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弯管的摩擦磨损机理分析及注意问题

2018-12-13 09:38:36

摩擦磨损是相对于运动的接触面上材料逐渐被剥离和损耗的过程,它使得输送管道破损或使生产设备失效,它广泛存在于粮食、煤炭、化工和食品等众多行业。管道输送的稳定性和性对保障生产具有重要的意义。在物料输送过程中,物料颗粒与管道内壁存在强烈摩擦和撞击所造成的磨损是输送管道失效的重要原因之一,而输送管道中的弯管是较容易磨损的部位。弯管的磨损率是直管的50倍左右。

管道磨损对于生产的危害性不容忽视,物料颗粒对输送管道产生强烈的摩擦和撞击,使得输送管道局部在较短的时间内被磨穿而失效,达不到管道应有的使用寿命。管道磨损对生产主要有以下影响:直接影响生产的连续性;增加使用成本及能源消耗;由于局部部位的严重磨损,对运动中的气流有的干扰,并有涡流产生,使物料在管道截面上分布不均匀,从而影响输送效率;影响车间内卫生,造成环境污染;管道泄漏,随着车间粉尘浓度的增加,可能造成粉尘爆炸;增加操作工以及维修工的劳动强度。

由此可见,研究物料颗粒在弯管中的运动规律和摩擦磨损机理是解决弯管磨损破坏的关键。学者对弯管的摩擦磨损进行了大量研究工作,主要集中在三个方面:摩擦磨损机理研究、磨损量估算和耐磨措施团。其研究的主要目的是预测磨损总量和确定磨损较严重的部位。摩擦磨损的理论计算问题非常复杂,它属于多相流体力学与材料学的交叉学科范畴,目前尚无完整统一的理论计算公式和计算方法,大多数现有的理论公式都是通过实验数据的回归结果或基于很多假设推导出并通过实验修正的结果。

物料颗粒在管道输送过程中所涉及的摩擦磨损主要是由于高速运动的物料颗粒与管道内壁之间存在相互作用而引起的,其磨损形式主要有冲击磨损、表面疲劳磨损和磨粒磨损。

1.冲击磨损

冲击磨损是指气体和物料颗粒的两相流混合物以高速和连续不断的方式冲击到管道内壁面,使壁面材料发生塑性变形;而有些颗粒则被内壁面反弹出去,使壁面承受连续不断的交变应力而发生疲劳。内壁面材料在这种不断的塑性变形和疲劳状态下发生脱落。

物料颗粒对壁面的冲击有垂直方向冲击和斜方向冲击。在垂直方向的冲击下,壁面材料会产生疲劳,表面材料剥落。有研究表明,在垂直冲击力下,材料所受的较大应力不在表面,而在距离表面很薄的一层里,此处的较大应力是材料剥落的主要原因。在斜方向强烈冲击下,物料颗粒将管道壁面金属材料推向两侧而形成隆脊,随后而来的物料又将隆脊碾平,如此反复地犁沟、碾压,导致壁面裂纹成核、扩展,导致材料发生破坏。

2.表面疲劳磨损

表面疲劳磨损是由于物料颗粒在壁面的滚动和滑动而引起的。物料颗粒在壁面上的运动方式有滚动和滑动,而这两种运动方式的结果则对壁面施加一个随机的、交变的摩擦力,该摩擦力使处于颗粒前部的材料受压,而处于后部的材料受拉,长期的这种状态使壁面材料疲劳而形成表面或亚表面裂纹,从而使壁面磨损。

表面疲劳磨损可以发生在物料输送系统中任何物料颗粒与壁面有接触的地方及风口内壁。表面疲劳磨损与冲击磨损的不同之处在于冲击磨损是由于物料颗粒受法向和切向气流推力的作用先冲击壁面而产生的;它与材料的整体疲劳的不同点在于表面疲劳不存在材料整体疲劳的疲劳。

3.磨粒磨损

磨粒磨损主要是由于硬质物料颗粒的不规则形状而引起。物料颗粒当中混杂的诸如石块等硬质杂质像“刀刃”似地将壁面材料切削掉,因此此类磨损又称为微切削磨损。磨粒磨损可以发生在除滞止点以外,与颗粒接触的任何部位。

生产弯管时需要注意的几个问题:弯管冲压可加工出尺寸范围较大,形状较复杂的零件,如小到钟表的秒表,大到汽车纵梁,覆盖件等,加上冲压时材料的冷变形硬化效应,冲压的强度和刚度均较高。

1.现提供R。现场施工时,操纵者亦需了解被加工管道的材料,加工机能和对表面侵蚀情况作生产判定。供用户在选择管子直径与壁厚关系时参考。

2.弯胎的精度也是影响弯管质量的因素之一。

3.前条已讲过,弯管时材料外侧受拉,内侧受压中性轴所在位置则与弯管方法而不同,在顶弯式(压缩弯曲)工作时中性轴处于离外壁约1/3处,在旋弯(回弯式)工作时,中性轴处于离外壁2/3处。因为特殊芯轴设计制造均很难题,操纵也不太利便,故一般我厂不予供货。因此薄壁管道弯曲,使用旋弯法是有益的。

4.纯弯曲时,管子在外力距M作用下其中性层外侧臂壁受拉应力&1作用而减薄,内侧受压应力。基于这一因素,引起弯管质量下降主要原由于RX与SX所以,GBJ235—82中,对各种压力等级情况下的RX值以及外侧的减薄量均做了明确划定,目的是为了控制RX与SX的值,从而确保质量。

5.本图着重反映相对弯曲半径,相对壁厚对弯管质量的影响,根据管道加工的验收规范:冷弯的钢质管道为,中低压为4D、高压为5D。我们在弯胎制造时,除规格尺寸要求控制在公差范围时,同时也要求用户在使用时根据弯制管径选择相应的弯胎。作用而增厚,协力N1和N2使管子横截面发生变化。

6.管材本身的可弯曲机能与表面侵蚀情况,亦可能影响到弯管质量。故我们的弯胎设计为R=4D(特殊情况另定),所以就我厂出产的弯管机而言主要以选择相对壁厚SX为主,图的上部为无芯轴区,图的中部为普通芯轴区,下部为特殊芯轴区。特别情况可另行约定。

7.高抗冲,重量轻:由于的抗冲强度性能比其它实壁管有了明显,其环刚度相当于实壁的1.3倍;冷拉弯管密度为0.89-0.91g/cm,仅为钢管的十分之一。由于弯管重量轻,可大大工业降低运输费用和安装的施工强度。


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