重介選煤耐磨管道選材的研究與應用

陳江 但佳洪 李再金

摘 要：根據重介選煤生產過程中的管道磨損問題，從源頭分析管道磨損原因及機理，結合我廠生產現狀，對管道耐磨材料在實際中的應用提出解決問題的途徑和改進意見，改善生產作業環境。

關鍵詞：重介;管道;磨損;抗磨;應用

Abstract：according to the problem of pipeline wear in the process of dense medium coal preparation，this paper analyzes the cause and mechanism of pipeline wear from the source，combining with the production status of our plant，puts forward the ways to solve the problem and improvement suggestions for the application of pipeline wear-resistant materials in practice，and improves the production and operation environment.

Key words：heavy medium;pipeline;wear;antiwear;application

我廠是一座設計能力為3.0Mt/a的動力煤洗選廠，選煤工藝為動篩排矸、分級入洗工藝：大于50mm原煤采用動篩排矸工藝，50～3mm原煤采用雙給介無壓三產品重介旋流器分選工藝，3～0mm原煤直接作為產品，尾煤濃縮壓濾，全廠洗水實現閉路循環。重介洗煤的主要優點是分選效率高、煤質適應性強、生產中易實行自動化控制;缺點是生產工藝復雜，生產費用高，設備和管道磨損快、維修量大。

在日常生產過程中，管道的磨損不僅造成了大量的材料浪費和介質的跑、冒、滴、漏，直接影響生產環境，威脅洗煤系統穩定和安全生產，同時頻繁地維修或更換管道，增加了職工的勞動強度，降低了生產效率，也加大了生產成本。

1 管道磨損原因與部位分析

1.1 原因分析

磁鐵礦的化學成分為Fe3O4屬等軸晶系的氧化物礦物，硬度5.5～6，比重4.8～5.3，具有強磁性。重介選煤管道中的流體是磁鐵礦粉、煤塊、矸石塊、水組成的液、固兩相介質懸浮液，形成了顆粒度不同、硬度各異，同時在管道形成以較大的流速。對管道壁的磨損種類有：沖蝕磨損、變形磨損、疲勞磨損。

1.1.1 沖蝕磨損

在介質管道中，懸浮液中固體顆粒（細小煤塊和矸石、煤泥）以一定的流速，對管道的過流表面進行沖擊、研磨，會造成材料流失，管材、閥門失效，管道內的流速和流體中固體顆粒的濃度對磨損程度的影響成正比關系。

1.1.2 變形磨損

懸浮液中固體顆粒與管道內壁表面進行的傾斜或平移摩擦等不規則的磨損，出現管道局部磨損形變量大，主要的取決因素是固體顆粒大小、硬度、形狀、流體的性質、黏度等。

1.1.3 疲勞磨損

管道長時間受到不規則的沖擊、振動力引起管道內壁面形成裂紋或鱗屑脫落;影響它的因素有流體顆粒度、濃度、流速、沖擊角度有關。

1.2 部位分析

在重介選煤中由于洗煤重介懸浮液含有顆粒度不均勻的煤、矸塊、煤泥對管道的摩擦有許多的復雜因素，在生產過程中，不同的摩擦因素造成管道磨損程度和磨損部位不同，相比而言管道磨損較嚴重的部位是：斜管、水平管的底部，法蘭盤、焊縫連接處，管道彎頭、變向以及變徑接頭處。

2 防治管道磨損措施

結合我廠生產現場實際情況、初設資料、管道設計與材料選型綜合分析出以下幾點能減少管道磨損的措施、途徑。

（1）優化管道布置，布置管道盡量做到走直線，減少彎頭數量，加大彎頭的弧度，盡可能使用圓球形彎頭;管道線合理前提條件下距離短，減少管道變向、變徑、接頭數量，因摩擦等因素產生抖動的部位合理布置吊架、支架，根據物料的性質、流向合理布置管道走向和坡度，避免管道變向形成45°、90°角，杜絕管道形成劇烈的沖蝕磨損。

（2）管道安裝質量，特別要做好管道、管件、閥門和設備的連接，讓他們形成一個密封的輸送系統。我廠采用法蘭盤連接和焊接連接，法蘭盤連接時，根據物料的物理性質，合理選擇密封墊片、螺栓等、按標準化安裝，找準法蘭中心距，減少法蘭與法蘭連接口處的間隙;焊接時，注意焊接方法，保證焊接部件牢固耐久。

（3）對磨損較嚴重的管道機電車間定期開展好預防性檢查維護工作，對外部銹蝕嚴重的部位定期除銹防腐，定期對管壁磨損進行探傷測厚，做好記錄;同時對介質管道磨損嚴重（較薄）的地方提前在外側增補耐磨鐵板，加大焊補面積，從而減少出現事故次數，提高洗煤工效。

（4）選用適應的耐磨管材，也是一個有效的防治措施。市面上常用的幾種耐磨管道有：陶瓷內襯耐磨管、雙金屬耐磨管、貼瓷耐磨管、超高分子量聚乙烯耐磨管、稀土合金耐磨管道等，根據不同的耐磨材料的優缺點，結合我廠的實際情況，比選出合理的耐磨材料，提高管道的壽命，減少維修量和材料消耗。

3 耐磨管道的應用

3.1 耐磨管道應用

我廠建廠至今重介洗水管道采用的是雙金屬耐磨管和稀土合金耐磨管，連接方式采用法蘭盤連接，部分管道彎頭采用的直接焊接，直通管道使用稀土合金耐磨管，彎頭、三通使用雙金屬耐磨管并在彎頭、三通處在包裹一層耐磨鋼材。由于耐磨管道的磨損情況及維修成本的日益加，我廠在2016年6月試用了另一種耐磨管材—超高分子量聚乙烯管，把319脫介篩一段回流稀土合金耐磨管道替換為超高分子量聚乙烯管，考察該型耐磨材料在我廠的應用情況。

3.2 管材其優缺點

3.2.1 雙金屬耐磨管材

優點：良好的耐磨性，超硬度耐磨合金的硬度RHC在45～65之間，具備很好的耐磨性能和熱穩定性;有優秀的抗沖擊性能，良好的耐熱、耐腐蝕性能;運輸、安裝、使用方便。可采用焊接、法蘭、柔性快速接頭等聯結方式。

缺點：內、外層之間存在縫隙，在管口處介質直接進入內外層之間的縫隙，內部耐磨金屬韌性差，受到長時間強烈撞擊后易碎。

3.2.2 稀土合金耐磨管材

優點：稀土耐磨合金中含有Cr、Ni、V、Mo、W、Cu等多種合金元素，具有較高的硬度，還具有一定的機械性能，在常溫下具有良好焊接性能，并具有可切割性和現場開孔的可能性，具有一定的抗腐蝕性能。

缺點：輸送介質時持續對管壁產生沖擊、磨損、腐蝕等使管道發生疲勞致使漸漸被磨穿。

3.2.3 超高分子量聚乙烯管

優點：具有高抗沖擊性和韌性，超強的抗拉強度和承壓能力，化學結構穩定，具有較強的抗腐蝕性;重量輕，運輸和安裝便利;聚乙烯管材具有自潤滑和不沾著特性，摩擦系數低，能耗低;超高分子量聚乙烯管道分子鏈中不飽和基團很少，分子量大，具有良好的耐候性和抗老化。

缺點：耐熱性差、剛度低;采取熱熔、電熔時需要專業設備，法蘭盤連接時，需要采用準確測量，保證法蘭與法蘭連接穩固。

3.3 耐磨管道使用情況

根據實際生產情況，特別是在斜管底部、法蘭盤、焊縫連接處、管道彎頭處磨損速度最為嚴重。根據我廠日常檢修資料發現稀土合金耐磨管使用到1年半左右就會出現磨損現象，特別是在管道底部和法蘭盤連接位置磨損嚴重，出現滲水、漏料等現象;而試用的超高分子量聚乙烯管，至今為止使用了1年半的時間內任未出現滲水、漏料現象，管道外側光滑、底部未發現明顯的磨損痕跡，法蘭盤連接位置部位密封幾乎無摩擦損傷。

4 結語

通過對重介洗選耐磨管道磨損因素分析，有利于在技術上進行改進;剖析管道磨損的重點部位，制定出管道磨損防治的措施及改進意見，加之應用得到初步效果，為我廠重介選煤耐磨管道選型提出了指導意義，降低了材料消耗及維修成本，提高我廠的工時工效，助力安全生產，為企業創造出最大的效益。

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