Introduzione

Nel trasporto dei liquami minerari, il materiale del tubo è esposto a una pressione molto maggiore della sola pressione interna.

Le particelle minerali si muovono continuamente attraverso la tubazione, creando abrasione scorrevole e impatto delle particelle. A seconda del minerale e delle condizioni di lavorazione, l'impasto liquido può contenere anche acidi, alcali, sali o prodotti chimici di processo.

Ciò crea una domanda pratica per gli ingegneri minerari e gli acquirenti:

Quale materiale di rivestimento può fornire il giusto equilibrio tra resistenza all'usura, resistenza agli urti, resistenza chimica e temperatura operativa?

Le opzioni comuni includono tubi in acciaio-rivestiti in ceramica, tubi in acciaio-rivestiti in gomma eTubo in acciaio rivestito in UHMWPE-.

Il confronto seguente mostra perché l'UHMWPE è considerato per molte applicazioni di condotte minerarie abrasive.

UHMWPE vs Ceramica-Acciaio rivestito vs Gomma-Acciaio rivestito

1. Perché la resistenza all’usura è importante nelle condotte minerarie?

I liquami minerari possono contenere particelle minerali dure e spigolose.

Quarzo, silice, frammenti di roccia e altri solidi abrasivi possono entrare continuamente in contatto con la superficie interna del tubo. Nel corso del tempo, questo scivolamento e impatto ripetuti possono ridurre lo spessore delle pareti delle tubazioni in acciaio convenzionali.

L’usura è particolarmente importante in:

Condutture degli sterili

Condutture di concentrati minerali

Condutture dei liquami minerali

Circuiti di macinazione

Linee idrocicloniche

Linee di scarico della pompa

Gomiti e altri cambiamenti di direzione-del flusso

La gravità dell'usura dipende da qualcosa di più della semplice concentrazione di particelle. La durezza delle particelle, la dimensione delle particelle, la forma delle particelle e la velocità del liquame influiscono tutti sull'effettivo meccanismo di usura.

Questo è il motivo per cui un rivestimento-resistente all'usura può diventare una parte importante della progettazione di condotte minerarie.

2. Perché l'UHMWPE viene utilizzato come rivestimento dei tubi

UHMWPE sta perPolietilene ad altissimo peso molecolare.

Il materiale è noto per la sua elevata resistenza all'usura, la superficie a basso-attrito, la resistenza agli urti e la resistenza chimica.

Se utilizzati come rivestimento interno di un tubo in acciaio, i due materiali svolgono funzioni diverse:

L'acciaio fornisce supporto strutturale.

UHMWPE protegge la superficie del flusso interno.

Questa combinazione è particolarmente utile quando la tubazione richiede sia resistenza meccanica che protezione contro l'usura dei liquami interni.

Invece di chiedere alla sola parete in acciaio di resistere all'abrasione continua, il rivestimento UHMWPE diventa la principale superficie-resistente all'usura.

3. UHMWPE vs ceramica: la resistenza all'usura non è l'unico fattore

I tubi in acciaio rivestiti in ceramica- sono ben noti per la loro elevata durezza e resistenza all'abrasione.

Ciò rende la ceramica attraente nelle applicazioni che comportano una forte abrasione da scorrimento e temperature operative elevate. Alcuni sistemi rivestiti in ceramica-possono funzionare a temperature ben oltre l'intervallo dei rivestimenti polimerici.

Tuttavia, la ceramica ha un comportamento materiale diverso dall’UHMWPE.

La ceramica è dura ma relativamente fragile. Impatti, vibrazioni e shock termico possono diventare considerazioni importanti a seconda della progettazione del sistema.

UHMWPE fornisce una combinazione diversa:

Resistenza all'abrasione + tenacità agli urti + resistenza chimica

Per i sistemi di liquami minerari in cui sia l'abrasione che l'impatto ripetuto rappresentano un problema, questa combinazione può essere importante.

La scelta del materiale dovrebbe quindi dipendere dal meccanismo di usura dominante piuttosto che selezionare semplicemente il materiale con la durezza più elevata.

4. UHMWPE vs gomma: impatto e condizioni chimiche

Il rivestimento in gomma è ampiamente utilizzato nelle applicazioni con liquami perché la sua elasticità gli consente di assorbire l'impatto delle particelle.

Ciò può essere utile nei sistemi in cui il carico d'impatto è una delle principali preoccupazioni.

Tuttavia, le prestazioni della gomma dipendono fortemente dalla formulazione della gomma e dall'ambiente chimico. Diverse mescole di gomma vengono selezionate per diverse condizioni chimiche e operative.

UHMWPE affronta il problema in modo diverso.

La sua elevata resistenza agli urti è combinata con una superficie liscia, a basso-attrito e un'ampia resistenza chimica.

Per le applicazioni minerarie in cui si verificano contemporaneamente abrasione ed esposizione chimica, l'UHMWPE può quindi essere considerato un materiale di rivestimento alternativo.

5. La resistenza chimica è importante nel settore minerario

L'abrasione non è sempre l'unico problema.

A seconda del minerale e del processo di lavorazione, i liquami minerari possono contenere:

Componenti acidi

Prodotti chimici alcalini

Cloruri

Solfati

Reagenti di processo

Drenaggio delle miniere acide

L'acciaio può essere suscettibile alla corrosione elettrochimica se esposto a determinati ambienti chimici.

L'UHMWPE ha una buona resistenza a molti acidi, alcali e sali, motivo per cui i rivestimenti polimerici sono considerati per il servizio con liquami chimicamente aggressivi.

Tuttavia, la resistenza chimica non dovrebbe mai essere considerata un’affermazione assoluta.

L’effettiva compatibilità va valutata in base a:

Tipo chimico

Concentrazione

Temperatura

Tempo di esposizione

Composizione del liquame

6. Perché i gomiti necessitano di una protezione speciale contro l'usura

Una delle aree più importanti in una conduttura di liquami minerari è il gomito.

In un tratto rettilineo, le particelle generalmente seguono la direzione principale del flusso.

In corrispondenza di un gomito, la direzione del flusso cambia. La quantità di moto delle particelle fa sì che i solidi abrasivi si spostino verso aree specifiche della curvatura, aumentando l'impatto localizzato e l'abrasione da scorrimento.

Ciò può far sì che i gomiti si usurino più velocemente rispetto alle sezioni di tubo diritte vicine.

Per questo motivo, una pipeline mineraria UHMWPE completa può includere:

Tubo dritto rivestito in UHMWPE-

Gomiti rivestiti in UHMWPE-

T-shirt foderate in UHMWPE-

Riduttori rivestiti in UHMWPE-

Connessioni flangiate

L'utilizzo dello stesso concetto di rivestimento-resistente all'usura sui raccordi critici aiuta a mantenere una protezione più uniforme lungo tutta la pipeline.

7. Temperatura: dove la ceramica ha un vantaggio

La temperatura è un'area in cui i tre materiali nel confronto sono chiaramente diversi.

La tabella mostra un intervallo operativo approssimativo di:

Acciaio rivestito UHMWPE-:Da -40 gradi a +80 gradi

Acciaio rivestito in gomma-:fino a circa 70 gradi

Acciaio rivestito in ceramica-:fino a circa 400 gradi

La ceramica diventa quindi rilevante per applicazioni che coinvolgono temperature oltre l’intervallo pratico dei rivestimenti polimerici o in gomma.

Per il trasporto dei liquami minerari a temperatura-normale, tuttavia, la temperatura potrebbe non essere il fattore di selezione principale.

In questi casi, l'abrasione, l'impatto, la compatibilità chimica, la pressione e la configurazione della tubazione possono avere una maggiore influenza sulla scelta del materiale.

8. Ribasamento e manutenzione

Le condutture minerarie alla fine richiedono ispezione e manutenzione.

La facilità di riparazione o sostituzione del rivestimento interno può quindi influenzare la strategia di manutenzione complessiva.

Il tubo in acciaio rivestito in UHMWPE- può essere progettato in modo che il rivestimento-resistente all'usura e il guscio in acciaio strutturale svolgano funzioni separate.

A seconda della struttura del prodotto, è possibile prendere in considerazione il ribasamento o la sostituzione quando il rivestimento interno raggiunge il limite di servizio.

Ciò può essere particolarmente utile per le condotte minerarie a lunga-distanza in cui la sostituzione di un'intera conduttura in acciaio comporterebbe notevoli lavori di installazione.

9. Dove vengono utilizzati i tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE-?

I tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE- possono essere presi in considerazione per una gamma di applicazioni minerarie e di lavorazione-dei minerali.

Trasporto degli sterili

Gli sterili possono contenere particelle minerali dure e possono essere trasportati su lunghe distanze.

La combinazione di uno strato strutturale in acciaio e di un rivestimento resistente all'usura-UHMWPE può essere presa in considerazione laddove sono richiesti sia supporto meccanico che protezione interna dall'abrasione.

Concentrato Minerale

Il trasporto del concentrato può comportare elevate concentrazioni di solidi e particelle abrasive.

La scelta effettiva del tubo dovrebbe basarsi sulla dimensione delle particelle, sulla durezza, sulla concentrazione, sulla velocità e sulla pressione.

Lavorazione dei minerali

Le tubazioni attorno alla macinazione, alla classificazione e ad altre fasi di lavorazione possono subire usura localizzata.

I gomiti, i collegamenti della pompa e altri cambi di direzione-del flusso dovrebbero ricevere particolare attenzione.

Trasporto liquami

È possibile prendere in considerazione tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE- laddove il flusso continuo di liquame abrasivo crea un significativo problema di usura interna.

10. Specifiche dei tubi in acciaio rivestiti UHMWPE-

Per un'applicazione mineraria, gli acquirenti non dovrebbero selezionare un tubo rivestito solo in base al diametro nominale.

I parametri tecnici importanti includono:

Le specifiche effettive devono essere confermate in base alla struttura specifica del tubo e alle condizioni operative.

11. In che modo gli acquirenti del settore minerario dovrebbero scegliere il materiale di rivestimento?

Non esiste un unico materiale di rivestimento adatto a ogni applicazione mineraria.

Iniziate invece dal meccanismo di fallimento vero e proprio.

Se l'abrasione è la preoccupazione principale

Valutare:

Durezza delle particelle

Dimensione delle particelle

Concentrazione del liquame

Velocità del flusso

Geometria della pipeline

Se l'impatto è la preoccupazione principale

Prestare particolare attenzione a:

Particelle grossolane

Gomiti

Scarico della pompa

Cambiamenti di direzione

Vibrazione

Se l'esposizione chimica è significativa

Valutare:

pH

Tipo chimico

Concentrazione

Temperatura operativa

Tempo di esposizione

Se la temperatura è estremamente elevata

Potrebbe essere necessario prendere in considerazione la ceramica o un altro materiale ad alta-temperatura piuttosto che selezionare un rivestimento polimerico semplicemente a causa della sua resistenza all'usura.

Questa è la chiave per la corretta selezione del materiale:

Non selezionare il rivestimento basandosi solo sulla resistenza all'abrasione. Selezionarlo in base alla condizione operativa completa.

Perché prendere in considerazione l'UHMWPE per le condotte minerarie?

Il confronto nel grafico mostra il motivo principale per cui l'UHMWPE attira l'attenzione nelle applicazioni minerarie.

Fornisce una combinazione di proprietà anziché fare affidamento su una singola caratteristica prestazionale:

Elevata resistenza all'usura

Buona resistenza agli urti

Buona resistenza chimica

Superficie interna liscia

Basso attrito

Manutenzione e ribasamento relativamente facili

Per le applicazioni con liquami minerari che operano entro il suo intervallo di temperatura e pressione, questa combinazione può essere utileTubo in acciaio rivestito in UHMWPE-un'opzione pratica.

Il guscio in acciaio fornisce supporto strutturale, mentre il rivestimento in UHMWPE è progettato per proteggere la superficie interna dal contatto continuo con liquami abrasivi.

Domande frequenti

I tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE- sono adatti per i sterili?

Può essere adatto per il trasporto degli sterili dove l'abrasione e l'esposizione chimica sono considerazioni importanti. La selezione finale dovrebbe basarsi sulle caratteristiche dei residui, sulla pressione, sulla velocità, sulla temperatura e sulla configurazione della tubazione.

I tubi in acciaio-rivestiti in ceramica sono più resistenti-all'usura rispetto all'UHMWPE?

La ceramica può fornire durezza e resistenza all'abrasione estremamente elevate, in particolare in applicazioni adatte ad alta-temperatura o con forte abrasione-da scorrimento. L'UHMWPE offre un diverso equilibrio tra resistenza all'abrasione, tenacità agli urti e resistenza chimica.

Perché scegliere UHMWPE invece del rivestimento in gomma?

L'UHMWPE può essere considerato laddove la resistenza all'abrasione e la resistenza chimica sono importanti insieme. La gomma rimane utile laddove il suo assorbimento degli urti e la sua flessibilità sono vantaggiosi. La scelta corretta dipende dal liquame effettivo e dalle condizioni operative.

I tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE- possono gestire i liquami minerari ad alta-pressione?

Il guscio in acciaio fornisce supporto strutturale alla pressione, ma la pressione consentita dipende dal diametro del tubo, dallo spessore della parete in acciaio, dalla struttura del rivestimento, dal design del giunto e dalla pressione nominale. La valutazione PN specifica deve essere confermata prima dell'ordine.

I gomiti rivestiti in UHMWPE- necessitano di particolare attenzione?

SÌ. I gomiti sono spesso punti- soggetti a elevata usura poiché il liquame cambia direzione e le particelle abrasive possono concentrarsi nel raggio esterno della curvatura.

Conclusione

La scelta delle condotte per i liquami minerari non è semplicemente una scelta tra acciaio, gomma e ceramica.

Ogni materiale ha una diversa combinazione diresistenza all'usura, resistenza agli urti, resistenza chimica, capacità di temperatura e caratteristiche di manutenzione.

La ceramica è attraente per le alte-temperature e le condizioni di abrasione grave. La gomma può fornire un forte assorbimento degli urti in un servizio con liquame adatto.I tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE- offrono una combinazione equilibrata di resistenza all'abrasione, resistenza agli urti e resistenza chimica per molte applicazioni con liquami minerari.

Per le condotte degli sterili, dei concentrati e dei liquami minerali, la decisione finale dovrebbe essere basata sui dati effettivicaratteristiche delle particelle, concentrazione del liquame, velocità, pressione, temperatura e geometria della tubazione.

È qui che i tubi in acciaio rivestiti in UHMWPE- possono diventare una soluzione pratica per i complessi sistemi di condotte minerarie.

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