Paip Komposit Dwilogam: Penyediaan dan Penilaian Prestasi Lapisan Tahan Hakisan

pengenalan

Dalam banyak sektor perindustrian, seperti minyak dan gas, Perlombongan, dan pemprosesan kimia, sistem paip terdedah kepada persekitaran hakisan yang teruk. Persekitaran ini selalunya melibatkan pengangkutan bahan yang melelas, seperti buburan, pasir, atau zarah lain, yang boleh menyebabkan haus dan lusuh yang ketara pada permukaan dalaman paip. Paip logam tradisional, semasa kuat, sering mengalami kegagalan berkaitan hakisan, membawa kepada pembaikan yang mahal, masa henti, dan mengurangkan kecekapan operasi. Untuk menangani cabaran ini, paip komposit dwilogam telah muncul sebagai penyelesaian yang menjanjikan, menggabungkan kekuatan lapisan luar logam dengan rintangan hakisan lapisan dalam khusus.

Konsep paip komposit dwilogam melibatkan penggunaan dua bahan yang berbeza: logam asas (biasanya keluli) untuk integriti struktur dan kakisan- atau bahan pelapik tahan hakisan, seperti aloi keras atau seramik, untuk melindungi daripada memakai. Artikel ini menyediakan penerokaan yang mendalam tentang penyediaan dan penilaian prestasi lapisan tahan hakisan dalam paip komposit dwilogam. Kami akan meneliti bahan yang digunakan, proses pembuatan, dan prestasi paip ini dalam persekitaran yang menghakis, disokong oleh jadual dan data.

Pembinaan paip komposit dwilogam terdiri daripada lapisan dalam yang diperbuat daripada bahan tahan kakisan, biasanya dirujuk sebagai lapisan pelapik atau lapisan, dan lapisan luar yang terdiri daripada bahan asas struktur. Bahan pelapisan dipilih kerana ketahanannya terhadap kakisan, hakisan, dan keadaan persekitaran tertentu, manakala bahan asas dipilih untuk kekuatan mekanikal dan keberkesanan kos.

Ikatan antara pelapis dan bahan asas dicapai melalui kaedah seperti ikatan letupan, ikatan gulung, atau kimpalan. Teknik ini memastikan sambungan yang kuat dan tahan lama, membenarkan paip untuk menahan keadaan operasi yang dimaksudkan.

Paip komposit dwilogam digunakan dalam pelbagai industri, termasuk minyak dan gas, pemprosesan kimia, penjanaan kuasa, dan perlombongan. Ia amat berkesan dalam persekitaran di mana kakisan, hakisan, atau suhu tinggi adalah kebimbangan. Pelapisan kalis kakisan melindungi paip daripada kerosakan kimia, manakala bahan asas menyediakan integriti struktur.

Adalah penting untuk menyedari bahawa sifat khusus dan prestasi paip komposit dwilogam boleh berbeza-beza berdasarkan bahan yang digunakan., proses pembuatan, dan keperluan permohonan. Oleh itu, perundingan dengan pengilang atau pakar industri adalah disyorkan untuk panduan terperinci tentang memilih dan menggunakan paip ini.

Spesifikasi Teknikal

• Lapisan Luar: Diperbuat daripada paip keluli biasa.
• Lapisan Dalam: Terdiri daripada besi tuang kromium tinggi, terbentuk melalui proses tuangan.
• Gred Bahan untuk Siku: KMTBCr26
• Suhu Bekerja: 150° C
• Tekanan kerja: 0.4 MPa
• Medium Kerja: Aliran dua fasa arang batu dan udara
• Halaju Aliran Maksimum: 28 m/s

Keperluan Teknikal

Siku komposit tahan haus dwilogam mesti memenuhi kriteria prestasi berikut:

• Kekuatan lentur: > 610 MN/m²
• Kekuatan Tegangan: > 415 MN/m²
• Ketangguhan Kesan: > 15 J/cm²
• Kekerasan Lapisan Tahan Haus: > 50

Permukaan dalam dan luar siku komposit tahan haus dwilogam hendaklah licin dan bebas daripada kecacatan seperti burr, retak, keliangan, dan gelembung udara. Arah aliran medium mesti ditanda dengan jelas. Setiap lapisan dalam siku mesti dibentuk dalam satu proses, tanpa jahitan yang dikimpal dibenarkan selepas pengeluaran.

Dimensi dan Spesifikasi Bahan

• Sisihan Dimensi: Pematuhan dengan GB3092, GB8162, dan piawaian GB8163.
• Sisihan Ketebalan Lapisan Dalam: ≤ +1.2 mm.
• Berat: Setiap siku tidak boleh melebihi berat reka bentuk, yang mesti ditanda dengan jelas.

Paip komposit dihasilkan menggunakan PAIP KELULI YANG LANCAR, mematuhi perjanjian prestasi yang berkaitan. Pemasangan siku komposit tahan haus dwilogam dilakukan melalui kimpalan terus, menggunakan keluli 16MnR# untuk paip dikimpal luar.

Pemasangan dan Penyelenggaraan

Setiap masuk dan keluar siku mempunyai bahagian lurus dengan panjang yang ditentukan, konsisten dengan bahan badan siku dan ketebalan dinding. Bahagian peralihan 100mm tambahan disediakan untuk mengimpal ke saluran paip penyusuan serbuk. Kimpalan di tapak mesti memastikan prestasi yang baik pada suhu bilik.

Hayat perkhidmatan siku komposit tahan haus dwilogam dijangka bertahan tidak kurang daripada 10 tahun-tahun (lebih kurang 8,000 jam operasi setahun). Dalam keadaan tidak normal, seperti pembakaran spontan dalam saluran paip penyusuan serbuk, lapisan tahan haus lapisan hendaklah kekal utuh tanpa retak atau mengelupas. Reka bentuk harus memudahkan pemunggahan yang mudah, Pemasangan, dan penyelenggaraan.

jaminan kualiti

Sebelum keluar dari kilang, setiap siku menjalani ujian prestasi pengedap mengikut piawaian yang berkaitan. Produk gagal memenuhi yang ditentukan kualiti dan standard prestasi tidak dibenarkan meninggalkan kilang. Pematuhan dengan "DL/T 680-1999 Standard Syarat Teknikal untuk Talian Paip Tahan Haus” adalah wajib.

Parameter Teknikal Utama Siku Tahan Haus Komposit Dwilogam

• Ketebalan:
  • Arka Dalam: 22 mm
  • Arka Luar: 32 mm
• Sipi: 5 mm
• Tekanan Reka Bentuk: 1.6 MPa
• Tekanan Ujian Hidraulik: 5.6-19 MPa
• Suhu Reka Bentuk: 350° C

Seramik korundum khas, diperbuat daripada oksida logam yang jarang ditemui dan disinter pada 1730°C, dimasukkan ke dalam permukaan haus untuk meningkatkan rintangan haus, manakala matriks kekal sebagai paip komposit logam biasa.

Keperluan untuk Lapisan Tahan Hakisan dalam Paip Perindustrian

Cabaran dalam Persekitaran Menghakis

Paip yang digunakan dalam industri seperti minyak dan gas, Perlombongan, dan pemprosesan kimia selalunya tertakluk kepada keadaan yang teruk di mana zarah-zarah kasar diangkut pada halaju tinggi. Zarah ini boleh menyebabkan hakisan, membawa kepada kerugian material, penipisan dinding paip, dan akhirnya gagal. Cabaran utama yang ditimbulkan oleh persekitaran erosif termasuk:

• Kehilangan Bahan: Kesan berterusan zarah kasar membawa kepada penyingkiran bahan secara beransur-ansur dari permukaan paip.
• Jangka Hayat Dikurangkan: Hakisan mempercepatkan degradasi paip, mengurangkan jangka hayat operasi mereka.
• Peningkatan Kos Penyelenggaraan: Pembaikan atau penggantian paip yang kerap menyebabkan kos penyelenggaraan dan masa henti operasi yang lebih tinggi.
• Risiko Keselamatan: Kegagalan berkaitan hakisan boleh menyebabkan kebocoran, tumpahan, atau bahkan kegagalan bencana, menimbulkan risiko keselamatan kepada kakitangan dan alam sekitar.

Kelebihan Paip Komposit Bimetal

Paip komposit dwilogam menawarkan penyelesaian kepada cabaran yang ditimbulkan oleh persekitaran hakisan dengan menggabungkan faedah dua bahan:

• kekuatan struktur: Lapisan luar, biasanya diperbuat daripada keluli karbon atau keluli tahan karat, menyediakan kekuatan mekanikal yang diperlukan untuk menahan tekanan dalaman dan daya luaran.
• Rintangan Hakisan: Lapisan dalam, diperbuat daripada aloi keras atau bahan seramik, menawarkan ketahanan yang unggul terhadap hakisan, melindungi paip daripada haus yang melelas.

Dengan menggunakan paip komposit dwilogam, industri boleh memanjangkan jangka hayat sistem paip mereka dengan ketara, mengurangkan kos penyelenggaraan, dan meningkatkan kecekapan operasi keseluruhan.

Bahan yang Digunakan dalam Paip Komposit Dwilogam

Logam Asas (Lapisan Luar)

Logam asas bagi paip komposit dwilogam dipilih berdasarkan keperluan mekanikal aplikasi. Bahan biasa yang digunakan untuk lapisan luar termasuk:

• Keluli karbon: Keluli karbon digunakan secara meluas kerana kekuatannya yang tinggi, kos rendah, dan kemudahan fabrikasi. Ia sesuai untuk aplikasi di mana kakisan tidak menjadi kebimbangan utama.
• Keluli tahan karat: Keluli tahan karat menawarkan rintangan kakisan yang lebih baik daripada keluli karbon dan sering digunakan dalam persekitaran yang membimbangkan kedua-dua hakisan dan kakisan.
• Keluli aloi: Keluli Aloi, seperti keluli kromium-molibdenum, memberikan kekuatan dan rintangan suhu yang dipertingkatkan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi suhu tinggi.

Bahan Lapik (Lapisan Dalam)

Bahan lapisan dalam dipilih kerana keupayaannya untuk menahan hakisan dan menahan daya lelasan bahan yang diangkut.. Bahan pelapik biasa termasuk:

• Aloi Keras: Aloi Keras, seperti kromium karbida atau tungsten karbida, biasanya digunakan untuk lapisan tahan hakisan. Bahan-bahan ini menawarkan kekerasan dan rintangan haus yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk melindungi daripada zarah yang melelas.
• Seramik: Bahan seramik, seperti alumina (Al₂O₃) atau silikon karbida (SiC), terkenal dengan kekerasan dan rintangan hakisan yang luar biasa. Seramik sering digunakan dalam persekitaran yang sangat kasar di mana lapisan logam mungkin tidak memberikan perlindungan yang mencukupi.
• Lapisan Berasaskan Polimer: Dalam beberapa kes, Lapisan Berasaskan Polimer, seperti salutan poliuretana atau epoksi, digunakan untuk menyediakan rintangan hakisan. Bahan ini biasanya digunakan dalam aplikasi dengan hakisan sederhana dan di mana fleksibiliti diperlukan.

Jadual 1: Bahan Biasa Digunakan dalam Paip Komposit Dwilogam

Komponen	Bahan	Hartanah	Permohonan
Lapisan Luar	Keluli karbon	kekuatan tinggi, kos rendah, mudah dibuat-buat	Aplikasi perindustrian am
	Keluli tahan karat	Rintangan kakisan, sifat mekanikal yang baik	pemprosesan kimia, minyak & Gas
	Keluli aloi	Rintangan suhu tinggi, kekuatan yang dipertingkatkan	Sistem paip suhu tinggi
Lapisan Dalam	Chromium Carbide	kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang sangat baik	Perlombongan, pengangkutan buburan
	Tungsten Carbide	Kekerasan yang melampau, rintangan hakisan yang unggul	minyak & Gas, persekitaran lelasan tinggi
	alumina (Al₂O₃)	Kekerasan yang luar biasa, rintangan hakisan yang tinggi	pemprosesan kimia, aplikasi lelasan tinggi
	silikon karbida (SiC)	kekerasan yang tinggi, kestabilan haba, Rintangan Kimia	suhu tinggi, persekitaran lelasan tinggi
	Poliuretana	Fleksibiliti, rintangan hakisan sederhana	Aplikasi lelasan rendah hingga sederhana
	Salutan Epoksi	Rintangan Kimia, rintangan hakisan sederhana	pemprosesan kimia, rawatan air

Penyediaan Paip Komposit Dwilogam

Teknik Pelapisan dan Pelapik

Penyediaan paip komposit dwilogam melibatkan penggunaan lapisan tahan hakisan pada logam asas.. Beberapa teknik digunakan untuk mencapai ikatan yang kuat antara lapisan luar dan lapisan dalam, memastikan paip komposit dapat menahan keadaan persekitaran yang menghakis yang teruk. Teknik biasa termasuk:

1. Weld Overlay Cladding

Pelapisan tindanan kimpal melibatkan pemendapan bahan aloi keras ke permukaan dalaman paip logam asas menggunakan teknik kimpalan. Proses ini biasanya melibatkan langkah-langkah berikut:

• Persediaan permukaan: Permukaan dalaman paip logam asas dibersihkan dan disediakan untuk memastikan lekatan bahan pelapisan yang betul.
• Welding: Bahan aloi keras, seperti kromium karbida, diendapkan ke permukaan dalam menggunakan teknik kimpalan seperti kimpalan arka plasma atau Kimpalan arka terendam.
• Rawatan Selepas Kimpalan: Selepas pelapisan digunakan, paip mungkin menjalani rawatan haba untuk melegakan tegasan sisa dan memperbaiki ikatan antara logam asas dan pelapisan.

2. Tuangan Empar

Tuangan empar adalah teknik yang digunakan untuk menggunakan lapisan seramik atau logam pada permukaan dalam paip.. Proses tersebut melibatkan langkah-langkah berikut:

• Penyediaan Acuan: Acuan disediakan dengan dimensi paip yang dikehendaki.
• pemutus: Bahan logam atau seramik cair dituangkan ke dalam acuan, dan acuan diputar pada kelajuan tinggi. Daya sentrifugal menolak bahan terhadap permukaan dalam acuan, membentuk lapisan seragam.
• Penyejukan dan Pemejalan: Bahan pelapik dibiarkan sejuk dan pejal, membentuk ikatan yang kuat dengan logam asas.

3. Penyemburan Terma

Penyemburan haba adalah proses di mana aloi keras atau bahan seramik dicairkan dan disembur ke permukaan dalaman paip. Proses tersebut melibatkan langkah-langkah berikut:

• Persediaan permukaan: Permukaan dalaman paip dibersihkan dan dikasarkan untuk meningkatkan lekatan.
• Menyembur: Bahan pelapik dicairkan dan disembur ke permukaan menggunakan teknik seperti penyemburan plasma atau bahan api oksigen berkelajuan tinggi (HVOF) Menyembur.
• Rawatan Selepas Semburan: Paip mungkin menjalani rawatan haba atau pemesinan untuk mencapai kemasan permukaan yang dikehendaki dan sifat mekanikal.

Jadual 2: Teknik Pelapisan dan Pelapik Biasa untuk Paip Komposit Dwilogam

Teknik	Bahan Lapik	Penerangan Proses	Kelebihan	Permohonan
Weld Overlay Cladding	Chromium Carbide, Tungsten Carbide	Aloi keras didepositkan ke permukaan dalam menggunakan teknik kimpalan	Ikatan yang kuat, rintangan hakisan yang tinggi	minyak & Gas, Perlombongan, pengangkutan buburan
Tuangan Empar	Seramik, Aloi Logam	Bahan cair dibuang ke permukaan dalam menggunakan daya emparan	Lapik seragam, lekatan yang baik	suhu tinggi, persekitaran lelasan tinggi
Penyemburan Terma	Seramik, Aloi Keras	Bahan pelapik dicairkan dan disembur ke permukaan	serba boleh, boleh menggunakan pelbagai bahan	pemprosesan kimia, aplikasi lelasan tinggi

Penilaian Prestasi Lapisan Tahan Hakisan

Kaedah Pengujian

Prestasi lapisan tahan hakisan dalam paip komposit dwilogam dinilai melalui satu siri ujian yang direka bentuk untuk mensimulasikan keadaan hakisan dunia sebenar. Kaedah ujian biasa termasuk:

1. Pengujian Hakisan

Ujian hakisan melibatkan subjek DIBARISI PAIP kepada aliran zarah yang melelas, seperti pasir atau buburan, pada halaju tinggi. Ujian ini direka untuk mengukur kadar kehilangan bahan dari lapisan dari masa ke masa. Parameter utama yang diukur semasa ujian hakisan termasuk:

• Kadar Hakisan: Kadar di mana bahan dikeluarkan dari lapisan akibat kesan zarah kasar.
• Berat Badan: Jumlah kehilangan berat bahan pelapik selepas tempoh ujian tertentu.
• Kekasaran Permukaan: Perubahan kekasaran permukaan bahan pelapik akibat hakisan.

2. Ujian Kekerasan

Ujian kekerasan digunakan untuk menilai rintangan bahan pelapik terhadap lekukan dan haus. Ujian kekerasan biasa termasuk Ujian kekerasan Vickers dan juga Ujian kekerasan Rockwell. Nilai kekerasan yang lebih tinggi menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap haus dan hakisan.

3. Ujian Lekatan

Ujian lekatan digunakan untuk menilai kekuatan ikatan antara logam asas dan bahan pelapik. Lekatan yang tidak baik boleh menyebabkan delaminasi atau spalling pada lapisan, mengurangkan keberkesanannya. Ujian lekatan biasa termasuk ujian tarik diri dan ujian ricih.

Jadual 3: Kaedah Pengujian Prestasi untuk Lapisan Tahan Hakisan

Ujian	Tujuan	Parameter yang Diukur	Kepentingan
Pengujian Hakisan	Nilai rintangan hakisan	Kadar Hakisan, Berat Badan, Kekasaran Permukaan	Menentukan ketahanan lapisan dalam persekitaran yang melelas
Ujian Kekerasan	Ukur kekerasan bahan	Kekerasan Vickers, Kekerasan Rockwell	Kekerasan yang lebih tinggi menunjukkan rintangan haus yang lebih baik
Ujian Lekatan	Nilai kekuatan ikatan	Kekuatan tarik diri, kekuatan ricih	Memastikan lapisan kekal utuh semasa servis

Keputusan Prestasi

Rintangan Hakisan

Ujian hakisan paip komposit dwilogam telah menunjukkan bahawa penggunaan aloi keras atau lapisan seramik dengan ketara meningkatkan rintangan hakisan paip.. Dalam ujian hakisan biasa, paip yang dilapik dengan kromium karbida atau alumina mempamerkan kadar hakisan yang 50-70% lebih rendah daripada paip keluli karbon tidak bergaris. Keputusan menunjukkan bahawa penggunaan lapisan tahan hakisan boleh memanjangkan jangka hayat operasi paip selama beberapa tahun., walaupun dalam persekitaran yang sangat kasar.

Kekerasan

Ujian kekerasan bahan pelapik mendedahkan bahawa lapisan seramik, seperti alumina dan silikon karbida, mempunyai nilai kekerasan yang paling tinggi, bermula dari 1500 untuk 2000 HV (Kekerasan Vickers). Lapisan aloi keras, seperti kromium karbida, mempunyai nilai kekerasan dalam julat 600 untuk 800 HV, manakala keluli karbon tidak bergaris mempunyai kekerasan sebanyak 150 untuk 200 HV. Kekerasan bahan pelapik yang lebih tinggi berkorelasi dengan rintangan hakisan yang lebih baik.

Lekatan

Ujian lekatan pada paip bergaris menunjukkan bahawa kedua-dua pelapisan tindanan kimpalan dan teknik tuangan emparan menghasilkan ikatan yang kuat antara logam asas dan bahan pelapik.. Ujian tarik keluar menunjukkan bahawa kekuatan lekatan lapisan adalah lebih besar daripada kekuatan tegangan logam asas., menunjukkan bahawa lapisan tidak akan delaminate atau spall di bawah keadaan operasi biasa.

Kesimpulan

Paip komposit dwilogam dengan lapisan tahan hakisan menawarkan penyelesaian yang sangat berkesan untuk industri yang menghadapi persekitaran hakisan. Dengan menggabungkan kekuatan struktur lapisan luar logam dengan rintangan haus unggul aloi keras atau lapisan seramik, paip ini boleh memanjangkan jangka hayat sistem paip dengan ketara, mengurangkan kos penyelenggaraan, dan meningkatkan kecekapan operasi. Penyediaan paip ini melibatkan teknik lanjutan seperti pelapisan tindanan kimpalan, Tuangan Empar, dan penyemburan haba, setiap satunya menawarkan kelebihan unik bergantung pada aplikasi.

Penilaian prestasi, termasuk ujian hakisan, Ujian Kekerasan, dan ujian lekatan, telah menunjukkan keberkesanan lapisan tahan hakisan dalam melindungi daripada haus yang melelas. Keputusan ujian ini menunjukkan bahawa paip komposit dwilogam boleh menahan keadaan persekitaran yang erosif., menjadikannya pilihan ideal untuk industri seperti minyak dan gas, Perlombongan, dan pemprosesan kimia.

Soalan Lazim

Apakah paip komposit dwilogam?

Paip komposit dwilogam terdiri daripada dua bahan yang berbeza: logam asas (biasanya keluli) untuk kekuatan struktur dan bahan lapisan tahan hakisan, seperti aloi keras atau seramik, untuk melindungi daripada memakai.

Apakah bahan yang digunakan untuk pelapik dalam paip komposit dwilogam?

Bahan pelapik biasa termasuk aloi keras (cth, Chromium Carbide, Tungsten Carbide) dan seramik (cth, alumina, silikon karbida), yang menawarkan rintangan hakisan yang unggul.

Bagaimanakah paip komposit dwilogam disediakan?

Paip komposit dwilogam disediakan menggunakan teknik seperti pelapisan tindanan kimpalan, Tuangan Empar, dan penyemburan haba, yang memastikan ikatan yang kuat antara logam asas dan bahan pelapik.

Apakah ujian yang digunakan untuk menilai prestasi pelapik tahan hakisan?

Penilaian prestasi termasuk ujian hakisan, Ujian Kekerasan, dan ujian lekatan untuk menilai ketahanan, rintangan haus, dan kekuatan ikatan bahan pelapik.

Apakah faedah menggunakan paip komposit dwilogam dalam persekitaran yang menghakis?

Paip komposit dwilogam menawarkan jangka hayat yang dilanjutkan, Mengurangkan Kos Penyelenggaraan, dan meningkatkan kecekapan operasi dengan melindungi daripada haus dan lusuh berkaitan hakisan.