陶瓷彎頭磨穿失效原因分析及防控措施

    在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，特別是氣力輸灰、礦漿輸送等磨損比較大的環(huán)境當(dāng)中，偶爾會發(fā)現(xiàn)陶瓷彎頭在短期失效的現(xiàn)象。比如某水泥廠的陶瓷彎頭磨穿失效，維護(hù)人員反映現(xiàn)場檢查可以看到彎頭的外弧面出現(xiàn)鼓包和穿孔，部分區(qū)域的內(nèi)襯陶瓷片大面積脫落，物料泄露比較嚴(yán)重。陶瓷彎頭磨穿是怎么引起的呢？如果只是初步判定，分析失效原因的話大家很容易認(rèn)為是陶瓷材料的質(zhì)量問題，但是結(jié)合工程實(shí)際情況，經(jīng)過系統(tǒng)分析失效原因，其核心多為選型、安裝環(huán)節(jié)存在疏漏，而非單純的陶瓷材料質(zhì)量問題。

陶瓷彎頭磨穿的四大核心失效原因

1. 安裝工藝不規(guī)范

    陶瓷彎頭短期內(nèi)非正常失效，大多數(shù)和安裝工藝不規(guī)范有關(guān)，耐磨陶瓷片通過陶瓷粘貼膠安裝在管道內(nèi)壁，如果鋼管內(nèi)壁的預(yù)處理不徹底、粘膠比例沒有配好，這些都會導(dǎo)致耐磨陶瓷片與鋼件之間結(jié)合強(qiáng)度不夠，進(jìn)而引發(fā)短期失效的結(jié)果。

    在一些輸送細(xì)粉物料的管道線路當(dāng)中，內(nèi)襯陶瓷片之間的縫隙過大或未采用專用的陶瓷粘貼劑進(jìn)行填縫處理，輸送的細(xì)粉物料容易滲入到縫隙里面，長期沖蝕內(nèi)部導(dǎo)致粘貼層剝離，造成內(nèi)襯陶瓷片的大片脫落，鋼管基體直接暴露在高速介質(zhì)沖刷的環(huán)境中，加速磨損穿孔的現(xiàn)象發(fā)生。

2. 陶瓷材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

    市場上耐磨陶瓷的相似度非常高，一般憑肉眼難以看出材料的純度和質(zhì)量，但是有部分劣質(zhì)產(chǎn)品的性能差異非常大，無法滿足工業(yè)耐磨的需求。比如有些低純度的氧化鋁陶瓷的密度和硬度就達(dá)不到要求，合格的92%以上高純度氧化鋁耐磨陶瓷，洛氏硬度（HRC）可以達(dá)到85以上，部分廠家會采用低鋁含量的耐磨陶瓷代替，氣孔率太高導(dǎo)致硬度和韌性都不足，容易受到物料沖擊發(fā)生碎裂，崩落，喪失防護(hù)作用，導(dǎo)致鋼管基體直接受到磨損。

3. 工況參數(shù)超出設(shè)計范圍

    選型階段沒有充分考慮現(xiàn)場實(shí)際的工況環(huán)境，導(dǎo)致陶瓷彎頭的選型和工況不匹配，導(dǎo)致了短期失效。其中比較典型的就是高溫失效和高沖擊失效，高溫失效是指普通陶瓷粘貼膠長期使用的溫度通常不超過150℃，如果應(yīng)用在超過這個溫度的高溫環(huán)境中，粘貼劑容易老化失效，導(dǎo)致陶瓷片脫落，這時需要選用焊接型陶瓷片。高沖擊失效是指管道內(nèi)部物料沖擊力過大，尤其是在落差較大，大塊物料存在的落料管中，較薄的陶瓷片無法承受這么大的沖擊和磨損，這類工況應(yīng)選用帶有橡膠的陶瓷復(fù)合襯板或者更厚增韌的耐磨陶瓷片，避免耐磨陶瓷襯板破損。

4. 達(dá)到設(shè)計使用壽命

    耐磨陶瓷材料也有使用壽命的限制，在長期高速、高濃度粉體的沖刷下，耐磨陶瓷內(nèi)襯會逐漸均勻減薄，直至磨損穿孔。這種失效的方式屬于正常的生命周期結(jié)束，代表著選型、安裝工藝和工況環(huán)境控制都符合要求，只需要定期維護(hù)更換就可以了。

陶瓷彎頭非正常磨穿防控措施

    為了提高陶瓷彎頭的使用壽命，減少非正常失效情況的產(chǎn)生，我們需要從選型、安裝工藝和運(yùn)行維護(hù)三個核心環(huán)境來管控。

1. 科學(xué)選型

    設(shè)計時需要結(jié)合現(xiàn)場工況的溫度、輸送物料性質(zhì)和沖擊強(qiáng)度來選擇適合的陶瓷內(nèi)襯類型、規(guī)格和結(jié)構(gòu)，拿工況溫度來舉例，通常在常溫，可以選擇粘貼型耐磨陶瓷彎頭，兼顧性價比和防磨需求；在高溫環(huán)境下，可以選擇焊接型陶瓷或者燕尾型陶瓷這類帶有機(jī)械固定方式的陶瓷片來避免高溫環(huán)境下粘貼劑失效的問題。

2. 嚴(yán)格把控安裝工藝

    鋼管內(nèi)壁采用噴砂或者打磨的方式徹底清楚鐵銹、油污和雜質(zhì)，露出均勻的金屬原色，提升粘貼劑的附著力；耐磨陶瓷排列整齊，陶瓷片之間的縫隙控制在1mm以內(nèi)，而且需要采用專用的陶瓷粘貼膠填縫壓實(shí)；耐磨陶瓷片在粘貼完成之后，需要靜置固化，固化時間不低于24小時，溫度低的環(huán)境下需要采用加溫固化的措施，確保粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在固化過程中要注意不要隨意搬動管道，并且避免較大的沖擊和振動。

3. 優(yōu)化運(yùn)行維護(hù)

    物料速度的控制，根據(jù)磨損的原理，在流速翻倍的時候，磨損量將增加3倍到4倍，在滿足輸送量的前提下，優(yōu)化管道內(nèi)的流速，能夠大大降低物料的沖刷強(qiáng)度。我們還需要定期檢測，在彎頭的外弧面等容易磨損的區(qū)域設(shè)置固定的測量厚度的點(diǎn)位，定期開展厚度檢測，發(fā)現(xiàn)陶瓷內(nèi)襯局部減薄后及時修補(bǔ)或更換，避免內(nèi)襯陶瓷磨穿后鋼管基體受到磨損。

結(jié)語

    陶瓷彎頭磨穿后失效，多數(shù)情況下都不是材料自身的質(zhì)量問題，而是跟選型、安裝工藝和工況環(huán)境等有關(guān)。根據(jù)我們統(tǒng)計的實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，工業(yè)現(xiàn)場89%的陶瓷彎頭短期內(nèi)失效，都是因為安裝工藝不規(guī)范或者選型與工況不匹配。對于耐磨工業(yè)領(lǐng)域而言，提升陶瓷彎頭的使用壽命，不應(yīng)該只關(guān)注陶瓷內(nèi)襯的硬度指標(biāo)，更加應(yīng)該強(qiáng)化粘結(jié)劑的選型、鋼管內(nèi)壁的預(yù)處理和陶瓷安裝工藝等細(xì)節(jié)，從根本上杜絕耐磨陶瓷彎頭的非正常失效，保障輸送系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。