重介选煤耐磨管道选材的研究与应用

刘云倩 赵连刚

摘要：依据当今重介选煤作业流程中管道耗损的实际问题，由源头查找管路耗损之原因和操作机理，参照我厂选煤作业现况，对管路耐磨工件在现实生产中的运用给出处置问题的路径及修改意见，优化工程生产环境。

关键词：重介质;管路;管材耗损;耐磨;运用

引言

由于作为当今选煤生产流程中的基本组成元素，各类管路在现实的生产实践过程中为选煤单位经营收益的快速增长发挥出了有力的保障性效能。选煤装置中管路材料在天长日久的作业流程中极易受到操作状况的影响，即可发生耗损的情况，深度干扰到流程运作的稳固性，增大了选煤流程中管路的修缮费用。故此，工程技术工作者应当选用先进的阻止管路耗损工艺以加大管路的服役周期，提升高效能选煤装置的建造速度。

1、管路耗损的作用机理分析

物料传输管路是属于选煤生产流程中的基本组成元素。在整体化重介质选煤流程中，物料管路的耗损不但会引发车间内物料泄露的后果，损害作业环境，并且会严重影响到流程运作的平稳及稳固化的生产，并且尚加大了生产员工的劳动负荷和修缮费用。故此，探讨分析重介型选煤流程中管路抑制磨损工艺在当前来说具有显著的价值性。

1.1冲蚀性管道磨损

重介型选煤流程中管路在作业环节中长时间的受到流动式物料、介质腐蚀，泄漏性耗损，减弱了管路工作的安全品质，干扰选煤作业过程。在这其中，冲蚀性耗损对于管路的损害甚为显著。在某些固体成分以相应的速度通过管路时，必将连续性地冲刷管路内壁，造成管壁本体结构的应有物理性质丧失。有关的研究资料显示：在固体性物料颗粒沿着45度角的方位冲击管路内壁时，对于管路内壁组织结构的侵害效果极其严重。相对来说，在固体性物料颗粒沿着60度角的方位冲击管路时，造成的冲击效率偏低，对于管路的组织结构品质造成的损害不显著。再有，各类侵害因素的冲击速率，亦密切关联着管路材质的服役周期。重点表现在：在冲击速率不高时，可以产生的摩擦强度较小。伴随着冲击速率的持续增强，冲蚀速率亦必然持续增大，管路的具体工作成效必将会出现大幅度下跌。

1.2变形过程造成磨损

物料传送管路在使用过程中亦可发生变形耗损的情况，对于物料管路的安全作业品质产生了明显的破坏作用。变形式管路磨损基本是说在某种特定的自然环境下，固体性物料颗粒和管路内壁表面依照平滑摩擦的动作形态而形成的磨损过程。此款磨损形态对于管路长时间稳定高质量的工作过程会造成显著的影响，扩展了管路内壁组成结构的受损范围。管路产生变形式磨损的重点关联因素包括：固体物料的颗粒直径大小、物料流体的理化性质、管路的组成成分的质量把握性等。在固体式颗粒本身的直径大，硬度极其强的情况下，必然会让管道内壁的磨损情况更为加剧。故此，现实情况下广大工程技术工作者一定要实施好针对相关管路变形磨损伤害的提前预防工作过程，尽最大努力加长物料管路的服役周期，给选煤生产单位长时间平稳运行创造出极好的条件。

1.3疲劳化管道组织结构磨损

选煤生产单位物料管路在长时间的服役阶段中，管路内壁必将会产生疲劳化应力的作用效果，导致其管路内壁表面产生越来越多的裂纹，减弱了管路的具体作业成效。通常条件下，管路内壁出现的疲劳性磨损和其自身的结构强度以及组织韧性之间保持着极其紧密的关联性。具体运用过程中针对物料颗粒的级配比例、冲击方位等，均可导致管路疲劳性磨损情况的产生。在组成管路结构的材质方面表现出充分的硬度大，所用韧性成分稳妥时，有助于减弱管路工作过程中疲劳化磨损情况发生的几率。有鉴于此，选煤生产单位的相关工程技术工作者应当去选取硬度足够的韧性物料作为选煤重介管路的基本材质，防止管路在工作环节中出现疲劳性磨损的情况。

2、管路磨损位置确定

管路内壁耗损情况关联着诸多繁杂的内容，是多项机理共同作用成的后果。长期工程实践证明，相异性机理驱使过程引发管路耗损状态及磨损区位大有差异。在重型介质输送管路中，管路内壁耗损情况相对严重的区域包括：斜型管路、水平向管路的底側，连接法兰、对接焊口区域，管路弯头部位，管路变向部位、变径对接处的相关部件等。

2.1斜向管路、水平向管路的底侧部位

不管是由磁性铁矿粉与水组合而成的重型介质悬浮乳液，还是由同质型磁铁矿与煤炭块料、矸石碎块以及水组合而成的液固两相浆状体，因为水这种液体的粘度指标比较小，因此物料流体在管路中的流动状态总体涵盖两种类型：层流型及紊流型。在物料流体传导速率低于下临界速率数值时，物料流体本身的雷诺数指标低于下临界指标参数值时，其流体的流动状态可视为层流型，流体组成中的重型固体粒状物开始顺着管路底层向前滑移，由此对管路底侧区域造成磨损情况;在物料流体滑移速率高于下临界速率值时，物料流体本身雷诺数值高于下临界的雷诺指标数值时，其表现出的流体形态可视为紊流型。此种情况之下，流体物料组成中的固体型颗粒显现出悬浮的形态，降低了对管路底层区域的损耗，然而对于顺着流体流动方向或者过流面转向的区域，会形成湍东的涡流形态、冲击，进而加大该区域部件的局部损耗，比如弯头、变径接口、连接法兰等部位。

2.2对接法兰、管路焊口连接区域

观察管路装置中拆解下来的管路部件，可看出管路法兰、焊口对接部位产生的磨损缺陷表现出明显的蜂窝形状，这足以说明物料流体流动过程中在此处出现了深度的旋涡过程，流体物料中的颗粒对该部位产生了强烈撞击及切削作用过程。通常而言，对接法兰、管路焊口衔接部位的磨损状况密切关联着此区间的缝隙宽窄，缝隙过大，磨损情况更明显。

2.3管路弯头部件磨损

物料流体在管路弯头区域的流动状态极为复杂，不仅有主导流体，而且还有和其保持垂直方向的二次流体流动情况的存在，总体上其应当是二者迭加的效果，也就是双向翻转在内壁侧聚拢汇合的双重流状态。双重流动是起因于管路中心区域的流动速率高于管路内壁周边流体流动的流率，再加之承受很强的离心力作用，压力驱动减小而形成的。横断面中心区域巨型动量转入外壁一侧，而内壁一侧略弱的动量涌入管路中心，汇聚出由里往外的复向型二次流体，进而让外壁一侧的流体流动速率远远高于内壁一侧流体流动的速率，促成弯头外壁一侧的局部区域磨损、丧失原有的功效。

2.4管路转向、变径部位的管件磨损

在管路转向、变更直径时，其流体物料不是再持续性地朝着原来管壁的方向继续向前流动，而是要改变现有的流动趋向。这种情况下，因为受到惯性力、转弯离心力或旋转向心力的瞬时作用，会在该区域内产生局部性的旋涡活动区。旋涡活动区内的固体物料颗粒在移动过程当中会对管路内侧管壁形成摩擦及冲击，进而引发管件的生产磨损。

3、重介质选煤流程中管路的阻止磨损工艺运用

对于当前的某些重介质型选煤装置，在生产操作过程中不可避免地要发生管路的磨损失效问题，阻碍了选煤流程的连续稳定运作。为了最大限度地抑制管路运行阶段中一些磨损情况的出现，选煤工程中需要选取管路抗磨损工艺，着力开展耐磨损新工艺材料的开发研制工作，给管路服役周期的加长创造有利的条件。稳定可靠的抵御磨损新工艺能够加大管路运转进程中的总体抗冲蚀功能，进而实现抗耗损的目标。稳妥的管路抗磨损新工艺对高效选煤装置建造和生产经营具有极其重要的价值。依据当下选煤工艺流程效能保障的基本需求，工程技术工作者也正在深化耐磨技术的研发工作，且已经获取到了骄人的研究成果。其一是选择科学合理的操作流程和动力调控系统组件，比如依托恰当选取高效工程设备来提供合理的物料流量以及流动的速度进而阻止管路的磨损进程;其二是在高流速和转向流动区段选取耐磨工程组件，巧安排少拆解，降低对管路系统作业的不利影响（比如在管路变径、转向和三通部位等流体转向环节）;其三是选取的富含耐磨品质的管路材料：比如耐磨型铸钢管材、陶瓷型内衬复合式管材、铸石式管路、钢塑型复合管件等，然而相异材质管路的安装要求和适宜的介质条件存在着较大的差异性，耐磨型铸钢管多半用在焊接管路上，适合用在含微小固体颗粒的煤泥水传输管路。目前，最常使用的是陶瓷内衬复合管，其良好耐磨性能与较长使用寿命，具有良好的性价比，现在使用广泛千元，其采用设计加现场测绘，工厂编号加工，现场组法兰或管接头连接，检修时内衬材料不宜受热。

结束语

通过对全重介选煤厂管道抗磨损技术的研究与探索，从理论上剖析了管道磨损机理，有利于在技术上进行改进;查找了管道磨损的重点部位，有利于在安装、使用中加以预防。重点从抗磨技术改进、施工工艺完善、耐磨管材应用、现场技术管理等方面提出了管道抗磨的对策措施和改进意见。

参考文献

[1]宫伟，李智超.涂层磨损测试方法与环氧树脂耐蚀磨性能研究[J].热固性树脂，2005，20（1）：50—52.

[2]李合群，高亚平.中国第一座全重介质选煤厂的生产实践[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.

[3]中国煤炭加工利用协会.选煤厂管道阀门与泵的安装使用与维护[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.

[4]康素芬.浅谈重介选煤系统中常用的耐磨管道[J].科技情报开发与经济，2009（10）：224—225.

[5]谭丽，秦海滨.重介選煤厂管路磨损因素分析及耐磨措施[J].矿山机械，2012（4）：40—41.

[6]王盟，唐琳琳.选煤厂重介管路耐磨材料简介及选用[J].煤质技术，2011（1）：69—72.

作者简介：

1、刘云倩：女（1986.06--），河南宜阳人，大专学历，平顶山工业职业技术学院，机电一体化专业，工程师

2、赵连刚：男（1978.12--），河北馆陶人，本科学历，河南理工大学，电气工程及其自动化专业，机电工程师