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陶瓷复合管生产工艺

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2018-08-09发布者:金沙娱城776888
     陶瓷复合管是采用自蔓延高温合成——离心法制造的。就是把无缝复合管放在离心机的管模内, 在复合管内加入铁红和铝粉混合物,这种混合物在化学中称为铝热剂。离心机管模旋转达到一定速度后,经一火星点燃铝热剂,铝热剂马上自己燃烧,燃烧波迅速蔓延,在蔓延时发生剧烈的化学反应, 同时放出大量热量。这些热量如在较热条件下,较热温度可达到3860K和3600K,它使复合管内原来物料以及反应后的生成物, 即是熔点为2045℃的氧化铝(俗称刚玉)也都全部变成熔液。由于反应非常迅速,只有数秒钟,熔融反应物在离心力作用下,迅速按比重大小进行分离。生成物中铁的比重(7.85g/cm3)为氧化铝比重(3.95g/cm3)的两倍,较重的铁被离心力甩到钢管内壁, 较轻的氧化铝则分布在铁的内层。由于复合管迅速吸热和传热, 氧化铝和铁很快达到凝固点,分层凝固。后形成的陶瓷复合管从内到外分别为刚玉陶瓷层, 以铁为主的过渡层,以及外部的钢管层。高温熔融的铁液和氧化铝液, 与复合管壁接触,使复合管内壁处于半熔融状态,使铁层与复合管形成冶金结合,铁层与刚玉陶瓷层间也形成牢固结合, 其结合压剪强度(即在轴向把陶瓷层压出时强度)≥15MPa;陶瓷复合管压溃强度(即从管外把管内陶瓷压碎时的强度)≥350MPa。
一、物理机械性能好
表1 陶瓷复合管的物理、机械性能
  陶瓷层密度 线膨胀系数 硬度 压馈强度 抗剪切强度
(层间结合强度)
抗机械冲击性能(50j,点接触,层产生裂纹时数)
陶瓷复合管 3.85~3.95 1.2~1.3×10-6 1100~1300 300~500 9~15 15
二、耐磨蚀、防结垢
    陶瓷复合管具有优异的耐酸碱腐蚀和海水腐蚀以及防结垢等性。耐酸度96—98%与高钢玉瓷相当。耐蚀性比不锈钢高10倍。是各种酸、碱及腐蚀性气体、流体理想的输送管道,亦可用于结垢严重的除灰除渣管道。
 表2 陶瓷复合管的耐蚀性对比(按不锈钢标准测试,3 0天,室温)
  10%HCL 10%HNO3 10%H2SO4 10%H3PO4 10%HF
陶瓷复合管 0.056 0.032 0.021 0.047 0.420
不锈钢ICrkl8NI9TI >0.1 0.1-1 1.8 <0.1 <0.1
三、良好的耐磨性
    陶瓷为A12O3,硬度HV1300,耐磨性与钨钴硬质合金相当, 比钢高十几倍,别适用于电站除灰、除渣、煤粉输送管道以及矿山的尾矿输送和回填管道。
    表3 陶瓷复合管的耐磨性对比
喷砂对比试验 30%SiO2泥浆冲刷对比试验
 
材料 体积减少 材料 体积减少
陶瓷复合管 0.0022 陶瓷复合管 3
97%
氧化铝管
0.0025 45# 25
四、运行阻力小
    陶瓷复合管的阻力系数比普通复合管小,可以降低管线运行阻力, 减少运行费用。
    表4 输灰阻力性
材质 较对粗糙度 较对粗糙度 清水阻力系数
水力输送 氧力输送 水力输送 氧力输送
普通钢管 0.119 0.20 7.935×10-4 1.343×10-3 0.195
陶瓷复合管 0.117 0.195 7.935×10-4 1.343×10-3 0.0193
五、耐温性能好
    陶瓷复合管能在—50℃—900℃ 温度范围内长期使用。
    表5 陶瓷复合管的抗热冲击性对比
材料 出现裂纹的淬水次数
200°C 300°C 450°C 700°C 1000°C
陶瓷复合管 9 6 5 3
耐酸陶瓷 2 ×
 
×
 
×
 
×
耐酸耐热陶瓷 2 ×
 
×
    注:试验条件为各给定温度加热5分钟淬水,然后再加热淬水,直至出现裂纹
六、重量轻、节省钢材
    陶瓷复合管较相同壁厚的复合管和耐磨合金铸复合管或铸铁管轻约20%;较相同内径的铸石复合管轻约40—50%可以减少支架费用、减轻运输、安装、检修时的劳动强度,节省钢材。
七、安装施工方便
    陶瓷复合管可采用焊接、法兰、柔性快速接头等联接方式, 因重量轻、抗冲击、不怕磕碰等优点。运输、施工安装十分方便。
八、工程造价低
    陶瓷复合管因重量轻, 从而使吊装费用及搬运费用减少,且使用寿命大大提高,故总工程费用降低,其总造价与铸石管相当,与耐磨合金管相比造价下降20—30%。
九、陶瓷复合管与耐磨合金管、铸石管性能对比;
序号 项目 陶瓷复合管 耐磨合金管 铸石管
1 化学成分 陶瓷层
a-Al203>90%
钢管:
10#~ 20#
C:>0.3%  Cr:>0.5%
Si:>0.6%   Ni:> 0.2%
Mn:>0.6% Mo:>0.3%
S:<0.1% Re:>0.4%
P:<0.1%  
SiO2:47-49%
AL203+TiO2:16~21%
Fe203+Fe0:14~17%
Cao:8~11%
Mgo:6~8%
K2o+Na2o:2~4%
2 密度g/cm3 陶瓷层:3.8-3.95
钢管:7.85
7.8~8.0 2.9~3
3 硬度 陶瓷层:HV1100
-1400Kg/mm2
相当于莫氏>9
HRC>9
HRC>40 莫氏:7~8
4 强度 压溃强度
>300~650MPa
抗剪切强度
>15~30MPa
 
抗拉强度:>700MPa
抗压强度:
600MPa
抗弯强度
60MPa
5 冲击韧性
机械能50J
点接触钢管体
陶瓷产生裂纹
时冲击次数:15
<6J/cm2 0.14~0.2Jcm2
6 抗热冲击性能 加热淬水三次,陶瓷层出现裂纹的温度900℃:好 加热淬水一次出现裂纹
温度<980℃:差
水浴次数一次耐温差20~70K,破损率:
块数/破损块数:50/14差
7 线膨胀系数10-6/℃ 0~500℃:6~8 0~600℃:13~14 0~500℃:7.5~8.0
8 使用温度 <900℃ <450℃ <250℃
9 壁厚 陶瓷层2~6mm
钢管 8~18mm
总厚度10~25mm
12~13 铸石管20~40mm
填充层>10mm
钢管 6~10mm
总厚度>40mm
10 内表面光滑程度 光滑 光滑
11 焊接性能 较差
12 安装 灵活方便 较差

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