锚杆在高矿化度矿井水中应力腐蚀行为试验

作者

褚晓威鞠文君卢志国石蒙
单位

中煤科工开采研究院有限公司中国矿业大学（北京）能源与矿业学院煤炭科学研究总院开采研究分院
摘要

针对煤矿井下腐蚀环境中螺纹钢锚杆易产生应力腐蚀断裂的现象，采用慢应变速率拉伸方法研究了4种锚杆在模拟高矿化度矿井水中的应力腐蚀行为，得到应变速率和外加电位对锚杆应力腐蚀行为的影响规律，定量评价了应力腐蚀敏感性，并结合断口微观特征阐释了应力腐蚀机制.研究表明：在模拟矿井水中锚杆塑性下降明显，表现出应力腐蚀敏感性；应变速率对断面收缩率和延伸率的影响大于对强度的影响.施加阴极电位后锚杆的应力腐蚀敏感性大幅增加.在腐蚀参与下锚杆断裂形式由韧脆混合断裂向脆性断裂转变，且应力腐蚀敏感性越高，脆性特征越明显.综合锚杆在不同环境下的应力腐蚀特征及断口形貌演化过程，判断应力腐蚀以氢致开裂为主.现场失效锚杆分析表明腐蚀参与了锚杆断裂过程，呈现应力腐蚀断裂特征.
关键词

锚杆高矿化度矿井水塑性应力腐蚀敏感性氢致开裂
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金项目(52004126)；天地科技开采设计事业部科技创新基金项目(KJ-2018-TDKCZL-13)；
文章目录

1 试验方法及方案设计
1.1 试验材料
1.2 试验方法及装置
1) 试验方法及试样制备
2) 溶液制备
3) 外加电位装置
1.3 试验方案设计
2 试验结果及分析
2.1 应变速率影响
1) 锚杆应力应变特征
2) 锚杆力学性能变化
3) 断口形貌
2.2 外加电位影响
1) 锚杆应力应变特征
2) 锚杆力学性能变化
3) 断口形貌
2.3 应力腐蚀机制及敏感性评价
1) 应力腐蚀机制分析
2) 应力腐蚀敏感性评价
3 现场锚杆断裂失效分析
3.1 工程概况
3.2 断口形貌及金相分析
1) 宏观形貌
2) 微观形貌
3) 剖面金相
3.3 断裂演化过程及机制分析
4 结论
引用格式

褚晓威,鞠文君,卢志国,石蒙.锚杆在高矿化度矿井水中应力腐蚀行为试验[J].中国矿业大学学报,2023,52(02):255-266.DOI:10.13247/j.cnki.jcumt.20210826.