трубки керамические термостойкие

Когда говорят про трубки керамические термостойкие, многие сразу представляют лабораторные пробирки или изоляторы. Но в нашем деле — в горняцком оборудовании — это совсем другой мир. Частая ошибка — считать, что любая керамика выдержит высокие температуры. На деле, если взять обычную техническую керамику для печей и поставить её в гидроциклон с абразивной пульпой, она может не выдержать сочетания нагрева и механического износа. Я сам лет пять назад попадал на эту удочку, когда пробовали ставить керамические вставки в центробежные насосы без учёта перепадов температур. Результат — трещины после первого же цикла охлаждения.

Особенности керамических трубок в гидроциклонах

В гидроциклонах, где идёт разделение твёрдых частиц под давлением, трубки керамические термостойкие работают в условиях не только высокой температуры, но и кавитации. Например, на обогатительной фабрике под Красноярском мы ставили экспериментальные образцы — керамические вставки в сопла гидроциклонов. Температура пульпы доходила до 90°C, плюс постоянные гидроудары. Оказалось, что критичен не столько сам нагрев, сколько скорость его изменения. Если керамика не успевает прогреваться равномерно, появляются микротрещины.

Кстати, у трубки керамические термостойкие бывают разной плотности. Не всегда самая высокая плотность — это хорошо. Для абразивных сред иногда выгоднее использовать пористые марки — они лучше гасят термические напряжения. Но тут уже надо смотреть на химический состав пульпы: если есть щёлочи, пористая керамика быстрее разрушается.

Один из удачных примеров — это футеровка из самораспространяющейся керамики, которую применяет ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов. Их трубки для центробежных насосов сделаны с градиентом плотности — внутренний слой плотный, внешний более пористый. Это снижает риск отслоения при термоциклировании. На их сайте hzwear.ru есть технические отчёты по испытаниям в известняковых карьерах — цифры по износу там вполне реальные, не маркетинговые.

Проблемы монтажа и эксплуатации

С монтажом трубки керамические термостойкие всегда есть нюансы. Например, нельзя просто посадить их на цементный раствор — при нагреве коэффициенты расширения разные, керамика лопнет. Мы используем специальные силикатные пасты, которые остаются эластичными после отверждения. Но и тут есть подвох: если паста слишком толстым слоем, она начинает выкрашиваться под вибрацией.

Ещё один момент — стыковка секций. Идеально гладкие стыки — это миф. Всегда есть микрозазоры, куда проникает абразив. Приходится делать фаски под углом, чтобы поток самозачищался. На одном из угольных разрезов в Кузбассе мы дважды переделывали узлы соединения, пока не подобрали угол в 15 градусов — меньше забивается.

Интересно, что ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи в своих гидроциклонах использует керамические трубки с конической посадкой — без дополнительных фиксаторов. Сначала сомневались, но на испытаниях в медно-никелевой пульпе такая конструкция показала себя лучше, чем классические фланцевые соединения. Видимо, за счёт равномерного обжатия.

Термостойкость vs износостойкость

Часто заказчики просят ?самую термостойкую керамику?, но забывают про износ. А ведь при температурах выше 200°C твёрдость керамики может падать. Например, корундовая керамика при 300°C теряет до 20% твёрдости. Поэтому для гидроциклонов, работающих с горячими шламами, иногда лучше брать циркониевые композиции — у них ползучесть меньше.

Замеры на месте показывают, что реальные температуры в узлах износа часто выше расчётных. В том же гидроциклоне за счёт трения пульпы локальный нагрев может достигать 150°C даже при входной температуре 70°C. И это ещё без учёта адиабатического сжатия.

У трубки керамические термостойкие от ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи в паспорте указан диапазон до 400°C. Но по опыту скажу — лучше не превышать 300°C, если есть вибрации. На одном из цементных заводов пробовали работать при 350°C — через месяц появились сколы по торцам. Пришлось ставить дополнительные компенсаторы.

Химическая стойкость в агрессивных средах

С кислыми пульпами трубки керамические термостойкие ведут себя по-разному. Оксидная керамика (например, Al2O3) хорошо держит серную кислоту до pH=2, но с соляной уже проблемы. Для таких случаев есть силицированные покрытия — но их термостойкость ниже. Приходится искать компромисс.

На медном концентраторе в Норильске как-раз столкнулись с этим: в пульпе была высокая концентрация хлоридов, и стандартные корундовые трубки начали разрушаться через три месяца. Перешли на керамику с добавкой карбида кремния — срок службы вырос до года, но пришлось мириться с более высокой хрупкостью.

В каталоге hzwear.ru есть варианты для сернокислотных сред — судя по описанию, это модифицированный цирконий. Мы пока не тестировали, но по отзывам с урановых рудников в Казахстане — держит pH до 1.5 при 80°C.

Экономика применения

Стоимость трубки керамические термостойкие всегда выше стальных, но считать надо не цену за килограмм, а стоимость тонны переработанной руды. На золотоизвлекательной фабрике в Якутии поставили керамические футеровки в гидроциклоны — расходы на замену снизились в 3 раза, но первоначальные вложения были в 5 раз выше. Окупилось за 14 месяцев.

Иногда выгоднее ставить комбинированную защиту — например, основную трубу делать из износостойкой стали, а самые уязвимые места усиливать керамическими вставками. Так сделали на железорудном комбинате в Белгороде — ресурс узлов вырос с 6 до 22 месяцев.

ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи предлагает готовые центробежные трубы с керамической футеровкой — по деньгам это часто выходит дешевле, чем самостоятельная облицовка на месте. Особенно если считать затраты на простой оборудования. На их сайте есть калькулятор для предварительной оценки — полезная штука, хотя цифры там немного оптимистичные.

Перспективные разработки

Сейчас пробуют наносить керамику напылением непосредственно на металлическую основу. Технология интересная, но для трубки керамические термостойкие есть ограничение — сложно обеспечить адгезию при термоциклировании. На одном из заводов в Челябинске тестировали такие образцы — после 50 циклов нагрева-охлаждения началось отслоение.

Более перспективным кажется метод SHS-синтеза, который использует ООО Шаньси Хуачжань Технолоджи — когда керамика формируется непосредственно в трубе за счёт самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Получается монолитное покрытие без швов. Правда, для ремонта таких труб нужны специальные установки.

Из новинок присматриваюсь к керамике с добавкой нановолокон — говорят, повышает стойкость к термоударам. Но пока это лабораторные образцы, до промышленных объёмов далеко. Для большинства задач хватает и проверенных материалов — главное правильно подобрать под конкретные условия.