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镀锌管做除尘管道,行不行
2 小时前   浏览:0   作者:管道

一个做金属打磨的车间,六台砂带机排成一排,除尘管道原来用的是 1.2 毫米镀锌钢板卷的螺旋管,跑了两年多没出问题。今年扩产,加了两台机器,施工队为了省钱,把主管从螺旋管改成了 DN200 的镀锌钢管,壁厚 4 毫米,看着比原来还厚实。

三个月后,第一个弯头的外侧磨穿了一个洞,粉尘从洞里往外喷。换了一个,两个月又穿。老板不理解:管子壁厚 4 毫米,比原来的 1.2 毫米厚三倍,怎么反而先烂。

先给结论:镀锌管做除尘管道,短支管、干性粉尘、低浓度可以用,主管和弯头不适合。问题不在钢管本身,在表面那层锌。锌层只有几十微米,磨料一冲就没了,露出裸钢以后,除尘管道的寿命就按钢的磨损速度算,壁厚再厚也顶不住弯头外侧的冲击角。

除尘管道弯头外侧磨损与锌层剥落示意

一、规范把除尘单独列一列,是有原因的

GB 50243-2016 表 4.2.3-1 里,除尘系统风管的板材厚度单占一列,数值比同尺寸的送风管高出三到七倍。断面不大于 320 要 2.0 毫米,450 到 630 要 3.0 毫米,630 到 1000 要 4.0 毫米,1000 到 1500 要 5.0 毫米。

同样直径,送风管 0.5 到 0.75 就够。这个差距不是保守,是磨损量算出来的。含尘气流的管壁损失跟粉尘浓度、颗粒硬度、粒径、流速都有关系,其中流速的方次最高,一般按三次方估算。

管道里没有锌层这个变量,整根管都是同一种钢,磨掉多少都是钢在磨。镀锌管不一样,外面那层锌只有几十微米,它挡不住磨料,只挡得住锈。

二、锌层有多厚,能顶多久

热镀锌管的锌层按 GB/T 3091 分档,300 克档折单面约 21 微米,500 克档约 35 微米。壁厚 6 毫米以上的构件按 GB/T 13912 可以做到平均 85 微米。除尘管道常用的 DN100 到 DN200,锌层大多在 35 到 60 微米之间。

这几十微米在含尘气流里能撑多久,取决于工况。打磨铝件、砂轮灰细、浓度低,锌层可能撑一两年;打磨铸件、喷砂、抛丸,颗粒粗、棱角尖、浓度高,几周就磨光。

锌层磨光以后不会立刻出事,因为钢还在。但这时候管道变成了裸钢管,内壁开始锈。锈层疏松,附着力差,被气流一带就掉,掉下来的铁锈混进粉尘,除尘器的滤袋先遭殃。滤袋堵了,系统风量降下来,管道里的流速不够,粉尘开始沉积,沉积的粉尘又加剧局部磨损。这是一个往下走的循环。

现场还有一种情况更隐蔽:管内壁先锈,锈层把管壁占去零点几毫米,看着没薄多少,但锈层下面的钢已经在点蚀。等到外面看出鼓包,里面已经快透了。

三、弯头为什么先坏

直管里的粉尘基本是顺着管壁滑过去的,冲击角小,磨损均匀。弯头不一样,气流要转向,粉尘靠惯性撞在外弧侧,冲击角接近九十度。

冲击磨损和滑动磨损的量级差得很远。同样的流速和浓度,弯头外弧侧的磨损速率常常是直管的五到十倍,曲率半径越小、弯角越急,倍数越高。

弯头的磨损还不是均匀的,集中在外弧侧中间那一条带子上,先出一个亮点,再变成一个凹坑,凹坑边缘卷起,气流在那里形成涡,磨损加速。等到磨穿,往往是一个手指大的洞,不是整片薄。

镀锌管的弯头是成品冲压弯头,外弧侧在成型时本来就减薄,这一点在 镀锌管弯头,壁厚为啥薄了 里算过。外弧侧薄,加上冲击角,再加上锌层最先被磨掉,三个因素叠在一个位置上,弯头当然先穿。

四、流速这道选择题

除尘管道的流速不能低。低了粉尘沉在管底,越积越厚,到头来整根管堵死。水平管的最低流速要按粉尘的性质定,一般取 14 到 20 米每秒,粗颗粒、密度大的取上限。

流速按三次方影响磨损。18 米每秒比 14 米每秒高 29%,磨损量按三次方算是 2.1 倍。这就是为什么同样一条线,把风量调大以后弯头寿命掉得那么快。

反过来,为了减磨把流速降到 12 米每秒,粉尘开始沉积,堵管的麻烦比磨穿来得更快。这个区间很窄,靠调风量解决不了磨损问题。

能做的是把流速的分布调匀。一根主管带六条支管,如果不装调节阀,靠近风机的那条支管风量最大,流速最高,磨损最重,远端反而不够。支管上装手动调节阀,把风量按设计值调平,比整体加风速有用。

五、真要耐磨,得换思路

第一条路是加厚。把弯头换成加厚壁的,或者用耐磨弯头。壁厚从 4 毫米加到 6 毫米,寿命按比例延长一半,但重量和造价都上去了,而且只是推迟,不是解决。

第二条路是贴耐磨层。弯头外弧侧内壁贴陶瓷片,用耐高温胶粘或者焊接龟甲网固定。陶瓷的硬度远高于钢,耐磨性能是碳钢的十几倍,代价是弯头变重、造价翻几倍,而且陶瓷片会掉,掉了以后局部反而磨得更快。

第三条路是改结构。用大曲率半径的弯头,R 取 2D 到 3D,让转向变缓,冲击角变小,磨损能降一半以上。空间不够的地方,用耐磨的背包式弯头,外弧侧做一个死角和积灰垫层,让粉尘打在粉尘上,这是最省钱有效的办法。

第四条路是换材质。除尘管道用普通碳钢卷管,内壁做耐磨涂层,或者直接上铸石管、超高分子量聚乙烯管。塑料管耐磨、不锈、轻,缺点是不耐温、不导电,用在有防爆要求的地方要单独评估。

不论走哪条路,弯头和直管要能拆。磨损是必然的,把弯头做成法兰连接的可换段,坏了拆两个螺栓换一个,比整根管割了重焊省太多。

六、防爆和静电,镀锌管反而是加分项

木粉、铝粉、面粉、塑料粉,这些粉尘在管道里高速流动会起静电。静电积累到一定程度放电,管道里就是一团可燃粉尘云,后果不用描述。

粉尘防爆的安全规程要求除尘系统和管道可靠接地,管道之间要跨接,法兰处要用导电垫片或者跨接线,整条管路对地电阻要小。镀锌管是金属管,导电性好,这一点比塑料管有优势。

但镀锌也有个细节要注意。锌层表面会生成一层氧化膜,接触电阻比裸钢高。法兰连接处如果只靠螺栓压紧,中间夹了橡胶垫,电气上就是断开的。跨接线不能省。

静电接地怎么接、接地电阻要求多少,和管道接地的道理相通,镀锌管能不能当接地体 里讲过哪些能当接地体、哪些只能做等电位连接,除尘管道属于后者。

还有一条,除尘管道里不能有积尘的死角。水平管要有清灰口,三通要顺向斜接不要正交,管道变径要用渐扩渐缩不要台阶。积尘的地方既磨又积热,是事故的起点。

七、湿式除尘,镀锌管更不合适

有些工况用水喷淋或者水膜除尘,管道里是含尘的循环水。这种环境下镀锌管面对的是另一套问题:锌在含氯、含硫的循环水里腐蚀快,泥浆还在磨。

湿式除尘的管道里,干湿交替的区域锌层消耗最快。水位线上下波动的那一段,一会儿泡水一会儿暴露,锌的腐蚀速率比全浸状态高好几倍。这一段的寿命常常只有全浸段的三分之一。

湿式系统还有一个麻烦是结垢。水里的钙镁盐在管壁结一层垢,垢下缺氧,形成氧浓差电池,锌和钢都会加速腐蚀。清垢的时候用机械或者酸洗,酸洗又会把锌层洗掉。

湿式除尘的管道,用不锈钢、玻璃钢或者衬胶钢管更合适。镀锌管只适合做水箱的补水管这类不接触含尘水的辅助管路。

八、什么情况下可以用

说完不合适的,说合适的。

第一种,短支管。从设备吸尘罩到支管汇合点,长度几米,管径小,粉尘浓度不高,磨穿的风险小,镀锌管的防锈作用反而有价值。

第二种,干性、软质粉尘。木屑、纸屑、棉絮这类,硬度低,磨料性弱,镀锌管的寿命能接受。

第三种,间歇运行、检修方便的系统。磨薄了看得见,趁着停机换掉,不会等到磨穿。

第四种,有防腐要求但无磨损的管段。除尘器后面的洁净气流段,几乎不含尘,这时候镀锌管的作用是防锈,完全合适。

判断的标准其实很简单:这段管子里,磨料和腐蚀哪个是主因。磨料为主,用碳钢加厚或者耐磨材料;腐蚀为主,用镀锌或不锈钢;两个都有,用衬里或者换材质。想用一层锌同时解决两个问题,往往两个都解决不好。

九、采购和验收,看这几处

除尘管道采购,管径、壁厚、材质、连接方式要写全。壁厚不要只写公称,要写实际最小壁厚和允许偏差。镀锌管的壁厚偏差按 GB/T 3091 是正负 10%,负差走满,4 毫米实际只有 3.6 毫米。

锌层要写克重或者厚度,不要只写热镀锌。300 克和 500 克差 14 微米,在磨损工况下就是几个月的寿命。

弯头要单独列出来,写清曲率半径和壁厚。很多报价里弯头按直管同价给,实际供货是薄壁冲压件,装上去就是薄弱点。

安装完做两件事:一是漏风量试验,二是接地电阻测试。前者查系统能不能抽得动,后者查静电有没有出路。这两项做完,再开机跑一段时间,停机打开检修口看弯头外弧侧,有没有亮点。有亮点就记下来,那是下一次更换的位置。

管径大、批量多的除尘管道,管材、弯头、法兰、耐磨件往往要分几家买。把规格、数量、工况一次写清发到钢管动力,做管的和做耐磨件的都能对上,报价也不会拿普通管充耐磨管。

镀锌管做除尘管道,到底能不能用?

短支管、干性软质粉尘、低浓度、可随时检修的场合可以用。主管和弯头不适合,因为锌层只有 21 到 60 微米,磨料几周就能磨光,之后就是裸钢在磨,壁厚再厚也只是推迟失效。

为什么除尘风管的规范厚度比送风管高好几倍?

按 GB 50243-2016 表 4.2.3-1,断面不大于 320 的除尘风管要 2.0 毫米,同尺寸送风管 0.5 毫米。差这么多是因为除尘管按磨料磨损定厚度,不是按压力定。厚度在这里代表的是耐磨寿命。

弯头为什么总在同一个位置磨穿?

粉尘在弯头处靠惯性撞向外弧侧,冲击角接近九十度,磨损速率是直管的五到十倍,而且集中在外弧中间一条带上。再叠加冲压弯头外弧本身减薄,这个位置就成了整条管路最先失效的点。

把除尘管道风速调低,是不是就不磨了?

不能。磨损按流速三次方变化,降风速确实能减磨,但水平管风速低于 14 米每秒粉尘就开始沉积,堵管比磨穿来得更快。真正有效的是把各支管风量调平,让流速按设计分布,而不是整体降速。

除尘管道的静电接地,镀锌管有没有优势?

有。金属管导电,比塑料管容易做接地。但锌层表面有氧化膜,接触电阻偏高,法兰中间夹了橡胶垫以后电气上是断开的,必须加跨接线。除尘管道只能做等电位连接,不能当作接地体使用。

数据来源:来自公开网络。

钢管动力,关联公众号:钢标控。

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