Повышение эффективности транспортных трубопроводов закладочного комплекса применением полиуретанового покрытия

Одной из основных причин недостаточной эффективности закладочных комплексов горных предприятий является интенсивный гидроабразивный износ его транспортных трубопроводов, который влечет за собой изменение шероховатости внутренней поверхности, что в свою очередь определяет потери напора при гидротранспортировании. Замена изношенных трубопроводов на новые, а также повышенное энергопотребление являются основными статьями расходов при эксплуатации гидротранспортных систем закладочных комплексов. В статье представлены результаты исследований поверхности трубопроводов закладочных комплексов, установлено влияние шероховатости внутренней поверхности трубопровода на удельные потери напора, что позволило произвести оценку экономической эффективности замены толстостенных стальных труб на металлические с футеровкой полиуретаном. Выполнен сравнительный расчет затрат на укладку и эксплуатацию сроком 10 лет стального толстостенного трубопровода и стального трубопровода с внутренним полиуретановым покрытием, учитывающий расходы на закупку, монтаж и замену труб, а также траты на электроэнергию для транспортирования закладочной гидросмеси по этим трубам.

Ключевые слова: закладочный комплекс, гидросмесь, полиуретановое покрытие трубопровода, шероховатость трубопровода, потери напора.
Как процитировать:

Атрощенко В. А., Александров В. И. Повышение эффективности транспортных трубопроводов закладочного комплекса применением полиуретанового покрытия // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10-1. — С. 25—38. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_25.

Благодарности:
Номер: 10
Год: 2022
Номера страниц: 25-38
ISBN: 0236-1493
UDK: 622
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_25
Дата поступления: 20.03.2022
Дата получения рецензии: 27.06.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.09.2022
Информация об авторах:

Атрощенко В. А.1 —аспирант HYPERLINK “https://spmi.ru/node/12867”, кафедра транспортно-технологических процессов и машин, e-mail: vik3137@yandex.ru;
Александров В. И.1 — доктор технических наук, профессор, профессор HYPERLINK “https://spmi.ru/node/12867”, кафедра транспортно-технологических процессов и машин, e-mail: Aleksandrov@pers.spmi.ru;
1 Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия. Ответственный автор: В.А. Атрощенко, e-mail: vik3137@yandex.ru.

 

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Zheng, Y. G., Yao, Z. M., Ke, W. (2000). Erosion-corrosion resistant alloy development for aggressive slurry flows. Materials Letters, 46(6), 362−368. DOI: 10.1016/ S0167−577X(00)00255-X.

2. Jafari, A., Dehghani, K., Bahaaddini, K., Abbasi Hataie, R. (2018). Experimental comparison of abrasive and erosive wear characteristics of four wear-resistant steels. Wear, 416−417, 14−26. DOI: 10.1016/j.wear.2018.09.010.

3. Chailad, W., Yang, L., Coveney, V., Bowen, C., Bickley, A. (2022). Development of slurry-jet erosion test for elastomeric materials. Wear, 488−489 DOI: 10.1016/j. wear.2021.204125.

4. Vasilyeva, M. A., Volchikhina, A. A. (2018). Analysis of influence of pipeline roughness dispersion on energy consumption during fluid transportation. Journal of Physics: Conference Series, , 1118(1) DOI: 10.1088/1742−6596/1118/1/012047.

5. Antoev, K. P., Popov. S. N. (2017). Study of resistance to hydroabrasive wear of fiberglass pipes with polyurethane coating. Nauka i obrazovanie, 1, 87−90.

6. Bostan, I. A., Ekimov, N. A. (2006). Patterns of the distribution of the concentration of solid particles during the flow of concentrated slurries through pipelines. Journal of Mining Institute, 167(1), 162.

7. Jones, M., Llewellyn, R. J. (2009). Erosion-corrosion assessment of materials for use in the resources industry. Wear, 267(11), 2003−2009. DOI: 10.1016/j.wear.2009.06.025.

8. Xie, Y., Jiang, J. J., Islam, M. A. (2021). Applications of elastomers in slurry transport. Wear, 477 DOI: 10.1016/j.wear.2021.203773.

9. Gendler S. G., Fazylov I. R., Abashin A. N. The results of experimental studies of the thermal regime of oil mines in the thermal method of oil production. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022;(6–1):248-262. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_248.

10. Messa, G. V., Mandelli, S., Malavasi, S. (2019). Hydro-abrasive erosion in pelton turbine injectors: A numerical study. Renewable Energy, 130, 474−488. DOI: 10.1016/j. renene.2018.06.064.

11. Chen, Z. X., Hu, H. X., Zheng, Y. G., Guo, X. M. (2021). Effect of groove microstructure on slurry erosion in the liquid-solid two-phase flow. Wear, 466−467 DOI: 10.1016/j.wear.2020.203561.

12. Bansal, A., Singh, J., Singh, H. (2020). Erosion behavior of hydrophobic polytetrafluoroethylene (PTFE) coatings with different thicknesses. Wear, 456−457 DOI: 10.1016/j.wear.2020.203340.

13. Lu, H., Li, T., Cui, J., Li, Q., Li, D. Y. (2017). Improvement in erosion-corrosion resistance of high-chromium cast irons by trace boron. Wear, 376−377, 578−586. DOI: 10.1016/j.wear.2017.02.014.

14. López, D. A., Zapata, J., Sepúlveda, M., Hoyos, E., Toro, A. (2018). The role of particle size and solids concentration on the transition from moderate to severe slurry wear regimes of ASTM A743 grade CA6NM stainless steel. Tribology International, 127, 96−107. DOI: 10.1016/j.triboint.2018.05.035.

15. Gusev, V. P. (2009) Fundamentals of hydraulics. Tomsk polytechnical university, Tomsk, Russia.

16. Avksentiev, S. Y., Makharatkin, P. N. (2017). Influence of rheology on pressure losses in hydrotransport system of iron ore tailings. Journal of Industrial Pollution Control, 33(1), 741−748.

17. Tian, H. H., Addie, G. R., Visintainer, R. J. (2009). Erosion-corrosion performance of high-cr cast iron alloys in flowing liquid-solid slurries. Wear, 267(11), 2039−2047. DOI: 10.1016/j.wear.2009.08.007.

18. Petrica, M., Badisch, E., Peinsitt, T. (2013). Abrasive wear mechanisms and their relation to rock properties. Wear, 308(1−2), 86−94. DOI: 10.1016/j.wear.2013.10.005.

19. Hussain, A., Singh, G., Gill, H. S. (2021). Solid particle erosion behaviour of industrial epoxy resin composite against different parameters. Materials Today: Proceedings, 48, 1492−1496. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.09.311.

20. Singh, J., Kumar, S., Mohapatra, S. K. (2018). Optimization of erosion wear influencing parameters of HVOF sprayed pumping material for coal-water slurry. Materials Today: Proceedings, 5(11), 23789−23795. DOI: 10.1016/j.matpr.2018.10.170.

21. V. V. Kovriga, V. R. Gumen, V. V. Sevastianov, A. L. Kachalina. Unifed indicator of the wear of plastics for different assessment methods. Plasticheskie massy. 7−8, 21−22 (2020). [In Russ].

22. Barkoula, N.-M, Karger-Kocsis, J. (2002). Processes and influencing parameters of the solid particle erosion of polymers and their composites. Journal of Materials Science, 37(18), 3807−3820. DOI: 10.1023/A:1019633515481.

23. Pupo, R. I., Breff, A. T. (2017). Research on regimes of limonite ore hyrdotransport for the conditions of perdo soto alba plant. Journal of Mining Institute, 224, 240−246. DOI: 10.18454/pmi.2017.2.240.

24. Hu, H. X., Guo, X. M., Zheng, Y. G. (2019). Comparison of the cavitation erosion and slurry erosion behavior of cobalt-based and nickel-based coatings. Wear, 428−429, 246−257. DOI: 10.1016/j.wear.2019.03.022.

25. Xie, Y., Jiang, J. J., Tufa, K. Y., Yick, S. (2015). Wear resistance of materials used for slurry transport. Wear, 332−333, 1104−1110. DOI: 10.1016/j.wear.2015.01.005.

26. Gendler S. G., Borisovsky I. A. Selection of ventilation method for deep open-pit mines in the Arctic with regard to variability of meteorological data on atmospheric air. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022;(8):38–55. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_8_0_38.

27. Smoldyrev, A. E. (1980) Pipeline transport. 3d ed. Nedra, Moscow, USSR.

28. Brownlie, F., Hodgkiess, T., Pearson, A., Galloway, A. M. (2017). Effect of nitriding on the corrosive wear performance of a single and double layer stellite 6 weld cladding. Wear, 376−377, 1279−1285. DOI: 10.1016/j.wear.2017.01.006.

29. Vatlina, A. M., Korzhev, A. A. (2022). Assessment of the level of reliability of the slurry transportation system. Transport, mining and construction engineering: science and production, 15, 177−182.

30. Iwai, Y., Nambu, K. (1997). Slurry wear properties of pump lining materials. Wear, 210(1−2), 211−219. DOI: 10.1016/S0043−1648(97)00055−0.

31. Naz, M. Y., Sulaiman, S. A., Shukrullah, S., Ghaffar, A., Ibrahim, K. A., AbdElSalam, N. M. (2017). Development of erosion-corrosion mechanisms for the study of steel surface behavior in a sand slurry. Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, 106, 203−210. DOI: 10.1016/j.measurement.2017.04.042.

32. Atroshchenko, V. A., Avksentiev, S. Y., Makharatkin, P. N., Trufanova, I. S. (2021). Experimental hydrotransportation unit for testing material resistance of pipelines and parts of dredging pumps to hydro-abrasive wear. Obogashchenie Rud, 2021(3), 39−45. DOI: 10.17580/or.2021.03.07.

33. Shubin, A. A. (2013). Modelling of process of liquidation of underground emptinesses in the conditions of technogenic activation. Journal of Mining Institute, 204, 101.

34. Wong, C. Y., Solnordal, C., Graham, L., Short, G., Wu, J. (2015). Slurry erosion of surface imperfections in pipeline systems. Wear, 336−337, 72−85. DOI: 10.1016/j. wear.2015.04.020.

35. Dolganov, A. V., Timukhin, S. A. (2016) Hydroabrasive wear of mine drainage pumps: scientific monograph. Publishing House of the Academy of Natural Sciences, Moscow, Russia.

36. Avksentiev, S.Yu., Serzhan, S. L., Trufanova, I. S. (2018). Detrmination of parameters of hydraulic tailings beneficiation of iron ore in Kachkanar GOK. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 11, 3−14.

37. Aleksandrov, V. I., Vasilyeva, M. A. (2018). Hydraulic transportation of thickened tailings of iron ore processing at kachkanarsky gok based on results of laboratory and pilot tests of hydrotransport system. Journal of Mining Institute, 233, 471−479. DOI: 10.31897/ pmi.2018.5.471.

38. Borokhovich, A. I. et.al. (1968) Some issues of wear, calculation and design of coalpumping equipment. Novokuznetsk, Russia.

39. Sare, I. R., Mardel, J. I., Hill, A. J. (2001). Wear-resistant metallic and elastomeric materials in the mining and mineral processing industries — An overview. Wear, 250(1−12), 1−10. DOI: 10.1016/S0043−1648(01)00622−6.

40. Parent, L. L., Li, D. Y. (2013). Wear of hydrotransport lines in athabasca oil sands. Wear, 301(1−2), 477−482. DOI: 10.1016/j.wear.2013.01.039.

41. Ji, X., Ji, C., Cheng, J., Shan, Y., Tian, S. (2018). Erosive wear resistance evaluation with the hardness after strain-hardening and its application for a high-entropy alloy. Wear, 398−399, 178−182. DOI: 10.1016/j.wear.2017.12.006.

42. Vatlina, A. M., Alexandrov, V. I., Afanasiev, A. S., Makharatkin. P. N. (2022). Substantiation and selection of the design parameters of the hydroficated equipment complex for obtaining backfill mixtures from current enrichment tailings. Journal of Mining Institute.

43. Tian, H. H., Addie, G. R., Visintainer, R. J. (2009). Erosion-corrosion performance of high-cr cast iron alloys in flowing liquid-solid slurries. Wear, 267(11), 2039−2047. DOI: 10.1016/j.wear.2009.08.007.

44. Valtonen, K., Ojala, N., Haiko, O., Kuokkala, V. -. (2019). Comparison of various high-stress wear conditions and wear performance of martensitic steels. Wear, 426−427, 3−13. DOI: 10.1016/j.wear.2018.12.006.

45. Semenova, T., Al-Dirawi, A. (2022). Economic development of the iraqi gas sector in conjunction with the oil industry. Energies, 15(7) DOI: 10.3390/en15072306.

46. Golik, V. I., Dmitrak, Y. V., Komashchenko, V. I., Kachurin, N. M. (2020). Management of hardening mixtures properties when stowing mining sites of ore deposits. Journal of Mining Institute, 243(3), 285−292. DOI: 10.31897/PMI.2020.3.285.

47. Shi, B., Wei, J., Zhang, Y. (2017). A novel experimental facility for measuring internal flow of solid-liquid two-phase flow in a centrifugal pump by PIV. International Journal of Multiphase Flow, 89, 266−276. DOI: 10.1016/j.ijmultiphaseflow.2016.11.002.

48. Hawk, J. A., Wilson, R. D., Tylczak, J. H., Doǧan, Ö. N. (1999). Laboratory abrasive wear tests: Investigation of test methods and alloy correlation. Wear, 225−229(PART II), 1031−1042. DOI: 10.1016/S0043−1648(99)00042−3.

49. Calderón-Hernández, J. W., Sinatora, A., de Melo, H. G., Chaves, A. P., Mano, E. S., Leal Filho, L. S., Souza Pinto, T. C. (2020). Hydraulic convey of iron ore slurry: Pipeline wear and ore particle degradation in function of pumping time. Wear, 450−451 DOI: 10.1016/j.wear.2020.203272.

50. Javaheri, V., Porter, D., Kuokkala, V. -. (2018). Slurry erosion of steel – review of tests, mechanisms and materials. Wear, 408−409, 248−273. DOI: 10.1016/j.wear.2018.05.010.

51. Singh, A., Kumar, H., Kumar, S. (2021). Comparison of slurry erosion performance of thermally sprayed coatings with the addition of TiO2 feedstock powder. Materials Today: Proceedings, 45, 5202−5206. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.01.709.

52. Vasilyeva, M. A. (2018). Influence of the accuracy of determining the inner diameter of pressure polyethylene pipes by the amount of head loss by length DOI: 10.4028/www. scientific.net/SSP.284.1012.

53. Rezaei, F., Sharif, F., Sarabi, A. A., Kasiriha, S. M., Rahmanian, M., Akbarinezhad, E. (2010). Experimental evaluation of high solid polyurethane coating in the presence of salt at high temperature. Materials and Corrosion, 61(8), 681−688. DOI: 10.1002/maco.200905374.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.