技術問答

摘要：介紹了水力輸送各神固態顆粒狀及塊狀物料管道用耐磨鋼管及其生產方法，比較了耐磨管與普通碳索鋼管的耐磨性

關鍵詞 送管道:物料合金耐磨管

用管道輸送固態顆粒狀及塊狀物料，是 一件先進的運輸方式。由于管道被送的物料 磨蝕和腐蝕，導致管道內表面強度逐漸降低， 因而管道輸送受到制約。管道的輸送能力取 決于管道內的流體速度。隨著管道內流體速 度的加快，管道的金屬消耗量將會降低。但流 體的速度不能任意加大，因為輸送壓力與流 體速度成2次方比例增大，而鋼管內壁的磨 拫速度與流速成3次方比例增加。因此流體 速度一般取其最低值。但應注意，在這一速度下，不能有固體顆粒沉積在輸送管道內壁上。

為了提高輸送管道的使用壽命，采用増 加內表面耐磨性的鋼管。對于水力或氣壓輸 送堵塞料和其他散狀磨蝕性物料（如煤、礦石 和精選礦等），一般多采用雙金屬管。這神雙 金屬管在周期式軋管機上用離心澆鑄毛管軋制而成，毛管外層是30鋼，內層是012鋼。 鋼管外S為350?445mm，內徑為210? 310mm。雙金屬耐磨管的耐磨性是A3鋼管的1.5 ?2- 5倍。

俄羅斯科學院冶金研究院和其他單位共 同研制出一種無鎳亞穩態鉻錳鋼。用這件鋼管輸送散粒物料時，由于物料的沖擊作用，管道內表面發生加工硬化而自行強化，具有較 高的耐磨性、耐寒性和耐腐蝕性。用這種鋼制成的雙金屬管，其耐磨性是A3鋼的5. 2?6 倍。雙層螺旋焊接耐磨管的外層使用10或20 鋼，內層用30Crl3或40Crl3鋼。用此材質生產的4>219mm雙層焊管，在輸送磁鐵礦懸浮 液時，其耐磨性要比一般碳素鋼鋼熱軋鋼管高 4?9倍；在輸送煙煤泥時要高5倍以上；輸 送無煙煤煤泥時要高3?4倍4但應當指出， 用離心澆鑄毛管和雙層螺旋焊管生產雙金屬 熱軋管，成本相當高，而且還要修建專業化生 產車間，投資較大。為此，烏拉爾管材工業科研院研制出用鋁熱法和高溫氣體滲碳法使鋼 管內表面產生耐磨層的生產工藝。

鋁熱法的實質在于，向安裝在旋轉金屬 鑄模中的鋼管內裝入鋁熱劑，并使其均勻分 布（鋁熱劑由鋁粉和鐵鱗組成）。當鑄模旋轉 時，用特殊點火裝置點燃管內的鋁熱劑.在放 熱反應時產生的熔融物分離成高溫金屬層和 氧化物層4當熔融物結晶后.在鋼管內表面便 形成一個由高溫金屬和耐磨鐵尖晶石（金屬 渣尖晶5Fe〇•Al2〇3)構成的覆蓋層。形成的耐磨層厚度取決于向管內裝入的鋁熱劑 量，而其性能則決定于鋁熱劑的質量和耐磨 層的形成條件（如溫度、金屬鑄模的旋轉速 度、反應劑的相互作用時間等）。對耐磨層的 金相學及巖相學分析研究表明，采用上述生產方法.耐磨層的基質是鐵尖晶石。在鐵尖晶 石的本體中相對均勻分布著氧化鐵t主要是 維氏體，這就使鋼管內表面具有很高的耐磨性。帶有鐵尖晶石覆蓋層的耐磨管.已用在濕 法磁選廠輸送鐵精礦用的水力旋流器輸送管 道的平置區段上.經使用證明.這種耐磨管的 使用壽命比碳素鋼管長S?10倍，適宜用在 不易受到集中沖擊負荷的輸送系統中。而在沖擊負荷條件下經受磨蝕作用的管道，宜采 用以高溫氣體滲碳隨后熱處理的方法獲得M 蓋層。此工藝是先在管內充滿含碳氣體介質 (如天然氣在鋼管旋轉和移動時用高頻電流沿鋼管長度方向逐段進行局部加熱，直到 鋼管內表面金屬熔化的溫度。由于熔體被氣體介質中的碳所飽和，所以在鋼管內表面上形成一個高碳金屬層，在袖向移動鋼管時金 屬層被淬火。在完成上述工序后，鋼管用氮氣吹刷。氣體滲碳工藝的特點是生產率高.而且 能夠產生各種厚度和機械性能的耐磨層。

耐磨層的組織由樹枝狀萊氏體構成.含碳量大于過渡區為珠光體加少量鐵素體，在過渡區的表層里含有針狀滲碳體。要改 變熔合后的組織.可以通過選擇熱處理制度 和用碳化物形成元素進行補充合金化來實現。當把鉻粉和鎳粉用作合金添加劑時.可以產生蘇爾瑪型硬質合金耐磨層。經對規格為 少89mmX4mm樣管的磨料磨損和腐蝕磨損 試驗表明，此種鋼管的壽命是搪瓷管的2?3 倍。此外，采用此法還生產了 C>426mmX8mm 的耐磨管，并進行了泵送砂礫混合物料的試 驗，證明其耐磨性是10鋼鋼管的2倍。

上述規格的熱軋無縫鋼管和螺旋焊管在 1套由高頻感應加熱器和鋼管旋轉與移送機 構組成的裝置中進行強化。強化制度是：加熱 溫度1300?1500C;旋轉速度3?5r/m;n;移 送速度0.5?0.8m/min ；滲碳氣體耗量15? 20dmVrnin。這種強化鋼管在泵送系統中進 行了試驗> 泵送物料包括固態粒度為5?100mm的充填碎石混合料、固相占60%的精礦。物料輸送速度為2. 5?3.2m/Sll試驗證 明：強化的鋼管的使用期限是1〇鋼鋼管的2 ?3倍。

成都無縫鋼管廠近年來研制出化學成分 簡單.采用在線淬火方法生產的2種HB會 300和HB5400,內硬外韌的耐磨無縫鋼管， 最適用于火力發電廠的水力和氣力除灰，水泥廠輸送水泥物料，采金船輸送金礦礦石，磷肥廠制酸設備氣力除渣等。目前，該廠已批量 供應0133?377mm × 8?14mm,長度5? 12m的耐磨管。還可根據用戶需要，提供其他 規格的耐磨管和開發HB>500的耐磨無縫 鋼管，HBS300級的耐磨管使用壽命比20鋼 鋼管長2倍，HB>400級耐磨管的使用壽命比20鋼高5倍以上。這2種耐磨管都可用一般結構鋼焊條在施工現場用焊接一般鋼管的方法進行焊接。為了與合金耐磨管配套.使用該 類鋼管還可制成焊接彎頭，其焊縫對耐磨性沒有明顯影響，使用壽命與管體相當。

在世界上其他國家也采用了類似的強化 鋼管生產工藝.英國鋼鐵工程公司用感應淬火方法生產用于輸送煤炭、礦砂、礫石、尾礦、 水泥和混凝土的強化鋼管。此種鋼管的標準 長度為6m和12m.直徑114?508mm，壁厚 7. 6?12. 7mm。如訂貨要求.可提供管長達 15m,直S達1000mm、壁厚25mm的強化鋼管。該公司為與強化鋼管管道配套，還生產有 強化彎管接頭，該公司開發的這種生產工藝 包括對管段的感應加熱，精確控制鋼管通過加熱區的速度，確保碳溶解所需溫度。鋼管加熱之后立即進行內淬火.以確保鋼管具有高 耐磨性、高硬度的內表面和較軟的外表面，以 達到高強度和良好焊接性的結合。這種強化 鋼管的耐磨性是一般鋼管的3倍，而且可用焊接一般鋼管的方法進行焊接。