一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法与流程

1.本发明涉及一种热轧酸洗搪瓷钢板性能的检测方法，特别涉及一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，属于钢铁材料性能测试领域。


背景技术：

2.搪瓷具有易清洁、耐腐蚀、环保等方面的优点，被广泛应用在轻工、家电、建筑工程、冶金、化工等方面，从厨房用具、卫生洁具、烧烤炉，到热水器内胆、地铁装饰面板、化工反应罐，都有搪瓷的身影。
3.搪瓷用钢板按生产工艺，可以分为热轧酸洗搪瓷钢、冷轧搪瓷钢和覆层搪瓷钢。其中热轧酸洗板具有搪烧前后强度高、良好的成型性能和良好的涂搪性能，近来被广泛应用在热水器内胆等方面，并向热交换器等其他用途扩展。
4.搪瓷钢涂搪后的重要缺陷之一是鳞爆，鳞爆主要是由于氢在瓷层与钢板之间聚集，并产生压力，压力逐渐增大，最后氢冲破瓷层，导致瓷层破裂；为保证产品质量，需要对搪瓷用热轧酸洗钢板涂搪后鳞爆敏感性能的进行准确检测。
5.gb/t 29515-2013《搪瓷用冷轧钢板鳞爆敏感性试验氢渗透法》，提供了一种利用电化学测量钢板th值，来评价抗鳞爆性能的方法，适用的钢板厚度为0.3～3.0mm，限制条件多，不能满足搪瓷用热轧酸洗钢板鳞爆敏感性能的检测。
6.授权公告号为cn202649161u公开了冷轧钢板抗鳞爆性能的测试装置，通过对钢板储氢能力的测试，从而评估冷轧钢板的抗鳞爆性能，此专利采用电化学的方法对钢板进行抗鳞爆性能评价，由于电化学本身的特性，对试验过程中要求的精度较高，对试验操作人员依赖度较高，试验结果波动较大，不利于搪瓷现场使用。
7.申请公布号为cn103210103a的专利申请文件公开了无表面缺陷的搪瓷钢板及其制造方法，通过消除钢板的表面缺陷从而提高涂搪性能。
8.现有技术中缺乏对热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的进行快速、准确检测方法。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，主要解决现有热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的无法准确检测的技术问题，本发明方法实现热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的快速、准确检测，满足了行业对热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测需求。
10.本发明采用的技术方案是，一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，包括以下步骤：
11.1)制备试样，在待测的搪瓷用热轧酸洗搪瓷钢板截取一块长方形试样，试样长度为100～200mm，宽度为50～100mm，厚度为1.80～4.00mm；对试样表面进行脱脂、清洗；
12.2)用湿涂法对试样进行涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，胶状搪瓷釉料中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：50～200：80；对试样
表面进行涂挂胶状搪瓷釉料，每道次涂挂胶状搪瓷釉料的厚度为0.05～0.10mm，控制试样的一侧表面和四个截面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm，即，控制试样基准面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm；控制试样的另一侧表面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm，即，控制试样观察面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm；
13.3)对试样进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的试样从15～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干试样；在800～860℃对试样高温搪烧5～10min生成搪瓷层；将试样空冷至15～25℃；
14.4)评估热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能，将搪烧结束8-24h后，观察试样的观察面，若试样观察面无鳞爆发生，则热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能合格；反之，若试样观察面有鳞爆发生，则热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能不合格。
15.进一步，本发明的优选方案是，步骤1)中控制试样表面清洁度≥90％。
16.进一步，本发明的优选方案是，搪瓷釉料干粉采用300目筛网过筛。
17.本发明热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，基于申请人的如下研究：
18.搪瓷鳞爆主要是由于氢的聚集。氢的来源主要有三种：一是在烧制过程中，在搪瓷层和钢板的界面上发生水和铁基体的反应，置换出氢；二是钢板在生产过程中溶解在其中的氢；三是在前处理的酸洗过程中进入钢板的氢。氢的产生在搪瓷的生产过程中不可避免。高温搪烧时，钢板处于奥氏体区，主要晶粒为奥氏体，此时氢在钢板中的溶解度比较大。搪烧冷却后，钢板处于铁素体区，主要晶粒为铁素体，氢的溶液度显著下降，此时钢板中的氢需要向外扩散。搪瓷层为连续的亚规则的网络结构，此结构不利于氢的扩散，氢在钢板和搪瓷层之间以气体的形式聚集，当压力足够大时，便冲破搪瓷层产生鳞爆。
19.单面搪瓷工艺，可以使氢从未涂搪的面进行扩散，有利于氢的扩散，可以减少鳞爆的发生，推导氢的扩散情况，可以根据菲克第一扩散定律：
20.公式一中，j为扩散通量，单位kg/(m2*s)或原子数/(m2*s)；d为比例常数，称为扩散系数，单位m2/s；c为扩散氢的浓度体积，单位kg/m3或者原子数/m3；为浓度梯度；负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反，由高浓度梯度向低浓度梯度扩散。
21.假设一定温度下，扩散系数d与浓度c无关，则公式一可以写为
[0022][0023]
单面搪瓷后的钢板中氢可以向搪瓷面和未搪瓷面扩散。氢向未搪瓷面的扩散，到达钢板表面时可以直接与大气接触，氢的浓度变为0，其扩散过程符合公式二。氢向搪瓷面的扩散过程中，由于搪瓷层的作用导致氢发生聚集，搪瓷面和钢板结合处聚集，导致氢的浓度升高，浓度梯度变小，扩散通量变小，从而导致氢扩散困难。
[0024]
根据单面涂搪氢扩散模型，推到出双面涂搪氢的扩散模型。由于双面涂搪，钢板中的氢扩散到钢板和搪瓷层的接触面，都会遇到搪瓷层的阻拦从而无法扩散，氢在搪瓷层和
钢板之间聚集，导致氢浓度升高，浓度梯度变小，扩散通量变小。此时氢在钢板和搪瓷层之间汇聚，形成氢气，当氢气达到临界压力，鳞爆发生。
[0025]
从双面涂搪氢的扩散模型可以看出，双面涂搪中氢的扩散更为困难，更容易发生鳞爆，所以在预测热轧酸洗搪瓷钢单面涂搪鳞爆情况时，选择了六面面涂搪进行检测试验。
[0026]
本发明方法试样分为基准面和观察面两部分，试样的四个截面和一个水平面共五面作为试样的基准面，进行涂搪，搪瓷层厚度大于0.3mm。另一水平面作为观察面，涂搪，搪瓷层厚度在0.10～0.20mm，搪烧。搪烧后以观察面/检测面的鳞爆情况进行鳞爆检测。
[0027]
试样基准面搪瓷层厚度在0.30～0.35mm，得到的搪瓷层表面致密，针孔等缺陷较少，搪瓷层发生鳞爆的概率很小。由于搪瓷层的致密性，钢板中的氢无法从此搪瓷面逸出。
[0028]
本发明基准面搪瓷层厚度在0.30～0.35mm，其物理依据是搪瓷的特殊性，搪瓷表面并不是完全连续的，存在一定的空隙率。孔隙率并不是固定不变的，搪瓷厚度增加，其孔隙率变小，氢扩散的难度系数越大，氢越难扩散。且随着搪瓷层厚度的增加，氢冲破瓷层，导致瓷层破裂发生鳞爆的难度增加，所以基准面搪瓷层的厚度控制在0.30～0.35mm之间。此搪瓷面可以认为氢无法逸出。
[0029]
试样观察面的搪瓷层厚度在0.10～0.20mm，具有正常的孔隙率，氢可以在搪瓷层中汇聚、逸出、鳞爆。
[0030]
本发明无论从理论还是实际试验结果验证，都充分证明：本发明通过基准面搪瓷层厚度在0.30～0.35mm之间，另一面观察面搪瓷层厚度在0.10～0.20mm之间，可以有效预测热轧酸洗搪瓷搪瓷钢涂搪的鳞爆发生情况。
[0031]
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法鳞爆观察期≤24h，缩短了观察期限，可以快速测试搪瓷钢板的抗鳞爆性，为热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性的检测提供专用方法。2、本发明方法具有可靠的安全系数，克服鳞爆发生的概率问题，不需要进行重复试验，提高了检测精度，降低了检测成本。
具体实施例
[0032]
下面结合具体实施例1-4对本发明作进一步说明，如表1所示。
[0033]
实施例1，搪瓷用热轧酸洗钢板的牌号为q330rt。
[0034]
一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，包括以下步骤：
[0035]
1)制备试样，在待测的搪瓷用热轧酸洗搪瓷钢板截取一块长方形试样，试样长度为100mm，宽度为60mm，厚度为3.5mm；对试样表面进行脱脂、清洗，控制试样表面清洁度95％；
[0036]
2)用湿涂法对试样进行涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，胶状搪瓷釉料中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：70；对试样表面进行涂挂涂抹胶状搪瓷釉料，每次涂抹胶状搪瓷釉料的厚度为0.05～0.10mm，控制试样的一侧表面和四个截面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm，即，控制试样基准面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm；控制试样的另一侧表面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm，即，控制试样观察面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm；
[0037]
3)对试样进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的试样从15
～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干试样；在840℃对试样高温搪烧10min生成搪瓷层；将试样空冷至15～25℃；
[0038]
4)测量搪瓷层厚度，基准面和观察面厚度分别为0.33mm和0.16mm，满足试验要求。评估热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能，搪烧结束24h后，观察试样的观察面，试样无鳞爆发生，热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能合格。后投入批量生产，批量生产无问题。
[0039]
实施例2，搪瓷用热轧酸洗钢板的牌号为q330rt。
[0040]
一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，包括以下步骤：
[0041]
1)制备试样，在待测的搪瓷用热轧酸洗搪瓷钢板截取一块长方形试样，试样长度为100mm，宽度为70mm，厚度为1.5mm；对试样表面进行脱脂、清洗，控制试样表面清洁度90％；
[0042]
2)用湿涂法对试样进行涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，胶状搪瓷釉料中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：75；对试样表面进行涂挂涂抹胶状搪瓷釉料，每次涂抹胶状搪瓷釉料的厚度为0.05～0.10mm，控制试样的一侧表面和四个截面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm，即，控制试样基准面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm；控制试样的另一侧表面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm，即，控制试样观察面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm；
[0043]
3)对试样进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的试样从15～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干试样；在850℃对试样高温搪烧8min生成搪瓷层；将试样空冷至15～25℃；
[0044]
4)测量搪瓷层厚度，基准面和观察面厚度分别为0.35mm和0.14mm，满足试验要求。评估热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能，搪烧结束24h后，观察试样的观察面，试样无鳞爆发生，热轧酸洗钢板抗鳞爆性能合格。后投入批量生产，批量生产无问题。
[0045]
实施例3，搪瓷用热轧酸洗钢板的牌号为q210rt。
[0046]
一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，包括以下步骤：
[0047]
1)制备试样，在待测的搪瓷用热轧酸洗搪瓷钢板截取一块长方形试样，试样长度为150mm，宽度为70mm，厚度为2.7mm；对试样表面进行脱脂、清洗，控制试样表面清洁度95％；
[0048]
2)用湿涂法对试样进行涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，胶状搪瓷釉料中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：80；对试样表面进行涂挂涂抹胶状搪瓷釉料，每次涂抹胶状搪瓷釉料的厚度为0.05～0.10mm，控制试样的一侧表面和四个截面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm，即，控制试样基准面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm；控制试样的另一侧表面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm，即，控制试样观察面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm；
[0049]
3)对试样进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的试样从15～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干试样；在850℃对试样高温搪烧8min生成搪瓷层；将试样空冷至15～25℃；
[0050]
4)测量搪瓷层厚度，基准面和观察面厚度分别为0.31mm和0.12mm，满足试验要求。评估热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能，搪烧结束8h后，观察试样的观察面，试样发生鳞爆，热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能不合格。
[0051]
实施例4，搪瓷用热轧酸洗钢板的牌号为q210rt。
[0052]
一种热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能的检测方法，包括以下步骤：
[0053]
1)制备试样，在待测的搪瓷用热轧酸洗搪瓷钢板截取一块长方形试样，试样长度为120mm，宽度为70mm，厚度为3.7mm；对试样表面进行脱脂、清洗，控制试样表面清洁度90％；
[0054]
2)用湿涂法对试样进行涂挂搪瓷釉料，用去离子水将搪瓷釉料干粉调制成胶状搪瓷釉料，胶状搪瓷釉料中搪瓷釉料干粉和去离子水的质量配比为200：75；对试样表面进行涂挂涂抹胶状搪瓷釉料，每次涂抹胶状搪瓷釉料的厚度为0.05～0.10mm，控制试样的一侧表面和四个截面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm，即，控制试样基准面搪瓷釉料层的厚度为0.30～0.35mm；控制试样的另一侧表面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm，即，控制试样观察面搪瓷釉料层的厚度为0.10～0.20mm；
[0055]
3)对试样进行搪烧处理，先用5～10℃/min加热速度将涂有搪瓷釉料的试样从15～25℃缓慢加热至100～150℃，确保烘干试样；在850℃对试样高温搪烧8min生成搪瓷层；将试样空冷至15～25℃；
[0056]
4)测量搪瓷层厚度，基准面和观察面厚度分别为0.32mm和0.11mm，满足试验要求，评估热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能，搪烧结束24h后，观察试样的观察面，试样无鳞爆发生，热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性能合格。后投入批量生产，批量生产无问题。
[0057]
由于目前没有专用热轧酸洗搪瓷钢板抗鳞爆性的检测方法，申请人对实施例1～4中的试样按国标gb/t 29515-2013《搪瓷用冷轧钢板鳞爆敏感性试验氢渗透法》，测试试样th值，检测结果见表1。
[0058]
表1本发明实施例钢板抗鳞爆性检测数据
[0059][0060]
如表1所示，实施例1、2、4中试样按gb/t 29515-2013检测钢板抗鳞爆性th，th分别为7.8min/mm2、8.2min/mm2、6.7min/mm2，不易发生鳞爆，按本发明方法检测钢板抗鳞爆性为合格；实施例3中试样按gb/t 29515-2013检测钢板抗鳞爆性th，th为3.4min/mm2，易发生鳞爆；按本发明方法检测钢板抗鳞爆性为不合格；本发明方法检测结果结和按gb/t 29515-2013检测钢板抗鳞爆性相一致，本发明方法准确、可靠。
[0061]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。