摘要：为了延长挖泥船吸排泥管的使用寿命，使用了耐磨管。介绍吸排泥管耐磨管的选用方法和耐磨复合钢管制作工艺。着重对高铬合金和Q345低合金刚作性能比较。新管材的使用取得良好的经济效益。
挖泥船设备的改进和吸排流量增加，以及被挖土质由淤泥向沙砾、黏土类过度，对低合金钢（Q345）磨损逐渐加快，但低合金钢材价格便宜。耐磨复合钢管为高铬合金，属于白口铸铁系列，硬度高，合金成分高，因此具有很强的耐磨性能。涂塑钢管集金属体优异的机械性能和高分子塑料卓越的耐腐蚀、耐磨性能于一体，在工艺改进下，涂塑厚度满足吸排泥需求时，发展前景更加广阔。本文着重对挖泥船实际施工中，根据具体工况布置更加合理的管线，既节约成本又增加有效工时，使挖泥船能产生更大的经济效益。
1 吸排泥耐磨管选用
要解决吸排泥管的使用寿命短的问题，主要是考虑增强其耐磨性能。通过了解，以一般的低合金钢（Q 345）为例，内壁厚度为18 mm，吸排泥管在使用1至2年后，壁厚变薄至10 mm左右即报废。
在疏浚施工中，吸排泥管输送的介质主要是海水淤泥、沙砾。这些介质在压力推动下，在管道内高速流动，与管道内壁形成磨擦，造成磨损。受重力作用，较粗较重的介质往下沉，在管道底部形成更大摩擦，因此吸排泥管的底部往往磨损较快。介质流动导致管道内壁的磨损类型主要是磨粒磨损，也兼有腐蚀磨损，在弯头部位则也有冲击磨损。
确定了吸排泥管的磨损类型后，才能根据磨损类型选定抗磨损的材料。
在磨损领域中，磨粒磨损的抗磨损材料主要是以高铬铸铁合金和碳化钨合金为主，这两种合金都有着非常良好的抗磨损性能。他们的共同特点是：硬度高，特别耐磨。碳化钨的耐磨性能比起高铬铸铁更胜一筹，但碳化钨材料很昂贵且不能冷作加工，因此不能大面积推广使用。而高铬铸铁合金的硬度可达到58～61，并且抗一般冲击，对抗轻度腐蚀也有作用，最关键高铬铸铁合金的性价比高，适合大面积推广使用。
高铬合金属于白口铸铁系列，硬度高，合金成分高、硬质相的硬度高，因此具有很强的耐磨性能。复合耐磨钢管采用高铬合金制作而成，在抗磨损领域有着广泛的应用。挖泥船在施工中，吸排泥管内壁磨损无法避免。船上的吸排直管一般采用Q235或锰钢，Q235虽然价格便宜但耐磨性差、使用寿命短，在挖泥500万~800万m3后（正常施工1年左右）就须更换泥管。更换泥管主要缺点：一是必须停止生产作业，降低生产效率；二是舱内更换泥管受场地空间限制，不宜经常更换，一旦爆管或渗漏会危及舱内机电设备；三是需要备用管，既增加人工维护保养又占用船上有限空间等。
为发挥挖泥船最大经济效益，为进一步确保船舶可靠、安全性，拟将舱内直管改用耐磨复合管（可焊，使用期5年以上）与舱内弯管、三通管更好地匹配，既大大提高使用寿命、增加效益，又可以避免更换泥管时因场地受限和危及其它设备带来的困扰。
2 复合耐磨钢管制作工艺
在确定制作吸排泥管的材料之后，然后就是确定制作工艺。复合耐磨钢管目前有两种制作工艺：一是先制作成耐磨钢板，然后再卷制成复合耐磨钢管，这种工艺简单概括为“先堆焊，后卷板”；二是先将基板Q345卷制成钢管，然后在其内壁进行堆焊，这种工艺也可简单概括为“先卷板，后堆焊”也就是堆焊耐磨管。
经比较，在制作吸排泥管过程中，选用“先卷板，后堆焊”工艺，因为此工艺在耐磨合金堆焊完成后，无需再做卷板加工，这样就保证了耐磨合金不必受到卷板挤压而造成粉碎性裂纹。粉碎性裂纹是不允许存在的，耐磨合金有粉碎性裂纹后，就降低了抗冲击性及抗气蚀。由于在吸排泥管内的介质是高速流动的，在裂纹较大的地方，很容易形成涡流，进而形成气蚀，而造成此处耐磨合金层掉块，从而影响整个吸排泥管使用寿命。
材料规格选型：考虑到挖泥船的吸排泥管从吸口至甲板或从吸口至海上几km甚至十几km的距离段其流速、压力都相对较大，磨损量也较大。为了保证使用寿命不低于5年，推荐采用耐磨合金类，壁厚为14+6的耐磨管。
复合耐磨钢管单节长度为3 000 mm，要制作成6 000 mm一根的吸排泥管，只需用2节复合耐磨钢管焊接即可。这样制作的吸排泥管内壁是没有焊接纵缝的，所以安装时不受方向限制。在以往客户的经验中，吸排泥管内壁的堆焊纵缝是抗磨损最薄弱环节。这里说明一下，“先堆焊，后卷板”制作的吸排泥管是有多条堆焊纵缝的。
把耐磨管焊接成所需长度后，在管道两端焊接法兰。吸排泥管冷作阶段基本完成。最后的工序是在吸排泥管表面做防腐处理。
图（1）吸排泥管内壁堆焊复合耐磨合金
3 高铬合金和Q345性能比较
分别作了化学成份分析、金相组织、宏观硬度以及磨粒磨损四方面的对比试验。
3.1 样板
高铬合金：规格8+4 mm，150×100 mm #A
Q345低合金钢：规格18 mm，120×50 mm #B
3.2 化学成份分析
采用光谱仪进行成份分析，碳、硅非金属元素无法打光谱，因此都略去碳等元素含量。
合金wt%
图（2）表1复合耐磨钢管的合金成份分析
3.3 宏观硬度测试
测试依据标准：GB 9460
测试前分别取样，将基板面刨平，耐磨层面磨掉1 mm，镜面。
（3）表2是耐磨管的内衬层的硬度
3.4 磨粒磨损测试
测试办法：GB 65国家标准推荐
测试结果：
图（4）表3是磨耗试验数据对比
重量损失比：1.352/0.063=21.5
结论：高铬合金的耐磨寿命是Q345的21.5倍。
图（5）耙中式挖泥船及吸泥耐磨管
4 高铬合金和Q345管经济效益分析
以吸排泥管长线102 m为例。吸排泥管内径为900 mm。
图（6）表4吸泥管普通管与耐磨管经济性对比
从表4可以得出结论：
从初始成本方面考虑，采用耐磨合金的成本将是采用Q345的3.3倍，但Q345材料在吸排泥管上的应用寿命最多2年，即每1年就得更换一次管道；而高铬合金的使用寿命则是Q345的5倍左右，5年仅材料费可节省110万元。疏浚工程的施工周期一般都超过1年或者更长时间，采用合金耐磨管更为合适。
5 结束语
在疏浚需求的推动下，随着科学技术的不断革新，复合耐磨管将逐渐取代普通钢管，成为疏浚挖泥船更佳的配套设备。复合耐磨管的推广必将提高疏浚效率，增加经济效益，增强我国疏浚行业竞争力。
