了解“863”高新技术产品陶瓷复合钢管

引言

为使陶瓷复合钢管在长距离管道输送中进一步推广应用，进行了陶瓷复合钢管的耐磨性能侧试研究。
（1）陶瓷复合钢管内壁磨损试验。尾矿对四种管材(陶瓷复合钢管、铸石管、聚四氟乙烯管和普通钢管)的最终磨蚀率进行了试验。
（2）主要内容要求。本试验矿样为攀矿尾矿的粗粒级部分.试验前已对尾矿物理、化学性能进行测定，包括尾矿的固体密度、粒级组成、颗粒形态显微分听、显微硬度和化学元素分析。磨损试验系统的改装，试验环管中同时串接必ф50mm陶瓷复合钢管、铸石管、聚四氟乙稀管及普通钢管试件，以便比较各种管材内壁的磨损程度。磨损实验时.尾矿浆浓度Cw为45%；管内流速为1.6-1.7m/s；磨损实验总时间为300h。

陶瓷复合钢管内壁磨损试验

2.1试验系统和试验方法

试验系统由矿浆槽、冷却水槽、砂泵和试验环管组成。矿浆槽有效容积0.5m³；试验环管长28m，采用带有副叶轮的2PNJA衬胶砂泵为动力，不需水封，可有效地保持试验过程浆体浓度的稳定，磨损试件材质为陶瓷复合钢管(分1号和2号)、铸石管、聚四氟乙烯管和A3钢管.每组试件由5个短管组成。中间3个为有效磨损试件，长50mm，前后备有一个过渡试件，长150mm，以保持磨损试件前后材质和磨损量的一致，避免试件受前后管道磨蚀变形的影响。每套试件用夹具固定，分别串接于管路中。
为了有效控制浆体温升，在矿浆槽外面安装了冷却水槽。
试验系统上装有电子秤，配以流量箱测定浆体密度，以确定试验浆体的浓度；泵出口装有电磁流量计和调节阀，以控制管内浆体流量，保持试验过程流速稳定。
管道的磨损采用称量法测定。串接于环管中的短管试件经过矿浆一定时间的运行磨蚀后卸下，清除污垢后在恒温室内烘干至恒重称量。用测得试件的磨损量进行换算，得出管道内壁年平均磨蚀深度。

2.2试验条件

试件内径D50mm，长50mm；矿浆重量浓度Cw为45mm；管内浆体流速为1.6m/s；每隔60h换一次料，试验前后尾矿粒级组成另分析：尾矿显微硬度HV355；矿浆pH7.2；浆体温度为40C士5C。

2.3试验结果整理与分析

采用称重法测量试件磨损量时，管道内壁年磨蚀深度计算公式：δ=10△GT/F7_mt.，
（1）式中.δ为管道内壁年平均磨蚀深度，mm/a；△G为试件内壁绝对磨损量.g；F为试件内壁磨蚀面积，cm²；γm为试件内壁材质密度，g/cm³；T为管路系统年工作时间，h/a，当年工作时间为330d时，T为7920h/a；t为磨损试验总时间，h,t=300h。
5种试件环管磨损试验结果列于表1，表。

表1 5次实验磨损量汇总  /g

试件材质	试件编号	第1次试验后	第2次试验后	第3次试验后	第4次试验后	第5次试验后
1号陶瓷复合钢管	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号陶瓷复合钢管	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
铸石管	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钢管	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磨损实验结果

试件材质	试件编号	试件原始重量 /g	磨损实验后重量 /g	绝对磨损量 /g	平均绝对磨损量 /g	平均腐蚀深度 mm/a
1号陶瓷复合钢管	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号陶瓷复合钢管	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
铸石管	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钢管	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

磨损试验总时间为300h，分5次进行。每次试验时间为60h，在卸下试件的同时进行换料。卸下的试件经清洗、烘干至恒重后称量。从分析结果看出，试验前后尾矿粒级组成变化不大。从表1、表2可以看出，1号陶瓷复合钢管和2号陶瓷复合钢管5次试验均无磨损量，相反，其重量反而有所增加，300h的试验累计重量增加值分别达到2.410g和2.032g.究其原因如下：试验前对试件内壁进行观察，发现每一个试件的内壁上都有不少蜂窝状麻点和凹陷，这是试件加工所致，不能人为消除。因此当第一次60h试验结束后，经清洗、烘干称量，发现试件重量增加时，再一次对试件内壁进行察看，发现细颗粒矿浆枯接进蜂窝状麻点和凹陷内部，人工无法清除，因此试件重量增加是在情理之中。另外，试验后试件内壁表面光滑无结垢。经观察，第1次试验磨蚀后，试件内壁变得较为光滑，第2次试验后变得很光滑，第3次至第5次基本上已无变化，说明陶瓷复合钢管初始有微量磨损，但随着时间的推移，磨损越来越小并趋于零。可以这样认为：在每次试验中。试件内壁的磨损与试件内壁麻点和凹陷中粘接的矿粉相对比，磨损量大大小于粘接的矿粉量，因此，得到上述试件重量增加的结果。
同理，对铸石管而言.试验前对其试件内壁进行了察看，发现也存在少量小孔和凹槽等不平整的地方，因此，试验时矿粉也会粘接到小孔凹槽和不平整之处，使之重量增加。
聚四氟乙烯管内壁加工平整光滑，试验后试件有少量磨损、重量有减少属正常情况。
A3钢管内壁加工平整光滑，试验结果与尖山铁矿铁精矿、梅山铁矿铁精矿磨蚀试验结果。
因为攀矿尾矿磨蚀性强。因此，本次试验结果，A3钢管内壁平均年磨蚀深度为2.399mm/a是可信的，也是正确的。
由表可以看出，1号、2号陶瓷复合钢管最为耐磨，铸石管也很耐磨，聚四氟乙烯管较为耐磨，A3钢管耐磨性能较低。

结论

用磨蚀性较强的攀矿尾矿(粗粒级部分)为试料(Cw=45%.v=1.6m/s)，对串接在D50环管磨损试验系统中的建湖远达陶瓷复合钢管(分为1号和2号)、铸石管、聚四氟乙烯管和A3普通钢管试件内壁进行对比性磨损试验。经300h运转，用测得的试件内壁平均磨损量换算得到试件内壁年平均磨蚀深度，1号和2号陶瓷复合钢管趋于零，铸石管接近零，聚四氟乙烯管为0.096mm/a，A3钢管为2.399mm/a。试验结果说明：1号、2号陶瓷复合钢管最为耐磨，是一种理想的耐磨管材。冶金矿山尾矿输送管道、电厂输灰管道和其它易磨损的浆体输送管道均可优先考虑采用该种耐磨管材。