全重介选煤厂管道抗磨损技术研究

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1、全重介选煤厂管道抗磨损技术研究张同军(中国平煤神马集团平煤股份田庄选煤厂，河南平顶山467000)摘要：针对影响全重介选煤厂生产的管道磨损问题，分别对管道磨损的原因、磨损的机理、磨损的重点部位进行了分析，并从优化管道布置、细化操作工艺、采用抗磨技术、加强现场管理等方面提出解决途径和改进意见，有较强的针对性、实效性和可操作性。关键词：重介；管道；磨损；抗磨中图分类号：TD948文献标识码：A文章编号：1006—6772(2011)03—0016—03生产管道是选煤厂的重要组成部分。在全重介选煤厂中，生产管道的磨损不仅会造成厂房内跑、冒、滴、漏，影响生产环境，而且直接威胁系统稳定和安全生

2、产，同时还增加了职工的劳动量及维修成本。因此，研究、探索全重介选煤厂管道抗磨损技术十分重要。1管道磨损原因根据输送系统和流体性质的不同，选煤厂的生产管道可分为重介质管道、煤泥水管道、清水管道、循环水管道、旋流器供料管道、压风管道、药剂管道等。其中，磨损最严重的是重介质管道和旋流器供料管道。重介质管道输送的流体是由磁铁矿粉和水组成的液、固两相重介质悬浮液。由于重介质管道中含有磁铁矿粉，管道的磨损比其它管道尤为严重。而旋流器供料管道输送流体的组分更加复杂，是由磁铁矿粉、煤块、矸石块、水组成的液固二相浆体，粒度不同、硬度各异，对管道的局部磨损相当剧烈。2管道磨损机理分析管道磨损是一个复杂的

3、过程，而且涉及的因素也很多。从形成机理来看，主要归纳为3类：2.1冲蚀磨损在介质管道中，固体颗粒(磁铁矿粉、煤块、矸石块、煤泥)以一定的速度，对管道的过流部件表面进行冲击、研磨，造成材料流失，管材、管件、阀门等失效。大量试验表明：在攻角(入射角)45°时冲蚀率最大，攻角60°时冲蚀率最小；冲蚀磨损还与冲蚀速度有关，当冲蚀速度较低时，这种碰撞摩擦较轻，随流速增加，冲蚀率显著增大，磨损速度急剧上升；流体中固体颗粒的浓度对磨损也有重要影响，磨损量正比于固体颗粒的浓度[1]。2.2变形磨损变形磨损主要是指固体颗粒与管壁表面进行的倾斜或平移摩擦而发生的磨损。影响磨损的因素有固体颗粒大小、硬度、

4、形状，流体的性质、粘度及管材质量等。一般来说，粒度越粗，硬度越大，形状越不规则，管壁磨损就越严重，反之，磨损较轻。2.3疲劳磨损由于管壁表面疲劳应力(冲击或振动)引起表面裂纹或鳞屑脱落所致。对于疲劳磨损来说,主要取决于管壁表面的强度和韧性，同时，也与流体颗粒的级配、浓度、流速、冲击角度有关。若颗粒冲击角度大，使用软的韧性材料有利，冲击角度小，使用硬的韧性材料有利。根据选煤厂实际情况，大部分浆体管道输送物料时，一般冲击角不大，可选用硬度大的韧性材料。3管道磨损部位分析管道磨损现象包含着许多复杂的因素，是多重机理综合作用的结果。生产实践表明，不同机理作用造成管道磨损程度和磨损部位不同。在

5、重介质管道中，磨损比较严重的部位有：斜管、水平管的底部，法兰、焊口连接处，管道弯头，管道变向、变径接口处的管件等[2]。3.1斜管、水平管的底部无论是由磁铁矿粉和水组成的重介质悬浮液，还是由磁铁矿粉、煤块、矸石块、水组成的液固二相浆体，由于水的粘度较低，所以流体在管道中的运行状态主要有2种：层流和紊流。当流体流动速度小于下临界速度，流体雷诺数小于下临界雷诺数时，流体状态为层流，流体中的重固体颗粒开始沿管道底部滑动，从而对管道底部产生磨损；当流体流动速度大于下临界速度，流体雷诺数大于下临界雷诺数时，流体状态为紊流。这时，流体中的固体颗粒呈悬浮状态，减少了对管道底部的磨损，但对于沿流体方

6、向或过流面改变的地方，将产生剧烈的涡流、撞击，进而加剧此处管件的局部磨损，如弯头、变径口、法兰等处。3.2法兰、焊口连接处检查现场拆卸下来的管道、管件，发现管道法兰、焊口连接处的损坏呈明显蜂窝状，说明流体在此产生强烈的旋涡，流体中的颗粒对此处进行了撞击和切削。一般来说，法兰、焊口连接处的磨损程度取决于该处的间隙大小，间隙越大，磨损程度越严重。3.3管道弯头流体在管道弯头中的流动比较复杂，不但有主流，而且有与之垂直的二次流，基本上是两者的迭加，即双向扭转在内壁侧汇合的二重流。二次流是由于管道中心部位的流速大于管壁附近的流速，加上受较大的离心力，压力梯度不足而产生的。断面中心部位较大动量

7、移向外壁侧，而内壁较小的动量转向中心，形成由内向外的双向二次流，从而使外壁侧的流速远高于内壁侧，造成弯头外壁侧局部磨损、失效。3.4管道变向、变径处的管件当管道变向、变径时，流体不是沿着原管壁方向流动，而是改变流动方向。此时，由于惯性、离心力或向心力的作用，在局部形成旋涡区。旋涡区的固体颗粒对管壁产生摩擦或冲蚀，从而造成管件的局部磨损。4管道磨损的解决措施笔者在学习业内外同行经验的基础上，结合实际情况，通过对管道磨损机理、磨损部位的分析研究，提出具体解决措