双金属: 指管壁由两层不同金属材料复合而成。
外层: 通常采用韧性好、强度高、可焊接性好的碳钢或低合金钢。这层的主要作用是提供结构支撑、承受压力、抵抗冲击和便于安装连接(如焊接法兰)。
内层: 采用高硬度、耐磨性的高铬合金铸铁(铬含量通常在12%-28%或更高)。这层直接接触磨料介质,是抵抗磨损的关键层。
高铬合金: 特指内层材料。高铬铸铁具有以下显著特点:
高硬度: 基体组织中含有大量高硬度的铬碳化物(如M7C3型,硬度可达HV 1200-1800),整体硬度通常可达HRC 58以上,甚至HRC 65+。这是其超强耐磨性的基础。
优异的耐磨性: 针对含有硬质颗粒(如矿石、煤粉、灰渣、砂石)的浆料、气力输送等工况,其耐磨性远超普通钢管(如20#钢、16Mn)、不锈钢管甚至单一的高铬铸铁管(因其整体脆性大)。
一定的耐腐蚀性: 高铬含量也提供了一定的抵抗氧化和某些腐蚀介质的能力。
脆性相对较大: 高硬度通常伴随脆性,这也是为什么需要韧性好的外层金属来支撑和保护它。
耐磨管: 明确指出了这种管道的核心功能和设计目标就是抵抗磨损,延长使用寿命。
核心优势:
卓越的耐磨寿命: 这是最主要优势。在同等工况下,其使用寿命可比普通钢管延长几倍到几十倍,显著降低更换频率和维护成本。
高性价比: 虽然单次采购成本高于普通钢管,但因其超长的使用寿命,其综合运行成本(包括材料费、更换安装费、停机损失)通常远低于频繁更换的普通钢管。
良好的整体性能: 结合了内层的高耐磨性和外层的强韧性、可焊性,克服了单一高铬铸铁脆性大、难以加工安装的缺点。
可靠性高: 减少因管道磨穿导致的泄漏、停产和安全事故风险。
减轻重量(相对于整体耐磨材料管): 比使用整体陶瓷内衬或整体高铬铸铁的管道更轻便。
主要制造工艺:
离心铸造: 最常用的工艺。在旋转的模具中,先浇注外层钢水,待其凝固到一定程度或同时浇注内层高铬合金铁水,利用离心力使两者紧密结合。
复合铸造(镶铸): 将预制好的高铬合金内筒放入铸型中,再浇注外层钢水,使两者熔合。
消失模铸造: 也可用于生产特定形状的双金属复合管件。
机械结合(较少见): 如热装套、爆炸复合等,但在长直管道领域不如铸造普及。
典型应用领域(存在严重冲刷、磨损、磨蚀的工况):
矿山行业: 矿浆输送管道(精矿、尾矿)、浮选流程管道、磨机进出料管、旋流器给料管/沉砂管、充填管道。
电力行业: 燃煤电厂输煤管道(特别是磨煤机出口管道、粗细粉分离器进出口管道)、除灰排渣管道(飞灰、炉底渣水力输送)、脱硫系统浆液循环泵进出口管道/喷淋管。
冶金行业: 烧结厂除尘管道、炼钢炼铁除尘管道、冲渣沟。
水泥行业: 生料/熟料粉磨系统管道、煤粉输送管道、窑头窑尾除尘管道。
疏浚行业: 挖泥船泥浆输送管道。
化工行业: 输送含固体颗粒腐蚀性介质的管道。
关键性能指标考量:
内层硬度: HRC值(通常要求≥58,更高可达65+)。
结合强度: 内外层金属的结合质量至关重要,需保证在使用中不脱层。有相关标准或行业标准测试方法(如剪切强度)。
冲击韧性: 主要由外层保证,确保抵抗冲击载荷。
耐压能力: 由外层和整体结构保证。
耐磨性测试: 可通过实验室磨损试验(如橡胶轮磨损试验)或实际工况验证进行比较。
尺寸精度与直线度: 影响安装。
总结:
双金属高铬合金耐磨管通过创新的“刚柔并济”复合结构设计,将高韧性结构钢与超高硬度高铬合金铸铁的优势完美结合,为存在严重磨损工况的工业管道系统提供了超长寿命、高可靠性和优异综合经济效益的解决方案。它是矿业、电力、冶金、水泥等行业输送强磨损性介质的关键装备之一。在选择时,需根据具体工况(颗粒硬度、形状、浓度、流速、温度、腐蚀性等)选择合适铬含量、硬度和制造工艺的产品。