了解“863”高新技術(shù)產(chǎn)品陶瓷復(fù)合鋼管

引言

為使陶瓷復(fù)合鋼管在長(zhǎng)距離管道輸送中進(jìn)一步推廣應(yīng)用，進(jìn)行了陶瓷復(fù)合鋼管的耐磨性能側(cè)試研究。
（1）陶瓷復(fù)合鋼管內(nèi)壁磨損試驗(yàn)。尾礦對(duì)四種管材(陶瓷復(fù)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(yàn)。
（2）主要內(nèi)容要求。本試驗(yàn)礦樣為攀礦尾礦的粗粒級(jí)部分.試驗(yàn)前已對(duì)尾礦物理、化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)定，包括尾礦的固體密度、粒級(jí)組成、顆粒形態(tài)顯微分聽、顯微硬度和化學(xué)元素分析。磨損試驗(yàn)系統(tǒng)的改裝，試驗(yàn)環(huán)管中同時(shí)串接必ф50mm陶瓷復(fù)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(nèi)壁的磨損程度。磨損實(shí)驗(yàn)時(shí).尾礦漿濃度Cw為45%；管內(nèi)流速為1.6-1.7m/s；磨損實(shí)驗(yàn)總時(shí)間為300h。

陶瓷復(fù)合鋼管內(nèi)壁磨損試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法

試驗(yàn)系統(tǒng)由礦漿槽、冷卻水槽、砂泵和試驗(yàn)環(huán)管組成。礦漿槽容積0.5m³；試驗(yàn)環(huán)管長(zhǎng)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(yàn)過(guò)程漿體濃度的穩(wěn)定，磨損試件材質(zhì)為陶瓷復(fù)合鋼管(分1號(hào)和2號(hào))、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(zhǎng)50mm，前后備有一個(gè)過(guò)渡試件，長(zhǎng)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(yàn)系統(tǒng)上裝有電子秤，配以流量箱測(cè)定漿體密度，以確定試驗(yàn)漿體的濃度；泵出口裝有電磁流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥，以控制管內(nèi)漿體流量，保持試驗(yàn)過(guò)程流速穩(wěn)定。
管道的磨損采用稱量法測(cè)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(yùn)行磨蝕后卸下，清除污垢后在恒溫室內(nèi)烘干到恒重稱量。用測(cè)得試件的磨損量進(jìn)行換算，得出管道內(nèi)壁年平均磨蝕深度。

2.2試驗(yàn)條件

試件內(nèi)徑D50mm，長(zhǎng)50mm；礦漿重量濃度Cw為45mm；管內(nèi)漿體流速為1.6m/s；每隔60h換一次料，試驗(yàn)前后尾礦粒級(jí)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(yàn)結(jié)果整理與分析

采用稱重法測(cè)量試件磨損量時(shí)，管道內(nèi)壁年磨蝕深度計(jì)算公式：δ=10△GT/F7_mt.，
（1）式中.δ為管道內(nèi)壁年平均磨蝕深度，mm/a；△G為試件內(nèi)壁磨損量.g；F為試件內(nèi)壁磨蝕面積，cm²；γm為試件內(nèi)壁材質(zhì)密度，g/cm³；T為管路系統(tǒng)年工作時(shí)間，h/a，當(dāng)年工作時(shí)間為330d時(shí)，T為7920h/a；t為磨損試驗(yàn)總時(shí)間，h,t=300h。
5種試件環(huán)管磨損試驗(yàn)結(jié)果列于表1，表。

表1 5次實(shí)驗(yàn)?zāi)p量匯總  /g

試件材質(zhì)	試件編號(hào)	第1次試驗(yàn)后	第2次試驗(yàn)后	第3次試驗(yàn)后	第4次試驗(yàn)后	第5次試驗(yàn)后
1號(hào)陶瓷復(fù)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(hào)陶瓷復(fù)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(yàn)結(jié)果

試件材質(zhì)	試件編號(hào)	試件原始重量 /g	磨損實(shí)驗(yàn)后重量 /g	磨損量 /g	平均磨損量 /g	平均腐蝕深度 mm/a
1號(hào)陶瓷復(fù)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(hào)陶瓷復(fù)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(yàn)總時(shí)間為300h，分5次進(jìn)行。每次試驗(yàn)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、烘干到恒重后稱量。從分析結(jié)果看出，試驗(yàn)前后尾礦粒級(jí)組成變化不大。從表1、表2可以看出，1號(hào)陶瓷復(fù)合鋼管和2號(hào)陶瓷復(fù)合鋼管5次試驗(yàn)均無(wú)磨損量，相反，其重量反而有所增加，300h的試驗(yàn)累計(jì)重量增加值分別達(dá)到2.410g和2.032g.究其原因如下：試驗(yàn)前對(duì)試件內(nèi)壁進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)每一個(gè)試件的內(nèi)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(dāng)60h試驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)清洗、烘干稱量，發(fā)現(xiàn)試件重量增加時(shí)，再一次對(duì)試件內(nèi)壁進(jìn)行察看，發(fā)現(xiàn)細(xì)顆粒礦漿枯接進(jìn)蜂窩狀麻點(diǎn)和凹陷內(nèi)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(yàn)后試件內(nèi)壁表面光滑無(wú)結(jié)垢。經(jīng)觀察，第1次試驗(yàn)?zāi)ノg后，試件內(nèi)壁變得較為光滑，第2次試驗(yàn)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(fù)合鋼管初始有微量磨損，但隨著時(shí)間的推移，磨損越來(lái)越小并趨于零。可以這樣認(rèn)為：在每次試驗(yàn)中。試件內(nèi)壁的磨損與試件內(nèi)壁麻點(diǎn)和凹陷中粘接的礦粉相對(duì)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(jié)果。
同理，對(duì)鑄石管而言.試驗(yàn)前對(duì)其試件內(nèi)壁進(jìn)行了察看，發(fā)現(xiàn)也存在少量小孔和凹槽等不平整的地方，因此，試驗(yàn)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(nèi)壁加工平整光滑，試驗(yàn)后試件有少量磨損、重量有減少屬正常情況。
A3鋼管內(nèi)壁加工平整光滑，試驗(yàn)結(jié)果與尖山鐵礦鐵精礦、梅山鐵礦鐵精礦磨蝕試驗(yàn)結(jié)果。
因?yàn)榕实V尾礦磨蝕性強(qiáng)。因此，本次試驗(yàn)結(jié)果，A3鋼管內(nèi)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(hào)、2號(hào)陶瓷復(fù)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(jié)論

用磨蝕性較強(qiáng)的攀礦尾礦(粗粒級(jí)部分)為試料(Cw=45%.v=1.6m/s)，對(duì)串接在D50環(huán)管磨損試驗(yàn)系統(tǒng)中的建湖遠(yuǎn)達(dá)陶瓷復(fù)合鋼管(分為1號(hào)和2號(hào))、鑄石管、聚四氟乙烯管和A3普通鋼管試件內(nèi)壁進(jìn)行對(duì)比性磨損試驗(yàn)。經(jīng)300h運(yùn)轉(zhuǎn)，用測(cè)得的試件內(nèi)壁平均磨損量換算得到試件內(nèi)壁年平均磨蝕深度，1號(hào)和2號(hào)陶瓷復(fù)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(yàn)結(jié)果說(shuō)明：1號(hào)、2號(hào)陶瓷復(fù)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。