Каковы различия по составу и характеристикам труб из износостойкой стали и обычных стальных труб?

Базовое определение и сравнение использования
Обычная стальная труба — это труба, изготовленная из углеродистой или низколегированной стали методом горячей или холодной прокатки, которая в основном используется для транспортировки воды, газа, нефти или в качестве конструктивной детали. Износостойкая стальная труба разработан для условий повышенного износа на основе обычной стальной трубы. Обычно он обладает высокой износостойкостью благодаря специальному составу сплава, обработке поверхности или композитной структуре. Он подходит для транспортировки абразивных сред в горнодобывающей, металлургической, энергетической, цементной и других отраслях промышленности.

Разница в составе
Состав обычных стальных труб относительно прост, в основном на основе железа с содержанием углерода обычно от 0,1% до 0,3%, а иногда для улучшения механических свойств добавляется небольшое количество марганца, кремния и других элементов. Износостойкие стальные трубы часто содержат больше легирующих элементов, таких как повышенная доля марганца, хрома, молибдена, никеля и т. д. Эти элементы повышают износостойкость за счет образования твердых фаз и улучшения организационной структуры стали. Например, содержание марганца в износостойких трубах из высокомарганцовистой стали может достигать более 11%, что способствует образованию структуры, обладающей как вязкостью, так и твердостью; при этом некоторые плакированные износостойкие трубы улучшают твердость поверхности и износостойкость за счет наварки наплавленного слоя с высоким содержанием углерода и порошка твердого сплава.

Различия в микроструктуре
Обычные стальные трубы обычно имеют ферритную и перлитную структуру, умеренную твердость, хорошую пластичность и вязкость, отвечающие требованиям прочности общепромышленного применения. Внутренняя структура труб из износостойкой стали относительно сложна. Например, сталь с высоким содержанием марганца после холодной обработки образует тонкую двойную структуру, что повышает износостойкость; слой сплава высокой твердости (например, карбида и нитрида), образующийся на поверхности плакирующих износостойких труб, значительно повышает износостойкость, при этом матрица сохраняет определенную вязкость, предотвращая хрупкое растрескивание. Кроме того, некоторые износостойкие стальные трубы имеют биметаллическую композитную структуру со стальной трубой с хорошей прочностью внутри и слоем сплава высокой твердости на поверхности, сочетая в себе преимущества обоих.

Сравнение механических свойств
Предел прочности, предел текучести и удлинение обычных стальных труб соответствуют общим требованиям транспортировки и строительства. Твердость обычно составляет 150–200 HBW, ее легко обрабатывать, сваривать и формовать. Износостойкие стальные трубы имеют значительно улучшенную твердость и износостойкость. Твердость поверхности может достигать 400HBW или даже выше, а ударопрочность также специально разработана с учетом условий ударного износа. Что касается прочности, в износостойких стальных трубах обычно используется специальная технология термической или холодной обработки, чтобы обеспечить достаточную устойчивость к растрескиванию при высокой твердости и предотвратить угрозы безопасности, вызванные хрупким разрушением.

Разница в износостойкости
Основное преимущество износостойких стальных труб заключается в износостойкости их поверхности или материалов в целом. Когда по обычным стальным трубам транспортируются высокоабразивные среды, такие как песок и шлак, стенки труб быстро изнашиваются, что сокращает срок их службы. Износостойкие стальные трубы могут эффективно противостоять механическому износу, ударному износу и коррозионному износу за счет усиления состава материала или конструкции композитной конструкции, что может продлить срок службы трубопровода и снизить частоту технического обслуживания и замены. Износостойкие стальные трубы демонстрируют высокую долговечность, особенно в условиях с высоким содержанием твердых частиц.

Сравнение коррозионной стойкости
Обычные стальные трубы обычно не имеют специальной конструкции, устойчивой к коррозии, и легко подвергаются воздействию агрессивных веществ, таких как влага, кислота и щелочь в среде. Они должны быть защищены внешними защитными мерами, такими как покрытия и облицовка. В износостойких стальных трубах используются легирующие элементы для повышения коррозионной стойкости корпуса. Например, добавление таких элементов, как хром и никель, может улучшить стойкость к окислению и коррозии; в то время как некоторые керамические композитные износостойкие трубы обеспечивают двойную функцию износостойкости и коррозионной стойкости благодаря композитным материалам. Но в целом основной целью проектирования износостойких стальных труб по-прежнему является износостойкость, а устойчивость к коррозии необходимо выбирать в соответствии с конкретными материалами и условиями применения.

Различия в производственных процессах
Обычные стальные трубы в основном производятся традиционными процессами, такими как горячая прокатка, холодная прокатка и сварка. Этот процесс относительно зрелый, а его стоимость невелика. Для изготовления износостойких стальных труб могут использоваться различные специальные процессы, такие как холодная прокатка стали с высоким содержанием марганца, процесс центробежного литья для получения слоя сплава высокой твердости, процесс наплавки для формирования износостойкого сварного слоя на поверхности стенки трубы или технология изготовления биметаллических композитных труб для объединения слоя износостойкого сплава с прочной матрицей. Эти процессы сложны и предъявляют высокие требования к оборудованию и технологии, соответственно увеличиваются производственный цикл и себестоимость.

Различия в сценариях применения
Обычные стальные трубы широко используются в трубопроводах общего транспорта, опорах конструкций, механических деталях и других областях и подходят для сред с низким средним износом. Износостойкие стальные трубы предназначены для тяжелых условий труда с высоким износом и сильными воздействиями, таких как транспортировка шахтного песка и гравия, золопроводы электростанций, транспортировка металлургических шламов, системы транспортировки цемента и т. д. Выбор износостойких стальных труб может эффективно продлить цикл работы оборудования и снизить потери из-за простоев и затраты на техническое обслуживание, вызванные частотой замены трубопроводов.

Экономические соображения
Обычные стальные трубы относительно дешевы из-за простоты процесса производства и низких затрат на сырье и подходят для случаев, когда не требуется износостойкость. Износостойкие стальные трубы значительно увеличивают производственные затраты и более высокие цены за единицу продукции из-за добавления легирующих элементов и использования специальных процессов. Однако с точки зрения общего срока службы и затрат на техническое обслуживание износостойкие стальные трубы имеют большую экономическую выгоду в средах с высоким уровнем износа, что может сократить время простоев и потери материала, вызванные частой заменой.