Неспиртосодержащая контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии
NON-ALCOHOL CONTAINING CONTACT LIQUID FOR ULTRASONIC FLAW DETECTION

Изобретение относится к области получения состава незамерзающей контактирующей жидкости, предназначенной для обеспечения акустического контакта при ультразвуковом неразрушающем контроле съемными средствами дефектоскопии железнодорожных рельсов, элементов стрелочных переводов и сварных стыков при отрицательных температурах окружающего воздуха.
Известна незамерзающая контактная жидкость, содержащая воду и растворенные в ней целевые добавки, изопропиловый спирт и этиленгликоль или пропиленгликоль технический, а также поверхностно активное вещество - додецилсульфат натрия и отдушку «Bubble gum» при следующем соотношении компонентов в мас. %: вода водопроводная 1,0-20,0, додецилсульфат натрия 0,1-3,0, спирт изопропиловый 44-93,4, этиленгликоль или пропиленгликоль технический 5,0-30,0, отдушка 0,5-3,0 [1].
Состав способствует повышению точности замеров и обеспечению высокой степени акустического контакта при ультразвуковом неразрушающем контакте рельсов, стрелочных переводов и сварных стыков съемными средствами дефектоскопии в условиях температур лишь до минус 40°С, что является недостаточным для широкого использования данной жидкости.
Известен состав незамерзающей контактной жидкости для ультразвукового контроля, состоящий из хлористого кальция или магния 5-40, жидкого стекла 3-9, синтерола АМФ 1-3, карбамида 0-11, полиакриламида 0-0,5, нитрита натрия 0-5, вода - остальное [2].
Состав обеспечивает надежный акустический контакт с контролируемым объектом в широких диапазонах рабочих температур (до минус 68°С) и скоростей движения дефектоскопической тележки, возможность длительного хранения контактной жидкости при отсутствии специальных требований к условиям хранения. Однако, растворы на основе хлоридов щелочноземельных металлов при длительном контакте с металлическими изделиями способны вызывать их коррозию.
Наиболее близким по составу является незамерзающая контактная жидкость, содержащая следующие компоненты, мас. %: изопропиловый спирт 35-55, ацетат аммония 20-35, технологические добавки не более 2,0, остальное вода. Данный состав пригоден для использования до минус 65-70°С [3].
Данный состав, благодаря своим физическим свойствам, имеет возможность длительного хранения, а также благодаря более низкой ионной силе, практически не вызывает коррозии. К существенным недостаткам можно отнести образование при высыхании водно-солевых пленок, снижающих коэффициент трения ниже 0,15, что не соответствует техническим требованиям, утвержденным распоряжением ОАО «РЖД» от 17.04.2017 №731/р, а также, выделение при длительном стоянии токсичного аммиака в результате гидролиза ацетата аммония. Кроме того, существенные количества изопропилового спирта повышают огнеопасность состава.
Технический результат предлагаемого состава заключается в повышении коэффициента трения на протяжении всего технологического процесса ультразвуковой дефектоскопии и последующего образования водно-солевых пленок при высыхании до значений превышающих 0,15.
Данный технический результат достигается тем, что неспиртосодержащая контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии, содержащая труднозамерзающий солевой компонент, технологические добавки и воду, для повышения технологической эффективности дополнительно содержит загуститель и абразивные частицы на основе бакелита, при следующем соотношении компонентов мас. %: калий уксуснокислый марки «Ч» или технический, с последующей очисткой раствора от механических примесей - 43-45, абразивные частицы наполнителя на основе бакелита - 8-12, загуститель - 0,01-0,02, технологические добавки - 1-2 и остальное вода.
Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.
Незамерзающую контактную жидкость получают следующим образом.
Калий уксуснокислый марки «Ч» (ГОСТ 5820-78) в количестве 43-45 мас. % растворяют в воде. При использовании калия уксуснокислого технического, требуется предварительная очистка раствора от механических примесей. Приготовленный раствор нагревают до кипения и добавляют загуститель в количестве 0,01-0,02 мас. %. В остывший раствор добавляют абразивные частицы на основе бакелита (ГОСТ 5689-79) в количестве 8-12 мас. % и технологические добавки (ингибитор коррозии) 1-2 мас. %. В качестве технологической добавки (ингибитора коррозии) используют, преимущественно уротропин, однако могут быть использованы и другие известные многочисленные ингибиторы коррозии.
Для исследования свойств заявляемой незамерзающей контактной жидкости в лаборатории была проведена серия испытаний.
Пример 1.
Неспиртсодержащую контактную жидкость в количестве 10 кг готовили следующим образом. В емкость с принудительным непрерывным перемешиванием и возможностью подведения тепловой энергии загружали 4,3 кг (43 мас. %) калия уксуснокислого марки «Ч», добавляли 4,399 кг (43,99 мас. %) водопроводной воды и добивались полного растворения соли при 65-70°С. Далее, не прекращая перемешивания, вводили 1 грамм загустителя (0,01 мас. %), добивались полной гомогенизации раствора и сверх этого выдерживают полученный раствор еще 30 минут. Затем прибавляют технологические добавки (ингибитор коррозии) в количестве 0,2 кг (2 мас. %) и абразивные частицы наполнителя на основе бакелита 1,1 кг (11 мас. %). Все компоненты перемешивают до полной гомогенизации и получения однородного состава.
Пример 2.
Неспиртсодержащую контактную жидкость в количестве 1 кг готовили следующим образом. В емкость с принудительным непрерывным перемешиванием и возможностью подведения тепловой энергии загружали 450 г (45 мас. %) калия уксуснокислого технического, добавляли 420 г (42 мас. %) водопроводной воды и добиваются полного растворения соли при 65-70°С. После раствор фильтровали. Далее при перемешивании вводили 200 мг загустителя (0,02 мас. %). Добивались полной гомогенизации раствора и сверх этого выдерживали полученный раствор еще 30 минут. Затем прибавляли технологические добавки (ингибитор коррозии) в количестве 100 г (1 мас. %) и абразивные частицы наполнителя на основе бакелита 120 г (12 мас. %). Все компоненты перемешивали до полной гомогенизации и получения однородного состава.
Исследование полученных жидкостей проводили в Лаборатории физико-химических основ технологии материалов Института материаловедения ХНЦ ДВО РАН. Коэффициент трения скольжения определяли по методу в соответствии с п. 6.2 технических требований, утвержденным распоряжением ОАО «РЖД» от 17.04.2017 №731/р. Температуру начала кристаллизации неспиртосодержащей контактной жидкости определяли в соответствии с ГОСТ 18995.5. Плотность неспиртосодержащей контактной жидкости при температуре 20°С определяли в соответствии с ГОСТ 18995.1-73. Коррозионную устойчивость металлов и сплавов к воздействию неспиртосодержащей контактной жидкости определяли по методу в соответствии с п. 6.3 технических требований, утвержденным распоряжением ОАО «РЖД» от 17.04.2017 №731/р.
Предлагаемая жидкость проста в изготовлении, имеет требуемую вязкость за счет загустителя и абразивных частиц. При низких температурах густеет, не давая чрезмерно растекаться по поверхности рельса. Неспиртосодержащая контактная жидкость обеспечивает достижение требуемой низкой температуры замерзания (минус 50-55°С), вязкости и прочих свойств контактной жидкости, соответствующих техническим требованиям к незамерзающей контактной жидкости, разработанным в ОАО «Российские железные дороги».
Источники информации:
1. Патент РФ №2685457 от 18.04.2019. Низкотемпературная контактирующая жидкость
2. Патент РФ №2366940 от 10.09.2009. Незамерзающая контактирующая жидкость для ультразвуковой дефектоскопии.
3. Патент РФ №2694721 от 16.07.2019. Контактирующая жидкость для ультразвуковой дефектоскопии.