新型复合输泥管的研制与应用

来源：核心期刊咨询网时间：2020-11-18 11:0712

摘要：摘要：對比现有普通输泥管，介绍了一种新型复合输泥管，可将高铬铸铁内管优良的耐磨性能与普通钢外管的抗冲击及焊接性能有机地结合在一起，充分发挥各自的优点，经实际使用验证，其使用寿命为普通输泥管的5倍以上，此种新型复合输泥管的成功应用可有效降低挖

　　摘要：對比现有普通输泥管，介绍了一种新型复合输泥管，可将高铬铸铁内管优良的耐磨性能与普通钢外管的抗冲击及焊接性能有机地结合在一起，充分发挥各自的优点，经实际使用验证，其使用寿命为普通输泥管的5倍以上，此种新型复合输泥管的成功应用可有效降低挖泥船的换管频率，降低备件成本，减少工作量提高疏浚效率，增加挖泥船的经济效益。

　　关键词：新型复合输泥管;高铬铸铁;磨损;制造;装配;应用

　　随着挖泥船不断向大型化、自动化的方向发展，其疏浚能力不断提高，船舶挖泥深度不断加大，需要挖掘的土质亦变得越来越复杂。泥管作为挖泥船输送泥砂、砾石及石块等介质的主要设备，其耐磨性能、使用寿命对挖泥船减少停工更换备件次数、提高施工效率、增加经济效益具有重要意义。随着国内疏浚行业的快速发展，挖泥船输泥管路的耐磨性能日益受到关注。

　　1 挖泥船输泥管的磨损及使用现状

　　在疏浚施工中，输泥管输送的介质主要是淤泥、沙砾、中粗砂、风化岩等。这些介质在压力推动下，在管道内高速流动，介质流速最高能达6米/秒以上，与管道内壁形成磨擦，造成磨损。受重力作用，较粗较重的介质往下沉，在管道底部形成更大摩擦，因此输泥管的底部往往磨损较快。介质流动导致管道内壁的磨损类型主要是磨粒磨损，也兼有腐蚀磨损及一定的冲击磨损。

　　目前输泥管主要采用热轧低碳钢板或低合金钢板经卷制焊接而成，该类泥管硬度偏低、耐磨性能差，工作寿命短，工程应用中需要频繁更换，而更换输泥管是一项繁琐的工作，尤其是舱内输泥管，更换时空间狭小，且多有穿舱布置，使更换难度大大增加，一旦爆管或渗漏会危及舱内机电设备。

　　为提高输泥管的抗泥砂磨损性能和有效使用寿命，实践中采用在低碳钢板或低合金钢板卷制的焊接输泥管内壁堆焊耐磨合金的方法制造耐磨输泥管，由于耐磨合金焊接性能较差，焊后通常在堆焊的耐磨层中存在大量应力释放裂纹，随使用时长逐渐呈小块剥落从而削减耐磨能力，同时堆焊基材稀释和焊接变形等其他问题也影响了该类输泥管的综合使用性能。

　　高铬铸铁具有非常良好的抗磨粒磨损性能，其硬度可达到HRC58 - 61.可抵抗一般的冲击，且有一定的抗腐蚀作用，综合性价比高，比较适用于疏浚工程中的耐磨过流部件。但同时其胞性较大，焊接性能较差，无法直接焊接法兰，因而如何利用高铬铸铁的耐磨性能，又满足输泥管焊接法兰、抗冲击的使用要求，是非常值得探究的课题。

　　2 新型复合输泥管的特点

　　一种新型的复合输泥管，其中内管为高铬铸铁材料，经热处理后硬度可达HRC55以上，外管为普通碳钢，在其两端焊接连接用法兰，此种结构可有效发挥内外层材料的各自优点，具有硬度高、耐磨性能好、更换便捷、综合性价比高的特点，是现阶段输泥管线的理想选择。

　　2.1 内管的制造

　　新型复合输泥管的内管主要起耐磨作用，材质为高铬铸铁，采用离心铸造工艺生产，其主要化学成分如下表1所示。生产出的铸管壁厚均匀，没有出现裂纹、夹渣等铸造缺陷，其铸态金相组织及热处理后金相组织如下图所示，铸态的组织为奥氏体+共晶碳化物，硬度约为HRC45-HRC50，经热处理后金相组织变为马氏体+二次碳化物+共晶碳化物+残余奥氏体组织，硬度可达HRC55以上。

　　2.2 外管的制造

　　新型复合输泥管的外管主要起焊接法兰及一定的抗冲击作用，一般采用碳钢材料。外管内径一般大于内管外径约20-30mm，以使得内外管之间留有一定的间隙用来充填粘结剂，保证内外管紧密结合在一起，在使用时可将内管所受的冲击载荷有效地传递至外管上。

　　2.3 复合输泥管的装配

　　将离心铸造管套装入预先焊接好法兰的外管内，复合后对整管进行加工。此种结构可以将内管优良的耐磨性能与外管良好的焊接性能和抗冲击性能有机结合在一起，发挥各自的优点。图3为实际生产的复合输泥管，由于整管的长度、端面及螺孔分布均为最后机械加工，避免了以前普通输泥管预先攻钻法兰螺栓孔，然后焊接法兰导致的整管长度、平行度及端面平面度较差，影响端面密封效果及使用一段时间后无法旋转管件继续使用的缺点，整管长度、端面平面度精度较高，保证了端面密封的效果，两法兰端面平行度良好，可在使用一段时间后旋转管件，将磨损略微

　　3 新型复合输泥管的应用

　　新型复合输泥管具有良好的使用效果，在实际使用过程中，经统计，在综合土质条件下，一般普通碳钢或低合金钢板卷制的输泥管的使用寿命约为6-12个月，经内壁堆焊耐磨层后，其寿命也仅为18-24个月，而采用此种结构的复合输泥管，在内管壁厚为20mm时，经5年使用后，检测其壁厚平均磨损2-3mm，仅管口处磨损约lOmm，仍可继续使用，其使用寿命为一般输泥管的5倍以上。目前已在疏浚船舶得到推广应用，如：长江航道局6000方自航耙吸挖泥船长鲸7，13800方自航耙吸挖泥船长鲸9，正在上海振华重工启东海洋工程股份有限公司建造的长江航道局4500方/时自航绞吸挖泥船长狮18，以及我国最先进的自航绞吸挖泥船天鲲号等均采用了新型复合输泥管;使用效果得到了验证及认可。

　　4 结论

　　(1)新型复合输泥管可以将内管优良的耐磨性能与外管良好的焊接性能和抗冲击性能有机结合在一起，发挥各自的优点，经实际使用验证，其使用寿命为一般输泥管的5倍以上。

　　(2)新型复合输泥管的成功应用可有效降低挖泥船的换管频率，降低备件成本，提高疏浚效率，增加挖泥船的经济效益。

　　推荐阅读：《交通运输研究》(双月刊)创刊于1976年，是由中华人民共和国交通运输部主管、交通运输部科学研究院主办、交通运输科技传媒(北京)有限公司出版的国家级学术期刊。

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