Các chất nền và vật liệu lót thường được sử dụng cho ống thép chịu mài mòn là gì?
Trong các hệ thống giao thông công nghiệp, đặc biệt là trong môi trường làm việc có độ mài mòn cao và tác động mạnh như khai thác mỏ, điện, luyện kim và xi măng, ống thép chịu mài mòn đóng một vai trò quan trọng. Chức năng cốt lõi của nó là kéo dài đáng kể tuổi thọ của đường ống, giảm tần suất thay thế và giảm chi phí vận hành khi vận chuyển các hạt rắn, tro bay, bùn, cát, sỏi và các phương tiện khác. Hiệu suất của ống thép chịu mài mòn phụ thuộc phần lớn vào sự lựa chọn khoa học và chất lượng sản xuất của chất nền và vật liệu lót.
Là nhà cung cấp xuất sắc các vật liệu chịu mài mòn và chịu nhiệt trong các ngành công nghiệp xử lý nhiệt, luyện kim và hóa dầu ở tỉnh Giang Tô, Công ty TNHH Sản xuất kim loại đặc biệt Vô Tích Dongmingguan từ lâu đã tập trung vào nghiên cứu, phát triển và sản xuất ống thép chịu mài mòn và ống đúc ly tâm hợp kim cao, đồng thời đã tích lũy được kinh nghiệm kỹ thuật phong phú, đặc biệt là ở khía cạnh lựa chọn vật liệu, hình thành hệ thống kỹ thuật trưởng thành của riêng mình.
Lựa chọn chất nền cho ống thép chịu mài mòn
Chất nền của ống thép chịu mài mòn chủ yếu đóng vai trò hỗ trợ cơ học, độ bền, độ dẻo và hiệu suất hàn của nó quyết định độ ổn định kết cấu của toàn bộ hệ thống đường ống. Vật liệu cơ bản phổ biến bao gồm:
1. Thép kết cấu cacbon (như Q235, Q345)
Đây là loại thép kết cấu phổ biến nhất, có khả năng hàn tốt, cường độ vừa phải, giá thành thấp và được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện vận chuyển công nghiệp thông thường. Thích hợp để phủ lớp lót gốm hoặc làm ống nền ốp.
2. Thép kết cấu hợp kim (như dòng 20#, 16Mn, CrMo)
Nó được sử dụng trong điều kiện làm việc với các yêu cầu nhất định về nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn, và có độ bền kéo và khả năng chịu nhiệt độ cao hơn.
3. Thép hợp kim nhiệt độ cao (như dòng HK, HP, HT)
Trong môi trường nhiệt độ cao và có tính ăn mòn cao, thép cacbon thông thường rất khó đối phó và cần phải có vật liệu cơ bản hợp kim cao ở nhiệt độ cao vào thời điểm này. Ví dụ, các vật liệu hợp kim niken crom cao như HP40, HK30, IN519 được Vô Tích Đông Minh Quan sử dụng đã đạt được độ ổn định nhiệt và mật độ cấu trúc tuyệt vời thông qua quá trình đúc ly tâm và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đường ống nhiệt độ cao trong lò nứt hóa dầu và thiết bị xử lý nhiệt.
Vô Tích Đông Minh Quan có công suất sản xuất hàng năm là 5.000 tấn vật đúc, được trang bị nhiều lò xử lý nhiệt và thiết bị xử lý chính xác. Nó có thể điều chỉnh các giải pháp chất nền hiệu suất cao tùy theo điều kiện làm việc của khách hàng và phù hợp một cách hiệu quả với các yêu cầu về kết cấu của nhiều dịp vận chuyển phức tạp khác nhau.
Các loại vật liệu lót và lựa chọn ống thép chịu mài mòn
Vật liệu lót quyết định khả năng chống mài mòn, chống va đập và chống ăn mòn của đường ống. Theo đặc điểm của môi trường vận chuyển, nhiệt độ vận hành và chế độ mài mòn, vật liệu lót phổ biến bao gồm:
1. Lớp phủ chống mài mòn (lớp phủ hợp kim)
Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Bằng cách phủ các hợp kim crôm cao (như Cr7C3, Cr13, v.v.) lên thành trong của ống thép để tạo thành lớp chống mài mòn dày đặc, độ cứng có thể đạt HRC 60 ~ 65. Thích hợp cho môi trường mài mòn có tác động trung bình và cao như tro bay và bột than.
Vô Tích Đông Minh Quan có thiết bị lớp phủ tiên tiến và công nghệ đúc chính xác EPC, có thể nhận ra công nghệ lớp phủ nhiều lớp và lớp phủ tổng hợp, cải thiện đáng kể độ bền liên kết và tuổi thọ của lớp phủ.
2. Lớp lót gốm (tấm gốm alumina/zirconia/vòng gốm)
Gốm sứ có độ cứng cực cao (HV 1000 ~ 1800) và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, phù hợp với môi trường có độ mài mòn cao và tác động thấp. Chúng thường được sử dụng trong đường ống tro trong các nhà máy nhiệt điện than và hệ thống vận chuyển bùn trong các mỏ.
Vô Tích Đông Minh Quan đã tích hợp thành công công nghệ ống vá gốm/ống nhúng gốm vào đường ống kết cấu thép carbon thông qua hợp tác với các nhà cung cấp công nghệ gốm, giải quyết hiệu quả vấn đề tuổi thọ ngắn của các đoạn ống có độ mài mòn cao và nhận được sự đánh giá cao từ người dùng.
3. Lớp lót composite tự lan truyền (ống SHS)
Công nghệ tổng hợp nhiệt độ cao tự lan truyền (SHS) là công nghệ tương đối tiên tiến trong những năm gần đây. Nó tạo thành một lớp bên trong dày đặc chống mài mòn thông qua phản ứng tức thời ở nhiệt độ cao, có lực liên kết mạnh và phù hợp cho những trường hợp mà cả khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn đều quan trọng.
4. Lớp lót hợp kim crom cao đúc ly tâm
Đối với các trường hợp mài mòn ở nhiệt độ cao (như lò xử lý nhiệt, ống nứt), Vô Tích Đông Minh Quan sử dụng hợp kim niken crom cao (như HP, IN519) để đúc ly tâm để tạo thành thân ống hợp kim có thành dày, mật độ cao, có khả năng chống mỏi nhiệt và mài mòn nhiệt cực cao. Đây là giải pháp ưa thích của nhiều nhà sản xuất thiết bị trong và ngoài nước (như Epson, Aixie Lin, Fengdong) để kết hợp lâu dài.
Làm thế nào để kiểm soát hiệu quả sự biến dạng, nứt của ống thép chịu mài mòn trong quá trình sản xuất
Ngày nay, với điều kiện làm việc có độ mài mòn cao ngày càng phức tạp, ống thép chịu mài mòn được sử dụng rộng rãi trong khai thác mỏ, điện, xi măng, luyện kim, hóa dầu và các ngành công nghiệp khác nhờ khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất, vấn đề biến dạng, nứt luôn là những khó khăn kỹ thuật trong kiểm soát chất lượng, đặc biệt là trong quá trình đúc ly tâm và gia công bề mặt các loại thép có đường kính lớn, kích thước dài hoặc thép hợp kim cao. Làm thế nào để kiểm soát hiệu quả hai khiếm khuyết quan trọng ảnh hưởng đến tính mạng và an toàn tại nguồn này đã trở thành chủ đề mà các công ty sản xuất phải khắc phục.
Kiểm soát nguồn nguyên liệu: tuyến phòng thủ đầu tiên về thành phần hóa học và cơ cấu tổ chức
Hiệu suất của ống thép chịu mài mòn bắt đầu với việc thiết kế vật liệu hợp lý và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt. Tại Vô Tích Dongmingguan, công ty sử dụng máy quang phổ đọc trực tiếp, máy quang phổ cầm tay và máy phân tích pha tinh thể để đảm bảo thành phần nguyên liệu thô đáp ứng các yêu cầu thiết lập quy trình. Để đáp ứng yêu cầu chống mài mòn trong các điều kiện làm việc khác nhau, các vật liệu chịu mài mòn ở nhiệt độ cao như thép hợp kim cao Cr-Ni, thép hợp kim Cr-Mo, HP, HK, v.v. thường được sử dụng.
Ngoài ra, công ty còn sử dụng điều khiển pha tinh thể để tránh cấu trúc phân tách hoặc pha cứng và giòn trong vật đúc, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng nứt do tập trung ứng suất của vật liệu trong quá trình xử lý nhiệt và tạo bề mặt tiếp theo.
Tối ưu hóa quy trình: kiểm soát đa chiều quá trình đúc, làm mát và xử lý nhiệt
Khi sản xuất ống đúc ly tâm hợp kim cao hoặc ống thép composite chịu mài mòn, việc tối ưu hóa nhiệt độ đúc, tốc độ làm mát và quy trình xử lý nhiệt là đặc biệt quan trọng. Vô Tích Đông Minh Quan thực hiện các biện pháp sau trong hoạt động thực tế:
1. Kiểm soát cân bằng động trong quá trình đúc ly tâm
Công ty sử dụng thiết bị ly tâm điều khiển chuyển đổi tần số có độ chính xác cao để duy trì tốc độ và độ dốc nhiệt độ đồng đều trong quá trình rót, nhằm đạt được sự sắp xếp dày đặc của kim loại nóng chảy trên thành trong của ống và tránh hiệu quả độ dày không đồng đều hoặc tích tụ ứng suất do "dao động kim loại".
2. Giảm căng thẳng trong quá trình xử lý nhiệt
Được trang bị nhiều lò xử lý nhiệt có thể lập trình, nó có thể thực hiện chính xác các quy trình xử lý nhiệt như ủ, hòa tan, chuẩn hóa và ủ. Thông qua việc làm nóng và làm mát chậm từng bước, nó có thể giải phóng hoàn toàn ứng suất bên trong và ngăn ngừa hiệu quả các vết nứt trên ống đúc hoặc các lớp ốp trong quá trình xử lý hoặc bảo dưỡng sau này.
Quá trình xử lý nhiệt được kết hợp với phần mềm mô phỏng phần tử hữu hạn ABAQUS để phân tích trường ứng suất, dự đoán xu hướng biến dạng và thực hiện trước thiết kế kết cấu cũng như điều chỉnh tham số quy trình.
Công nghệ kiểm soát ứng suất nhiệt trong công đoạn hàn ốp
Đối với các kết cấu ống composite yêu cầu lớp phủ chống mài mòn, việc kiểm soát vùng chịu ảnh hưởng nhiệt trong quá trình hàn là đặc biệt quan trọng. Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm ốp, Dongmingguan đã hình thành các điểm kiểm soát chính sau:
1. Tấm ốp nhiều lớp
Áp dụng chiến lược hàn nhiều lượt với dòng điện thấp và nhiệt lượng đầu vào thấp, lớp ốp được thực hiện đồng đều để giảm hiệu quả đỉnh nhiệt độ của một lớp và giảm nguy cơ nứt do nhiệt.
2. Gia nhiệt trước và xử lý sau nhiệt
Đối với các hợp kim phủ có hàm lượng carbon cao và crôm cao, quá trình gia nhiệt trước (150-350oC) và cách nhiệt sau gia nhiệt được thực hiện để giảm bớt các vết nứt nhỏ do co rút mô không đồng đều trong quá trình làm mát.
3. Thiết bị hàn tự động ổn định chất lượng tấm ốp
Giới thiệu robot hàn thông minh để kiểm soát tốc độ và tư thế lớp phủ, kết hợp với hệ thống theo dõi mối hàn để duy trì tính đồng nhất của mối hàn và giảm thiểu yếu tố con người can thiệp vào chất lượng.
Nhấn mạnh như nhau vào việc kiểm soát dung sai hình học và các phương pháp thử nghiệm không phá hủy
Để đảm bảo kích thước hình học tổng thể của đường ống và không có các vết nứt nhỏ tiềm ẩn, công ty sử dụng nhiều bộ phương pháp thử nghiệm có độ chính xác cao:
Máy quét 3D (GEOMAGIC CON): so sánh thời gian thực với mô hình CAD để kiểm soát biến dạng trong phạm vi ±1mm;
Máy dò khuyết tật siêu âm, máy dò khuyết tật hạt từ tính: dùng để phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn như co ngót bên trong, tạp xỉ và các vết nứt vi mô;
Máy đo độ cứng và máy đo độ bền kéo Brinell: đánh giá toàn diện xem các tính chất cơ học có đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn hay không.
Các quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn cao này trải qua ba giai đoạn: nguyên liệu thô, bán thành phẩm và thành phẩm, mang lại sự đảm bảo vững chắc cho tính ổn định và khả năng truy xuất nguồn gốc của sản phẩm.
Những phương pháp kết nối nào cần được chú ý khi lắp đặt ống thép chịu mài mòn tại chỗ
Các phương pháp kết nối của ống thép chịu mài mòn chủ yếu được lựa chọn dựa trên áp suất làm việc, nhiệt độ, môi trường lắp đặt, sự thuận tiện khi bảo trì và các yếu tố khác. Sau đây là một số phương thức kết nối phổ biến và đặc điểm của chúng:
1. Mối hàn
Hàn hiện nay là phương pháp kết nối chắc chắn và kín tốt nhất, phù hợp với nhiệt độ cao, áp suất cao hoặc những trường hợp không thể tháo rời thường xuyên. Ưu điểm chính của nó là tính toàn vẹn mạnh mẽ và không dễ rò rỉ; nhược điểm của nó là yêu cầu kỹ thuật lắp đặt cao và khó tháo gỡ sau này.
Đề xuất của Dongmingguan: Trong việc vận chuyển môi trường nhiệt độ cao và áp suất cao hoặc trong không gian hạn chế (như ống bức xạ nhiệt độ cao, đường ống tuần hoàn lò sưởi), nên sử dụng cấu trúc hàn hoàn toàn và hàn tự động hoặc hàn hồ quang argon được sử dụng để cải thiện sự ổn định chất lượng.
2. Khớp nối mặt bích
Các khớp nối mặt bích rất dễ lắp đặt, tháo rời và sửa chữa, thường được sử dụng trong các hệ thống có áp suất trung bình và thấp hoặc các đoạn ống cần bảo trì và thay thế thường xuyên. Dongmingguan cung cấp các cổng nối mặt bích đúc sẵn và đảm bảo độ chính xác của bề mặt bịt kín thông qua gia công cơ khí.
Lưu ý trong quá trình lắp đặt: Mặt cuối của mặt bích phải vuông góc với trục ống và việc lựa chọn miếng đệm cần xem xét độ ăn mòn và nhiệt độ của môi trường. Nên sử dụng miếng đệm vết thương bằng kim loại hoặc miếng đệm bằng than chì dẻo có độ bền cao.
3. Khớp nối kẹp
Thích hợp cho hệ thống bốc dỡ nhanh và hệ thống đường ống di động, thường được sử dụng trong hệ thống vận chuyển khai thác mỏ. Các kết nối kẹp đạt được sự bịt kín mặt cuối thông qua các vòng buộc bên ngoài và thường được sử dụng trong các tình huống áp suất thấp.
Dongmingguan tùy chỉnh cấu trúc gia cố giãn nở bên ngoài ở cả hai đầu của ống đúc ly tâm hợp kim cao và hợp tác với kẹp cường độ cao để khóa và bịt kín, giúp cải thiện độ ổn định của kết nối.
4. Khớp nối tay áo/ren
Nó phù hợp với các tình huống có đường kính nhỏ hoặc dòng chảy thấp và thường được sử dụng cho các đường ống phụ trợ. Tuy nhiên, đối với các ống chịu mài mòn có độ cứng cao, do khó gia công ren và thiếu khả năng chống va đập nên chúng ít được sử dụng trong thực tế.
Các chi tiết kỹ thuật cần đặc biệt chú ý trong quá trình lắp đặt
Để đảm bảo hệ thống ống thép chịu mài mòn hoạt động lâu dài và ổn định, Vô Tích Đông Minh Quan nhấn mạnh rằng các điểm kỹ thuật chính sau đây cần được chú ý trong quá trình lắp đặt tại chỗ:
1. Điều khiển định tâm trục đường ống
Bất kỳ hình thức kết nối không thẳng hàng, lệch hoặc lệch nào cũng sẽ gây ra sự mài mòn cục bộ và thậm chí là rò rỉ mối nối. Công ty khuyến nghị sử dụng máy quét laser ba chiều để đo và định vị tại chỗ nhằm đảm bảo việc lắp ghép chính xác từng đoạn của đường ống.
2. Bảo lưu khoảng cách giãn nở và co nhiệt
Ống thép chịu mài mòn thường được sử dụng trong những trường hợp nhiệt độ cao (> 600oC) và cần phải xem xét việc bù giãn nở nhiệt. Nên bố trí các khe co giãn giữa mỗi đoạn, hoặc thiết kế các khe co giãn ống xếp và giá trượt để tránh biến dạng hoặc nứt đoạn nối do giãn nở nhiệt.
3. Kiểm soát vùng ảnh hưởng nhiệt của hệ thống hàn
Nếu sử dụng kết nối hàn, đầu vào nhiệt hàn phải được kiểm soát tại công trường để tránh làm giòn cấu trúc vật liệu gốc do quá nóng. Dongmingguan khuyến nghị sử dụng quy trình hàn đầu vào nhiệt độ thấp nhiều lượt và ủ cục bộ sau khi hàn để giải phóng ứng suất dư hàn.
Dịch vụ kết nối tùy chỉnh được hỗ trợ bởi Dongmingguan
Là nhà sản xuất chuyên nghiệp tích hợp thiết kế, sản xuất, gia công và thử nghiệm, Công ty TNHH Sản xuất Kim loại Đặc biệt Vô Tích Dongmingguan không chỉ cung cấp các sản phẩm ống chịu mài mòn tiêu chuẩn mà còn cung cấp dịch vụ thiết kế tối ưu hóa cấu trúc kết nối một cửa:
Cấu trúc mặt bích hoặc mặt hàn được lắp đặt sẵn tùy chỉnh cho khách hàng;
Việc định vị hàn và lắp đặt trước tổng thể có thể được hoàn thành trước khi rời khỏi nhà máy, tiết kiệm thời gian lắp đặt tại chỗ;
Cung cấp phân tích cường độ và mô phỏng ứng suất nhiệt (ABAQUS) của kết cấu kết nối để đảm bảo vận hành an toàn;
Cung cấp dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật tại địa điểm lắp đặt, bao gồm hướng dẫn quy trình và dịch vụ thử nghiệm.
Đúc ly tâm
