一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂及其制备方法

摘要

本发明提供一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂及其制备方法。本发明超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇25～35％、乙二醇3～10％、水60～70％、羟乙基纤维素0.8～1.2％。本发明耦合剂透波性更稳定和良好，同时具有阻燃性、超耐低温性、25～35分钟自主挥发性，且不会对铁轨造成危害，成本较低，安全环保；粘度适中，与铁路钢轨、火车轮毂容易产生亲水性，易形成膜；并具有较好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂及其制备方法，属于超声波耦合剂技术领域。

背景技术

对铁路钢轨接缝、火车轮毂的探伤检测，目前最常用的方法是超声波探伤；其中，超声波探头检测作业中所用的耦合剂大多为机油，作为耦合剂的机油具有诸多的缺点：(1)污染严重，由于机油不易挥发，在铁路接缝探伤时，机油会自动流到铁路沿线，对周边的环境造成很大的污染；(2)安全隐患，轮毂的探伤有时间在室内进行，由于机油易燃，易造成火灾隐患，并且在铁路接缝检测时，机油易污染铁轨，对火车刹车造成隐患；(3)效率较低，在铁轨接缝、火车轮毂探伤时，操作人员需要随身携带擦拭机油的揩布或卫生纸，一边检测，一边擦拭，影响施工速度；(4)价格高昂，用于探伤的机油价格较贵；(5)机油的气味较大，对施工人员的健康存在隐患。

为了解决上述机油存在的问题，现有技术中已有关于复合耦合剂的开发研究。如，中国专利文献CN108132307A公开了一种钢轨探伤工业耦合剂，其按重量份计，包括以下组分：乙二醇40-60份；水40-50份；甘油3-8份；防锈剂1-2份，该发明中的钢轨探伤工业耦合剂还包括三羟甲基丙烷，基于所述钢轨探伤工业耦合剂的总重量，所述三羟甲基丙烷的重量含量为0.5wt％-3wt％。该钢轨探伤工业耦合剂具有优异的透声效果、防锈防腐蚀性能和耐低温性能；但存在以下缺点：(1)该耦合剂的粘度太小，在探测钢轨垂直接缝时，很容易流淌下来，难以完成探测；(2)甘油在常温下很难挥发，涂刷在铁轨上会存留很长时间，而甘油的润滑效果会对火车刹车造成安全隐患。又如，中国专利文献CN108285555A公开了一种钢轨焊缝超声波探伤耦合剂及其配制方法，该耦合剂由以下按照质量百分比的原料组成：羧甲基纤维素钠30％-50％、乙醇5％-25％、甘油3％-13％、尼泊金乙酯0.5％-8％，余量为蒸馏水。该发明耦合剂同样存在上述缺点，即：(1)该耦合剂的粘度太小，在探测钢轨垂直接缝时，很容易流淌下来，难以完成探测；(2)甘油在常温下很难挥发，涂刷在铁轨上会存留很长时间，而甘油的润滑效果会对火车刹车造成安全隐患。

因此，研制一种钢轨接缝、火车轮毂探伤的专用耦合剂，解决上述隐患与缺点非常必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂及其制备方法。本发明耦合剂透波性更稳定和良好，同时具有阻燃性、超耐低温性、25～35分钟自主挥发性，且不会对铁轨造成危害，成本较低，安全环保；粘度适中，与铁路钢轨、火车轮毂容易产生亲水性，易形成膜；并具有较好的应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇25～35％、乙二醇3～10％、水60～70％、羟乙基纤维素0.8～1.2％。

根据本发明优选的，所述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇28-32％、乙二醇3-8％、水62-68％、羟乙基纤维素0.8-1.0％。

优选的，所述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水64-64.2％、羟乙基纤维素0.8-1.0％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后，分批加入羟乙基纤维素，搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂。

根据本发明优选的，所述搅拌速率为1～3转/秒。

根据本发明优选的，羟乙基纤维素分4批加入。

本发明的技术特点及有益效果：

1、本发明羟乙基纤维素的作用是使耦合剂具有一定的粘度和亲水性，而且羟乙基纤维素溶液具有很好的流变性，即流动时粘度较小，静止时粘度较大，这样所得耦合剂容易在铁轨表面形成膜，并且不易从铁轨上滚落下来。乙醇和乙二醇的作用是使耦合剂冰点下降，使其能够在超低温下作业；同时使耦合剂具有一定时间的自主挥发性。并且，本发明各种成分并不是单独发挥作用，而是存在相互作用，共同作用实现本发明的如下效果；且本发明原料比例以及原料种类均具有特定性，只有本发明特定比例和特定种类的原料才能实现本发明的效果。

2、本发明耦合剂具有25～35分钟自主挥发性，便于二次测试，不影响二次作业，降低成本，提高工作效率，同时不会对铁轨造成危害；本发明耦合剂成分不涉及金属盐，所得耦合剂不会腐蚀铁轨；由于本发明耦合剂的成分大部分为水，有机物的含量较低，远低于燃烧需要的比例，所以具有较好的阻燃性，避免了使用机油易导致燃烧所带来的严重安全隐患；由于轮毂的测试有时间在室内进行，本发明耦合剂避免了具有毒性的甲醇的使用，安全环保。

3、本发明耦合剂具有超耐低温性，可根据作业环境制成-20℃～-40℃不结冰的耦合液体，冬季严寒时间和地区不影响使用效果；并且透波性更稳定和良好，满足规范化、标准化作业质量要求。

4、本发明耦合剂粘度适中，与铁轨容易产生亲水性；在涂刷铁轨时，容易成膜，分散均匀，易于操作，减少了探测失误的现象，可降低单位工作面使用数量；具有较好的应用前景。

5、本发明所用原料安全环保；制备方法简单，原料廉价易得，具备稳定的批量生产条件，使用和包装运输方便，能够降低成本取得明显经济效益。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不受限于此。

实施例中所用原料如无特殊说明，均可从商业途径获得；所用方法如无特殊说明均为常规方法。

实施例1

一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水64.2％、羟乙基纤维素0.8％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后，分4批加入羟乙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

本实施例所得耦合剂的耐低温性可达-40℃。

实施例2

一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水64％、羟乙基纤维素1.0％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后，分4批加入羟乙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

本实施例所得耦合剂的耐低温性可达-40℃。

实施例3

一种铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水64.1％、羟乙基纤维素0.9％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后，分4批加入羟乙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

对比例1

一种超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水65％。

上述超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后即得超声波耦合剂。

对比例2

一种超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水64.4％、羟乙基纤维素0.6％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后，分4批加入羟乙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

对比例3

一种超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、水69.2％、羟乙基纤维素0.8％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇和水混合均匀后，分4批加入羟乙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

对比例4

一种超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙二醇5％、水94.2％、羟乙基纤维素0.8％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙二醇和水混合均匀后，分4批加入羟乙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

该对比例所得耦合剂耐低温性达不到要求。

对比例5

一种超声波耦合剂，包括如下质量百分比的原料组成：乙醇30％、乙二醇5％、水64.2％、羟丙基纤维素0.8％。

上述铁路钢轨接缝、火车轮毂探伤用超声波耦合剂的制备方法，包括步骤：将乙醇、乙二醇和水混合均匀后，分4批加入羟丙基纤维素，在2转/秒搅拌速率下搅拌至羟乙基纤维素完全溶解后即得超声波耦合剂。

试验例

在轮毂上涂刷实施例、对比例制备的耦合剂以及机油40W，测试耦合剂挥发时间、粘度(旋转粘度法)、成膜状态、透波状态、流淌状态，具体数据如下表1所示。

表1测试数据表

注：测试温度25℃，相对湿度50％；

通过实验对比，在加入羟乙基纤维素后，耦合剂的成膜状态较好，在轮毂上不易流淌，综合性能有了较大提高，完全满足了铁路使用的要求。并且本发明实施例制备的耦合剂的性能相比对比例更好，表明本发明各原料之间存在协同作用，且原料比例以及原料种类的选择具有特定性。