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煤的沖刷磨損指數(shù)檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-03-12 09:18:59 更新時(shí)間：2025-03-11 09:42:37

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

煤的沖刷磨損指數(shù)（Erosion Index）是評(píng)估煤在氣力輸送、煤粉管道或燃燒器等設(shè)備中因高速顆粒沖刷導(dǎo)致材料磨損程度的關(guān)鍵參數(shù)。該指數(shù)通過模擬煤顆粒在特定條件下的沖刷作用，量化煤對(duì)設(shè)備表面的磨損能力。以下為基于行業(yè)實(shí)踐與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM G76、GB/T 31426-2015《煤的沖刷磨損指數(shù)測(cè)定方法》）的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)流程：

一、試驗(yàn)原理與目的

原理：模擬煤顆粒在高速氣流攜帶下沖擊金屬表面，通過測(cè)量單位質(zhì)量煤樣造成的金屬質(zhì)量損失，計(jì)算沖刷磨損指數(shù)（EindexEindex?，單位：mg/kg）。
應(yīng)用：評(píng)估煤在氣力輸送、磨煤機(jī)、燃燒器等設(shè)備中對(duì)金屬材料的磨損風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)設(shè)備選材及防護(hù)設(shè)計(jì)。

二、試驗(yàn)設(shè)備與材料

設(shè)備/材料	規(guī)格/要求	用途
沖刷磨損試驗(yàn)機(jī)	氣流加速系統(tǒng)（壓縮空氣或真空泵）、沖擊靶室（可調(diào)角度）	模擬煤顆粒高速?zèng)_擊金屬表面
金屬靶板	標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)（如低碳鋼Q235，尺寸50×50×5mm）	作為被磨損材料，測(cè)定質(zhì)量損失
煤樣	粒度范圍（如0.1~1.0mm）、干燥處理（水分≤5%）	代表實(shí)際工況的煤顆粒
電子天平	精度0.1mg	靶板磨損前后質(zhì)量測(cè)量
顆粒加速噴嘴	內(nèi)徑2~~5mm，可調(diào)沖擊角度（15°~~90°）	控制煤顆粒沖擊速度與角度

三、試驗(yàn)步驟

1. 樣品制備

煤樣處理：
- 破碎煤樣，篩分至目標(biāo)粒度（如0.1~1.0mm），烘干至水分≤5%。
- 稱取試驗(yàn)用量（如500g±1g）。
靶板預(yù)處理：
- 打磨靶板表面至Ra≤0.8μm，清洗后干燥，稱重記錄初始質(zhì)量（m0m0?）。

2. 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定

沖擊速度：通常設(shè)定為30~60m/s（通過調(diào)節(jié)氣壓或噴嘴直徑控制）。
沖擊角度：典型角度為30°（模擬斜向沖刷）或90°（垂直沖擊）。
試驗(yàn)時(shí)間：10~30分鐘（根據(jù)煤樣磨損強(qiáng)度調(diào)整）。

3. 沖刷試驗(yàn)操作

將靶板固定于沖擊靶室，調(diào)整噴嘴角度與距離（如10mm）。
啟動(dòng)氣流系統(tǒng)，勻速輸送煤顆粒沖擊靶板。
試驗(yàn)結(jié)束后，收集并篩分回收煤樣（避免重復(fù)使用）。
清洗靶板，干燥后稱重（m1m1?），計(jì)算質(zhì)量損失： Δm=m0−m1(單位：mg)Δm=m0?−m1?(單位：mg)

4. 磨損指數(shù)計(jì)算

Eindex=Δmmcoal(單位：mg/kg)Eindex?=mcoal?Δm?(單位：mg/kg)

參數(shù)說明：
- mcoalmcoal?：試驗(yàn)消耗煤樣總質(zhì)量（kg）。

四、關(guān)鍵影響因素與注意事項(xiàng)

煤樣特性：
- 硬度：高灰分、高礦物質(zhì)（如石英）的煤磨損指數(shù)更高（EindexEindex?可達(dá)200~500 mg/kg）。
- 粒度分布：顆粒越大、棱角越尖銳，磨損越嚴(yán)重（建議使用標(biāo)準(zhǔn)篩分控制粒度）。
沖擊條件：
- 速度與角度：沖擊速度每增加10m/s，磨損量可能翻倍；30°~45°沖擊角時(shí)磨損最顯著。
靶板材質(zhì)：
- 不同金屬（如不銹鋼、耐磨合金）的磨損率差異大，需明確材質(zhì)以對(duì)比數(shù)據(jù)。
試驗(yàn)重復(fù)性：
- 每組試驗(yàn)至少重復(fù)3次，取平均值，偏差應(yīng)≤15%。

五、試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用

磨損指數(shù)范圍（mg/kg）	磨損等級(jí)	設(shè)備防護(hù)建議
<100	低	常規(guī)碳鋼（Q235）可滿足要求
100~300	中	采用表面硬化處理（如滲碳、噴涂碳化鎢）
>300	高	選用高鉻鑄鐵、陶瓷襯板或復(fù)合耐磨材料

六、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與報(bào)告

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)：
- GB/T 31426-2015《煤的沖刷磨損指數(shù)測(cè)定方法》
- ASTM G76-21《固體顆粒沖蝕試驗(yàn)方法》
試驗(yàn)報(bào)告：需包含煤樣參數(shù)（粒度、灰分、水分）、試驗(yàn)條件（速度、角度、時(shí)間）、靶板材質(zhì)及磨損指數(shù)計(jì)算結(jié)果。

通過系統(tǒng)化試驗(yàn)，可量化煤的沖刷磨損風(fēng)險(xiǎn)，為設(shè)備選材與維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。建議結(jié)合實(shí)際工況（如煤種變化、流速波動(dòng)）動(dòng)態(tài)調(diào)整防護(hù)策略，并結(jié)合數(shù)值模擬（CFD）優(yōu)化管道設(shè)計(jì)，減少局部沖刷。