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了解“863”高新技術(shù)產(chǎn)品陶瓷復合鋼管

日期:2015-05-31 19:54 關(guān)注:

引言

為使陶瓷復合鋼管在長(cháng)距離管道輸送中進(jìn)一步推廣應用,進(jìn)行了陶瓷復合鋼管的耐磨性能側試研究。
(1)陶瓷復合鋼管內壁磨損試驗。尾礦對四種管材(陶瓷復合鋼管、鑄石管、聚四氟乙烯管和普通鋼管)的磨蝕率進(jìn)行了試驗。
(2)主要內容要求。本試驗礦樣為攀礦尾礦的粗粒級部分.試驗前已對尾礦物理、化學(xué)性能進(jìn)行測定,包括尾礦的固體密度、粒級組成、顆粒形態(tài)顯微分聽(tīng)、顯微硬度和化學(xué)元素分析。磨損試驗系統的改裝,試驗環(huán)管中同時(shí)串接必ф50mm陶瓷復合鋼管、鑄石管、聚四氟乙稀管及普通鋼管試件,以便比較各種管材內壁的磨損程度。磨損實(shí)驗時(shí).尾礦漿濃度Cw為45%;管內流速為1.6-1.7m/s;磨損實(shí)驗總時(shí)間為300h。

陶瓷復合鋼管輸送尾礦

陶瓷復合鋼管內壁磨損試驗


2.1試驗系統和試驗方法

試驗系統由礦漿槽、冷卻水槽、砂泵和試驗環(huán)管組成。礦漿槽容積0.5m3;試驗環(huán)管長(cháng)28m,采用帶有副葉輪的2PNJA襯膠砂泵為動(dòng)力,不需水封,保持試驗過(guò)程漿體濃度的穩定,磨損試件材質(zhì)為陶瓷復合鋼管(分1號和2號)、鑄石管、聚四氟乙烯管和A3鋼管.每組試件由5個(gè)短管組成。中間3個(gè)為磨損試件,長(cháng)50mm,前后備有一個(gè)過(guò)渡試件,長(cháng)150mm,以保持磨損試件前后材質(zhì)和磨損量的一致,避免試件受前后管道磨蝕變形的影響。每套試件用夾具固定,分別串接于管路中。
為了控制漿體溫升,在礦漿槽外面安裝了冷卻水槽。
試驗系統上裝有電子秤,配以流量箱測定漿體密度,以確定試驗漿體的濃度;泵出口裝有電磁流量計和調節閥,以控制管內漿體流量,保持試驗過(guò)程流速穩定。
管道的磨損采用稱(chēng)量法測定。串接于環(huán)管中的短管試件經(jīng)過(guò)礦漿一定時(shí)間的運行磨蝕后卸下,清除污垢后在恒溫室內烘干到恒重稱(chēng)量。用測得試件的磨損量進(jìn)行換算,得出管道內壁年平均磨蝕深度。

2.2試驗條件

試件內徑D50mm,長(cháng)50mm;礦漿重量濃度Cw為45mm;管內漿體流速為1.6m/s;每隔60h換一次料,試驗前后尾礦粒級組成另分析:尾礦顯微硬度HV355;礦漿pH7.2;漿體溫度為40C士5C。

2.3試驗結果整理與分析

采用稱(chēng)重法測量試件磨損量時(shí),管道內壁年磨蝕深度計算公式:δ=10△GT/F7mt.,
(1)式中.δ為管道內壁年平均磨蝕深度,mm/a;△G為試件內壁磨損量.g;F為試件內壁磨蝕面積,cm2;γm為試件內壁材質(zhì)密度,g/cm3;T為管路系統年工作時(shí)間,h/a,當年工作時(shí)間為330d時(shí),T為7920h/a;t為磨損試驗總時(shí)間,h,t=300h。
5種試件環(huán)管磨損試驗結果列于表1,表。

表1 5次實(shí)驗磨損量匯總  /g
試件材質(zhì) 試件編號 第1次試驗后 第2次試驗后 第3次試驗后 第4次試驗后 第5次試驗后
1號陶瓷復合鋼管 1 +2.010 +0.570 +0.090 +0.185 +0.115
  2 +0.990 +0.200 +0.075 +0.110 +0.070
  3 +2.160 +0.290 +0.100 +0.070 +0.195
2號陶瓷復合鋼管 4 +0.750 +0.410 +0.165 +0.050 +0.255
  5 +0.985 +0.450 +0.045 +0.165 +0.190
  6 +1.550 +0.640 +0.010 +0.180 +0.250
聚四氟乙烯管 1 -0.020 +0.005 -0.035 -0.015 0.000
  2 -0.010 +0.000 -0.025 -0.015 -0.010
  3 -0.020 +0.005 -0.015 -0.010 -0.010
鑄石管 1 +2.295 +6.775 -2.230 -0.340 -2.335
  2 +2.170 +6.180 -3.380 +0.800 -5.600
  3 -0.395 +6.325 -1.725 -0.510 -2.065
A3鋼管 1 -1.045 -1.610 -1.510 -1.615 -0.500
  2 -0.925 -1.010 -1.390 -1.430 -0.295
  3 -0.875 -1.165 -1.185 -1.835 -0.420

表2 300h磨損實(shí)驗結果
試件材質(zhì) 試件編號 試件原始重量 /g 磨損實(shí)驗后重量 /g 磨損量 /g 平均磨損量 /g 平均腐蝕深度 mm/a
1號陶瓷復合鋼管 1 416.580 419.550 +2.970   0
  2 428.215 429.660 +1.445 +2.410  
  3 437.720 440.535 +2.815    
2號陶瓷復合鋼管 4 423.035 424.665 +1.630    
  5 412.465 414.300 +1.835 +2.032 0
  6 411.700 414.330 +2.630    
聚四氟乙烯管 1 157.010 156.945 0.065    
  2 157.295 157.235 0.060 0.058 0.093
  3 154.070 154.020 0.050    
鑄石管 1 1357.680 1361.845 +4.165    
  2 1347.530 1347.700 +0.170 +1.988 0
  3 1285.880 1287.510 +1.630    
A3鋼管 1 626.615 620.335 6.280    
  2 489.155 484.105 5.050 5.603 2.399
  3 621.035 615.555 5.480    

磨損試驗總時(shí)間為300h,分5次進(jìn)行。每次試驗時(shí)間為60h,在卸下試件的同時(shí)進(jìn)行換料。卸下的試件經(jīng)清洗、烘干到恒重后稱(chēng)量。從分析結果看出,試驗前后尾礦粒級組成變化不大。從表1、表2可以看出,1號陶瓷復合鋼管和2號陶瓷復合鋼管5次試驗均無(wú)磨損量,相反,其重量反而有所增加,300h的試驗累計重量增加值分別達到2.410g和2.032g.究其原因如下:試驗前對試件內壁進(jìn)行觀(guān)察,發(fā)現每一個(gè)試件的內壁上都有不少蜂窩狀麻點(diǎn)和凹陷,這是試件加工所致,不能人為消除。因此當60h試驗結束后,經(jīng)清洗、烘干稱(chēng)量,發(fā)現試件重量增加時(shí),再一次對試件內壁進(jìn)行察看,發(fā)現細顆粒礦漿枯接進(jìn)蜂窩狀麻點(diǎn)和凹陷內部,人工無(wú)法清除,因此試件重量增加是在情理之中。另外,試驗后試件內壁表面光滑無(wú)結垢。經(jīng)觀(guān)察,第1次試驗磨蝕后,試件內壁變得較為光滑,第2次試驗后變得很光滑,第3次到第5次基本上已無(wú)變化,說(shuō)明陶瓷復合鋼管初始有微量磨損,但隨著(zhù)時(shí)間的推移,磨損越來(lái)越小并趨于零??梢赃@樣認為:在每次試驗中。試件內壁的磨損與試件內壁麻點(diǎn)和凹陷中粘接的礦粉相對比,磨損量大大小于粘接的礦粉量,因此,得到上述試件重量增加的結果。
同理,對鑄石管而言.試驗前對其試件內壁進(jìn)行了察看,發(fā)現也存在少量小孔和凹槽等不平整的地方,因此,試驗時(shí)礦粉也會(huì )粘接到小孔凹槽和不平整之處,使之重量增加。
聚四氟乙烯管內壁加工平整光滑,試驗后試件有少量磨損、重量有減少屬正常情況。
A3鋼管內壁加工平整光滑,試驗結果與尖山鐵礦鐵精礦、梅山鐵礦鐵精礦磨蝕試驗結果。
因為攀礦尾礦磨蝕性強。因此,本次試驗結果,A3鋼管內壁平均年磨蝕深度為2.399mm/a是可信的,也是正確的。
由表可以看出,1號、2號陶瓷復合鋼管較為耐磨,鑄石管也很耐磨,聚四氟乙烯管較為耐磨,A3鋼管耐磨性能較低。

結論

用磨蝕性較強的攀礦尾礦(粗粒級部分)為試料(Cw=45%.v=1.6m/s),對串接在D50環(huán)管磨損試驗系統中的建湖遠達陶瓷復合鋼管(分為1號和2號)、鑄石管、聚四氟乙烯管和A3普通鋼管試件內壁進(jìn)行對比性磨損試驗。經(jīng)300h運轉,用測得的試件內壁平均磨損量換算得到試件內壁年平均磨蝕深度,1號和2號陶瓷復合鋼管趨于零,鑄石管接近零,聚四氟乙烯管為0.096mm/a,A3鋼管為2.399mm/a。試驗結果說(shuō)明:1號、2號陶瓷復合鋼管較為耐磨,是一種理想的耐磨管材。冶金礦山尾礦輸送管道、電廠(chǎng)輸灰管道和其它易磨損的漿體輸送管道均可優(yōu)先考慮采用該種耐磨管材。



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