重介选煤耐磨管道选材的研究与应用

陈江 但佳洪 李再金

摘 要：根据重介选煤生产过程中的管道磨损问题，从源头分析管道磨损原因及机理，结合我厂生产现状，对管道耐磨材料在實际中的应用提出解决问题的途径和改进意见，改善生产作业环境。

关键词：重介;管道;磨损;抗磨;应用

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

我厂是一座设计能力为3.0Mt/a的动力煤洗选厂，选煤工艺为动筛排矸、分级入洗工艺：大于50mm原煤采用动筛排矸工艺，50～3mm原煤采用双给介无压三产品重介旋流器分选工艺，3～0mm原煤直接作为产品，尾煤浓缩压滤，全厂洗水实现闭路循环。重介洗煤的主要优点是分选效率高、煤质适应性强、生产中易实行自动化控制;缺点是生产工艺复杂，生产费用高，设备和管道磨损快、维修量大。

在日常生产过程中，管道的磨损不仅造成了大量的材料浪费和介质的跑、冒、滴、漏，直接影响生产环境，威胁洗煤系统稳定和安全生产，同时频繁地维修或更换管道，增加了职工的劳动强度，降低了生产效率，也加大了生产成本。

1 管道磨损原因与部位分析

1.1 原因分析

磁铁矿的化学成分为Fe3O4属等轴晶系的氧化物矿物，硬度5.5～6，比重4.8～5.3，具有强磁性。重介选煤管道中的流体是磁铁矿粉、煤块、矸石块、水组成的液、固两相介质悬浮液，形成了颗粒度不同、硬度各异，同时在管道形成以较大的流速。对管道壁的磨损种类有：冲蚀磨损、变形磨损、疲劳磨损。

1.1.1 冲蚀磨损

在介质管道中，悬浮液中固体颗粒（细小煤块和矸石、煤泥）以一定的流速，对管道的过流表面进行冲击、研磨，会造成材料流失，管材、阀门失效，管道内的流速和流体中固体颗粒的浓度对磨损程度的影响成正比关系。

1.1.2 变形磨损

悬浮液中固体颗粒与管道内壁表面进行的倾斜或平移摩擦等不规则的磨损，出现管道局部磨损形变量大，主要的取决因素是固体颗粒大小、硬度、形状、流体的性质、黏度等。

1.1.3 疲劳磨损

管道长时间受到不规则的冲击、振动力引起管道内壁面形成裂纹或鳞屑脱落;影响它的因素有流体颗粒度、浓度、流速、冲击角度有关。

1.2 部位分析

在重介选煤中由于洗煤重介悬浮液含有颗粒度不均匀的煤、矸块、煤泥对管道的摩擦有许多的复杂因素，在生产过程中，不同的摩擦因素造成管道磨损程度和磨损部位不同，相比而言管道磨损较严重的部位是：斜管、水平管的底部，法兰盘、焊缝连接处，管道弯头、变向以及变径接头处。

2 防治管道磨损措施

结合我厂生产现场实际情况、初设资料、管道设计与材料选型综合分析出以下几点能减少管道磨损的措施、途径。

（1）优化管道布置，布置管道尽量做到走直线，减少弯头数量，加大弯头的弧度，尽可能使用圆球形弯头;管道线合理前提条件下距离短，减少管道变向、变径、接头数量，因摩擦等因素产生抖动的部位合理布置吊架、支架，根据物料的性质、流向合理布置管道走向和坡度，避免管道变向形成45°、90°角，杜绝管道形成剧烈的冲蚀磨损。

（2）管道安装质量，特别要做好管道、管件、阀门和设备的连接，让他们形成一个密封的输送系统。我厂采用法兰盘连接和焊接连接，法兰盘连接时，根据物料的物理性质，合理选择密封垫片、螺栓等、按标准化安装，找准法兰中心距，减少法兰与法兰连接口处的间隙;焊接时，注意焊接方法，保证焊接部件牢固耐久。

（3）对磨损较严重的管道机电车间定期开展好预防性检查维护工作，对外部锈蚀严重的部位定期除锈防腐，定期对管壁磨损进行探伤测厚，做好记录;同时对介质管道磨损严重（较薄）的地方提前在外侧增补耐磨铁板，加大焊补面积，从而减少出现事故次数，提高洗煤工效。

（4）选用适应的耐磨管材，也是一个有效的防治措施。市面上常用的几种耐磨管道有：陶瓷内衬耐磨管、双金属耐磨管、贴瓷耐磨管、超高分子量聚乙烯耐磨管、稀土合金耐磨管道等，根据不同的耐磨材料的优缺点，结合我厂的实际情况，比选出合理的耐磨材料，提高管道的寿命，减少维修量和材料消耗。

3 耐磨管道的应用

3.1 耐磨管道应用

我厂建厂至今重介洗水管道采用的是双金属耐磨管和稀土合金耐磨管，连接方式采用法兰盘连接，部分管道弯头采用的直接焊接，直通管道使用稀土合金耐磨管，弯头、三通使用双金属耐磨管并在弯头、三通处在包裹一层耐磨钢材。由于耐磨管道的磨损情况及维修成本的日益加，我厂在2016年6月试用了另一种耐磨管材—超高分子量聚乙烯管，把319脱介筛一段回流稀土合金耐磨管道替换为超高分子量聚乙烯管，考察该型耐磨材料在我厂的应用情况。

3.2 管材其优缺点

3.2.1 双金属耐磨管材

优点：良好的耐磨性，超硬度耐磨合金的硬度RHC在45～65之间，具备很好的耐磨性能和热稳定性;有优秀的抗冲击性能，良好的耐热、耐腐蚀性能;运输、安装、使用方便。可采用焊接、法兰、柔性快速接头等联结方式。

缺点：内、外层之间存在缝隙，在管口处介质直接进入内外层之间的缝隙，内部耐磨金属韧性差，受到长时间强烈撞击后易碎。

3.2.2 稀土合金耐磨管材

优点：稀土耐磨合金中含有Cr、Ni、V、Mo、W、Cu等多种合金元素，具有较高的硬度，还具有一定的机械性能，在常温下具有良好焊接性能，并具有可切割性和现场开孔的可能性，具有一定的抗腐蚀性能。

缺点：输送介质时持续对管壁产生冲击、磨损、腐蚀等使管道发生疲劳致使渐渐被磨穿。

3.2.3 超高分子量聚乙烯管

优点：具有高抗冲击性和韧性，超强的抗拉强度和承压能力，化学结构穩定，具有较强的抗腐蚀性;重量轻，运输和安装便利;聚乙烯管材具有自润滑和不沾着特性，摩擦系数低，能耗低;超高分子量聚乙烯管道分子链中不饱和基团很少，分子量大，具有良好的耐候性和抗老化。

缺点：耐热性差、刚度低;采取热熔、电熔时需要专业设备，法兰盘连接时，需要采用准确测量，保证法兰与法兰连接稳固。

3.3 耐磨管道使用情况

根据实际生产情况，特别是在斜管底部、法兰盘、焊缝连接处、管道弯头处磨损速度最为严重。根据我厂日常检修资料发现稀土合金耐磨管使用到1年半左右就会出现磨损现象，特别是在管道底部和法兰盘连接位置磨损严重，出现渗水、漏料等现象;而试用的超高分子量聚乙烯管，至今为止使用了1年半的时间内任未出现渗水、漏料现象，管道外侧光滑、底部未发现明显的磨损痕迹，法兰盘连接位置部位密封几乎无摩擦损伤。

4 结语

通过对重介洗选耐磨管道磨损因素分析，有利于在技术上进行改进;剖析管道磨损的重点部位，制定出管道磨损防治的措施及改进意见，加之应用得到初步效果，为我厂重介选煤耐磨管道选型提出了指导意义，降低了材料消耗及维修成本，提高我厂的工时工效，助力安全生产，为企业创造出最大的效益。

参考文献：

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