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武汉理工大学硕士学位论文高炉气力输送管道磨损机理分析及耐磨处理技术研究姓名：毕耀申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：郭丽萍20080501 AbstractErosioniSfamiliarphenomenonofmateriallossinindustrialmanufacturing．Statisticaldataindicatethat．theeconomiclOSScausedbyerosionachieved4％ofitsGDPinAmericaeveryyearandtheamountofthatiSover100billioninChina．Erosioncausesalargeeconomiclossandhaveallimpactonthecontinuityofindustrialmanufacturing．Basedonthecomparisonofattritioncontroltechniqueincommonusedatpresent，attritioncontrolexperimentationWascarriedoutforthepneumaticconveyingpipelines，including：(1)Bymeansofsandblastexperimentation，theattritionmechanismofpneumaticconveyingpipelineWasanalyzedandtwoattritioncontrolproject····gluingwearablelininganddaubingmodifiedwear-resistantpaintweredesigned；(2)Byusing650#polyamideandE-44epoxy,adhesivefortheliningprojectWassynthesized，thesortanddosageofsolidifiedagent，dilutionagent，couplingagentandfillingwereresearched，otherwisetheconstructiontechnologyWasstudied．(3)Thesoliderosionresistantperformanceofliningandmodifiedwear-resistantpaintwereresearchedbysandblastexperimentation，itturnedoutthat，modifiedwear-resistantpainttakesabetterperformanceunderthecircumstanceofsandblastsoliderosionthan92A1ceramic；Simulatedthecircumstanceofpneumaticconveyingsoliderosion，researchedthesoliderosionresistantperformanceofliningandmodifiedwear-resistantpaint，theresultindicatedthatmodifiedwear-resistantpainttakesabetterperformanceunderthecircumstanceofpneumaticconveyingsoliderosionthanQ235Asteel；(4)AttritioncontrolfieldtestsforpneumaticconveyingpipelinesWascarriedout，andtheresultindicatedthattheliningprojecttakeagoodperformanceandthelifeexpectancyCallbereached；(5)656kgmodifiedwear-resistantpMntwereprovidedforthereconstructionprojectofpneumaticconveyingpipelinesofcompanyA，andtheresultturnedouttobeverygood．Keywords：pneumaticconveying，soliderosion，attritioncontroltechnique，wear-resistantpaint 独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：F1期：沙醌一f．ff关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保．留、使用学位沦文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公币j论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)苹荜R期：沙譬．f．1f 武汉理工大学硕+学位论文第1章前言1．1工业气力输送技术1．1．1气力输送技术的发展【11所谓气力输送是指利用管道中压缩空气的速度或压力能，按指定路线连续输送物料的技术【21。最早使用空气输送固体或液体的尝试始于19世纪初期。1810年，Medhttrst首先提出了邮件气力输送的方案。1824年，Vallance建立了最早的气力输送实验装置。1861年，Rammell建成了第一条筒式气力输送系统。但气力输送用于成件货物的输送则开始于19世纪60年代中期。1866年，气力输送技术正式用来输送棉花和砂等散装物料。最初，气力输送仅仅用于码头上的装卸。限于当时的工艺技术水平，气力输送技术在很长的一段时间内几乎没有多大发展。直到1891年，英国密尔沃尔公司的工程师F．E．Dockham对气力输送系统进行了大量的改造，发明了可连续排出物料的负压输送装置，气力输送技术才得到了极大的发展。这种负压气力输送装置特别受到粮食输入国，如英国、荷兰、德国等国家的重视，负压气力输送也得N-f较大程度的普及【2l。20世纪初气力输送装置开始用于车间内部的物料输送。此后，正压气力输送装置的研究也取得了较大的发展，到30年代左右在车间内部已被广泛使用【31。20世纪60年代以后，气力输送装置的发展异常迅速，新的技术(如栓流气力输送装置)不断出现，其应用领域也得到了极大的扩展，如粮食、食盐、烟草、水泥、矿粉、型砂及玻璃配合料等的输送【4】。气力输送技术在我国起步较晚，20世纪50年代末才开始有所研究，60年代以后，仓泵正压气力输送技术开始在国内得到应用，进入80年代，许多电厂相继引进了各种类型的除尘设备及相关技术f1，2，51。之后，气力输送相继在水泥、冶金、烟草等行业得到了推广和应用。 武汉理工大学硕士学位论文1．1．2气力输送系统的分类气力输送系统的分类方法有很多，如按照料气比分类、按照料气两相流体力学特征分类、按照料气两相运动特征分类、按照装置特征分类等。(1)按装置特征分按照装置特征，气力输送可分为负压输送、正压输送和混和输送三大类【2，61。a．负压输送负压输送系统是以输送系统末端的引风装置运转时形成负压与外界压力差为动力的。由于压力差的存在，外界空气被吸入管道，同时物料随空气的运动而被带入管道。到达终点后，物料从空气中被分离出来并收集，空气则经净化后排入大气或循环使用。负压输送系统多用于集中式输送，即多点向一点输送，如车间除尘、粮食入仓等。负压输送的优点在于能有效的收集物料，物料不会进入大气，这对于有毒物料的气力输送尤其重要，但由于真空度的影响，其输送距离受到一定限制，一般系统压力降的限度是O．044MPaf71。b．正压输送正压输送是最早使用的气力输送系统，也是气力输送的最基本形式。正压输送是利用系统起点的风机向输送管道内通入压缩空气，利用管道起点与终点的压力差，使空气在管道内流动，并带动物料运动的。正压输送系统中，物料由供料装置送入输送系统，在输送终点，物料与空气分离。与负压气力输送系统相比，正压输送系统的输送距离较长。正压输送系统适于分散输送，即一点向多点输送，在输送管线中，物料可在任意卸料点依靠物料的重力与输送介质实现分离。c．混和输送系统混和输送系统是在同一输送系统中将正压输送系统和负压输送系统联用的一种输送系统。混和输送系统结合了正压和负压输送系统的特点，因而可用于复杂的输送条件。．(2)按料气比分按照料气比，气力输送系统又可以分为稀相气力输送、浓相动压气力输送、浓相静压气力输送和筒式气力输送【21。2 武汉理T大学硕士学位论文a．稀相气力输送【2，7】稀相气力输送的特点在于输送系统内气流速度高，物料呈悬浮状态，空隙率大。物料的输送主要依靠气流速度的动能。稀相气力输送采用的速度通常为12"---40m／s，料气质量比一般为1～5，最大不超过15。b．浓相动压气力输送浓相动压气力输送的气流速度一般在8～15m／s之间。浓相动压输送中物料在管内呈密集状态分布，依靠空气的动能来输送。这类气送装置有：高压压送、高真空吸送和流态化输送。浓相动压输送的料气比变化范围很大，高压压送与高真空吸送的料气比大致在15,-一50之间，流动状态呈脉动集团流；而对于易充气的粉料，料气比高达200以上，呈流态化输送。c．浓相静压气力输送【2】浓相静压气力输送中物料密集而栓塞管道，依靠气流的静压来推送物料。浓相静压气力输送可分为柱流和栓流两种：柱流气力输送：密集物料连续地充塞管道内而形成料柱，料柱运动速度低，一般为0．2--一2m／s，柱流气力输送仅适用于短距离输送。栓流气力输送：人为地把料柱预先切割成较短的料柱，输送时，气栓与料栓相间分开。栓流气力输送适用于中距离输送。d．筒式气力输送筒式气力输送是预先将需要输送的物料装入传输筒或筒车内，利用空气的静压使传输筒或筒车在管道内滑行的输送方法，适用于既难于悬浮，而又无法成栓的成件货物的输送，如火车上单据、文件的输送，邮局中信件的输送等。1．1．3气力输送的特点散料的输送一般有间歇输送和连续输送两种方式。间歇输送是利用车、船等输送；连续输送则分为机械输送和流体输送，前者如带式输送、斗式输送的，后者如气力输送、水力输送。气力输送作为一种散装物料的连续输送方式越来越多的应用于工业生产中，在整个物料输运中占有很大的比重。如在化工、冶金、煤炭、石油等行业中，大量人力、能源消耗于原料和产品的输运环节，为 武汉理工大学硕七学位论文了提高产品的质量和生产效率，气力输送技术被大量的应用于粉粒体散料的输送。由于气力输送的输送介质(一般为空气)在多数情况下到终点后即排入大气，没有回程，因此与其它输送技术相比具有以下优剧2,3,7．8】：(1)管道路线灵活，占地面积最小。可根据空间条件合理设计管道路线布局，不受场地和空间限制；(2)不污染环境，也不受环境污染。由于被输送物料全部通过管道输送，与外界隔离，因此不会对外界环境造成污染，尤其是负压输送系统；物料不受环境的影响，特别是对于化学不稳定物料，可采用惰性气体作为输送介质实现物料的气力输送；(3)输送效率和自动化程度高。由于输送系统中没有机械传动环节，因此不需要专人操作；(4)可输送距离长。可以通过分级输送或采用混和输送的方法延长管道输送距离；(5)输送过程中可以通过定量分流来实现各工艺过程直接的衔接。以热电厂为例，国内热电厂的供电量占总电力供应的8成以上，一个规模IOOMW的燃煤发电厂，每小时产生的煤灰达100吨左右【9-10】。传统的处理方式是水力冲灰，但对于如此大的煤灰处理量，不仅要浪费大量的水资源，引起水的二次污染，而且还要占用大量的土地。随着日益严格的污染物排放标准和环境保护措施的实施、绿色环保意识的提高，这种处理方式显然已经不能满足要求。取而代之的是将发电过程中产生的煤灰进行综合利用，而气力输送系统正好能满足这一要求，可以同时实现煤灰的捕集和输送。使用气力输送系统处理煤灰每年可节约用水12亿吨【91。但气力输送也存在着一些缺点，如动力消耗大，被输送固体颗粒对管道和设备磨损严重等。气力输送的一个缺点是动力消耗大，远远高于其他输送形式。表1．1中列举了不同输送方式的平均能耗情况。从表中我们可以看到，正压稀相气力输送的动力消耗远远高于斗式输送机和带式输送机。而且，输送距离愈近，气力输送的平均功率消耗越高。4 武汉理工大学硕七学位论文表1-1连续输送机的单位功率消耗【2】气力输送机械输送输送稀相密相带式振动斗式螺旋方式压送吸送栓流输送机功率消耗O．002—O．30．03～1．00．001—旬．020．0003—O．006O．002—旬．80．003—D．03O．0l—O．1·功率消耗单位为：千瓦-时／吨-米此外，气力输送过程特别是稀相气力输送过程中磨损是一个极为普遍和难以解决的难题。一方面，对于被输送物料为强磨损性物料的气力输送管道，其寿命远远小于期望值，如钢铁企业返矿输送管道弯头使用寿命最短的不足3个月，给工业生产和设备维护带来了极大的影响，热电厂的粉煤灰输送管道也存在类似问题。1．2气力输送过程中的磨损问题磨损是指材料在使用过程中，由于表面受固体、液体或气体的机械作用而引起材料的脱离或转移而造成的损耗，但对于磨损的具体定义，目前还没有定论，不同机构对磨损的定义不剧11】：1．英国机械工程师协会把磨损定义为“由于机械作用而造成的物体表面材料的逐渐损耗”；2．前苏联克拉盖尔斯基认为磨损是“由于摩擦结合力的反复扰动而造成的材料破坏”；3．美国材料试验学会(ASTM)标准关于磨损的定义是“由于物体表面且相接触的物质问的相对运动造成的物体表面的损伤，还常有材料的逐渐损失”；4．1979年修订的Din50320将磨损定义为“磨损是一个物体由于机械的原因，即与另一个固体的、液体的或气体的配对件发生接触和相对运动，而造成的表面材料不断损失的过程”。磨损是一个极为复杂的过程，其研究工作相对于摩擦要晚，20世纪50年代初期才开始在工业发达国家有“黏着磨损”理论的研究【幢】。20世纪60年代以后，由于分析测试手段(如电子显微镜、光谱仪、能谱仪、俄歇谱仪、电子衍 武汉理工大学硕士学位论文射仪等)的迅猛发展和放射性同位素示踪技术、铁谱技术的大量应用，磨损研究在磨损力学、机理、失效分析等方面有了迅速发展。磨损的分类根据不同标准可有不同的分类方法，如按机制、按表面接触性质、按环境和介质划分等。从磨损的机制来分，磨损可分为黏着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、微动磨损、冲蚀磨损【11，12，13-1钔。(1)黏着磨损【11】。黏着磨损是在法向加载下，两个相对滑动的表面在摩擦力的作用下，表面发生破裂，分子力的作用使两个表面发生焊合，强度较高的材料表面黏附对摩件的金属。黏着磨损一般可分为磨合阶段、稳定磨损阶段和加速磨损阶段。(2)磨料磨损【12】。磨料磨损是由于硬颗粒或突起物在与摩擦副表面的相互接触过程中，使材料产生迁移的现象。磨料磨损一般由多种磨损机理引起，而且随着磨损条件的变化，会从一种磨损机理转变为另一种磨损机理。(3)腐蚀磨损。腐蚀磨损是一种考虑环境介质因素的磨损过程，它是材料受腐蚀和磨损综合作用的一种复杂磨损过程。(4)疲劳磨损。疲劳磨损主要发生在承受周期性的接触载荷或交变应力的零件表面上。疲劳磨损是两个接触体相对滚动或滑动时，在接触区形成的循环应力超过材料的疲劳强度时，在表面层引发裂纹，并逐步扩展，最后使裂纹以上的材料断裂剥落下来的过程。(5)微动磨损【11，13】。由于机械振动引起的紧密配合的零件接触表面间产生的小幅的相对振动而产生的微动磨损。(6)冲蚀磨损【l41。冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时，表面出现破坏的一类磨损现象。这类磨损通常是由于流体或固体颗粒以一定速度和角度对材料表面进行冲击所造成的。冲蚀磨损所研究的松散颗粒一般小于1000p,m，冲击速度在550m／s以内。磨损是一种普遍存在的现象，凡两个物体相互接触并有相对运动的表面都会发生磨损，磨损造成的危害和损失是十分惊人的。统计数据【15】显示：美国每年因磨损造成的经济损失占其国民生产总值的4％；我国每年因摩擦磨损造成的经济损失在1000亿人民币以上。现今世界能源消耗的l／3～1／2是因为摩擦和磨6 武汉理_T大学硕士学位论文损造成的。从材料消耗的角度来说，约80％的机械设备失效是由磨损引起的。我国有关部门的统计结果表明，仅在冶金矿山、建材、电力、煤炭和农机等5个行业中，因设备构件与沙土、矿石、水泥、煤炭等物料接触导致的磨损所消耗的金属材料达300万t以上，磨损占生产成本相当大的比例，如矿山在碎矿、磨矿过程中所消耗的耐磨材料占其选矿成本的一半【l61。张嗣伟教授在2004年我国工程院与国家自然科学基金委联合召开的“摩擦学科与工程前沿研讨会”上指出，中国每年由于摩擦、磨损损失584．7亿元，而2003年全国工矿企业在此方面的节约潜能约400亿元。气力输送系统中管道的磨损是一种典型的冲蚀磨损，管线中的构件，特别是异型构件(如弯头、三通、变径管等)的冲蚀磨损是引起系统失效的主要原因之一，弯头的磨损可高于直管的50倍【2】。冲蚀磨损己经成为许多零件和设备材料破坏的原因之一，如空气中的尘埃和砂粒如果浸入直升机发动机内，可降低其寿命的90％；火力发电厂粉煤灰锅炉燃烧的尾气对换热器管路的冲蚀而造成破坏大致占管路破坏的1／／3，其最小寿命只有16000h[16】；炼铁高炉返矿气力输送管道寿命有时仅有3个月；风机因冲蚀磨损而导致的停机停产在冶金行业中占风机故障的一半以上。根据介质不同冲蚀磨损可分为两大类：气液喷砂型冲蚀及液流或水滴型冲蚀。流动介质中携带的第二相可以是固体粒子、液滴或气泡，它们有的直接冲击材料表面，有的则在表面上溃灭(气泡)，从而对材料表面施加机械力。如果按流动介质及第二相排列组合，则可把冲蚀磨损分为四种类型。表1．2是冲蚀磨损分类及实例。表1-2冲蚀磨损分类及实例【12】冲蚀磨损类型介质第二相实例气固冲蚀磨损气体固体粒子烟囱、飞砂液滴冲蚀磨损液滴飞机、气轮机叶片泥浆冲蚀磨损液体固体粒子冲灰管、砼车气蚀气泡水轮机叶片7 武汉理工大学硕士学位论文1．3气力输送磨损机理及其影响因素1．3．1冲蚀磨损机理的研究现状关于冲蚀磨损的研究，最早可以追溯到19世纪初。早在1807年，Young就曾著文讨论了喷砂问题【14】。最早在冲蚀磨损理论方面取得成果的是Finnietl71，他在1958年提出了第一个冲蚀理论—微观切削理论，并提出了体积冲蚀率与入射角、粒子速度、靶材流出应力的关系式。此后，研究者相继提出了多种冲蚀磨损理论和模型07-30】对材料的冲蚀行为进行解释。但到目前为止，还没有一种理论或模型能够全面的解释不同材料的冲蚀问题。在现有的冲蚀理论中，较为研究者广泛认同的有塑性材料的微观切削理论、变形磨损理论、冲蚀脱层理论、锻造挤压理论、脆性材料的弹塑性压痕破裂理论以及二次冲蚀理论。(1)微切削理论1958年，Finniet明通过对刚性粒子冲蚀塑性材料的研究，提出了微切削理论。这是第一个定量描述的完整理论。为了简化研究，Finnie作了以下假定：1．粒子在冲击过程中不发生开裂、变形和尺寸变化；2．粒子上作用力水平和垂直分量比例不变；3．切削过程中粒子与表面接触高度与切削深度不变。根据微切削理论，体积冲蚀率V与入射角a和粒子速度y之间的关系式为：矿：K丝厂似)P。‘。，，、，sin2a一3sin2口口≤18．5。m)一(cos2a)／3口m5。式中K为常数，M为粒子的质量，'，为粒子速度，P为靶材的流动应力。该模型较好地解释了多角形刚性粒子低角冲蚀塑性材料的规律。微切削模型有两点不足：一是由于在微切削模型中没有考虑靶材的弹性和塑性形变，因此在解释脆性材料、非多角形磨粒、高冲蚀角的冲蚀磨损存在较大的偏差；二是粒子入射速度与体积冲蚀率之间的二次方关系与实验数据有差距，Finnie后来对此进行了修正【18】。 武汉理工大学硕士学位论文(2)基于单点冲蚀的切削模型Hutchingsll91用高速摄影法观察单个球形粒子及立方粒子以30。攻角冲击金属表面的情况，根据实验结果提出犁削和两种切削模型，见图1．1。图2．2几种典型冲蚀坑侧切面示意图a)犁削b)切削I型c)切削II型～—·争b)d)图1．1冲蚀破坏的四种基本类型a)点坑b)犁削c)铲削d)切片Hutchings只做了低攻角下的单颗粒实验，其它的一些实验观察表明，多角粒子也不易出现上述典型情况。Budinski【20】将单点冲蚀划分为四类，主要针对9 武汉理T大学硕士学位论文多角粒子：a)点坑型冲蚀，类似于硬度压头的对称性菱锥体粒子正面冲击造成的；b)犁削，类似于犁对土地造成的沟，凹坑的长度大于宽度，材料被挤到沟侧面：c)铲削，在凹坑末端堆积材料而铲痕两侧几乎不出现变形；d)切片，凹坑浅，由粒子斜掠而造成的痕迹。图2．3四种基本类型的示意图。(3)变形磨损理论1963年，Bittert21,22]提出了变形磨损理论。该理论以能量平衡为出发点，认为在冲击过程中，可能存在弹性或塑性变形，这取决于靶材的屈服强度和冲击力的大小。他认为冲蚀磨损可分为变形磨损和切削磨损两部分，磨损总量为两者之和，并从能量平衡的角度推导出了变形磨损量与切削磨损量表达式。1矾=-三_M(vsina—K)2／占工，r1，式中，％为变形磨损量，M为入射粒子总质量，y为入射粒子速度，口为入射角，K为产生弹性变形的临界速度，￡为变形磨损因子。切削磨损分为两类：一是在入射粒子离开靶材时，仍有一定切向速度的情况下产生的切削磨损；二是在粒子碰撞表面后，切向速度变为0时的切削磨损。两者的表达式分别为：形。：2Mc(vsihna-K)2．[VCOSGf_一—c(v了sin_a-K)f】√ysin口1，Vsm口去M[(VCOS口)2一Kl(vsina—K)恐】彬2=兰———————__——————一5式中亏为删因子，c=半呖，。J，K。=o．82盯Jqp-7—／<—>-,(L笋+生笋)，其中％为粒子密度，唧为材料屈服强度，斗l、№为球与靶材的泊松比，蜀、局为球与靶材的弹性模量。1972年，Sheldon和Kanheret231在单颗粒冲蚀磨损试验机上用SiC粒子、钢球和玻璃球进行的冲蚀磨损试验验证了变形磨损理论。但变形磨损理论缺乏物理模型支持。(4)冲蚀脱层理论lO 武汉理工大学硕士学位论文1975年，Jahanmirt24]曾对金属滑动磨损中裂纹发生发展作过论述。Jahanmir假设存在一个由于位错不稳定而在粒子持续冲击下形成的cc加工硬化，，的软表面层，粒子低速滑动对金属产生的磨损是由亚表面层中的裂纹成核引起的。Jahanmir通过实验验证了冲蚀脱层理论。研究结果表明，在氩气氛中，表面镀镉(O．1l上m)的1018钢冲蚀磨损率比1018钢小3个数量级。这是由于镀镉层厚度小于临界厚度，而阻止了冲蚀过程中钢亚表层位错的累积和分层的形成。随后，Jahanmirl251固体粒子冲蚀靶材表面应力和弹性形变的基础上，对亚表层空穴成核进行了探讨，并提出了冲蚀磨损的脱层理论。他的研究结果表明，材料亚表层中的硬质粒子受到粒子冲击的应力作用，当应力大于其与母体直接的结合强度时，便可能发生形变，形成空穴，并在后续粒子的冲击下扩展成核，并最终形成磨损。同时，ja,hallrni一24,25】的研究还证实，冲击角对空穴形成的数量和磨损率的影响规律一致。(5)锻造挤压理论【2叼Levy在实验的基础上提出了锻造挤压理论，也叫薄片剥落磨损理论。他在分步冲蚀实验方法和单颗粒寻迹法研究冲蚀磨损的过程中发现，对于任何角度的冲蚀，靶材表面总会产生高度形变的薄片，在粒子的反复冲击下，薄片从靶材表面脱落，产生宏观磨损，见图1．2。同时，粒子冲击靶材表面时，一部分动能转化为热能，在材料表面形成一层软的表面层，而在软的表面层下面有一个由于材料塑性变形产生的加工硬化层。加工硬化层的存在促进了薄片的脱落。 武汉理工大学硕士学位论文图1．2镀铜钢靶在冲蚀中形成片屑的设想模型①冲蚀坑②唇片再受冲蚀③唇片叠加(6)二次冲蚀理论在前面所述的理论中，粒子都被看作是不可破碎的刚性体。但在实际冲蚀磨损过程中，当粒子所受应力大于粒子强度时，往往会发生破碎，对靶材产生第二次磨损。Tilly_【27】用高速摄影术、筛分法和电子显微镜术研究了粒子的碎裂对塑性靶材冲蚀的影响，指出粒子碎裂程度与其粒度、速度及入射角有关，粒子碎裂后可产生二次冲蚀。此模型把冲蚀过程视为两个阶段：粒子直接入射造成的一次冲蚀和破碎粒子造成二次冲蚀，可较好地解释脆性粒子的高角冲蚀问题。(7)脆性材料的冲蚀理论脆性材料冲蚀机理研究起步相对较晚。1966年，Sheldon和Finnie对球状粒子冲蚀脆性材料行为进行了研究，提出当负荷大到一定程度或冲击速度足够大时，入射粒子冲击点会出现塑性变形，附近存在缺陷的地方可能萌生环状裂纹．赫兹裂纹，并基此建立了第一个脆性材料的冲蚀模型。1975年，Lawn和Swaint2s,291研究了多角粒子冲击时的裂纹萌生及扩展情况，观察到两种形式的裂纹：分别垂直于和平行于靶面的初生径向裂纹和横向裂纹，前者使材料强度退化，而后者被确认为材料流失的根源。1．3．2影响气力输送管道冲蚀磨损的因素1．3．2．1粒子性质(1)粒子粒度12 武汉理工大学硕士学位论文粒子粒度对弯头冲蚀磨损的影响与常规冲蚀磨损影响规律类似，即对于不同气力输送条件下的冲蚀磨损，粒径都存在极限值(p：当粒子粒径大于极限值(p时，磨损量趋于稳剧30】【3l】。极限值Q与输送速度、粒子硬度和管道硬度有判301。高万夫【3I】等的研究结果表明冲蚀磨损率随粒子粒度增大而迅速增大。Millsl30]的研究发现粒径较小的粒子对低碳钢弯头具有更大的冲蚀磨损率。观察冲蚀磨损部位表面，可以发现粒径为701ma的粒子冲蚀磨损的弯头表面有明显的犁沟和划痕，而粒径为230I．tm的粒子冲蚀磨损的弯头表面则十分平整。Mills认为，当粒子粒度较小时，粒子对管道内壁的磨损以切削为主，而粒度较大时磨损机理则发生了改变。(2)粒子强度粒子强度主要是影响粒子在输送过程中的破碎难度与破碎率，以及由此引起的二次磨损。在气力输送特别是稀相气力输送条件下，被输送物料的平均粒径随经过弯头数量的增加而呈减小的趋势。这种粒径减小的趋势越明显，相应材料对弯头造成的冲蚀磨损率越高，也就是说，粒子在输送过程中越容易破碎，则其产生的冲蚀磨损率越高，这与高万夫【31】等的研究结果相符。Petukhov[321的研究表明，在经过10个弯头后，GNP粒子有近90％发生了破碎，其产生的冲蚀磨损较其它破裂强度较大的粒子要高。Neilson[38】的研究结果也表明，易碎粒子的冲蚀磨损更为严重．通常，冲蚀粒子并非单一粒径，而是存在一个粒径分布范围，粒径的分布范围对冲蚀磨损也有很大的影响。有研究‘30,33,34,35,46,511表明，混和粒径的冲蚀磨损粒子比其中任何一种单一粒径的粒子所产生的冲蚀磨损都要大。(3)粒子形状粒子形状对冲蚀磨损的影响主要体现为其对磨损机理的影响。粒子冲击靶材时，粒子与靶材的接触面积决定了两者之间作用强度。尖角形粒子对塑性材料表面的冲蚀多为切削型磨损，球形粒子冲蚀所产生的磨损主要表现为塑性变形磨损。Levy的研究结果显示，对于塑性靶材，尖角粒子的冲蚀磨损远大于球形粒子。Bailoutt33】以玻璃为靶材的冲蚀研究也得到了相同的结果。1．3．2．2输送参数(1)输送速度介质速度是影响冲蚀磨损率的最大因素【361。程群【37】以普硅水泥作被输送物 武汉理工大学硕士学位论文料研究了弯头内壁冲蚀磨损分布规律及输送速度对冲蚀磨损率的影响。弯头冲蚀磨损率￡与空气速度V之间存在指数关系，指数为2．65。这与Finnie[38】通过冲蚀磨损试验得到的冲蚀磨损率￡与粒子速度V之间的关系式：￡=kxV“相似。高万夫【311等的研究也得到了冲蚀磨损率与介质速度间的指数关系。(2)物料浓度随着粒子浓度的增大，弯头的总质量损失降低，即单位质量粒子造成的冲蚀磨损量降低，Tillyl40】认为这由于悬浮浓度的增大，粒子间撞击的几率也增大，撞击管壁的粒子动能降低。这一规律也被后来的研究所证樊41】【421。Uuemois[42】认为粒子之间的撞击作用对弯头起到了保护作用，阻碍了粒子冲击管壁，从而导致了冲蚀磨损率的降低。T．Deng[4l】对弯头的质量损失率Wt与粒子悬浮浓度Cp之间的关系进行了推导，得到了Wt对数与Cp之间的线形关系。(3)冲击角【”】冲击角是指入射粒子轨迹与靶材表面之间的夹角。冲击角的不同主要影响了粒子冲击靶材时动能的切向和法向分量，以及在冲击过程中的能量消耗。对于冲击粒子来说，动能切向分量是产生切削，而法向分量则是影响粒子压入靶材表面的深度，两者共同决定着磨损量。1．3．2．3弯头类型Kalmant36】对4种不同结构弯头(长半径弯头、短半径弯头、T型盲管和球形弯头)的耐磨性进行了测试。测试结果表明，T型盲管和球形弯头耐冲蚀磨损效果最好，短半径弯头其次。Kalman认为，在T型盲管和球形弯头中，冲击作用更倾向于发生在粒子之间，而非粒子与弯头之间，减轻了其对管道内壁的冲击强度，而在长、短半径弯头中，撞击主要发生在粒子与管壁之间。短半径弯头中存在一个物料堆积密集区也是其耐冲蚀磨损效果好于长半径弯头的原因[32,41】。李志华【431等也对几种不同结构的弯头在耐冲蚀磨损特性进行了分析。弯头材料也是影响磨损率的重要因素之一。有学者推断，材料的弹性模量与材料的抗冲蚀性能有关，有研究【43】也证实了这一点。Kalman[361的研究表明，使用橡胶(弹性材料)时，弯头的冲蚀磨损率大大低于不锈钢(刚性材料)。另外，材料摩擦系数也对磨损率有较大的影响[14,521。14 武汉理工大学硕士学位论文1．3．2．4靶材性质靶材性质对冲蚀磨损的影响比较复杂，如靶材的硬度(包括基本硬度和加工硬度)、弹性模量等。何奖爱认为靶材硬度是材料性质中影响冲蚀磨损的首要因素【14】。也有学者【491认为弹性模量是相不敏感因素，而材料的冲蚀磨损率不随硬度的变化显著发生改变，因此，冲蚀磨损与硬度关系不大，并通过试验证实了纯金属材料的冲蚀磨损率与其弹性模量成正比。1．4本工作的目的气力输送系统广泛应用于原料的输送、除尘等。由于所输送的物料，如筛分车间输送的固体颗粒及烟尘等，具有密度大、硬度高、尖锐角突出等特点，加之输送介质速度高，气力输送管道尤其是管道弯头的磨损情况十分严重，已经影响到工业生产的连续性和生产安全。本论文旨在以气力输送管道为研究对象，探讨稀相气力输送管道磨损机理，针对磨损较为严重的稀相气力输送管道部位设计耐磨处理方案，研究相关的材料及其施工工艺和技术，并应用于工业生产。通过实施该方案，提高稀相气力输送管道使用寿命，降低运行和维护的成本。同时进行现场实验对所设计方案的可行性进行验证。 武汉理T大学硕士学位论文第2章气力输送管道磨损机理及耐磨方案设计2．1气力输送管道流场的分析某单位气力输送系统采用稀相气力输送，被输送物料为矿石和生产性粉尘(堆积密度2．19／mm3、真实密度3．9g／mm3)，系统输送速度17一-25m／s。气力输送管道弯头采用Q235A钢板焊接，曲率半径1．5，见图2—1。l5图2．1一种典型结构的气力输送管道弯头稀相气力输送的料气比小，物料颗粒的间距较大，输送速度较大。在稀相气力输送过程中，由于物料粒度很小，悬浮压降所占比例很小，固气速度比约等于1，因此可近似假设物料和气流两者的速度相等，将悬浮压降包括在摩擦压降中，此时颗粒体的输送可视为气固混合体的输送，以简化数学模型，从而可以采用比较成熟的理论来处理输送过程。在直管段，气流流态较为简单，输送管道截面上气流速度呈锥状分布，因此磨粒在直管段的受力情况较为简单。除受到气流作用力和重力作用外，还有磨粒与管道间的撞击以及磨粒之间的碰撞作用，其运动状态较为简单。由于磨粒在直管段的运动以平行于管道轴线方向为主，因此其磨损主要是由于粒子在管道表面滑行造成的，冲击角度接近于oo，法向作用力小，因此其产生的冲蚀磨损几乎可以不计。弯头处气流流态则发生了改变。由于气流方向的改变，导致弯头外侧处气16 武汉理【．大学硕士学位论文流速度高于内侧气流速度，气流间存在压差，因此导致气流垂直于管道的横向流动，从而产生气旋。由于在弯管处流体流态的复杂性，磨粒的受力状态也十分复杂，除受到以上气流作用力、重力及碰撞力以外，由于运动方向的改变，磨粒还受到离心力的作用。在上述几种力的综合作用下，磨粒在弯头处与气流分离，冲击管道内壁，从而产生磨损。由于稀相气力输送中料气比小，物料速度与气流速度之比接近于l，粒子的冲击主要发生在管道弯头的顶部，冲击角约30*，如图2一l，而该角度正是塑性材料冲蚀磨损率最高的冲击角”1，因此，磨损情况十分严重。2．2气力输送管道的冲蚀磨损机理分析2．2．1喷砂冲蚀磨损本工作以sic(密度319／ram3)为磨料，通过喷砂冲蚀磨损实验对管道材料的磨损机理进行了研究，喷砂压力60Kg／em2。p◆气善。◆◆痧-▲■圈2-2返矿颗粒的光学显微照片(100倍) 武汉理】．大学硕士学位论文图2·1为SiC的100倍光学显微图，磨料为多角形，棱角分明，与返矿颗粒相似(见图2—2)，粒度分布范围大，从140pro到300Fun以上。图2-3Q235A钢磨损前后表面形貌对比图2-4常压烧结92Al陶瓷磨损前后表面形貌对比I∑●图2-5陶瓷表面宏观材料脱落 武汉理工大学硕士学位论文实验结果表明，在喷砂冲蚀磨损条件下，Q235A钢显示出典型的塑性材料冲蚀磨损规律，而高铝陶瓷则显示出典型脆性材料的磨损特性。超景深三维显微镜照片显示，如图中左图，磨损前，Q235A表明平整，而磨损后，表面则存在大量点坑(图2．3中高亮部分)，这说明在喷砂冲蚀磨损条件下，Q235A钢的磨损以切片型磨损为主：而陶瓷材料则由于基体材料中存在杂质点，有应力集中现象，超景深三维显微镜照片显示，硬质点周围的材料发生了块状脱落，见图2．4，式样的宏观照片也证实了块状脱落现象的存在，如图2．5。eo誓O24净蚀时同Imh)0'2345一时砂目lmhl图2-6Q235A钢质量与冲蚀时间的关系图2—7陶瓷质量与冲蚀时间的关系'J，J'j童10g墨o。≮¨U图2．8三种高灿陶瓷与Q235A钢冲蚀失重如图2-6、2．8，Q235A钢和陶瓷在喷砂冲蚀磨损实验中，Q235A钢在喷砂冲蚀磨损的前2分钟内的冲蚀磨损存在一个磨合期，然后进入稳定磨损区，单位时问内Q235A钢的质量损失趋于稳定；而陶瓷的冲蚀磨损没有明显的磨合区，见图2．7、2．8，其中压力烧结的99A1陶瓷的单位时间冲蚀磨损质量损失较为稳定，常规烧结的92A1陶瓷的单位时间冲蚀磨损质量损失持续增大，这可能19∞一∞一e■鼻 武汉理【大学硕士学位论文是由于在冲蚀磨损初期，常规烧结陶瓷表面平整，摩擦系数小，而随冲蚀时间的增加，其摩擦系数增大，导致冲蚀过程中磨料对材料表面的冲蚀增强，表现为单位时间冲蚀磨损质量损失递增，另外，在常规烧结的92AI陶瓷中还发现了许多杂质点．这也可能是磨损率较大的原因：而经压力烧结制备的陶瓷则材质更加均一。2．22模拟气力输送管道冲蚀磨损为了验证上述结果，本工作在模拟气力输送系统条件下对磨损机理进行了研究。模拟气力输送管道冲蚀磨损实验系统以BF4一120玻璃钢离心风机(广州市海珠区生态环保通风设备厂)为动力源，采用正压输送。输送管道使用内径200ramPVC管，加速段管长6m，管道中设置一个90。弯头，以黄砂为被输送物料(如图2-9，粒度14～100目之间)，系统风速采用EY3—2A电子微风仪测量(天津气象仪器厂)。系统风速30m／s，被输送物料加入速度为109／s。为了方便对不同材料进行评价，模拟气力输送管道弯头设计为外侧可拆卸的方形截面的906弯头，如图2．10。图2-9黄砂光学显微镜放大图固2—10模拟气力输送管道的弯头(100倍)实验结果表明，在模拟气力输送条件下Q235A钢的磨损形貌与喷砂冲蚀磨损类似(如图2-11)，即表面存在大量“点坑”，这是磨损粒子冲击靶材表面时的切削作用引起的。 武汉理上人学硕士学何论文图2-11模拟气力输送冲蚀磨损前后Q235A钢表面形貌23耐磨处理方案及其设计为了减少磨损对生产造成的影响，工业上采取了多种措旖来降低气力输送管道的磨损，延长管道的使用寿命，此类研究一般集中在两个方面：一是异型弯头的研究[53-57I，二是弯头的耐磨处理技术的研制。前者包括球形弯头、T型弯头等，利用弯头肘部的物料堆积减小粒子对管道基材的冲蚀磨损作用唧l，但由于目前气力输送管道流体流动特性等研究工作相对滞后，使用异型弯头容易造成管道的堵塞，因此实际应用较少；后者则具有更好的适应性。耐磨处理不会改变管道及弯头的结构和影响管道内流体的流动情况。这类耐磨处理的技术有很多．如使用耐磨性好于Q235A钢弯头的铸石管弯头、SHS复合钢管弯头、特种耐磨钢弯头、钢橡复合管弯头等代替原有弯头，或对弯头内部进行耐磨处理等，提高弯头耐磨性能。表2一l不同耐磨处理方法的优缺点处理方法优缺点铸石管耐磨效果一般．且管道质量太高空架{殳易产生隐患成型技术成熟，但不适合制作异型管件．管道内表面刚玉层致密度较陶瓷复合管低，在低强度冲蚀条件F耐磨效果较好．不能处理管壁太薄的钢管特种耐磨铜成本高。耐磨性能与成本不成正比钢橡复合管钢橡结台强度较高，摩擦系数较大，尖锐粒子的冲蚀磨损较为严重热喷涂处理处理工艺成熟，但耐磨效果差 武汉理丁大学硕士学位论文耐磨衬里耐磨效果好，衬里厚度可选，结合方式灵活，但成本较高耐磨涂层施工性能好，但涂层厚度小，使用寿命普遍较短铸石是一种采用天然岩石(玄武岩、辉绿岩、页岩等)或工业废渣(高炉矿渣、钢渣、铜渣、铬渣、铁合金渣等)为主要原料经加工而成的硅酸盐结晶材料。铸石具有较好的耐磨性能，莫氏硬度7"-'8，但韧性、抗冲击性较差，切削加工困难。由于铸石的密度较大，且铸石层的厚度较厚，因此其质量比相同规格的Q235A钢管大得多，不利于高空架设。虽然单位质量的铸石管的价格不高，但其质量大，因此使用铸石管成本也较高。SHS复合钢管是利用铝热反应在管道内表形成一层Q一氧化铝层，形成钢管+金属层+陶瓷层结构的复合钢管。氧化铝具有较高的硬度，抗划伤能力强。但由于旋转速度有限，离心力一般在50"．'200G之间【58】，氧化铝层的致密度较低，气孔率较高，在表面缺陷处容易发生磨损。此外，为了防止制备过程中发生安全事故，制备陶瓷复合钢管所用的钢管壁厚一般较厚。同时，由于制备工艺的原因，陶瓷复合钢管弯头一般采用直管切割后焊接的方法。特种耐磨弯头是用耐磨性能较好的钢板制成，其成本较高。材料的合金相的改变对其耐磨性能的提升有限，因此，并不能很大程度的提高。钢橡复合管道是在钢管内部“衬”上一层橡胶层，通过橡胶的弹性形变有效吸收物料冲击时所产生的冲击能，降低磨损。由于橡胶表面的摩擦系数大，粒子冲击橡胶表面时容易发生垂直与粒子冲击法向的横向撕裂作用【591，对于高速输送且带有明显尖锐角的物料的冲蚀磨损，橡胶的耐磨效果并不好。热喷涂技术喷涂温度高，在冷却后的应力较大，容易在应力集中的地方(如表面凸起、杂质点)产生磨损。另外，由于热喷涂层的厚度较小，成本较高。结合衬里材料的方法是利用特定材料将具有较好耐磨特性的衬里材料固定到管道基材上，通过衬里材料的磨损特性防止物料对管道基材的直接磨损。实现管道与衬里之间结合的方式为粘接和钎焊。耐磨涂层主要以环氧树脂类和聚氨酯类为主。由于涂料施工工艺的限制，耐磨涂层的厚度太薄，寿命普遍较短。根据对课题所研究的稀相气力输送管道的磨损机理分析可以发现，材料磨损的主要原因是冲击粒子的切削作用，因此，本工作设计了以下两种耐磨处理方案对研究对象管道弯头进行耐磨处理： 武汉理工大学硕士学位论文(1)耐磨衬里选用高硬度耐磨衬里材料，利用衬里材料的高硬度抵抗冲蚀粒子的切削作用降低磨损。但耐磨衬里的高成本(粘贴3mm厚99AI耐磨陶瓷价格约为2000元／m2)限制了其使用范围。本课题拟通过改用其他耐磨材料来实现延长气力输送管道使用寿命、达到使用单位期望值的目的，同时降低其处理成本。本工作主要对耐磨衬里材料进行了选择，并针对耐磨衬里合成了一种环氧树脂胶粘剂，并对其进行改性，研究了其施工工艺。(2)耐磨涂层耐磨涂层作为气力输送管道耐磨处理方法的最大缺陷在于厚度太小，这是由涂料的施工工艺所决定的。本工作尝试采用填料对耐磨涂料进行改性，制备一种改性耐磨涂料，并通过施工工艺研究，增大涂层厚度，提高涂层使用寿命。期望以填料在冲蚀磨损过程中的弹性形变吸收部分冲击能，通过填料与涂料基材结合面之间类似“银纹”扩展的方式来消耗粒子的冲击功，达到减小磨损的目的。 武汉理工大学硕士学位论文第3章耐磨方案选择及材料的制备3．1胶粘齐|J韦IJ备与改性3．1．1实验原料与仪器实验原料：Y一氨丙基三乙氧基硅烷武汉大学化工厂仪器名称与型号生产厂家Zwick／roellZ100万能材料试验机德国Zwick公司MP200B电子天平上海精科仪器厂JJ一1精密增力电动搅拌器常州国华电器有限公司NDJ．1旋转粘度计上海精科仪器厂3．1．2胶粘剂体系的选择(1)环氧树脂【Ⅲ21环氧树脂胶粘剂对除了聚烯烃等非极性材料粘接性较差之外，对各种金属和大部分非金属材料均有良好的粘接性能，通常称为“万能胶”，广泛应用于汽 武汉理工大学硕士学位论文车、飞机、建筑、电子、电器和木材加工等工业部门。此外，环氧树脂胶粘剂的配方设计具有极大的灵活性和多样性，可以根据不同的使用性能和工艺要求设计针对性性强的配方。通过改变环氧树脂胶粘剂的固化体系可以实现其在不同条件(如低温、中温、高温、水体系中)下固化，适用性极强。环氧树脂胶粘剂具有收缩率低、粘接强度高、尺寸稳定、电性能优良、耐化学介质、配制容易、工艺简单、危害小、不污染环境等优点。环氧树脂一般可以分为双酚A型、双酚S型、双酚AD型、双酚F型等，其中双酚A型由于原料易得、成本最低，因此产量最大(约占我国环氧树脂产量的90％，占世界环氧树脂产量的75----80％)，应用也最为广泛，是一种通用型环氧树脂。本工作选用了分子量适中的E一44环氧树脂为合成胶粘剂的原料。表3一l国内主要的液态环氧树脂产品企业环氧值软化点无机氯值有机氯值挥发份型号／mol·(1009)‘1／℃／m01．(100)。1(％)SE．20601O．18一-．0．2264～760．50O．O．30．8E一516180．48～O．54郢．70O．03<1．8E掣6lOl0．41～0．4714～200．00lO．021(2)固化剂【删环氧树脂本身并不能直接作为胶粘剂用，必须加入固化剂并在一定条件进行固化交联反应，生成立体网状结构后，才能呈现一系列优良的性能。固化产物的性能在很大程度上取决于固化剂。固化剂的分类方法多种多样，一般按照固化条件可以分为显在型和潜伏型两种。潜伏型固化剂由于需要外界条件(光、电、热等)引发而发生固化反应，因此不在本课题考察范围之内；显在型固化剂中多胺类固化剂工业应用较为广泛，其包括低分子量直链脂肪胺、聚酰胺、芳香胺以及脂环胺等。表3．2、3．3对比了不同种类的多胺固化剂的固化特性和固化剂对胶粘剂固化物性能的影响。从表中对比我们可以看出，聚酰胺树脂具有较好的综合性能。聚酰胺还有一大特点是添加量的容许范围宽，符合现场施工要求。以双酚A型树脂为例，聚酰胺用量范围为60"-120份，固化物的机械性能比较均衡，耐热 武汉理T大学硕士学位论文冲击性优良，对各种极性材料具有优良的粘接性。固化物的性能也因聚酰胺的胺值和加入量而有所不同：胺值增加，则固化物的热变形温度也有所增加；聚酰胺的加入量增加，则固化物的可挠性和冲击强度提高。通过比较多胺类固化剂的化学结构对其固化双酚A型环氧树脂的固化特性及固化物性能的影响规律，对固化剂进行了选择，并最终选择了650#低分子聚酰胺为环氧树脂固化剂。650#低分子聚酰胺外观为棕黄色粘稠液体，胺值为200-j：20mgKOH／g，相对分子质量600～1100，粘度(40"C)为15000～35000mPa·s，无毒，无挥发性【删。表3—2不用多胺类固化剂固化特性固化剂种类固化特性低分子量脂肪胺适用期短，毒性和刺激性大，胶层脆芳香胺耐热性、电性能好，毒性低于脂肪胺改性胺类粘度小，毒性低，与环氧树脂反应快，适用期短用量要求不严，使用期长，毒性小，对金属、陶瓷、低分子量聚酰胺玻璃等多种材料有良好的粘接性能，固化物收缩小，抗冲、抗弯、耐热性能好表3．3多胺化学结构对其固化环氧树脂性能的影响规律粘接性：聚酰胺>脂环族>脂肪族>芳香族耐水性：聚酰胺>脂肪族>脂环族>芳香族柔软性：聚酰胺>脂肪族>脂环族>芳香族刺激性：脂肪族>芳香族>脂环族>酰胺适用期：芳香族>酰胺>脂环族>脂肪族3．1．3结果与讨论3．1．3．1固化剂用量根据E．44环氧树脂的环氧值(0．41～0．47mol／1009，平均环氧值0．44 武汉理工大学硕十学位论文moUlOOg)与聚酰胺的胺值(220-a：20mgKOH／g)以及固化反应可以计算两者的比例。以环氧树脂E．44为粘料，每lOOg环氧树脂中低分子聚酰胺650#用量计算如下：65。#低分子量聚酰胺用量(脚，．)=器×1。。由上式计算可知，650#低分子量聚酰胺的理论用量为E．44环氧树脂质量的110％。本工作考察了聚酰胺用量对环氧树脂胶粘剂的拉伸剪切强度的影响(如图3—1)，胶粘剂体系中加入环氧树脂质量10％的丙酮作为稀释剂。从图3．1中可以看出，胶粘剂拉伸剪切强度随聚酰胺的用量增加而增加，强度发生大幅提高，当继续增加聚酰胺用量后，强度有小量提高，但变化趋缓。这是由于，当聚酰胺用量较少时，环氧树脂固化不完全，导致固化物拉伸剪切强度较低；随着聚酰胺用量的增大，环氧树脂固化程度有所提高，，固化物的立体网络结构提高了其拉伸剪切强度当E．44：聚酰胺650#达到l：l～1．2时，固化反应基本完全，因此具有较高的拉伸剪切强度；继续增大聚酰胺的用量(>120％)时，环氧树脂的固化程度并不随聚酰胺用量的增加而提高，因此拉伸剪切强度变化不大。住亭。苫盏B霉·掣图3．1聚酰胺用量对胶粘剂拉伸剪切强度的影响3：1．3．2稀释剂种类及用量由于E一44环氧树脂粘度很大，因此施工时通常加入稀释剂以提高环氧树脂的施工性能。本工作考察了丙酮、邻苯二甲酸二丁酯用量对环氧树脂粘度及施工性能的影响，如表3．4。 武汉理工大学硕士学位论文表3—4不同稀释剂及用量对胶粘剂粘度的影响稀释剂3％5％8％10％15％20％丙酮103002650550252邻苯二甲酸二丁酯181001290065004400木粘度单位：mPa·s从表3．4可知，用量相同的情况下，丙酮的稀释效果远远优于邻苯二甲酸二丁酯，因此选用丙酮作为胶粘剂稀释剂，用量为lO％。由于丙酮具有极强的挥发性，用量超过8％后在搅拌过程中明显有气泡溢出，因此拟使用活性稀释剂联用的方法减少丙酮用量。由于活性稀释剂中含有环氧基，因此可以与固化剂分子发生固化反应，不会在配胶和固化过程中产生气泡，且能对环氧树脂固化物起到增韧的效果。本工作考察了正丁基缩水甘油醚与丙酮联用对固化物拉伸剪切强度的影响，如图3．2。宰当活性稀释剂用量为3％、5％时，对应的丙酮用量分别为8％、6％。图3—2活性稀释剂用量对胶粘剂拉伸剪切强度的影响图3．3陈化时间对胶粘剂拉伸剪切强度的影响 武汉理工大学硕士学位论文由于胶粘剂体系中所使用丙酮稀释剂具有极强的挥发性，若马上使用则可能在固化过程中产生气泡，影响粘接强度。本工作考察了配胶后的陈化时间对拉伸剪切强度的影响，如图3．3。从图中可以看出，当陈化时间超过20分钟时，胶粘剂的拉伸剪切强度趋于稳定，这是由于在陈化初期丙酮含量较高，此时涂胶易因丙酮的挥发而在胶粘剂中产生气泡，影响粘接强度；而到20分钟时，“游离”丙酮已基本挥发。3．1．3．3施工温度为了适应现场施工的需要，本工作还考察了不同施工温度条件下，胶粘剂的拉伸剪切强度，如图3．4。图3—4施工温度对胶粘剂拉伸剪切强度的影响结果表明，胶粘剂的拉伸剪切强度随施工温度的升高而提高，但当施工温度超过20。C后，拉伸剪切强度变化不大。这是由于在低温(IO。C)条件下，丙酮挥发速度较慢，因此，陈化时间相同时，胶粘剂体系中可能存留更多的“游离”丙酮，从而影响其拉伸剪切强度。3．1．3．4固化时间由于聚酰胺的固化速度较低，一般在3"-'-'5d后才能获得较好的拉伸剪切强度。本工作考察了不同固化时间对固化物拉伸剪切强度的影响，固化时间设定为l天、3天、5天和7天，如图3．5。 武汉理工大学硕士学位论文图3．5固化时间对胶粘剂拉伸剪切强度的影响从图3．5中可以看出，随着固化时间的延长，粘接强度逐渐提高：固化时间为3d时，粘接强度已接近最大值；而固化时间为5d时粘接强度己达到最大值；固化时间为7d时，强度较5d变化不大。这是因为固化物拉伸剪切强度随固化程度的提高而增大。3．1．3．5硅烷偶联剂及填料硅烷偶联剂因其分子中分别含有两种性能不同的基团，这两种基团可以分别和有机物、无机物结合，在两者的界面上起到一种“桥梁”作用，可以提高胶粘剂的粘接性能。本工作考察了KH．550对胶粘剂粘接强度的影响，如图3-6。a未加I(11550口加入101550图3-6偶联剂的使用对胶粘剂拉伸剪切强度的影响此外，本工作还考察了不同填料对环氧树脂胶粘剂拉伸剪切强度的影响，如图3．7。从图中可以看出，不同填料对环氧树脂胶粘剂的拉伸剪切强度均有不同程度的增强作用，其中铝粉、铁粉、氧化铝对强度的影响不大，这可能是因308642O8642O^芒H)世鼎器蜜晕裂 武汉理T大学硕士学位论文为所使用的铝粉、铁粉、氧化铝并非填料级，粒径较粗导致的：在对表面采用偶联剂处理后，填料对胶粘剂拉伸剪切强度的增强作用明显增大，这是由于偶联剂中亲无机物一端与锚固在填料表面，亲有机物端则与胶粘剂结合，增强了填料与基体之间的作用。憾国空白铝粉铁粉填料种类口未加偶联剂口加入偶联剂宰铝粉、铁粉、硅微粉、氧化铝用量分别均为胶粘剂质量的25％图3．7填料种类对胶粘剂拉伸剪切强度的影响本工作还考察了对胶粘剂增强效果最好的硅微粉用量对胶粘剂拉伸剪切强度的影响，如图3．8。当硅微粉用量超过10％时，其对胶粘剂拉伸剪切强度的影响较为明显，但用量超过25％以后，胶粘剂的拉伸剪切强度变化趋缓。这种变化趋势可以解释为：．当填料用量较低时，填料相对较为分散，填料亲有机物端可与胶粘剂基体产生作用，其桥梁作用体现明显；当填料用量继续增大时，其所占胶粘剂的体积分数增大，导致胶粘剂拉伸剪切强度降低。'a15∞嚣30饕硅徽粉用量(％)幸填料表面经偶联剂处理，用量均为空白体系胶粘剂质量百分比图3．8硅微粉用量对胶粘剂拉伸剪切强度的影响图圜图一闲劂图一O8642086420^BdH)型隈S番章瓤¨"¨一芒z一世喇S蕾l|．掣 武汉理工大学硕士学位论文根据以上胶粘剂实验研究结果，最终确定了耐磨衬里方案用胶粘剂的配方，如表3．5：表3-5环氧树脂胶粘剂配方650#聚酰胺100～120丙酮16～20正丁基缩水甘油醚4"---'7KH．5502～3硅微粉50～553．1．4衬里耐磨性能评价3．1．4．1喷砂冲蚀磨损实验室在喷砂冲蚀磨损条件下考察了改性耐磨涂料的耐冲蚀磨损性能。实验条件同2．2．1。'J1j§10士<：0．8董OJ¨’j3●，冲蚀时Ikllrr■)·其中92A1(压)陶瓷由于较薄(1mm)，喷砂3分钟即被磨穿。图3-9不同材料喷砂冲蚀磨损的磨损率喷砂冲蚀磨损实验结果(见图3．9)表明，Q235A钢磨损量远远低于陶瓷，Q235A钢则在喷砂冲蚀初期有一个磨合过程。根据不同材料磨损前后表面形貌32 武汉理1：大学硕士学位论文的对比，可以发现，陶瓷表面鞍为光滑(见图3-10)，而Q235A钢表面则有许多半球形凸起物(见图3-11)，这也可能是Q235A钢在喷砂磨损过程中存在磨合期的原因之一。陶瓷的高磨损率可能时因为原料纯度不高，杂质含量较多(见图3-23)．因此在烧结成型后存在较多的硬质点，导致应力集中现象较为明显，而脆性材料的冲蚀磨损过程中，硬质点周围的材料脱落是其产生磨损的主要因素之一。圈3—10陶瓷冲蚀磨损前后表面形貌对比图3—11Q235A钢冲蚀磨损前后表面形貌对比314．2模拟气力输送磨损模拟气力输送管道冲蚀磨损条件同2．22，实验结果(见图3-12)表明，在气力输送条件下Q235A钢的冲蚀磨损也存在一个磨合期，之后其冲蚀失重处于稳定状态：而陶瓷的冲蚀磨损没有发现明显的磨合期，失重曲线平行于x轴， 武汉理l。大学硕士学位论文且质量损失明显低于Q235A钢，与喷砂冲蚀磨损结果有所差异，但超景深三维显微照片显示材料损耗特征相似，见图3—13，这说明在两种冲蚀磨损条件下机理相似。陶瓷在模拟气力输送条件下具有较低的冲蚀磨损率由于在较低冲击速度条件下．粒子动能小，冲击陶瓷并使其产生微裂纹的概率降低，因而其硬质点周围的材料脱落现象没有喷砂冲蚀那么明显，但陶瓷的冲蚀磨损仍是硬质点周围材料的脱落引起的。咽中质量损火为每输送50Kg黄砂的磨损量图3-12不同材料的气力输送磨损质量损失图3-13Q235A钢、陶瓷的磨损形貌对比3．2耐磨涂料的改·|生耐磨涂料则是在上世纪60年代发展起来的一种新型高档合成树脂涂料．其 武汉理工大学硕士学位论文具有优异的化学物理性能，如良好的附着力、突出的耐磨性能和化学稳定性，广泛用于航空、国防、交通等行业。本文选择耐磨填料为改性材料，对双组分耐磨涂料进行改性，制备改性耐磨涂料，在涂层中形成一种壳，核结构，通过壳．核界面吸收冲击能，以提高其耐磨性，降低成本，同时通过改进耐磨涂料施工工艺，提高耐磨涂层厚度，延长其使用寿命。3．2．1实验原料、仪器及相关标准实验原料：相关测试标准：测试项目参考标准涂膜硬度GB／T6739．2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》涂膜附着力GB／T1720．79《漆膜附着力测定法》 武汉理工大学硕士学位论文涂膜耐冲击性GB／T1732．93《漆膜耐冲击性测定法》涂膜表干时间G间B的／T测13定47》7·5-。2《建筑密封材料试验方法第5部分：表干时涂膜外观GB／T1722．92《清漆、清油及稀释剂颜色测定法》抗弯强度GB／T15231．3—94《玻璃纤维增强水泥性能试验方法抗弯性能》抗拉强度GB／T528—98《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》抗压强度GB／T1041．92《塑料压缩性能试验方法》抗冲击强度GB／T1681．1991《硫化橡胶回弹性的测定》3．2．2清漆性能测试将耐磨涂料甲组分和耐磨涂料乙组分按照质量比例1：1混合，电动搅拌分散均匀后配制清漆，涂刷后室温(25℃)固化48h后检测涂膜性能，如表3-6。表3-6双组分涂料清漆性能测试项目测试结果涂膜硬度6H涂膜附着力涂膜表干时间(25℃，min)90涂膜外观光滑3．2．3改性耐磨涂料性能测试本文通过加入不同用量的耐磨填料(5．0％、10．O％、15．0％、20．0％、25．0％)对双组分耐磨涂料进行改性，制备了改性耐磨涂料。通过对不同条件下制备的改性耐磨涂料的力学性能进行表征和分析，最终确定改性耐磨涂料的最优配方。3．2．3．1耐磨填料的粒度本文采用两种不同粒径(80目、120目)的耐磨填料对双组分耐磨涂料进行 武汉理工大学硕士学位论文了改性，并考察了两种不同粒径的耐磨填料对改性耐磨涂料力学性能的影响。将两种不同粒径的耐磨填料分别与双组分耐磨涂料配制成膜，耐磨填料用量均为涂料质量的20％，涂膜后室温固化48小时，其性能见表3．7：表3．7填料粒度对改性耐磨涂料膜性能的影响由表3．7中对比可知，采用不同粒径的耐磨填料改性双组分耐磨涂料，其涂膜的性能稍有差异，120目耐磨填料改性的改性耐磨涂料涂膜性能优于80目改性的改性耐磨涂料。实验过程中还发现，大粒度(80目)耐磨填料所制得的改性耐磨涂料涂膜表面明显比小粒度的制得的材料的表面要粗糙。同时，本工作还考察了不同粒径的耐磨填料对改性耐磨涂料的拉伸强度、压缩强度、抗弯强度和抗冲击强度等力学性能，如图3．14。从图中可知，耐磨填料粒度对改性耐磨涂料的拉伸强度、压缩强度、抗弯强度的影响并不明显，这是因为材料的所受应力主要是由材料基体传递的，当基体种类保持不变时，相应的性能变化不大。Ⅱn扪门抗拉强度压缩强度抗弯强度抗冲击强度幸注：耐磨填料用量均为耐磨涂料质量的20％，抗拉强度、压缩强度、抗弯强度单位为MPa，抗冲击强度单位为K．1／m2图3．14耐磨填料粒度对改性耐磨涂料力学性能的影响37 武汉理工大学硕士学位论文综合上述耐磨填料粒度对改性耐磨涂料涂膜性能和力学性能的对比可知，120目耐磨填料改性耐磨涂料的效果好于80目耐磨填料。这是由于耐磨填料粒径对共混体系的微观结构、材料受外力时材料应力传递有一定的影响，120目耐磨填料粒度更小，耐磨填料可以更均匀的分散到涂料中，两者的接触面积大，耐磨填料粒子与涂料基材分子间的相互作用增强，界面相容性提高，与基体材料的相容性更好，材料受力时可以减少应力集中，因此体现出更好的改性耐磨涂料的涂膜性能和力学性能。相对于改性耐磨涂料的其它性能，其抗冲击强度差别较大，这可能是由于，在相同的耐磨填料用量条件下，粒度较小(120目)的耐磨填料与基材的接触面积更大，在冲击过程中能吸收更多的冲击能。3．2．3．2耐磨填料的用量将120目耐磨填料按耐磨涂料质量的5．O％、10．O％、15．O％、20．O％、25．0％的比例分别加入耐磨涂料中，对其进行改性，制备改性耐磨涂料，其涂膜性能见表3．8：表3—8120目耐磨填料含量对膜性能的影响由表3．8中数据可知，随着耐磨填料含量增加，改性耐磨涂料涂膜的表干时间逐渐变短，且由于耐磨填料与基体材料的相容性问题，改性耐磨涂料涂膜的表观性能变差，但其附着力以及硬度均无较大变化。在改性耐磨涂料中随着耐磨填料用量的增加(其它条件相同)会影响到改性耐磨涂料的性能。为此我们通过实验考察了耐磨填料用量对改性耐磨涂料力学性能的影响，结果如图3．15、3—16、3．17所示： 武汉理工大学硕士学位论文图3．15耐磨填料用量对耐磨涂料拉伸强度的影响19I●1718盏15要141312IIIO图3．16耐磨填料用量对耐磨涂料压缩强度的影响图3．17耐磨填料用量对耐磨涂料抗弯强度的影响结果表明，随着耐磨填料含量的增加，改性耐磨涂料的拉伸强度、抗弯强度和压缩强度均明显下降。这种现象是由于涂料中浸润作用不完全、溶剂挥发等原因导致基体与耐磨填料界面存在空洞，在拉伸、弯曲、压缩过程中基体材料所受到的应力难以传递和均化所致。随着耐磨填料用量的增多，相同截面上耐磨填料所占比例增大，耐磨填料搭接和出现空洞的几率增大，因此在测试过程中体现出上述规律。当耐磨填料用量过大时，在基体材料受到外力作用，应力不能通过涂层中的壳．核结构被有效的分散和吸收，表现为材料的宏观性能降低。改性耐磨涂料的超景深三维显微照片也表明，随着耐磨填料用量的增多，耐磨填料粒子之间由于静电作用而发生明显的团聚现象，不能最大限度的形成核．壳结构，见图3．18、3．19，由于团聚颗粒的相互作用力很弱，因此，在材料破坏实验中可能成为破坏点，这也可能是改性耐磨涂料宏观力学性能迅速下降的主要原因之一。而填料用量20％的耐磨涂料则没有这一现象，见图3．20。39 武汉理L人学硕十学位论文图3—18填料为25％的超景深显微图图3．19填料为25％的SEM照片震图3—20填料为20％的超景深显微图改性耐磨涂料力学性能下降的另一原因是随耐磨填料用量的增多，改性材料体积“增大”，聚醚多元醇分子链段中的柔性链由一般情况下的蜷曲状态转变为不同程度的“伸张”状态，降低了材料对外力的应变能力，如图3—21。20％25％圈3—21不同耐磨填料用量的改性耐磨涂料SEM照片 武汉理工大学硕士学位论文根据以上耐磨填料对改性耐磨涂料力学性能和施工性能的影响研究结果，我们最终确定耐磨填料的用量为20％。3．2．3．3施工温度的影响由于现场施工环境温度可能因为季节和天气的原因有所波动，因此在实验室考察了不同施工温度条件下改性耐磨涂料的性能。施工温度对改性耐磨涂料性能的影响有两个方面的原因，一方面是由于改性耐磨涂料中使用了挥发性溶剂丙酮，温度的变化会影响到丙酮挥发速度；另一方面是施工温度还会影响到改性耐磨涂料的固化反应速度。表3-9为不同施工温度对改性耐磨涂料涂膜性能的影响。表3-9固化温度对膜性能的影响·耐磨填料用量20％实验结果表明，随着施工温度的升高，改性耐磨涂料涂膜表干时间明显缩短，附着力和涂膜硬度变化不大。施工温度的升高，会加速涂料中挥发性有机溶剂的挥发、促进涂膜的固化反应的进行。实验表明，当施工温度过高时(>60℃)，有机溶剂挥发速度过快，导致涂膜表面有大量的气泡缩孔。3．3．3．4耐磨性能评价(1)喷砂冲蚀磨损实验室在喷砂冲蚀磨损条件下考察了改性耐磨涂料的耐冲蚀磨损性能，并与Q235A钢进行了对比，实验条件同2．2．1。4l 武汉理l’大学硕士学位论文”1_Ⅱi“目JL!j99““1‘～～一’一～·。，J／／一一一一⋯图3-22不同材料喷砂冲蚀磨损的磨损率喷砂冲蚀磨损实验结果(见图3—22)表明，改性耐磨涂料与Q235A钢磨损量相当，且失重曲线较为稳定。通过两者材料磨损前后表面形貌的对比(见图3—23、3—24)可以发现，磨损后的Q235A钢、改性耐磨涂料表面都存在点坑状磨损痕迹，但Q235A钢表面较为光滑，而改性耐磨涂料表面则比较粗糙。在高速冲蚀磨损条件下，粒子冲击能大，而改性耐磨涂料基材的耐冲击性差于Q235A钢，但改性耐磨涂料仍具有较低的冲蚀磨损质量损失。根据这一实验现象，可以推断，在低速冲蚀磨损条件下改性耐磨涂料的冲蚀磨损率应更低。图3—23改性耐磨涂料磨损后表面形貌图3—24Q235A钢磨损后表面形貌(2)模拟气力输送冲蚀磨损为了验证以上推论，在实验室进对气力输送环境行了模拟。模拟实验条件同2．22。 武汉理上人学硕十学位论文·幽中质量损失为每输送50融黄砂的磨损量图3—25不同材料的气力输送磨损质量损失模拟气力输送管道冲蚀磨损实验的结果验证了上述推论，见图3—25。在气力输送条件下Q235A钢的冲蚀磨损存在一个磨合期，之后其冲蚀失重处于稳定状态；而改性耐磨涂料的冲蚀磨损没有发现明显的磨合期，失重曲线几乎为平行于x轴，且质量损失明显低于Q235A钢，但超景深三维显微照片显示其磨损机理没有发生改变，见图3—26。图3—26改性耐磨涂料、Q235A钢的磨损形貌对比3．24耐磨填料与基材间作用探讨研究材料的破坏机理有助于研究耐磨填料与聚合物基体材料间的相互作用，了解界面层在改性耐磨涂料受力破坏时起的作用。当改性耐磨涂料受外力拉伸时，基体通过界面层将外力所产生的压应力传递给耐磨填料粒子，耐磨填料粒子因此在平行于外力的方向上受到来自基体的拉应力，耐磨填料粒子与涂料基材界面层因此发生“扩张现象”；而在垂矗于外力的方向上，耐磨填料粒子 武汉理工大学硕+学位论文受到来自基体的压应力，界面层因受到压力而被压缩，填料发生屈服。与拉伸方向平行的界面层是应力集中点，受力时易引发微裂纹，当界面间作用力较强时，界面层会阻止微裂纹向填料表面扩展，防止界面发生分离，银纹转而向基体扩展，同时由于相邻填料的存在也可阻止微裂纹的继续扩展，最终发生内聚破坏，在此过程中吸收大量能量，从而提高了复合材料抗破坏能力。而当界面粘结较弱时，两极附近由于应力集中而产生的微裂纹则沿界面向填料表面扩展，并形成大裂缝，最终使填料与基体脱开，使改性耐磨涂料的抗破坏能力下降。发生界面脱粘后在填料周围相当于形成孔穴，导致试样拉伸时界面易发生脱粘破坏，且断面粗糙，断裂方向趋于集中，SEM照片见图3—27。1000倍2000倍图3．27改性耐磨涂料SEM图325耐磨涂料施工性能及其工艺设计在通过喷砂冲蚀磨损和模拟气力输送管道实验确定改性耐磨涂料的耐冲蚀磨损性能后，对其施工工艺进行了研究。由于改性耐磨涂料的基体材料还是双组分耐磨涂料，其溶剂使用的时挥发性极强的丙酮，因此一次涂刷厚度不能太厚，否则，涂层中可能存在气泡，从而影响材料的耐磨效果。(一)涂料的配制：清漆配制；甲、乙二组分按质量比I：I混合，并充分搅匀，配置清漆，待用：膏状色漆配制：在上述配制好的清漆中，按清漆：耐磨填料质量比5：1进行混合，并充分搅拌至黑色膏状，待用： 武汉理工大学硕士学位论文(二)施工工艺：1．将管道待涂刷部位用电动砂轮或喷砂丸设备打磨处理见金属光泽，并除去表面浮尘；2．在处理后的管道部位涂刷第一道清漆为底漆，厚约40"-'-'50“rn；约6"-'8小时，待底漆干燥后，用刮板(或刮刀)在底漆上刮涂膏状色漆，约1．5"-'2mm厚；3．约8～12小时，待膏状色漆干燥后，再刮涂一层膏状色漆，两次刮涂色漆的总厚度为3mm；4．约8"--'12小时，待膏状色漆干燥后，在其上涂刷一道清漆，厚约40"-"501．tm；5．6～8小时后，再涂刷一道清漆，厚约40～50岬；6．涂刷完毕后，刷子和工具用专用稀释剂清洗。45 武汉理T大学硕士学何论文第4章气力输送管道耐磨处理现场试验4．1耐磨衬里现场试验在完成实验室研究之后，按照与某单位签订的《榔·管道耐磨材料的研制》12005技合字(33号)】合同的要求，于2005年10月至2006年3月对其6#、7#气力输送管道弯头进行了耐磨衬里的现场试验。41．1第一次现场施工2005年10月，对6#气力输送管道12个弯头进行耐磨处理。施工方案为耐磨衬里方案．耐磨材料选用常压烧结工艺制备的92A1陶瓷，胶粘剂选用实验室合成的双组分环氧树脂胶粘剂，其具体配方见表4-1：表4—1第一次现场施工用胶粘剂配方堕型旦量!g!E44环氧树脂100650#聚酰胺105～115丙酮16～22正丁基缩水甘油醚5～7KH一5501～3硅微粉50～60磷●． 武汉理工人学硕士学位论文图4-1经耐磨处理的管道弯头4．1．2第二次现场施工2006年3月，对7#气力输送管道6个弯头进行了耐磨处理。施工方案为耐磨衬里方案，耐磨材料选用常压烧结工艺制备的92A1陶瓷，胶粘剂选用实验室合成的双组分环氧树脂胶粘剂，具体见表4-2：表4_2第二次现场施工用胶粘剂配方原料用量(g)E—“环氧树脂100650#聚酰胺100～110丙酮1s～20正丁基缩水甘油醚5～8KH一550～25硅微粉4．13使用情况经耐磨处理后的6#气力输送管道弯头使用一年多后的复查情况表明，耐磨衬里的耐磨效果良好，耐磨衬里仅有轻微磨损，可以达到2年的预期寿命，满足《蝌+管道耐磨材料的研制》合同要求：7#气力输送管道弯头的耐磨效果也十分明显，使用寿命可达到该单位期望。够》够◇一 武汉理工大学硕士学位论文4．2耐磨涂层施工4．2．1涂料使用情况改性耐磨涂料是在完成《木·搴掌管道耐磨材料的研制》合同后独立研制开发的一种气力输送管道用耐磨涂层材料。2007年某单位除尘气力输送系统的改造工程中累计使用了656Kg该耐磨涂料，具体使用情况如表4—3。表4．3改性耐磨涂料使用情况4．2．2现场施工技术指导在改性耐磨涂料的施工过程中，课题组直接为管道制作单位提供涂料，同时参与现场施工，提供技术指导。表4．3现场施工技术指导记录时间现场施工技术指导单位2007．1武汉某涂料公司2007．3武汉某科技公司2007．7～8武汉某机电设备有限公司2007．8～9武汉某厂4．2．3现场使用效果评价所研制的改性耐磨涂料自2007年1月在该单位气力输送管道改造工程中使用以来，至今已使用16个多月，未发生管道磨穿现象，使用效果好。在此基础上，新建的气力输送系统也拟采用该涂料对气力输送管道进行耐磨处理，相关设计方案已获批准并由设计院进行了设计。 武汉理工大学硕士学位论文第5章结论(1)对Q235A钢在气力输送条件下的冲蚀磨损机理进行了分析，结果表明，其冲蚀磨损主要由被输送物料的切削引起的；(2)设计了耐磨衬里、改性耐磨涂层方案，模拟实验和现场实验表明，所设计方案具有较高的可行性；(3)针对耐磨衬里技术方案，合成了双组分环氧树脂胶粘剂，考察固化剂用量，稀释剂、偶联剂、填料的种类和用量以及施工条件对胶粘剂性能的影响，确定胶粘剂配方，施工工艺研究表明，该胶粘剂适宜在20℃以上条件下施工；(4)以耐磨填料为改性材料，针对气力输送管道制备了一种改性耐磨涂料，考察了耐磨填料用量对改性耐磨涂料性能的影响，确定了其配方和施工工艺，模拟气力输送实验表明，其质量磨损量低于Q235A钢；(5)对某单位气力输送管道弯头进行了耐磨处理试验，结果表明，耐磨衬里技术方案耐磨效果良好；为该单位气力输送管道改造工程提供656kg改性耐磨涂料，获得了很好的效果。49 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