Трубы износостойкие центробежного литья с самораспространяющимся синтезом заводы

Когда слышишь про трубы износостойкие центробежного литья с самораспространяющимся синтезом, половина думает, что это какая-то лабораторная экзотика. А на деле — это та вещь, без которой на горно-обогатительных комбинатах уже не обойтись. Но вот что интересно: многие до сих пор путают обычные биметаллические трубы с теми, где применяется самораспространяющийся синтез. Разница — как между сварным швом и монолитом. В первом случае есть риски расслоения, во втором — структура получается однородной, и износ идет равномерно. Мы в ООО ?Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов? через это прошли, когда переходили с классических методов на СС-технологию. Не сразу все гладко было, но сейчас уже видно — для абразивных сред типа пульпы или шламов это единственный вариант, который действительно работает годами.

Почему СС-трубы — не просто ?еще один вид футеровки?

Если брать горняков или обогатителей, они часто смотрят на трубы как на расходник. Мол, все равно через полгода менять. Но когда ставишь трубы центробежного литья с самораспространяющимся синтезом, первое, что замечаешь — срок службы вырастает в 2–3 раза. Я сам видел, как на одном из Уральских ГОКов такие трубы в гидроциклонах отработали больше 5 лет без замены. При этом толщина стенки уменьшилась всего на 1,5–2 мм. Для сравнения — обычные резиновые футеровки там же меняли каждые 8 месяцев.

Секрет — в самом процессе самораспространяющегося синтеза. Это не просто напыление или наплавка, а реакция, которая создает керамический слой с прочностью до 1500 HV. И что важно — этот слой не отслаивается, потому что он формируется в процессе литья, а не наносится потом. Мы в своем производстве на https://www.hzwear.ru долго экспериментировали с составом шихты — меняли пропорции алюминия, оксидов, добавляли модификаторы. Оказалось, даже небольшое отклонение в 2–3% по фазовому составу может снизить износостойкость на 20%. Так что тут не до импровизаций — только строгий контроль на каждом этапе.

Кстати, многие спрашивают — а почему именно центробежное литье? Ответ простой: только так можно добиться равномерной плотности керамического слоя по всей длине трубы. Если лить статически, возникают зоны с разной усадкой, и где-то обязательно будет ?слабое место?. А в гидроциклонах, которые мы производим, как раз эти слабые места и становятся причиной выхода из строя. При центробежном литье все включения и пустоты вытесняются к внутренней поверхности, где и формируется тот самый износостойкий слой.

Ошибки, которые дорого обходятся при переходе на СС-технологии

Когда мы только начинали внедрять трубы износостойкие центробежного литья, думали — главное, подобрать правильный режим синтеза. Ан нет — оказалось, подготовка поверхности под СС-слой не менее важна. Были случаи, когда на идеально ровной трубе керамика все равно отслаивалась. Причина — микротрещины в металлической основе, которые не видны невооруженным глазом. Пришлось вводить дополнительный этап — ультразвуковой контроль каждой заготовки перед заливкой.

Еще одна распространенная ошибка — игнорирование температурного расширения. Керамика и сталь имеют разные коэффициенты теплового расширения. Если не предусмотреть компенсирующий слой, при циклических нагрузках (нагрев-охлаждение) труба просто треснет. Мы на своем опыте убедились — лучше всего работает прослойка из специального жаростойкого сплава, который работает как буфер. Но его толщину тоже нужно рассчитывать индивидуально, в зависимости от диаметра трубы и рабочих температур.

И да — не все стали подходят для таких труб. Обычная 45 или 40Х — не вариант. Нужна особая легированная сталь с повышенным содержанием хрома и никеля. Мы в ООО ?Шаньси Хуачжань Технолоджи? после серии испытаний остановились на стали 30ХГСА с дополнительной ванадиевой присадкой. Она и прочность дает, и с керамическим слоем адгезию хорошую обеспечивает.

Где СС-трубы работают лучше всего — и где их ставить не стоит

Если говорить о горнодобывающей отрасли, то трубы с самораспространяющимся синтезом показывают себя идеально в гидроциклонах, пульпопроводах, на флотомашинах. Там, где есть постоянный абразивный износ + химическое воздействие. А вот, например, для шаровых мельниц я бы не рекомендовал — ударные нагрузки все-таки не их конек. Керамика хоть и прочная, но хрупкая, при сильных ударах может дать трещину.

Интересный случай был на одном из угольных разрезов в Кузбассе. Там поставили наши трубы в систему гидротранспорта угольной пульпы. Работали полтора года — результат отличный. Но потом решили перенести на участок с известняком — и через 3 месяца появились сколы. Оказалось, в известняке были включения кварца размером до 5 мм, которые создавали точечные ударные нагрузки. Пришлось пересматривать конструкцию — делать дополнительный амортизирующий слой. Так что универсальных решений нет, каждый случай нужно рассматривать отдельно.

Еще один нюанс — монтаж. Эти трубы нельзя варить как обычные стальные. При нагреве выше 600°C керамический слой теряет свойства. Поэтому мы всегда поставляем их с фланцевыми соединениями или под резьбу. И обязательно обучаем монтажников на месте — были случаи, когда трубы портили при установке просто из-за незнания особенностей.

Как мы налаживали производство — от проб до серии

Когда мы в ООО ?Шаньси Хуачжань Технолоджи износостойких материалов? только запускали линию по производству центробежного литья с самораспространяющимся синтезом, первые партии были с браком до 40%. То синтез не доходил по всей длине, то керамика получалась пористой. Оказалось, проблема в скорости вращения формы — для разных диаметров нужно подбирать свой режим. Для труб до 200 мм — одни обороты, для крупных, до 500 мм — совсем другие. Пришлось разрабатывать специальную математическую модель, которая учитывает и диаметр, и длину, и даже температуру заливки.

Сейчас у нас на сайте hzwear.ru есть технические спецификации по всем типоразмерам, но за каждой цифрой — месяцы экспериментов. Например, выяснили, что оптимальная толщина керамического слоя — 8–12 мм. Меньше — быстро износится, больше — возрастает риск отслоения при термоциклировании. И это не теоретические выкладки, а данные с реальных объектов.

Самое сложное было — отладить систему охлаждения. После синтеза трубу нельзя резко охлаждать, иначе возникают внутренние напряжения. Приходилось держать температуру в определенном диапазоне несколько часов. Сначала пробовали обычные печи — не то. Потом перешли на специальные термокамеры с программируемым режимом. Дорого, но без этого никак.

Что ждет СС-трубы в будущем — наши прогнозы

Судя по тому, что вижу в отрасли, трубы износостойкие центробежного литья постепенно вытеснят большинство альтернатив в горной добыче. Уже сейчас их доля на новых проектах достигает 60–70%. Другое дело, что появляются новые материалы — например, нанокерамические композиты. Мы сами экспериментируем с добавлением карбида бора в шихту — предварительные результаты показывают рост износостойкости еще на 15–20%. Но пока это лабораторные испытания, до серии далеко.

Еще одно направление — комбинированные решения. Например, труба с СС-слоем плюс внешнее полиуретановое покрытие для защиты от коррозии. Такие решения особенно востребованы в условиях повышенной влажности или при работе с химически активными средами. Мы уже поставляли подобные варианты для обогатительных фабрик на Кольском полуострове — там и мороз, и солевые туманы.

Но главное, на мой взгляд — это стандартизация. Сейчас каждый производитель делает по-своему, нет единых норм по контролю качества, испытаниям. Мы в своей практике выработали внутренний стандарт — проверяем каждую партию на ударную вязкость, адгезию, термостойкость. Но было бы хорошо иметь отраслевой документ. Возможно, в течение 2–3 лет к этому придем.

В целом, если говорить о перспективах — технология самораспространяющегося синтеза в центробежном литье еще не раскрыла весь потенциал. Есть куда расти — и в плане материалов, и в плане конструкций. Главное — не останавливаться на достигнутом и продолжать практические исследования. Как показывает наш опыт, именно они дают самые ценные результаты.