高礦化度礦井水中螺紋鋼錨桿點蝕機制研究

褚曉威，鞠文君，付玉凱

1.中國礦業大學(北京)能源與礦業學院，北京 100083；2.中煤科工開采研究院有限公司，北京 100013；3.煤炭科學研究總院開采研究分院，北京 100013

我國煤礦70%以上的巷道采用錨桿支護，其中80%以上錨桿的材料為螺紋鋼。部分礦區環境復雜，井下開采環境中腐蝕性因素多，如地下水、高溫高濕、含硫介質等[1]，錨桿易腐蝕，力學性能退化明顯。因此，腐蝕性礦井環境中錨桿的腐蝕行為，特別是由腐蝕導致的低強度破斷必須重視?；诘V井水特性和錨桿工作特點分析，錨桿的主要腐蝕形式為點蝕和應力腐蝕。其中點蝕是導致材料應力腐蝕開裂[2]及腐蝕疲勞裂紋萌生[3]的主要原因之一。

點蝕是最普遍的一種局部腐蝕，是碳鋼、低合金鋼腐蝕發展的最初階段。據統計，純點蝕引起的失效比例為25%[4]。Roberge[5]認為點蝕比均勻腐蝕更有害，因為其難以探測、預測和設計。Ramamurthy等[6]研究認為，點蝕坑可以產生局部應力集中并提供良好的電化學腐蝕環境，進而促進應力腐蝕裂紋的產生。范穎芳等[7]、葉繼紅等[8]認為，點蝕可降低鋼材的整體強度、引起局部應力集中，是應力腐蝕裂紋的發源點，并加速裂紋的萌生和擴展。黃彥良等[9]認為金屬表面的點蝕不斷發展、演化，當達到某一臨界狀態會轉化為腐蝕裂紋。

關于點蝕機理，Tsutsumi等[10]認為不銹鋼在Cl-溶液中的點蝕中心的小孔，是MnS等夾雜物溶解產生的。Pardo等[11]研究了不銹鋼中Mn元素對其在Cl-溶液中的腐蝕影響，認為MnS夾雜物是點蝕的起源。Kaneko等[12]認為不銹鋼在Cl-溶液中的點蝕傾向更強，且硫化物夾雜更易引起點蝕?！?br>