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了解“863”高新技術產品陶瓷復合鋼管

引言

為使陶瓷復合鋼管在長距離管道輸送中進一步推廣應用，進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、化學性能進行測定，包括尾礦的固體密度、粒級組成、顆粒形態顯微分聽、顯微硬度和化學元素分析。磨損試驗系統的改裝，試驗環管中同時串接必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。磨損實驗時.尾礦漿濃度Cw為45%；管內流速為1.6-1.7m/s；磨損實驗總時間為300h。

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、砂泵和試驗環管組成。礦漿槽容積0.5m³；試驗環管長28m，采用帶有副葉輪的2PNJA襯膠砂泵為動力，不需水封，保持試驗過程漿體濃度的穩定，磨損試件材質為陶瓷復合鋼管(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個短管組成。中間3個為磨損試件，長50mm，前后備有一個過渡試件，長150mm，以保持磨損試件前后材質和磨損量的一致，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，保持試驗過程流速穩定。
管道的磨損采用稱量法測定。串接于環管中的短管試件經過礦漿一定時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量。用測得試件的磨損量進行換算，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

采用稱重法測量試件磨損量時，管道內壁年磨蝕深度計算公式：δ=10△GT/F7_mt.，
（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為試件內壁材質密度，g/cm³；T為管路系統年工作時間，h/a，當年工作時間為330d時，T為7920h/a；t為磨損試驗總時間，h,t=300h。
5種試件環管磨損試驗結果列于表1，表。

表1 5次實驗磨損量匯總  /g

試件材質	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磨損實驗結果

試件材質	試件編號	試件原始重量 /g	磨損實驗后重量 /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

磨損試驗總時間為300h，分5次進行。每次試驗時間為60h，在卸下試件的同時進行換料。卸下的試件經清洗、烘干到恒重后稱量。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行觀察，發現每一個試件的內壁上都有不少蜂窩狀麻點和凹陷，這是試件加工所致，不能人為消除。因此當60h試驗結束后，經清洗、烘干稱量，發現試件重量增加時，再一次對試件內壁進行察看，發現細顆粒礦漿枯接進蜂窩狀麻點和凹陷內部，人工無法清除，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結垢。經觀察，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次基本上已無變化，說明陶瓷復合鋼管初始有微量磨損，但隨著時間的推移，磨損越來越小并趨于零。可以這樣認為：在每次試驗中。試件內壁的磨損與試件內壁麻點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行了察看，發現也存在少量小孔和凹槽等不平整的地方，因此，試驗時礦粉也會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行對比性磨損試驗。經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、電廠輸灰管道和其它易磨損的漿體輸送管道均可優先考慮采用該種耐磨管材。