抗泥沙磨损复合管性能研究

• 作 者: 许久
• 机 构: 武汉理工大学
• 出 处: 武汉理工大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 挖泥船 复合管 抗泥沙磨损 耐磨性能

随着疏浚工程的不断发展，输泥管的使用量逐渐增加。挖泥船在挖泥过程中，普遍使用的泥浆输送管道为焊钢管或螺旋焊管，这类管道为单金属管，材质多为Q235B、Q345B、Q235A、10＃钢、20＃钢、16Mn、L245、L290、L360、X42-X70等钢种，由于其抗泥沙磨损性能差，所以存在容易失效与寿命较短的问题。通常一个壁厚为30mm厚的输泥管，只能使用不到一年的时间。因此在疏浚工程中，需要定期对输泥管道进行更换作业，这个过程工程量大且耗时多。为了降低输泥管的更换频率和工作量本文提出使用离心铸造得到的双金属复合管代替普通的单金属管，以提高输泥管的使用寿命。管的外层即基层采用35＃钢，作为承力部分，内层即耐磨层采用Cr26，起承担磨损的作用。根据内外两层材料的性质和复合管的尺寸，计算制定出铸型转速、浇注温度等离心铸造工艺。然后对铸造后得到的复合管进行一系列的热处理和耐磨性测试，研究不同的热处理工艺对复合管的硬度和耐磨性的影响。结果表明随着淬火保温时间在一定范围内的增加，复合管内层的硬度随之增加，其耐磨性呈现先上升后下降的趋势，在1040℃的淬火温度下，当保温时间为80min时复合管内层的耐磨性最好，相对耐磨性是16Mn的20倍左右，即其使用寿命是材质为16Mn的复合管的20倍，这对复合管热处理工艺的选取有一定的指导意义。通过对复合管的金相观察，可以看出合金碳化物的生长形态是垂直于熔合线向内表面发展，使得碳化物的最硬的一面为工作面，大大提高了复合管的耐磨性。通过对复合管的界面进行电子探针分析，发现复合管内层与外层之间并没有发生合金元素的扩散。　　由于复合管的铸造受工艺条件的限制，通常长度比较短，在实际应用中，常常需要在施工现场，对一段段的复合管进行现场连接操作，所以复合管的焊接问题是输泥管生产运用中的一个重要环节。根据复合管双层材料的特性，制定出复合管与法兰的焊接工艺：焊接方法采用CO_2分段焊，焊接电流选为140A并采用直流反接，焊接电压选为22V，焊接速度选为0.22m/min，CO_2气流速度选择为15L/min，最终实验结果表明工艺可行。