重介選煤耐磨管道選材的研究與應用

劉云倩 趙連剛

摘要：依據當今重介選煤作業流程中管道耗損的實際問題，由源頭查找管路耗損之原因和操作機理，參照我廠選煤作業現況，對管路耐磨工件在現實生產中的運用給出處置問題的路徑及修改意見，優化工程生產環境。

關鍵詞：重介質;管路;管材耗損;耐磨;運用

引言

由于作為當今選煤生產流程中的基本組成元素，各類管路在現實的生產實踐過程中為選煤單位經營收益的快速增長發揮出了有力的保障性效能。選煤裝置中管路材料在天長日久的作業流程中極易受到操作狀況的影響，即可發生耗損的情況，深度干擾到流程運作的穩固性，增大了選煤流程中管路的修繕費用。故此，工程技術工作者應當選用先進的阻止管路耗損工藝以加大管路的服役周期，提升高效能選煤裝置的建造速度。

1、管路耗損的作用機理分析

物料傳輸管路是屬于選煤生產流程中的基本組成元素。在整體化重介質選煤流程中，物料管路的耗損不但會引發車間內物料泄露的后果，損害作業環境，并且會嚴重影響到流程運作的平穩及穩固化的生產，并且尚加大了生產員工的勞動負荷和修繕費用。故此，探討分析重介型選煤流程中管路抑制磨損工藝在當前來說具有顯著的價值性。

1.1沖蝕性管道磨損

重介型選煤流程中管路在作業環節中長時間的受到流動式物料、介質腐蝕，泄漏性耗損，減弱了管路工作的安全品質，干擾選煤作業過程。在這其中，沖蝕性耗損對于管路的損害甚為顯著。在某些固體成分以相應的速度通過管路時，必將連續性地沖刷管路內壁，造成管壁本體結構的應有物理性質喪失。有關的研究資料顯示：在固體性物料顆粒沿著45度角的方位沖擊管路內壁時，對于管路內壁組織結構的侵害效果極其嚴重。相對來說，在固體性物料顆粒沿著60度角的方位沖擊管路時，造成的沖擊效率偏低，對于管路的組織結構品質造成的損害不顯著。再有，各類侵害因素的沖擊速率，亦密切關聯著管路材質的服役周期。重點表現在：在沖擊速率不高時，可以產生的摩擦強度較小。伴隨著沖擊速率的持續增強，沖蝕速率亦必然持續增大，管路的具體工作成效必將會出現大幅度下跌。

1.2變形過程造成磨損

物料傳送管路在使用過程中亦可發生變形耗損的情況，對于物料管路的安全作業品質產生了明顯的破壞作用。變形式管路磨損基本是說在某種特定的自然環境下，固體性物料顆粒和管路內壁表面依照平滑摩擦的動作形態而形成的磨損過程。此款磨損形態對于管路長時間穩定高質量的工作過程會造成顯著的影響，擴展了管路內壁組成結構的受損范圍。管路產生變形式磨損的重點關聯因素包括：固體物料的顆粒直徑大小、物料流體的理化性質、管路的組成成分的質量把握性等。在固體式顆粒本身的直徑大，硬度極其強的情況下，必然會讓管道內壁的磨損情況更為加劇。故此，現實情況下廣大工程技術工作者一定要實施好針對相關管路變形磨損傷害的提前預防工作過程，盡最大努力加長物料管路的服役周期，給選煤生產單位長時間平穩運行創造出極好的條件。

1.3疲勞化管道組織結構磨損

選煤生產單位物料管路在長時間的服役階段中，管路內壁必將會產生疲勞化應力的作用效果，導致其管路內壁表面產生越來越多的裂紋，減弱了管路的具體作業成效。通常條件下，管路內壁出現的疲勞性磨損和其自身的結構強度以及組織韌性之間保持著極其緊密的關聯性。具體運用過程中針對物料顆粒的級配比例、沖擊方位等，均可導致管路疲勞性磨損情況的產生。在組成管路結構的材質方面表現出充分的硬度大，所用韌性成分穩妥時，有助于減弱管路工作過程中疲勞化磨損情況發生的幾率。有鑒于此，選煤生產單位的相關工程技術工作者應當去選取硬度足夠的韌性物料作為選煤重介管路的基本材質，防止管路在工作環節中出現疲勞性磨損的情況。

2、管路磨損位置確定

管路內壁耗損情況關聯著諸多繁雜的內容，是多項機理共同作用成的后果。長期工程實踐證明，相異性機理驅使過程引發管路耗損狀態及磨損區位大有差異。在重型介質輸送管路中，管路內壁耗損情況相對嚴重的區域包括：斜型管路、水平向管路的底側，連接法蘭、對接焊口區域，管路彎頭部位，管路變向部位、變徑對接處的相關部件等。

2.1斜向管路、水平向管路的底側部位

不管是由磁性鐵礦粉與水組合而成的重型介質懸浮乳液，還是由同質型磁鐵礦與煤炭塊料、矸石碎塊以及水組合而成的液固兩相漿狀體，因為水這種液體的粘度指標比較小，因此物料流體在管路中的流動狀態總體涵蓋兩種類型：層流型及紊流型。在物料流體傳導速率低于下臨界速率數值時，物料流體本身的雷諾數指標低于下臨界指標參數值時，其流體的流動狀態可視為層流型，流體組成中的重型固體粒狀物開始順著管路底層向前滑移，由此對管路底側區域造成磨損情況;在物料流體滑移速率高于下臨界速率值時，物料流體本身雷諾數值高于下臨界的雷諾指標數值時，其表現出的流體形態可視為紊流型。此種情況之下，流體物料組成中的固體型顆粒顯現出懸浮的形態，降低了對管路底層區域的損耗，然而對于順著流體流動方向或者過流面轉向的區域，會形成湍東的渦流形態、沖擊，進而加大該區域部件的局部損耗，比如彎頭、變徑接口、連接法蘭等部位。

2.2對接法蘭、管路焊口連接區域

觀察管路裝置中拆解下來的管路部件，可看出管路法蘭、焊口對接部位產生的磨損缺陷表現出明顯的蜂窩形狀，這足以說明物料流體流動過程中在此處出現了深度的旋渦過程，流體物料中的顆粒對該部位產生了強烈撞擊及切削作用過程。通常而言，對接法蘭、管路焊口銜接部位的磨損狀況密切關聯著此區間的縫隙寬窄，縫隙過大，磨損情況更明顯。

2.3管路彎頭部件磨損

物料流體在管路彎頭區域的流動狀態極為復雜，不僅有主導流體，而且還有和其保持垂直方向的二次流體流動情況的存在，總體上其應當是二者迭加的效果，也就是雙向翻轉在內壁側聚攏匯合的雙重流狀態。雙重流動是起因于管路中心區域的流動速率高于管路內壁周邊流體流動的流率，再加之承受很強的離心力作用，壓力驅動減小而形成的。橫斷面中心區域巨型動量轉入外壁一側，而內壁一側略弱的動量涌入管路中心，匯聚出由里往外的復向型二次流體，進而讓外壁一側的流體流動速率遠遠高于內壁一側流體流動的速率，促成彎頭外壁一側的局部區域磨損、喪失原有的功效。

2.4管路轉向、變徑部位的管件磨損

在管路轉向、變更直徑時，其流體物料不是再持續性地朝著原來管壁的方向繼續向前流動，而是要改變現有的流動趨向。這種情況下，因為受到慣性力、轉彎離心力或旋轉向心力的瞬時作用，會在該區域內產生局部性的旋渦活動區。旋渦活動區內的固體物料顆粒在移動過程當中會對管路內側管壁形成摩擦及沖擊，進而引發管件的生產磨損。

3、重介質選煤流程中管路的阻止磨損工藝運用

對于當前的某些重介質型選煤裝置，在生產操作過程中不可避免地要發生管路的磨損失效問題，阻礙了選煤流程的連續穩定運作。為了最大限度地抑制管路運行階段中一些磨損情況的出現，選煤工程中需要選取管路抗磨損工藝，著力開展耐磨損新工藝材料的開發研制工作，給管路服役周期的加長創造有利的條件。穩定可靠的抵御磨損新工藝能夠加大管路運轉進程中的總體抗沖蝕功能，進而實現抗耗損的目標。穩妥的管路抗磨損新工藝對高效選煤裝置建造和生產經營具有極其重要的價值。依據當下選煤工藝流程效能保障的基本需求，工程技術工作者也正在深化耐磨技術的研發工作，且已經獲取到了驕人的研究成果。其一是選擇科學合理的操作流程和動力調控系統組件，比如依托恰當選取高效工程設備來提供合理的物料流量以及流動的速度進而阻止管路的磨損進程;其二是在高流速和轉向流動區段選取耐磨工程組件，巧安排少拆解，降低對管路系統作業的不利影響（比如在管路變徑、轉向和三通部位等流體轉向環節）;其三是選取的富含耐磨品質的管路材料：比如耐磨型鑄鋼管材、陶瓷型內襯復合式管材、鑄石式管路、鋼塑型復合管件等，然而相異材質管路的安裝要求和適宜的介質條件存在著較大的差異性，耐磨型鑄鋼管多半用在焊接管路上，適合用在含微小固體顆粒的煤泥水傳輸管路。目前，最常使用的是陶瓷內襯復合管，其良好耐磨性能與較長使用壽命，具有良好的性價比，現在使用廣泛千元，其采用設計加現場測繪，工廠編號加工，現場組法蘭或管接頭連接，檢修時內襯材料不宜受熱。

結束語

通過對全重介選煤廠管道抗磨損技術的研究與探索，從理論上剖析了管道磨損機理，有利于在技術上進行改進;查找了管道磨損的重點部位，有利于在安裝、使用中加以預防。重點從抗磨技術改進、施工工藝完善、耐磨管材應用、現場技術管理等方面提出了管道抗磨的對策措施和改進意見。

參考文獻

[1]宮偉，李智超.涂層磨損測試方法與環氧樹脂耐蝕磨性能研究[J].熱固性樹脂，2005，20（1）：50—52.

[2]李合群，高亞平.中國第一座全重介質選煤廠的生產實踐[M].徐州：中國礦業大學出版社，2010.

[3]中國煤炭加工利用協會.選煤廠管道閥門與泵的安裝使用與維護[M].徐州：中國礦業大學出版社，2006.

[4]康素芬.淺談重介選煤系統中常用的耐磨管道[J].科技情報開發與經濟，2009（10）：224—225.

[5]譚麗，秦海濱.重介選煤廠管路磨損因素分析及耐磨措施[J].礦山機械，2012（4）：40—41.

[6]王盟，唐琳琳.選煤廠重介管路耐磨材料簡介及選用[J].煤質技術，2011（1）：69—72.

作者簡介：

1、劉云倩：女（1986.06--），河南宜陽人，大專學歷，平頂山工業職業技術學院，機電一體化專業，工程師

2、趙連剛：男（1978.12--），河北館陶人，本科學歷，河南理工大學，電氣工程及其自動化專業，機電工程師