长距离浆体管道
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10、 试验结果与讨论
在长距离高浓度浆体管道输送中,管道内表面的磨蚀(或磨损)是由于运动着的颗粒对管壁的动力作用而引起的。根据管道内浆体流动情况,磨蚀可以分为下列两种主要类型:变形磨蚀和切削磨蚀。
变形磨蚀是固体颗粒的法向碰击引起的,浆体流中的颗粒都具有一定的动能,不停地碰击管壁,使管道内壁承受交变碰撞力,虽然交变碰撞力产生的交变应力低于屈服应力,长期在该应力的作用下将导致管壁表面的变形与破坏。切削磨蚀是固体颗粒斜向碰撞的结果,浆体流中某些颗粒具有的动能将以切削方式磨蚀管壁的表面。由此可见,影响管壁磨蚀的主要因素如下:
(1) 固体物料特征:粒径和粒级组成、颗粒形状、硬度、密度; (2) 流动情况、流态、浓度、流速; (3) 管道材料类型。
从上述各种对比试验中,不难看出以下结果:
1、砂浆中的固体颗粒越大、硬度越高、形状越尖锐,则对材料的磨蚀越大。 2、砂浆冲刷的线速度越大,材料磨耗越大。
3、与塑料相比,橡胶和弹性体材料(耐磨橡胶、TPU和GXCG-1101)耐冲击磨损的能力更强,所以表现出更好的耐磨性能,而GXCG-1101是所有试验样品中耐磨性能最好的一种弹性体材料。
4、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有自润滑性能的耐磨塑料,但由于其抗冲击性能不及橡胶和弹性体材料,所以在对抗冲击磨损要求较高的砂浆管道输送相关试验中,虽然其耐磨性能优于HDPE和普通钢材,但不及耐磨橡胶、TPU和GXCG-1101。UHMWPE更适用于在以滑动磨擦为主要受力方式的应用场所。
5、普通HDPE材料与钢材相比其耐磨性能并无优势,但由于HDPE对水及酸碱盐的抗腐蚀性能远优于钢材,所以HDPE管表现出比钢管更好的耐磨性能,这是因为钢材的耐腐蚀性能差所致。
6、GXCG-1101是一种耐磨性能优异的热塑性弹性体材料,其耐磨机理与耐磨橡胶和TPU弹性体相似,一方面通过弹性形变化解固体颗粒的冲击能量,另一方面,当尖锐颗粒
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划伤材料表面后,弹性体能有效地阻止裂纹的延伸。
7、GXCG-1101比耐磨橡胶和TPU表现出更优秀的耐磨性能,是因为GXCG-1101的强度(≥20)和伸长率(≥600%)远高于耐磨橡胶,也略高于TPU所致。
8、TPU是一种耐磨性能优良的弹性体材料,但因分子极性较强,其吸水率较高,抗水解性能也不好,所以在实际应用中对工艺要求较高,产品质量控制难度较大。GXCG-1101是聚烯烃类弹性体材料,是非极性材料,与HDPE、PP化学性质相近,更适合应用于水介质的输送管道,而且GXCG-1101可方便地使用普通挤出机与HDPE、PP实现复合共挤,生产工艺简单,质量保证可靠。所以与TPU相比,GXCG-1101具有更高的性价比优势。
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