耐磨管的制备方法以及耐磨管

技术领域

本发明涉及复合管材制造技术领域，尤其涉及一种耐磨管的制备方法以及由该制备方法制成的耐磨管。

背景技术

耐磨管是一种具有高耐磨性的复合金属管，常被用作垃圾焚烧炉中的干污泥喷管。在垃圾焚烧炉运行过程中，干污泥需长时间、高流量地通过干污泥喷管持续输送至炉膛内，因此，干污泥在输送过程中会对干污泥喷管的内壁造成磨损。由于高硬度的耐磨管子材料无法通过铸造的方式制备，因此，现有的耐磨管包括一个普通碳钢管，并在碳钢管的内壁堆焊一层高硬度的耐磨材料以形成耐磨层，利用碳钢管内部的耐磨层接受来自干污泥的冲刷作用，进而达到减缓整个耐磨管的磨损，延长耐磨管使用寿命的目的。现有的耐磨管具有以下不足：1)、当耐磨管的管径较小时，例如φ42以下的管子，用于堆焊耐磨层的堆焊设备无法伸入碳钢管内进行堆焊作业；2)、在碳钢管的内部堆焊耐磨层，当堆焊过程中出现缺陷时，无法对缺陷进行修补，进而影响整个耐磨管的使用性能。

发明内容

本发明实施例的一个目的在于：提供一种耐磨管的制备方法，其可加工的管径范围大，耐磨管的整体加工质量好。

本发明实施例的另一个目的在于：提供一种耐磨管，其易于生产，使用性能优良。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种耐磨管的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、提供基层管；

步骤S2、在所述基层管的外壁上堆焊或喷涂高硬度耐磨材料以形成耐磨层；

步骤S3、在所述耐磨层背离所述基层管的一侧面堆焊或喷涂金属材料以形成支撑层。

进一步的，步骤S1中，对所述基层管的外壁进行抛光处理。

进一步的，步骤S2中，堆焊或喷涂所述耐磨层前，对所述基层管进行预热处理，预热温度为200℃-400℃。

进一步的，提供喷涂设备，通过所述喷涂设备在所述基层管上喷涂所述耐磨层；

提供堆焊设备，通过所述堆焊设备在所述耐磨层上堆焊所述支撑层。

进一步的，沿所述基层管的长度方向，所述喷涂设备将所述高硬度耐磨材料从所述基层管的一端至另一端呈螺旋状地连续熔敷于所述基层管上；和/或，

沿所述基层管的长度方向，所述堆焊设备将所述金属材料从所述基层管的一端至另一端呈螺旋状地连续熔敷于所述耐磨层上。

进一步的，分多层堆焊或喷涂形成所述耐磨层，并使所述耐磨层达到设计厚度，每层堆焊或喷涂的厚度为0.8-1.2mm；和/或，

分多层堆焊或喷涂形成所述支撑层，并使所述支撑层达到设计厚度，每层堆焊或喷涂的厚度为0.8-1.2mm。

进一步的，步骤S3中，对所述支撑层的外表面进行抛光处理。

进一步的，所述支撑层的厚度大于等于所述基层管的管壁厚度。

进一步的，所述高硬度耐磨材料包括铁基材料、镍基材料、钴基材料或碳化物硬质相材料。

还提供一种耐磨管，由上述的耐磨管的制备方法制成。

本发明的有益效果为：通过在基层管的外壁上依次形成耐磨层和支撑层，堆焊或喷涂时，堆焊设备或喷涂设备均位于基层管的外部进行施工，使得该制备方法不受基层管的管径影响，可对任意型号的基层管进行堆焊、喷涂作业。当堆焊或喷涂的耐磨层或支撑层出现质量缺陷时，可直接对缺陷位置进行修补，以保证耐磨层和支撑层的堆焊、喷涂质量，进而保证整个耐磨管的加工质量。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例的耐磨管的剖视图。

图2为本发明实施例的喷涂设备喷涂耐磨层的示意图。

图3为本发明实施例的堆焊设备堆焊支撑层的示意图。

图中：

1、基层管；2、耐磨层；3、支撑层；4、喷涂设备；41、喷涂枪头；5、堆焊设备；51、堆焊枪头。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供的一种耐磨管的制备方法(以下称作制备方法)，用于制备耐磨管。该制备方法包括以下步骤：

步骤S1、提供一个基层管1。基层管1为碳钢管、合金钢管等，例如：GB5310-20G、GB5310-15CrMo、GB5310-07Cr19Ni10。对基层管1的外壁进行抛光处理，以去除基层管1外壁上的铁锈、氧化皮等杂质。抛光处理的方式包括：手工打磨抛光、机械砂轮、砂带、钢丝轮打磨抛光、抛丸处理、喷砂处理等。经抛光处理后，基层管1能够露出金属光泽，且表面无铁锈、氧化皮残留。

步骤S2、在基层管1的外壁上堆焊或喷涂高硬度耐磨材料以形成耐磨层2。高硬度耐磨材料包括铁基材料(例如JG-8)、镍基材料(例如Ni60A)、钴基材料(例如Co01)或碳化物硬质相材料(例如NiCr-Cr3C2、WC)等。

具体地，提供喷涂设备4和堆焊设备5，利用喷涂设备4将高硬度耐磨材料以喷涂的方式熔敷于基层管1的外壁上。利用堆焊设备5将高硬度耐磨材料以堆焊的方式熔敷于基层管1的外壁上。其中，堆焊工艺和喷涂工艺均为现有技术。堆焊工艺是焊接工艺的一种特殊应用，是利用焊接的手段改变金属材料的厚度和金属材料表面的材质。本实施例中，可通过堆焊工艺在基层管1的外壁上熔敷高硬度耐磨材料以形成包覆在基层管1外部的耐磨层2；喷涂工艺是以某种热源，将粉末或线状材料加热到熔化或熔融状态后，利用高压高速气流将其雾化并喷射到零件表面，形成覆盖层。本实施例中，可通过喷涂工艺在基层管1的外壁上熔敷高硬度耐磨材料以形成包覆在基层管1外部的耐磨层2。

具体地，在堆焊或喷涂耐磨层2前，对基层管1进行预热处理，预热温度为200℃-400℃。通过对基层管1的预热处理，可提升耐磨层2与基层管1之间的结合性能，避免产生裂纹缺陷。在实际应用中，可根据高硬度耐磨材料的材料特性合理选择对基层管1的预热温度。预热方式包括火焰加热或电磁感应加热。预热过程中和堆焊、喷涂过程中应对基层管1的温度进行检测，以保证基层管1的温度在设定值内，避免出现过烧或预热温度不足的情况。

步骤S3、在耐磨层2背离基层管1的一侧面堆焊或喷涂金属材料以形成支撑层3。金属材料包括碳钢材料(例如ER70S-6)、合金钢材料(例如ER80S-B2)和不锈钢材料(例如ER308、ER2594、ER316)等。支撑层3的作用在于保证耐磨管的整体强度、刚度等，并保证耐磨管在垃圾焚烧炉中作为干污泥喷管正常使用。当然，当支撑层3的材料在喷涂、堆焊工艺中具有预热需求时，可在喷涂、堆焊支撑层3前，对基层管1和耐磨层2进行相应的预热处理。形成支撑层3后，对支撑层3的外表面进行抛光处理，以使整个耐磨管的外表面呈光滑状态，以便在垃圾焚烧炉中安装使用。

可以理解的是，由该制备方法制成的耐磨管，包括基层管1、耐磨层2和支撑层3。基层管1位于耐磨管的内侧，支撑层3位于耐磨管的外侧，耐磨层2位于基层管1与支撑层3之间。参照图1所示，当介质(干污泥)在耐磨管内的输送过程中，介质首先与位于内侧的基层管1形成冲刷，由于基层管1为普通碳钢管，其耐磨性较弱，随着时间的推移，基层管1在介质的冲刷作用下逐渐减薄直至消失。当基层管1残缺或全部消失后，介质对位于耐磨管中层的耐磨层2形成冲刷。由于耐磨层2用高硬度耐磨材料制成，其耐磨性强，可延长整个耐磨管的使用寿命。同时，通过在基层管1的外壁上依次形成耐磨层2和支撑层3，堆焊或喷涂时，堆焊设备5或喷涂设备4均位于基层管1的外部进行施工，使得该制备方法不受基层管1的管径影响，可对任意型号的基层管1进行堆焊、喷涂作业。当堆焊或喷涂的耐磨层2或支撑层3出现质量缺陷时，可直接对缺陷位置进行修补，以保证耐磨层2和支撑层3的堆焊、喷涂质量，进而保证整个耐磨管的加工质量。

可选地，通过喷涂设备4在基层管1上喷涂形成耐磨层2，通过堆焊设备5在耐磨层2上堆焊形成支撑层3。在基层管1上先进行喷涂，可避免基层管1因高温而产生表面熔化，减少对基层管1的本身结构造成破坏。然后在耐磨层2上进行堆焊，有利于提高支撑层3的形成效率，达到即保证耐磨管的加工质量又能提高加工效率的目的。

具体地，参照图2所示，图2中的箭头方向为基层管1的运动方向。耐磨层2的具体加工方法为：喷涂设备4包括用于输出高硬度耐磨材料的喷涂枪头41和用于安装、驱动基层管1运动的驱动组件。基层管1安装在驱动组件上，驱动组件驱动基层管1绕自身轴线方向转动，并沿着基层管1的长度方向相对于喷涂枪头41移动。喷涂枪头41位于基层管1的一侧，被高温和高压气流雾化的高硬度耐磨材料从喷涂枪头41喷出并熔敷于基层管1的外壁上。沿基层管1的长度方向，高硬度耐磨材料从基层管1的一端至另一端呈螺旋状地连续熔敷于基层管1上以形成耐磨层2。可以理解的是，由于高硬度耐磨材料从喷涂枪头41连续喷出，在基层管1的旋转和移动下，高硬度耐磨材料在基层管1上的附着点的轨迹呈现螺旋状。该方法使得基层管1的圆周方向受热均匀，进而可避免基层管1在喷涂时因受热不均而产生弯曲变形。

具体地，参照图3所示，图3中的箭头方向为基层管1的运动方向。支撑层3的具体加工方法为：堆焊设备5包括用于输出金属材料的堆焊枪头51和用于安装、驱动基层管1(基层管1的外壁包覆有耐磨层2)运动的驱动组件。基层管1安装在驱动组件上，驱动组件驱动基层管1绕自身轴线方向转动，并沿着基层管1的长度方向相对于堆焊枪头51移动。堆焊枪头51位于基层管1的一侧，金属材料以焊丝、焊带的形式从堆焊枪头51输出并熔敷于耐磨层2的外壁上。沿基层管1的长度方向，金属材料从基层管1的一端至另一端呈螺旋状地连续熔敷于耐磨层2上以形成支撑层3。可以理解的是，由于金属材料从堆焊枪头51连续输出，在基层管1的旋转和移动下，金属材料在耐磨层2上的附着点的轨迹呈现螺旋状。该方法使得基层管1和耐磨层2的圆周方向受热均匀，进而可避免基层管1在堆焊时因受热不均而产生弯曲变形。

可选地，在堆焊或喷涂耐磨层2，以及堆焊或喷涂支撑层3时，可分多层进行堆焊或喷涂。本实施例中，每层或喷涂的厚度为0.8-1.2mm。在实际应用中，耐磨层2和支撑层3的实际堆焊、喷涂的层数根据耐磨层2和支撑层3的设计厚度配合选择。例如，当耐磨层2的设计厚度为2mm时，可分两层堆焊或喷涂形成耐磨层2，每层堆焊或喷涂的厚度为1mm。

可选地，支撑层3的厚度大于等于基层管1的管壁厚度。可以理解的是，支撑层3的作用实质上为代替基层管1在垃圾焚烧炉中安装使用。随着时间的推移，在介质的冲刷下基层管1或残缺直至消失。因此，支撑层3起到对整个耐磨管的支撑作用。支撑层3的厚度不小于基层管1，以使支撑层3具有与基层管1相当的结构强度，以便安装使用。

具体地，耐磨层2的厚度可根据高硬度耐磨材料的耐磨特性以及耐磨管的设计使用寿命综合考虑。目的在于通过耐磨层2接受来自耐磨管内的介质的冲刷作用，以保证整个耐磨管2在垃圾焚烧炉中的使用性能。

可选地，堆焊或喷涂耐磨层2后，对耐磨层2进行检查，并对耐磨层2的缺陷进行修补。同理，堆焊或喷涂支撑层3后，对支撑层3进行检查，并对支撑层3的缺陷进行修补。

本实施例的有益效果为：通过在基层管1的外壁上依次形成耐磨层2和支撑层3，堆焊或喷涂时，堆焊设备5或喷涂设备4均位于基层管1的外部进行施工，使得该制备方法不受基层管1的管径影响，可对任意型号的基层管1进行堆焊、喷涂作业。当堆焊或喷涂的耐磨层2或支撑层3出现质量缺陷时，可直接对缺陷位置进行修补，以保证耐磨层2和支撑层3的堆焊、喷涂质量，进而保证整个耐磨管的加工质量。

如图1所示，还提供一种耐磨管，由上述制备方法制成。耐磨管包括基层管1、耐磨层2和支撑层3，其中，基层管1为碳钢管，耐磨层2设置于基层管1的外壁上，且耐磨层2覆盖基层管1的整个外壁。支撑层3设置于耐磨层2背离基层管1的一侧面，且支撑层3覆盖耐磨层2的整个外壁。该耐磨管由于将耐磨层2和支撑层3依次设置在基层管1的外部，以便从基层管1的外部进行堆焊或喷涂作业以形成耐磨层2和支撑层3，避免堆焊设备5或喷涂设备4伸入基层管1进行作业，相比于现有技术中在基层管1的内壁形成耐磨层2的制备方法，该耐磨管具有易于生产的特点。同时，在基层管1外部形成耐磨层2，方便对耐磨层2的加工质量检查和返修，以保证耐磨层2的加工质量，保证耐磨管在运行中的整体耐磨性能，进而提升整个耐磨管在垃圾焚烧炉中的使用性能。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。