhydric alcohols.

Пример 1. Контактную жидкость готовят в количестве 1000 кг следующим образом. В емкость с принудительным перемешиванием загружают 199 кг воды, неонола 1 кг, ингибитор коррозии нитрит натрия 10 кг, пропионат натрия 1 кг до полного растворения. Затем в полученную однородную массу приливают 350 кг многоатомного спирта (этиленгликоля) и 350 кг эфира многоатомного спирта (этилцеллозольва) и тщательно перемешивают до получения однородного состава.Example 1. Couplant is prepared in an amount of 1000 kg as follows. In a container with forced stirring load 199 kg of water, neonol 1 kg, corrosion inhibitor sodium nitrite 10 kg, sodium propionate 1 kg until complete dissolution. Then 350 kg of polyhydric alcohol (ethylene glycol) and 350 kg of ether of polyhydric alcohol (ethyl cellosolve) are poured into the resulting homogeneous mass and thoroughly mixed until a homogeneous composition is obtained.

Получен прозрачный раствор НКЖ. Температура кристаллизации полученной жидкости составляет минус 81°С. Полученный продукт разливают в тару и отправляют на хранение.A clear solution of NKZh was obtained. The crystallization temperature of the resulting liquid is minus 81 ° C. The resulting product is poured into containers and sent to storage.

Пример 2. Как в примере 1 загружают 527 кг воды, 0,67 кг неонола, 3 кг нитрита натрия, 3 кг пропионата натрия и перемешивают до полного растворения солей. Затем добавляют 233 кг многоатомного спирта и 233 кг этилцеллозольва. Полученную смесь тщательно перемешивают до получения однородной массы. Температура кристаллизации полученной НКЖ составляет минус 51°С.Example 2. As in example 1, load 527 kg of water, 0.67 kg of neonol, 3 kg of sodium nitrite, 3 kg of sodium propionate and stir until the salts are completely dissolved. Then add 233 kg of polyhydric alcohol and 233 kg of ethyl cellosolve. The resulting mixture is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained. The crystallization temperature of the obtained NKZh is minus 51 ° C.

Определение температуры кристаллизации контактной жидкости проводили в соответствии с ГОСТ 18995.5-73 Продукты химические органические. Метод определения температуры кристаллизации.Determination of the crystallization temperature of the contact liquid was carried out in accordance with GOST 18995.5-73 Organic chemical products. Method for determining the crystallization temperature.

Полученная низкотемпературная контактирующая жидкость не оказывает корродирующего воздействия на контролируемые изделия, не является токсичной, является биоразлагаемой, обеспечивая надежный акустический контакт с контролируемым объектом при низких температурах (ниже минус 50°С). Повышение стабильности физических свойств НКЖ при упрощенном составе дает возможность длительного хранения НКЖ, сохраняя все свойства и качества.The obtained low-temperature contacting liquid does not have a corrosive effect on the controlled items, is not toxic, is biodegradable, providing reliable acoustic contact with the controlled object at low temperatures (below minus 50 ° C). An increase in the stability of the physical properties of the NSC with a simplified composition makes it possible to store the NSC for a long time, keeping all the properties and qualities.

Гарантийный срок хранения НКЖ составляет не менее трех лет. Как показали последующие исследования, все образцы при применении сохранили все физические свойства и рабочие характеристики.The guaranteed shelf life of NKZh is at least three years. As shown by subsequent studies, all samples during use retained all physical properties and performance characteristics.

Контактная жидкость предполагаемого состава соответствует санитарным нормам и правилам по ГОСТ 12.1.007-076 и относится к IV классу безопасности (вещества малоопасные).The contact liquid of the proposed composition complies with the sanitary standards and rules in accordance with GOST 12.1.007-076 and belongs to the IV safety class (low-hazard substances).

Claims

Low-temperature contact fluid for ultrasonic flaw detection, containing water, ethylene glycol or propylene glycol and target additives dissolved in it, characterized in that, in order to lower the crystallization temperature, it additionally contains ethylene glycol monoethyl ether - ethyl cellosolve, as target additives to suppress metal formate sodium nitrite and sodium nitrite sodium, surfactant - sintanol or neonol, with the following ratio of components, wt%:

ethylene glycol or propylene glycol 20-40 ethyl cellosolve 5-10 sodium nitrite 0.2-0.5 sodium formate 0.2-0.5 synthanol or neonol 0.1-0.5 water up to 100