技术问答

摘要：介绍了水力输送各神固态顆粒状及块状物料管道用耐磨钢管及其生产方法，比较了耐磨管与普通碳索钢管的耐磨性

关键词 送管道:物料合金耐磨管

用管道输送固态颗粒状及块状物料，是 一件先进的运输方式。由于管道被送的物料 磨蚀和腐蚀，导致管道内表面強度逐渐降低， 因而管道输送受到制约。管道的输送能力取 决于管道内的流体速度。随着管道内流体速 度的加快，管道的金属消耗量将会降低。但流 体的速度不能任意加大，因为输送压力与流 体速度成2次方比例增大，而钢管内壁的磨 拫速度与流速成3次方比例增加。因此流体 速度一般取其最低值。但应注意，在这一速度下，不能有固体颗粒沉积在输送管道内壁上。

为了提高输送管道的使用寿命，采用増 加内表面耐磨性的钢管。对于水力或气压输 送堵塞料和其他散状磨蚀性物料（如煤、矿石 和精选矿等），一般多采用双金属管。这神双 金属管在周期式轧管机上用离心浇铸毛管轧制而成，毛管外层是30钢，内层是012钢。 钢管外S为350〜445mm，内径为210〜 310mm。双金属耐磨管的耐磨性是A3钢管的1.5 〜2- 5倍。

俄罗斯科学院冶金研究院和其他单位共 同研制出一种无镍亚稳态铬锰钢。用这件钢管输送散粒物料时，由于物料的冲击作用，管道内表面发生加工硬化而自行强化，具有较 高的耐磨性、耐寒性和耐腐蚀性。用这种钢制成的双金属管，其耐磨性是A3钢的5. 2〜6 倍。双层螺旋焊接耐磨管的外层使用10或20 钢，内层用30Crl3或40Crl3钢。用此材质生产的4>219mm双层焊管，在输送磁铁矿悬浮 液时，其耐磨性要比一般碳素钢钢热轧钢管高 4〜9倍；在输送烟煤泥时要高5倍以上；输 送无烟煤煤泥时要高3〜4倍4但应当指出， 用离心浇铸毛管和双层螺旋焊管生产双金属 热轧管，成本相当高，而且还要修建专业化生 产车间，投资较大。为此，乌拉尔管材工业科研院研制出用铝热法和高温气体渗碳法使钢 管内表面产生耐磨层的生产工艺。

铝热法的实质在于，向安装在旋转金属 铸模中的钢管内装入铝热剂，并使其均匀分 布（铝热剂由铝粉和铁鱗组成）。当铸模旋转 时，用特殊点火装置点燃管内的铝热剂.在放 热反应时产生的熔融物分离成高温金属层和 氧化物层4当熔融物结晶后.在钢管内表面便 形成一个由高温金属和耐磨铁尖晶石（金属 渣尖晶5Fe〇•Al2〇3)构成的覆盖层。形成的耐磨层厚度取决于向管内装入的铝热剂 量，而其性能则决定于铝热剂的质量和耐磨 层的形成条件（如温度、金属铸模的旋转速 度、反应剂的相互作用时间等）。对耐磨层的 金相学及岩相学分析研究表明，采用上述生产方法.耐磨层的基质是铁尖晶石。在铁尖晶 石的本体中相对均匀分布着氧化铁t主要是 维氏体，这就使钢管内表面具有很高的耐磨性。带有铁尖晶石覆盖层的耐磨管.已用在湿 法磁选厂输送铁精矿用的水力旋流器输送管 道的平置区段上.经使用证明.这种耐磨管的 使用寿命比碳素钢管长S〜10倍，适宜用在 不易受到集中冲击负荷的输送系统中。而在冲击负荷条件下经受磨蚀作用的管道，宜采 用以高温气体渗碳随后热处理的方法获得M 盖层。此工艺是先在管内充满含碳气体介质 (如天然气在钢管旋转和移动时用高频电流沿钢管长度方向逐段进行局部加热，直到 钢管内表面金属熔化的温度。由于熔体被气体介质中的碳所饱和，所以在钢管内表面上形成一个高碳金属层，在袖向移动钢管时金 属层被淬火。在完成上述工序后，钢管用氮气吹刷。气体渗碳工艺的特点是生产率高.而且 能够产生各种厚度和机械性能的耐磨层。

耐磨层的组织由树枝状萊氏体构成.含碳量大于过渡区为珠光体加少量铁素体，在过渡区的表层里含有针状渗碳体。要改 变熔合后的组织.可以通过选择热处理制度 和用碳化物形成元素进行补充合金化来实现。当把铬粉和镍粉用作合金添加剂时.可以产生苏尔玛型硬质合金耐磨层。经对规格为 少89mmX4mm样管的磨料磨损和腐蚀磨损 试验表明，此种钢管的寿命是搪瓷管的2〜3 倍。此外，采用此法还生产了 C>426mmX8mm 的耐磨管，并进行了泵送砂砾混合物料的试 验，证明其耐磨性是10钢钢管的2倍。

上述规格的热轧无缝钢管和螺旋焊管在 1套由高频感应加热器和钢管旋转与移送机 构组成的装置中进行强化。强化制度是：加热 温度1300〜1500C;旋转速度3〜5r/m;n;移 送速度0.5〜0.8m/min ；渗碳气体耗量15〜 20dmVrnin。这种强化钢管在泵送系统中进 行了试验> 泵送物料包括固态粒度为5〜100mm的充填碎石混合料、固相占60%的精矿。物料输送速度为2. 5〜3.2m/Sll试验证 明：强化的钢管的使用期限是1〇钢钢管的2 〜3倍。

成都无缝钢管厂近年来研制出化学成分 简单.采用在线淬火方法生产的2种HB会 300和HB5400,内硬外韧的耐磨无缝钢管， 最适用于火力发电厂的水力和气力除灰，水泥厂输送水泥物料，采金船输送金矿矿石，磷肥厂制酸设备气力除渣等。目前，该厂已批量 供应0133〜377mm × 8〜14mm,长度5〜 12m的耐磨管。还可根据用户需要，提供其他 规格的耐磨管和开发HB>500的耐磨无缝 钢管，HBS300级的耐磨管使用寿命比20钢 钢管长2倍，HB>400级耐磨管的使用寿命比20钢高5倍以上。这2种耐磨管都可用一般结构钢焊条在施工现场用焊接一般钢管的方法进行焊接。为了与合金耐磨管配套.使用该 类钢管还可制成焊接弯头，其焊缝对耐磨性没有明显影响，使用寿命与管体相当。

在世界上其他国家也采用了类似的强化 钢管生产工艺.英国钢铁工程公司用感应淬火方法生产用于输送煤炭、矿砂、砾石、尾矿、 水泥和混凝土的强化钢管。此种钢管的标准 长度为6m和12m.直径114〜508mm，壁厚 7. 6〜12. 7mm。如订货要求.可提供管长达 15m,直S达1000mm、壁厚25mm的强化钢管。该公司为与强化钢管管道配套，还生产有 强化弯管接头，该公司开发的这种生产工艺 包括对管段的感应加热，精确控制钢管通过加热区的速度，确保碳溶解所需温度。钢管加热之后立即进行内淬火.以确保钢管具有高 耐磨性、高硬度的内表面和较软的外表面，以 达到高强度和良好焊接性的结合。这种强化 钢管的耐磨性是一般钢管的3倍，而且可用焊接一般钢管的方法进行焊接。