Tuyau pour boues minières : comment choisir le bon revêtement pour les matériaux abrasifs

Un tuyau pour boues minières peut avoir le bon diamètre et la bonne pression nominale, mais s"user rapidement si son revêtement n"est pas adapté au matériau transporté. Le revêtement est le premier composant exposé aux particules abrasives, aux frottements de glissement, aux chocs, aux attaques chimiques et aux changements de direction d"écoulement.

Choisir le bon revêtement nécessite donc plus que sélectionner le matériau présentant la résistance à l’abrasion la plus élevée annoncée. La taille des particules, la dureté, la forme, la concentration en solides, la vitesse, la température, l"exposition aux produits chimiques, le mouvement du tuyau et la disposition de l"installation influencent toutes les performances du revêtement.

Ce guide explique comment évaluer les conditions du lisier, comparer les options de revêtement courantes et sélectionner un revêtement pour tuyau de lisier minier qui équilibre la résistance à l'usure, la flexibilité, la compatibilité chimique et les exigences de service. Pour des informations générales, voyez ce qu'est un tuyau minier..

Points clés à retenir

• Il n’existe pas de matériau de revêtement unique adapté à chaque suspension abrasive.

• L"abrasion par glissement fin et l"usure par impact grossier nécessitent des priorités de matériaux différentes.

• Le caoutchouc naturel convient souvent aux boues abrasives humides où la flexibilité et la résistance aux chocs sont importantes.

• Les composés de caoutchouc synthétique doivent être sélectionnés en fonction des exigences chimiques, d’huile, de température et de fonctionnement.

• Le polyuréthane peut convenir à certaines applications à particules fines et à abrasion par glissement, mais la qualité spécifique doit être vérifiée.

• Les tuyaux à revêtement céramique sont des solutions spécialisées pour les zones d"usure sévères et nécessitent des contrôles minutieux de flexibilité, d"impact et de flexion.

• L"épaisseur du revêtement, le diamètre interne réel, la pression nominale, la résistance au vide et la conception de l"accouplement doivent être pris en compte ensemble.

• La meilleure sélection est basée sur les données réelles du lisier et l"historique d"exploitation plutôt que sur une préférence générale en matière de matériau.

À quoi sert un revêtement de tuyau à lisier ?

Le revêtement est la couche interne du tuyau qui entre en contact avec le lisier. Ses principales fonctions sont les suivantes :

• Résiste à l"abrasion des particules solides

• Réduisez la friction lorsque la boue se déplace dans le tuyau

• Protéger les couches de renfort de l"exposition

• Maintenir un passage d"écoulement fluide

• Tolérer les conditions chimiques et thermiques des médias

• Soutenez le tuyau pendant la pression, le mouvement et la flexion

Le revêtement extérieur protège le tuyau de l"abrasion externe, des intempéries, des chocs et de l"exposition environnementale. Il ne peut compenser un liner incompatible avec le lisier transporté.

Une gaine de tuyau peut s"user à travers plusieurs mécanismes en même temps. Les particules peuvent glisser le long du revêtement, le heurter dans les virages, couper la surface ou créer des turbulences autour des raccords et des réducteurs. Le matériau approprié doit correspondre au mécanisme d’usure dominant dans l’application.

Identifier le type d"abrasion

Avant de comparer les matériaux du revêtement, déterminez comment le coulis endommage le tuyau.

Abrasion par glissement

L"abrasion par glissement se produit lorsque les particules se déplacent continuellement le long de la surface du revêtement. Il est courant dans de longues sections droites transportant des boues minérales, du sable, des résidus ou d"autres solides en suspension dans l"eau.

Un revêtement lisse, résistant à l’usure et présentant une bonne résistance à la perte de surface est généralement préféré. Les particules fines peuvent néanmoins provoquer une usure importante lorsque la vitesse d"écoulement et les heures de fonctionnement sont élevées.

Usure par impact

L"usure par impact se produit lorsque des particules frappent le revêtement plutôt que de simplement glisser dessus. C"est plus probable à :

• Coudes et coudes de tuyaux

• Points de refoulement des pompes

• Chutes verticales

• Transitions d"entrée

• Changements soudains de direction d"écoulement

• Zones où les grosses particules se déposent et sont réaccélérées

Un revêtement capable d"absorber des impacts répétés sans se fissurer ni se séparer peut être plus performant qu"un revêtement sélectionné uniquement pour l"abrasion par glissement.

Découpe et gougeage

Des particules grosses, pointues ou angulaires peuvent couper le revêtement. Ce type d’usure peut être plus grave que l’abrasion ordinaire à fines particules.

La sélection doit tenir compte de la forme et de la dureté des particules, et pas seulement du pourcentage de solides. Le minerai de fer grossier, la roche concassée et les particules minérales pointues peuvent nécessiter une couche d"usure plus épaisse ou spécialement renforcée.

Abrasion et corrosion combinées

Certaines boues provoquent à la fois une usure mécanique et des attaques chimiques. Les acides, les alcalis, les sels, les huiles, les produits chimiques de flottation et les additifs de procédé peuvent modifier les performances du composé de revêtement.

Dans ces applications, un matériau présentant une excellente résistance à l’abrasion peut encore se briser prématurément s’il gonfle, durcit, se ramollit ou perd son adhérence en raison d’une exposition chimique.

Recueillir les informations sur la boue

Un revêtement doit être sélectionné à partir du profil opérationnel réel. Les informations importantes comprennent :

Si possible, enregistrez les conditions à l"emplacement du tuyau plutôt que de vous fier uniquement aux données générales de l"usine. La boue peut changer entre la pompe, le pipeline, le cyclone, le point de rejet et la zone de résidus.

Comparez les matériaux de revêtement courants

Caoutchouc naturel résistant à l"abrasion

Le caoutchouc naturel est largement utilisé pour les boues abrasives humides car il combine flexibilité, résilience, absorption des chocs et résistance à l"abrasion.

Cela peut être une option intéressante pour :

• Boue minérale

• Mélanges de sable et de gravier

• Résidus

• Boue de préparation du charbon

• Solides abrasifs humides

• Applications nécessitant des déplacements fréquents

Le caoutchouc naturel n’est pas automatiquement adapté à toutes les conditions chimiques ou thermiques. Les huiles, les solvants, les températures élevées et certains produits chimiques de traitement peuvent nécessiter un autre composé ou un caoutchouc spécialement formulé.

Lorsque le coulis est principalement à base d"eau et abrasif, un revêtement en caoutchouc naturel de haute qualité peut offrir un bon équilibre entre durée de vie et flexibilité.

Caoutchouc synthétique spécifique à une application

Les composés de caoutchouc synthétique tels que le SBR, le NBR ou l"EPDM peuvent être sélectionnés lorsque l"application nécessite des propriétés que le caoutchouc naturel standard ne peut pas offrir.

Selon le composé, le caoutchouc synthétique peut être utilisé pour améliorer la résistance à :

• Pétroles et hydrocarbures

• Produits chimiques

• Chaleur

• Érosion

• Ozone

• Fluides de process spécifiques

Le terme « caoutchouc synthétique » est large. Différents composés ont des forces et des limites différentes, c"est pourquoi les données exactes sur le matériau et la compatibilité doivent être confirmées auprès du fabricant du tuyau.

Ne choisissez pas une doublure en caoutchouc synthétique simplement parce qu’elle est décrite comme résistante aux produits chimiques. Le fournisseur doit évaluer le type de produit chimique réel, sa concentration, sa température et sa durée d"exposition.

Polyuréthane

Le polyuréthane peut être envisagé pour certaines applications de boues à fines particules où l"abrasion par glissement et une surface interne lisse sont importantes.

Les avantages potentiels peuvent inclure :

• Surface d"écoulement à faible friction

• Bonne résistance à certains types d"usure par glissement

• Performance utile avec de fines particules abrasives

• Disponibilité dans différents degrés de dureté

Cependant, les performances du polyuréthane dépendent fortement de la formulation. La température, l"hydrolyse, l"exposition aux produits chimiques, la taille des particules, les conditions d"impact et la flexibilité requise doivent tous être vérifiés.

Un revêtement en polyuréthane n"est peut-être pas le meilleur choix pour chaque application de boue grossière ou à fort impact. Obtenez des données de test spécifiques à une qualité au lieu de comparer le polyuréthane et le caoutchouc uniquement par les noms généraux des matériaux.

Tuyau renforcé ou doublé de céramique

Le tuyau à revêtement céramique est conçu pour des conditions d"usure particulièrement sévères. Il combine généralement une structure en caoutchouc flexible avec des carreaux de céramique ou des sections de céramique positionnés le long du chemin d"écoulement du matériau.

Il peut être envisagé pour :

• Minéraux très abrasifs

• Particules grossières et dures

• Coudes et courbures à forte usure

• Conduites de décharge des cyclones

• Sections de traitement des résidus et des minéraux

• Emplacements où le remplacement fréquent des tuyaux entraîne des temps d"arrêt importants

Le revêtement en céramique peut offrir une très grande résistance à l’usure, mais il s’agit d’une construction spécialisée. Les contrôles importants comprennent :

• Rayon de courbure minimum

• Fréquence de flexion

• Conditions d"impact

• Poids du tuyau

• Espace d"installation

• Exigences de vide ou d"aspiration

• Conception de carrelage ou de revêtement

• Méthode de connexion et de support

Un tuyau recouvert de céramique ne doit pas être choisi uniquement parce que le coulis est abrasif. Si le tuyau doit fléchir fréquemment ou absorber des mouvements importants, la construction doit être spécialement conçue pour cette tâche.

Faites correspondre la doublure à l"application

Le guide suivant peut vous aider à effectuer une première comparaison :

Ce sont des points de départ et non des spécifications finales. Un matériau qui fonctionne bien dans une usine peut produire un résultat différent dans une autre en raison de changements dans la taille, la vitesse, la chimie ou le cheminement des particules.

Tenez compte de l’épaisseur du revêtement et du diamètre interne réel

Un revêtement plus épais peut offrir une plus grande tolérance à l"usure, mais il réduit également le diamètre interne du tuyau. Cela peut affecter :

• Vitesse d"écoulement

• Perte de pression

• Besoins énergétiques de la pompe

• Transport de solides

• Règlement du risque

• Cotes d"accouplement

Le diamètre interne réel doit être confirmé à partir des données techniques et utilisé dans les calculs hydrauliques. La taille nominale du tuyau à elle seule peut ne pas refléter l"alésage fini une fois le revêtement et le renfort formés.

Une doublure trop fine peut s’user rapidement. Un revêtement inutilement épais peut augmenter le poids et réduire la zone d’écoulement disponible. L"épaisseur correcte doit être basée sur le taux d"usure prévu, l"intervalle d"entretien requis, la pression de fonctionnement et l"espace disponible.

Pour cette raison, la sélection du revêtement doit être coordonnée avec le processus plus large de sélection des assemblages de tuyaux miniers..

Utilisez différentes solutions de revêtement dans différentes zones de flexibles

Une ligne de lisier complète ne subit pas forcément les mêmes conditions d’usure sur toute sa longueur.

Par exemple:

• Une section horizontale droite peut subir une abrasion principalement par glissement.

• Un virage peut subir des impacts et des turbulences.

• Un réducteur peut connaître une vitesse locale accrue.

• Une sortie de pompe peut subir des pulsations de pression et une accélération des particules.

• Une section verticale peut connaître un tassement pendant l"arrêt.

• Une section de décharge peut subir à la fois une abrasion et un mouvement externe.

Utiliser la même construction de revêtement partout peut s’avérer pratique, mais ce n’est pas toujours l’approche la plus économique. Une conception basée sur des zones peut utiliser un tuyau en caoutchouc standard résistant à l"abrasion dans les sections normales et un tuyau renforcé ou doublé de céramique plus durable dans les endroits à forte usure.

Cette approche peut réduire les coûts inutiles et éviter d"utiliser une construction lourde ou rigide où la flexibilité est plus importante.

Vérifiez tout le tuyau, pas seulement la doublure

Le revêtement est important, mais il ne détermine pas les performances complètes du flexible.

Confirmez également :

Cote de pression

Le tuyau doit résister à la pression de service normale, aux surtensions de la pompe, aux pulsations et aux conditions d"arrêt. L"ensemble complet est limité par son composant le moins bien noté.

Renforcement

Le renfort doit supporter les exigences de pression et de mouvement de l’application. Un revêtement hautement résistant à l’usure ne peut pas compenser un renforcement de pression inadéquat.

Flexibilité et rayon de courbure

Le tuyau doit maintenir le rayon de courbure requis sans plier, aplatir ou endommager le revêtement. Les constructions en céramique peuvent avoir des limites de flexibilité différentes de celles des tuyaux en caoutchouc conventionnels.

Résistance au vide

La classification d"un tuyau de refoulement ne rend pas automatiquement le tuyau adapté au service d"aspiration. La résistance au vide, la protection contre l"effondrement et les conditions d"entrée de la pompe doivent être évaluées séparément.

Accouplements et brides

Le raccord doit correspondre aux dimensions réelles du tuyau, à la construction du revêtement, à la pression, au fluide et à la méthode de fixation. La zone de connexion ne doit pas devenir un point d"usure ou de contrainte élevé involontaire.

Couverture externe

Les sites miniers peuvent exposer le tuyau aux roches, aux structures en acier, à la boue, au soleil et au traînage. Le revêtement extérieur doit être adapté à l’environnement extérieur même lorsque le revêtement intérieur est correctement sélectionné.

Demandez des preuves basées sur la demande

Lorsque vous comparez deux options de doublure, demandez des informations relatives aux droits réels plutôt que de vous fier uniquement aux descriptions commerciales générales.

Les informations utiles comprennent :

• Type de boue recommandé

• Plage de granulométrie et de dureté

• Méthode de test d’abrasion ou d’usure

• Matériau et épaisseur du revêtement

• Température continue maximale

• Compatibilité chimique

• Pression de service et indice de vide

• Rayon de courbure minimum

• Limites de flexibilité

• Vitesse d"écoulement recommandée

• Compatibilité de couplage

• Critères d"inspection et de remplacement

• Expérience de service antérieure dans des applications similaires

Si un tuyau existant est défectueux, fournissez des photographies et des informations sur son fonctionnement. Le modèle d"usure peut aider à identifier si le problème a été causé par une abrasion par glissement, un impact, une attaque chimique, une vitesse excessive, une sédimentation, une flexion ou une installation.

Les allégations relatives à la durée de vie doivent également être soigneusement comparées. Une durée de vie indiquée pour une application ne peut pas être considérée comme un intervalle garanti pour une autre mine ou chaîne de traitement.

Erreurs courantes de sélection de doublure

Conclusion

Choisir le bon revêtement de tuyau pour lisier minier commence par comprendre le mécanisme abrasif réel. L"abrasion par glissement fin, l"impact grossier, la coupe nette des particules, l"exposition aux produits chimiques et les flexions fréquentes imposent différentes exigences au revêtement.

Le caoutchouc naturel peut offrir un bon équilibre entre résistance à l’abrasion humide, flexibilité et absorption des chocs. Le caoutchouc synthétique peut être préférable lorsque l’huile, les produits chimiques, la température ou l’exposition environnementale sont importants. Les constructions à revêtement en polyuréthane et en céramique peuvent être envisagées pour des conditions d"usure spécifiques, mais leur adéquation dépend des données de formulation, de géométrie, de mouvement et d"application.

La sélection la plus fiable évalue le revêtement ainsi que l"alésage du tuyau, le renforcement, la pression nominale, la résistance au vide, le revêtement extérieur, les raccords et la disposition de l"installation. Un revêtement correctement adapté peut réduire les arrêts imprévus, améliorer la durée de vie des flexibles et rendre la planification du remplacement plus prévisible.

FAQ

Quel est le meilleur revêtement pour les boues abrasives ?

Il n’existe pas de meilleur revêtement universel. Le caoutchouc naturel résistant à l"abrasion convient souvent à de nombreuses boues minérales humides, tandis que les constructions en caoutchouc synthétique, en polyuréthane ou à revêtement céramique peuvent être plus appropriées à des conditions chimiques, de température, de particules ou d"usure spécifiques.

Le caoutchouc ou la céramique sont-ils meilleurs pour les boues minières ?

Le caoutchouc offre généralement une meilleure flexibilité et une meilleure absorption des chocs. Les tuyaux à revêtement céramique peuvent offrir une résistance à l"usure plus élevée dans les zones d"abrasion sévères, mais peuvent avoir des limites différentes en termes de flexion, de mouvement, de poids et d"installation. Le meilleur choix dépend du profil de fonctionnement complet.

Le polyuréthane convient-il aux revêtements de tuyaux à lisier ?

Le polyuréthane peut convenir à certaines applications à particules fines ou à abrasion par glissement. La qualité exacte doit être vérifiée en termes de température, d"exposition aux produits chimiques, d"impact des particules, d"hydrolyse et de flexibilité.

Un revêtement de tuyau à lisier plus épais dure-t-il toujours plus longtemps ?

Pas nécessairement. Un revêtement plus épais offre une plus grande tolérance à l"usure, mais il réduit le diamètre interne et peut affecter la vitesse d"écoulement, la perte de pression et le transport des solides. L"épaisseur doit être choisie en fonction du taux d"usure prévu et des exigences hydrauliques.

Comment la taille des particules affecte-t-elle le choix du revêtement ?

Les particules fines créent souvent une abrasion continue par glissement, tandis que les particules grossières ou angulaires peuvent créer un impact et une usure de coupe. La taille des particules doit donc être prise en compte ainsi que la dureté, la forme, la concentration et la vitesse d"écoulement.

Le même revêtement peut-il être utilisé pour les services d’aspiration et de refoulement ?

Pas automatiquement. Le service d’aspiration nécessite que le tuyau complet résiste au vide et à l’effondrement. Le revêtement, le renfort, la construction du tuyau et les conditions d"entrée de la pompe doivent tous être vérifiés.

Comment puis-je déterminer si le liner s’use trop rapidement ?

Suivez l’épaisseur du revêtement, les changements de débit ou de pression, la charge de la pompe, les fuites, les renflements et l’emplacement de l’usure. La comparaison des résultats de l"inspection avec les conditions des boues et l"historique d"exploitation peut aider à déterminer si le matériau, la vitesse, le routage ou l"installation doivent être modifiés.