Трубы износостойкие с футеровкой из каменного литья

Вот эти самые трубы износостойкие с футеровкой из каменного литья — многие думают, что это просто керамика в стальном корпусе, но на деле там целая наука по подбору состава и геометрии. У нас на объектах порой сталкивались с тем, что поставщики грешат на толщину футеровки, особенно в зонах перехода, и через полгода эксплуатации появляются локальные прогары. Как раз с этим столкнулись, когда в 2019 году тестировали партию для угольного разреза в Кузбассе — пришлось экстренно менять участки на поворотных узлах.

Что на самом деле скрывается за каменным литьём

Если брать технологию ООО ?Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов?, там используется не просто плавленный базальт, а композит с добавлением корундовой крошки — это видно по структуре скола. Но важно не переборщить с хрупкостью: на их сайте hzwear.ru упоминается про центробежное формование, но мало кто обращает внимание, что скорость охлаждения влияет на внутренние напряжения. Мы как-то разрезали трубу после абразивного истирания — там трещины пошли не вдоль потока, а под углом 45°, что говорит о нарушении термообработки.

Кстати, про монтаж — если брать те же гидроциклоны, там вообще отдельная история. Футеровка должна иметь разную толщину стенки в зависимости от зоны, но некоторые производители экономят на расчётах. У ?Хуачжань? вроде бы есть патент на переменную толщину, но на практике приходится дополнительно проверять ультразвуком каждый участок. Помню, в 2021 году пришлось возвращать партию из-за расхождений в паспортных данных — заявленные 18 мм на выходе оказались 14-16 мм.

И ещё нюанс — многие забывают про температурные расширения. Сталь и каменное литьё работают по-разному при перепадах от -40°C до +80°C, поэтому в северных регионах бывали случаи отслоения футеровки. Причём визуально труба выглядит целой, но при простукивании слышен характерный дребезг. Такое мы фиксировали на одной из обогатительных фабрик в Норильске — пришлось разрабатывать систему подогрева в стыковых узлах.

Практика эксплуатации в горнодобывающих условиях

На золотодобывающем предприятии в Якутии как-то ставили эксперимент — сравнивали трубы с футеровкой из каменного литья и с самораспространяющейся керамикой. Так вот, при одинаковой крупности пульпы (до 5 мм) каменное литьё показало себя лучше на участках с ударной нагрузкой, но проигрывало в зонах ламинарного потока. Видимо, из-за более шероховатой поверхности — это к вопросу о том, что не бывает универсальных решений.

Кстати, про ресурс — если брать стандартные 10-12 мм футеровки, то при транспортировке хвостов с содержанием твёрдого до 60% реальный срок службы редко превышает 3 года. Но тут многое зависит от абразивного индекса — мы как-то рассчитывали для условий КМА, где в руде много кремния, так там даже 15-мм стенка за 2 года теряла до 40% толщины. Причём основной износ шёл не по прямой, а волнообразно — особенно в местах изменения диаметра.

И ещё важный момент — ремонтопригодность. С каменным литьём нельзя просто заварить повреждённый участок, как со стальной трубой. Приходится вырезать секцию и ставить муфтовое соединение с термокомпенсацией. ООО ?Шаньси Хуачжань? вроде бы предлагает готовые ремонтные комплекты, но на практике их монтаж требует специального оборудования — не на каждом объекте есть индукционные печи для прогрева стыков.

Ошибки проектирования и монтажа

Самая частая проблема — неправильный расчёт креплений. Каменное литьё тяжелее керамики на 15-20%, и если использовать стандартные хомуты, со временем появляется провис с деформацией. Был случай на медном комбинате — пришлось усиливать опоры после того, как на стыках пошли трещины от вибрации. Причём проектировщики изначально заложили запас прочности 1.5, но не учли резонансные частоты от работы насосов.

Ещё забывают про температурные швы — при длине трассы свыше 50 метров обязательно нужны компенсаторы. Как-то наблюдал, как на цементном заводе в Липецке летом ?повело? участок в 80 метров — футеровка потрескалась кольцевыми трещинами через каждые 2 метра. Причём вина не производителя, а монтажников, которые проигнорировали паспортные требования.

И про сварку — нельзя варить трубы с уже установленной футеровкой, даже если она ?термостойкая?. От локального перегрева появляются микротрещины, которые потом разрастаются под абразивным воздействием. Мы сейчас всегда требуем проводить сварку до установки футерованных секций — это увеличивает сроки, но зато нет претензий по гарантии.

Сравнение с альтернативными решениями

Если брать ту же самораспространяющуюся керамику от ?Хуачжань? — она лучше показывает себя в гидроциклонах, где важна точность геометрии. Но для труб большого диаметра (свыше 500 мм) каменное литьё всё-таки надёжнее, особенно при наличии ударных нагрузок. Проверяли на желобах под шаровые мельницы — керамика давала сколы от попадания крупных кусков, а литьё держалось.

Интересно, что в последнее время стали комбинировать — на прямых участках ставят каменное литьё, а на поворотах — высокоглинозёмистую керамику. Такой гибридный вариант показал себя на 20-30% долговечнее, хотя и дороже в монтаже. Кстати, на hzwear.ru есть данные по испытаниям таких комбинированных систем, но там не указано, что для стыковки нужны специальные переходные втулки.

И про стоимость — многие ошибочно считают, что каменное литьё дешевле керамики. На самом деле, если считать за весь срок службы, разница незначительная, а вот первоначальные вложения выше на 15-25%. Но это окупается за счёт меньшего количества остановок на ремонт — на непрерывных производствах это критически важно.

Перспективы и ограничения технологии

Сейчас пробуют добавлять в состав каменного литья металлические волокна — это должно снизить хрупкость. Но пока результаты неоднозначные — при испытаниях на вибростенде образцы с волокнами показывали лучшую стойкость к ударам, но хуже сопротивлялись абразивному износу. Видимо, из-за создания неоднородной структуры.

Ещё перспективное направление — вакуумное литьё, которое позволяет получать более плотную структуру. Но пока это дорого для серийного производства — только для особо ответственных участков. Кстати, у ООО ?Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов? вроде бы есть опытные образцы, но в каталоге на hzwear.ru их пока нет.

Основное ограничение — геометрия. Сложные фасонные элементы (отводы, тройники) практически невозможно качественно отлить из каменного литья — там получаются внутренние напряжения. Поэтому для арматуры до сих пор чаще используют керамические вставки или напыление. Возможно, с развитием 3D-печати форм ситуация изменится, но пока это вопрос будущего.

Выводы для практиков

Если суммировать опыт — трубы износостойкие с футеровкой из каменного литья хороши для участков с высоким абразивным износом и ударными нагрузками, но требуют квалифицированного монтажа и регулярного контроля. Не стоит экономить на проектировании — лучше сразу заложить дополнительные опоры и компенсаторы.

При выборе поставщика важно смотреть не только на паспортные характеристики, но и на репутацию. Те же центробежные трубы от ?Хуачжань? показывают стабильное качество, но требуют тщательной приёмки — мы всегда выборочно проверяем толщину футеровки по всей длине.

И главное — не рассматривать эту технологию как панацею. Для некоторых условий лучше подходят композитные материалы или базальтовое литьё с модификаторами. Нужно считать не стоимость метра трубы, а стоимость тонны переработанного материала за весь срок службы — тогда картина становится объективной.