1.Was ist der Hauptgrund dafür, dass es nicht anwendbar ist?
Die unterirdische Umgebung von Kohlebergwerken ist äußerst einzigartig und enthält Methangas und Kohlenstaub, die beide leicht entflammbar und explosiv sind. Daher sind jegliche Geräte, die möglicherweise eine Zündquelle erzeugen könnten, strengstens verboten.
Die chemischen Eigenschaften von Zink: Zink ist ein relativ reaktives Metall mit geringer Härte und niedrigem Schmelzpunkt. Wenn eine verzinkte Schicht durch heftige Reibung oder Stöße mit Hartgestein oder anderen Metallteilen in Kontakt kommt, können leicht winzige Funken entstehen (sogenannte Reibungsfunken).
Zündgefahr: Experimente haben gezeigt, dass die von Zinklegierungen erzeugten Reibungsfunken genug Energie haben, um eine bestimmte Konzentration Methangas zu entzünden. Dies stellt eine fatale Gefahr für Kohlebergwerke dar.
2.Was sind die Betriebsbedingungen und Umgebungsanforderungen für hydraulische Stützen?
Strenge mechanische Anforderungen: Hydraulische Stützen müssen einem enormen Formationsdruck standhalten; Daher werden für ihre Strukturkomponenten (obere Träger, Sockel, Schildträger usw.) typischerweise hochfeste Stahlplatten wie Q460C, Q550D, Q690D oder noch höherfeste Stähle verwendet. Diese Stähle zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Zähigkeit und Schweißbarkeit aus. Gewöhnliche verzinkte Spulen (z. B. DX51D+Z) verwenden in der Regel handelsübliche Substrate- oder Stanzmaterialien-, deren Festigkeit für die Anforderungen von tragenden Strukturkomponenten bei weitem nicht ausreicht.
Extremer Verschleiß und Stöße: Die Umgebung unter der Ortsbrust ist rau und die Stützen reiben und kollidieren ständig mit Kohleflözen und Ganggestein. Die verzinkte Schicht ist sehr dünn (normalerweise mehrere zehn Mikrometer) und nutzt sich bei so starkem Verschleiß schnell ab, wodurch ihre Korrosionsschutzfunktion verloren geht, woraufhin das Stahlsubstrat schnell korrodiert.
Schweißprobleme: Bei der Herstellung hydraulischer Stützen fallen erhebliche Schweißarbeiten an. Die verzinkte Schicht verdampft bei der hohen Schweißtemperatur und erzeugt giftigen Zinkdampf (Zinkoxid, der „Metalldampffieber“ verursachen kann). Gleichzeitig wird die Qualität der Schweißnaht ernsthaft beeinträchtigt, was zu Defekten wie Porosität und Rissen führt und die strukturelle Integrität des Trägers beeinträchtigt.
3. Wie effektiv ist die Vorbehandlung in Kombination mit Hochleistungsbeschichtungsspritzen zum Korrosionsschutz?
Sandstrahlen/Kugelstrahlen: Zunächst werden die Strukturbauteile aus hochfestem Stahlblech einer gründlichen Oberflächenreinigung unterzogen, um Oxidablagerungen und Rost zu entfernen und so einen bestimmten Reinheits- und Rauheitsstandard zu erreichen (z. B. Güteklasse Sa2,5).
Auftragen von Grundierung und Deckschicht: Anschließend wird eine zinkreiche Epoxidgrundierung oder eine zinkreiche anorganische Grundierung aufgesprüht, gefolgt von einer verschleißfesten und korrosionsbeständigen dicken Deckschicht (z. B. Kohlenteer-Epoxidfarbe, modifizierte Epoxidfarbe usw.). Das gesamte Beschichtungssystem ist viel dicker als die Zinkschicht, was eine lange Lebensdauer des Korrosionsschutzes gewährleistet und die Gefahr von Reibungsfunken eliminiert.
Dies ist derzeit das gängigste und zuverlässigste Korrosionsschutzverfahren.
4.Was ist die richtige Korrosionsschutzlösung für hydraulische Stützen in unterirdischen Kohlebergwerken?
Dacromet/Zink-Chrombeschichtung
Dabei handelt es sich um eine elektrolytisch-freie Beschichtungstechnologie mit hervorragendem Rostschutz und ohne Funkenbildung durch Reibung.
Es wird häufig für Schrauben und Kleinteile an Halterungen verwendet. Bei großen Strukturbauteilen sind jedoch die Kosten und die Prozesskomplexität höher, sodass die Anwendung weniger verbreitet ist als die Sprühbeschichtung.
Witterungsbeständiger Stahl
Unter einigen weniger korrosiven Bedingungen kann direkt Stahl mit einem bestimmten Grad an atmosphärischer Korrosionsbeständigkeit ausgewählt werden, die Kosten sind jedoch höher.
5. Aus welchen Gründen eignen sich verzinkte Spulen nicht für die Herstellung der Hauptstrukturkomponenten hydraulischer Stützen in unterirdischen Kohlebergwerken?
Hauptgrund: Die verzinkte Schicht stellt ein Sicherheitsrisiko einer durch Reibung-induzierten Gasexplosion dar und verstößt gegen die Sicherheitsvorschriften für Kohlengruben.
Sekundärer Grund: Dem Substrat mangelt es an ausreichender mechanischer Festigkeit und es ist schlecht schweißbar, sodass es die Anforderungen an die mechanische Leistung und den Herstellungsprozess der hydraulischen Stütze nicht erfüllt.