专利名称:流体管道耐磨损表面的抗蚀突块的制作方法
本发明有关在暴露于侵蚀性流动介质造成的磨蚀作用和磨损下的耐磨表面，在其上设置抗蚀突块的问题。诸如用于传递流体的管道内的表面。特别是有关用特殊形状和格局设置在肘形管内表面的径向外端部分上，用以作表面抗蚀防护的抗蚀突块。
在管道中利用突块作流束分流的手段，已为习见之事。例如，从煤粉研磨机排出口排出的煤-空气混合物，其重颗粒的分流随容积变化，因而常在管道中利用突块，作为机械性手段，把煤粉流束向位于排出口下游的各管道进行平均分配。但是，在过去使用这种突块时，流速很低，因此内表面上的磨损没有成为问题。
过去为了克服运输煤，砂等磨蚀性颗粒固体的流体运截管道中的不利侵蚀。常用各种硬质材料，如铸铁，硬镍合金，不锈钢和有相当高的布氏硬度值的类似材料。而且还试验过在管道的内表面上包覆各种陶瓷或金属补块提供抗磨蚀硬材料覆盖层。有一种方法是使用抗磨蚀的陶瓷材料。诸如亚硝酸盐粘合的碳化硅，密实氧化铝或熔铸氧化铝，粘接在管道的内表面上。虽然这样使用的粘合陶瓷材料是有效的，但是由于陶瓷材料和其粘合剂有厚度要求，使金属管道的重量增加，并相应增多了费用。陶瓷在这方面的使用还有其他的缺点，就是陶瓷材料和其外部的金属管道或容器的热胀系数有差异，并且在运转时有热振荡造成损坏的潜势。
因此人们普遍认识，在某些情况下，流体管道中使用突块是有局限性的。例如，美国专利第1，518，705号颁发给Raun的专利案中。揭示了一种管道和肘管形式，在内表面上有一体铸造的纵向波形，作对流动颗粒材料耐磨的表面。颁发给Hoelzel的美国专利第2.834.059号中，揭示了一种运输散装绝缘材料的气动散装货物运输系统，有许多针或齿交错放置，从管道壁上向内伸展。以利流量控制并防止纤维材料聚集。颁发给Phillips的美国专利第3.924.901号也揭示了一种颗粒集累抑制器，有放置在肘管内表面上的各种形状翅形突片。将颗粒转向和分散，但是没透露防止侵蚀性能力如何。因此，在为流体管道的内表面上提供抗蚀保护方面，有需要作进一步的改进，尤其在运输磨蚀性和/或侵蚀性材料的肘管方面，诸如空气载运的煤粒和热烟道气体传载的颗粒炉灰固体等。对于抗侵蚀的防护，本发明提出了有利的改进。
本发明提出了适合供载运磨损材料流体在里面流通的流体管道，管道在其内耐磨表面上，有按交错格局安排的突块，作表面的抗蚀防护，特别适合约超过60英尺/秒的高表面速度。用于这种流体管道或容器内侧的抗蚀突块的形状为O角锥形，成行排列，相邻两行的突块交错放置。这些突块可以分别铸造，或用其他方法附加在流体管道的内表面上，也可以做成带材上的突块行，然后将带材在流径上固定。最好将突块固定在肘管内表面的径向外端的部分上，也可以在板材上布置多数突块，然后把板材在肘管内表面径向外端的部分上焊接。把抗蚀突块做成角锥形，最好至少有三个面，然而也可以采用其他的类似形式或形状。突块的硬度至少应约有布氏硬度值100，以120-250为最好。这种抗蚀突块特别适合表面速度约超过60英尺/秒的含颗粒流体束用的管道，最好能适用于80-150英尺/秒的表面速度。
在运转中，根据本发明提出的突块对流束造成局部障碍，阻止流动介质中的磨蚀性颗粒进入流注里去，并使它折向，从而打散颗粒的聚团，减低它们的速度并改变它们的冲撞角度等等，所有这些造成侵蚀的因素。典型的应用是在输煤管道弯头里，用以降低煤一空气流束中含有的硬质材料，如硅、铁、页岩等的颗粒。估计用相对硬的抗磨蚀材料，诸如各种结构的铸铁和钢，做成的球体，矩形体或其他类似形体，可用以处理带磨蚀性的流动介质。用非磨蚀性材料，把磨蚀性颗粒流束折向或冲散，也能提高突块的效率。在这种情况下，由于流束的折向作用，和突块的付代价(Sacrifisial)磨蚀，从而减低了管壁的磨蚀。利用突块的形状，也能够将一些流动介质颗粒截留，这样便可有利地利用流动介质去侵蚀流动介质。
本发明的一个优点是由于突块用有规则的交错格局安排，以产生紊流，因而带磨蚀颗粒通过管道的流体的流束被扰乱，从而多数磨蚀性颗粒不对管道壁冲撞使管道侵蚀，于是管道的内表面就基本被保护住了。
兹参照附图对本发明作叙述，附图内容简单介绍如下图1表示运载含有磨蚀性颗粒流体的管道弯管总纵向剖面，在其内表面的径向外端部分上设有突块。
图2所示为图1沿2-2′的横断面图。
图3为俯视细节图，表示角锥形突块相互关系的典型交错位置。
图4表示图3突块沿4-4′的正视图。
图5表示肘管的部分纵向剖面，说明将有多数突块的带材，在肘管内表面的径向外端部分上固定的可行方法。
图6表示图5沿6-6′的横向截面。
图7及图8各为俯视及正视图，分别表示在管道内壁上固定多数突块的另一方法。
图1为本发明的一种可行实施方案的总貌。表明用以运送一种磨蚀流体的管道肘管10的纵向剖面。这种流体有如动力设备上用的空气载运的煤粉或炉灰颗粒。肘管10有在其内表面径向外端弧形部分11上，规则布置的多数突块12。肘管10一般有不小于约30度的夹角α，但不得大于90度。突块12最好排成行列14以便构造或设置。肘管10的径向外端部分11上的突块12，其位置在图2的横向截面图中更为清晰。
如图3的细节所示，突块12一般采用三角锥形状，在定向上要使它有一个前缘13和一个顶点15，并至少有三个带角的面16，但这突块也可以有其他的类似形状。在相邻的两行列14中，突块12应有交错的布局，以求产生增高的紊流，有效地破坏在邻近管道10的径向外端部分11处的流体束的形状，从而防止磨蚀颗粒对肘管外壁的磨擦，而造成对管道不利的侵蚀。突块12最好有等边三角形锥体的形状，前缘13对着流体流动的方向定位，如图中箭头18所示，但也可以用各种角度和流体流动方向定位，以求产生紊流，有效地破坏流束的形式，防止管道内表面的侵蚀。流束被冲散以后，磨蚀性颗粒减速，减低了磨蚀性，从而减小了下游突块阻挡流束时受到的侵蚀。突块的高度或粗度使障碍物上产生侵蚀。吸收一个部分上的侵蚀力和能量，使这个部分上有持续的压力保持能力，和管道的延长使用寿命。
突块的各个面可以做成平坦的或弧面形。并且突块的高度，底的宽度和突块之间的节距随管道肘管的直径，管道内流通的流体和磨蚀介质的类别，以及流体的表面速度变化。据发现突块12的有效位置布局应为两突块之间的节距p为突块底宽度w的2-5倍。相邻两行的突块按交错的布局放置，如图3及图4所示。曲率半径较小的肘管，突块12的节距p最好减小。并且如图4所示的突块12的高度H应该约在底宽w的平均宽度0.5-1.5倍之间。高度H对宽度w的比例一般在0.7-1.3之间。
突块12一般如图3和图4所示，在管道10的表面11上一体铸造。但是突块也可以方便而有利地附加到管道10的内壁部分11上去，方法是利用带材上有间距的开孔22，先把许多突块用钎焊或熔焊焊到金属带材20上去。然后再利用有间距的开孔24，把众多的金属带用钎焊或熔焊焊接到管道10的内表面11部分上去。一般如图5所示。金属带20上有开孔24，并可以在24处把它用电铆焊焊到管道10的内表面11上去，图7和8所示更加清楚。
突块的表面硬度至少应与管道壁的表面11相等，至少应为布氏硬度100，通常在布氏硬度值120-250之间。管道和突块的最适当的材料是铸铁和钢。本发明最适用于有12-20英寸直径的弧形管道或肘管，其曲率半径一般约为肘管直径的1.5-2.5倍。肘管10一般有一个在30°到90°之间的夹角α。
参考下面关于本发明的有抗蚀突块的流体管道的构造的举例，便可对本发明有更好的了解。
一种有额定直径20英寸，夹角90°，并有曲率半径为40英寸的肘管，系按ASTM-A28材料标准用铁铸造而成，其径向外端管壁厚度为1.25英寸，径向内端的管壁厚度为0.750英寸。角锥形的突块有三个平坦的等边面，有规则地铸造在肘管内壁的径向外端的半部上，图1到4中都有相似展示。角锥体突块的等边的面的宽度为1.25英寸，高度为1.02英寸，各个以2.25英寸的间距定位，在相邻的两行中交错放置。行距在肘管的外圆周处为2.375英寸。这种在肘管内表面上有有规则的一体铸造的实块的结构，提供了一种肘管，当用于运送空气传载的煤颗粒时，抗侵蚀性能有很大的提高。
一种外径为18英寸，夹角为90°，曲率半径为27英寸，用低碳合金钢制成的肘管。三角等边锥形边的量度为1.25英寸。用2.25英寸的间距定位，用电铆焊焊接在宽度为2.5英寸的钢带材上。每条钢带上有一行有间距的角锥，然后将钢带用电铆焊焊接在肘管内壁的外半部上，图5-8中都有相似的展视。这种构造有各别铸造的突块，通过焊接做成一个全组配的构造，适合在运输磨蚀性颗粒方向的应用。
虽然已对本发明作了广义的，并根据理想实施方案所作的叙述，应理解到本发明还可以在下列权利要求
所设定的范围内，作各种修改和变更。
权利要求
1.一种供含有磨蚀性固体的流体流通的管道，其特征在于上述管道至少在其部分内表面上，有附加在上面的众多突块，上述突块有角锥体形状。因而产生含固体的流体的紊流。并为管道的内表面提供抗侵蚀的防护性能。
2.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述管道弯成弧形，在管道的内表面的径向外端表面部分上，设有突块。
3.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述突块为各有三个平坦面的角锥体。
4.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述突块的相邻突块中心距离，为突块底平均宽度的2-5倍。
5.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述突块高度与宽度的比例为0.7∶1至1.3∶1。
6.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述突块与上述管道内表面为一体制造的。
7.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述突块各别以焊接方法加附在管道的内表面上。
8.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于在一块金属板上加附众多的突块，而有众多的上述金属板附加在管道的内表面上。
9.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述突块的硬度至少为布氏硬度值100。
10.如权利要求
第1项中之流体流束管道，其特征在于上述管道为一肘管，其夹角为30-90度。
11.一种供含有磨蚀性固体的流体流通的管道，其特征在于内有附加在内表面径向外端的部分上的突块，上述突块为角锥体形状，设放在金属板上，这种金属板以平行的格局附加在管道上述内表面上，从而突块在管道的内表面上形成交错放置的布局。
专利摘要
一种流体流束管道，其耐磨内表面上有多个抗蚀突块，以减少含有磨蚀颗粒的流体流束所造成的侵蚀。抗蚀突块通常布置在肘管的径向外端部分，最好有角锥体形状，与流体流向交错排列，也可采用其它类似形状。突块可以和管道内壁制成一体，也可以焊接在管壁上，或将各有一行突块的弧形件焊接在管壁上。这样，可以减少流速50英寸/秒以上含颗粒流体流束的侵蚀，在磨损率高的部位上破坏流体的流束形式，减低其速度，改变颗粒的冲撞角度。
文档编号B65G53/52GK85104756SQ85104756
公开日1986年12月31日 申请日期1985年6月19日
发明者约瑟夫·麦古夫 申请人:福斯特惠勒能源公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan