陶瓷內襯彎頭簡介

? 陶瓷內襯彎頭全稱耐磨陶瓷彎頭，是陶瓷內襯復合鋼管的一種。

陶瓷內襯彎頭，是采用高技術生產工藝--自蔓燃高溫離合合成法制造。該管從內到外分別由剛玉陶瓷、過渡層、鋼三層組成，陶瓷層是在2200℃以上高溫形成致密剛玉瓷(AL2O3)，通過過渡層同鋼管形成牢固的結合。復合管因充分發(fā)揮了鋼管強度高、韌性好、耐沖擊、焊接性能好以及剛玉瓷高硬度、高耐磨、耐蝕、耐熱性好，克服了鋼管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韌性差的特點。因此，復合管具有良好的耐磨、耐熱、耐蝕及抗機械沖擊與熱沖擊、可焊性好等綜合性能。是輸送顆粒物料、磨削、腐蝕性介質等理想的耐磨、耐蝕管道。

由于該管具有耐磨、耐蝕、耐熱性能，因此可廣泛應用于電力、冶金、礦山、煤炭、化工等行業(yè)作為輸送砂、石、煤粉、灰渣、鋁液等磨削性顆粒物料和腐蝕性介質，是一種理想的耐磨蝕管道。

陶瓷復合管由于內襯層為剛玉陶瓷(a-AL2O3)，莫氏硬度可達9.0相當于HRC90以上。因此對冶金、電力、礦山、煤炭等行業(yè)所輸送的磨削性介質均具有高耐磨性。經工業(yè)運行證實:其耐磨壽命是淬火鋼的十倍甚至幾十倍。

SHS陶瓷復合管由于內表面光滑、且永不銹蝕，也不象無縫鋼管內表面有凸狀螺旋線存在。經有關檢測單位對內表面粗糙度及清水阻力特性測試，其內表面光滑度優(yōu)于任何金屬管道，清阻力系數(shù)為0.0193，比無縫管稍低。因此該管具有運行阻力小等特點，可減少運行費用。

由于該鋼陶瓷層為(a-AL2O3)，屬中性特質。因此具有耐酸堿和耐海水腐蝕，并同時具有防垢等特性。

由于該剛玉陶瓷(a-AL2O3)，為單一穩(wěn)定的晶態(tài)組織。因此復合管可在-50--700℃溫度范圍內長期正常運行。材料線膨脹系數(shù)6-8×10-6/0C，約為鋼管的1/2左右。材料具有良好的熱穩(wěn)定性。

陶瓷復合管重量輕，價格適宜。比同內徑的鑄石管重量輕50%;比耐磨合金管重量輕20-30%，且耐磨、耐蝕性好，因為使用壽命長，從而支吊架費用、搬運費、安裝費以及運行費用降低。經有關設計院和施工單位工程預算和工程實際比較，該管工程造價與鑄石相當，與耐磨合金管相比，工程造價下降20% 左右。

由于該管重量輕，且焊接性能好。因此可采用焊接、法蘭、快速聯(lián)結等方式，施工安裝方便，且可減少安裝費用。

近些年電廠的新建和技改項目在設計時已非常注重這一點，對有關管道的耐磨性提出了較高的要求，目的在于延長管道壽命，保證電廠安全運行、并降低生產成本。目前耐磨內襯陶瓷管已成為耐磨管的首選產品。

耐磨管的革新分為4個階段:

1、人們在傳統(tǒng)的普通碳素鋼管的基礎上，努力研制各種耐磨管道。作為第一代耐磨管道，雖改善了管道的耐磨性并提高了管道的壽命，但由于增加了負荷，提高了管道的工程造價，且當管系應力變化時鑄石難以不被破壞，在電廠鑄石鋼管焊裂的現(xiàn)象時常發(fā)生。

2、為此，產生了第二代耐磨管道-耐磨白口鐵管道，這種管道的整體性能雖優(yōu)于鑄石鋼管，但由于其硬脆性和不可焊接性給工程施工、安裝和生產維修帶來了難以避免的困難和事故。

3、接著又產生了耐磨鑄鋼管道，但其存在鑄造方面目前難以克服的鑄造缺陷，以及技術條件要求的不完善，20多毫米厚的鑄鋼彎頭經風壓試驗出現(xiàn)泄漏以及試用時漏粉等現(xiàn)象時有發(fā)生，且工程造價過高。

4、一種借助于工業(yè)標準批量生產的鋼管作為母材、采用鋁熱離心工藝生產的耐磨內襯陶瓷管及管件產品，作為新一代耐磨管道便應運而生。

耐磨內襯陶瓷管與傳統(tǒng)的鋼管、耐磨合金鑄鋼管、鑄石管以及鋼塑、鋼橡管等有著本質性區(qū)別。陶瓷鋼管外層是鋼管，內層是剛玉。剛玉層維氏硬度高達1100-1500(洛氏硬度為90-98)，相當于鎢鈷硬金。耐磨性比碳鋼管高20倍以上，它比通常粘接而成的剛玉砂輪性能優(yōu)越得多?，F(xiàn)在剛玉砂輪仍是各種磨床削淬火鋼主要砂輪。陶瓷鋼管中剛玉層可把剛玉砂輪磨損掉。陶瓷鋼管抗磨損主要是靠內層幾毫米厚的剛玉層，其莫氏硬度為9,僅次于金剛石和碳化硅，在所有氧化物中，它的硬度是最高的。而鑄石管成分中只有20%左右是剛玉，大部分為SiO2,SiO2莫氏硬度為7。高鉻或稀土耐磨合金管，維氏硬度400左右(洛氏硬度為50左右);不足剛玉硬度的三分之一。所以耐磨合金鑄鋼管，鑄石管抗磨既靠成分和組織，又靠厚度，陶瓷鋼管抗磨能力與它們相比，有了質的飛躍。

耐磨內襯陶瓷管是采用自蔓延高溫合成--離心法制造的，陶瓷鋼管中剛玉熔點為2045°C，剛玉層與鋼層由于工藝原因結構特殊，應力場也特殊。在常溫下陶瓷層受壓應力，鋼層受到拉應力，二者對立統(tǒng)一，成一個平衡的整體。只有溫度升高到400°C以上，由于二者熱膨脹系數(shù)不一樣，熱膨脹產生的新應力場和使陶瓷鋼管中原來存在的應力場相互抵消，使陶瓷層與鋼鐵層兩者處于自由平衡狀態(tài)。當溫度升高到900℃把耐磨內襯陶瓷管放入泠水內，反復浸泡多次，復合層不裂縫或崩裂，表現(xiàn)出普通陶瓷無可比擬的抗熱沖擊性能。這一性能在工程施工中大有用處，由于其外層是鋼鐵，加之內層升溫也不崩裂，在施工中，對法蘭、吹掃口、防爆門等能進行焊接，也可用直接焊接方法進行連接，這比耐磨鑄石管、耐磨鑄鋼管、稀土耐磨鋼管、雙金屬復合管、鋼塑管、鋼橡管在施工中不易焊接或不能焊接更勝一籌。耐磨內襯陶瓷管抗機械沖擊性能也好，在運輸、安裝敲打以及兩支架間自重彎曲變形時，復合層均不破裂脫落。

目前，使用東方一力機電設備有限公司耐磨內襯陶瓷管的數(shù)十家火電廠實踐表明:耐磨內襯陶瓷管抗磨損能力高，抗流體沖刷能力強。在一次風管中，彎管磨損最快，耐磨內襯陶瓷管彎管的耐磨性比厚壁的耐磨鑄鋼彎管提高5倍以上。

在實踐中，耐磨內襯陶瓷管使用1-2年后打開觀察并測量，復合層均無明顯的磨損或脫落，在相同規(guī)格和單位長度的管道方面，耐磨內襯陶瓷管重量只有耐磨鑄鋼管或雙金屬復合管的1/2左右，其每米工程造價降低30-40%，只有鑄石管和稀土耐磨鋼管重量的2/5左右，每米工程造價降低20%以上。在腐蝕或高溫場所下使用的耐磨內襯陶瓷管，其價格只有不銹鋼管、鎳鈦管的幾分之一。

流體管道輸送不僅應用于電力行業(yè)、而且遍及冶金、煤炭、石油、化工、建材、機械等行業(yè)。當管道內輸送磨削性大的物料時(如灰渣、煤粉、礦精粉、尾礦水泥等)，都存在一個管道磨損快的問題，尤其是彎管磨損快;當管道內輸送具有強烈腐蝕性氣體、液體或固體時，都存在管道被腐蝕從而被很快破壞的問題;當管道內輸送具有較高溫度的物料時，存在著使用耐熱鋼管價格十分昂貴等問題。耐磨內襯陶瓷管的面市，這些問題均迎刃而解。

1、冶金、電力行業(yè)中的應用

冶金、電力行業(yè)輸送煤粉、灰渣、泥漿、石灰石膏漿液等每年需要消耗大量的金屬管道。采用陶瓷復合管取代其他管道，具有高耐磨、壽命長、安裝方便、經濟效益顯著之特點。經山東聊城昌潤熱電廠、聊城中華發(fā)電廠、北京北新建材集團、河南鶴壁電廠、甘肅平涼電廠、太原市選煤廠、湖南石門電廠、河北金牛能源有限公司葛泉選煤廠、邢臺選煤廠等工業(yè)運行，其運行壽命是鋼管的十幾倍甚至幾十倍以上。

2、礦山、煤炭行業(yè)中的應用

(1)礦山:礦山充填、精礦粉和尾礦運送對管道的磨損嚴重，以往采用的礦粉輸送管道如攀枝花、大冶礦等使用壽命不到一年，改為該管可使壽命提高5倍左右。

(2)煤炭:選煤及長距離管道輸煤普遍采用濕法輸送，要求輸送管既耐磨又耐蝕，采用該管可作為長壽輸送管，經濟效益可觀。

旋窯濕法生產線的生料漿輸送、煤粉輸送、提升機的下料、混凝土輸送管道。

耐磨內襯陶瓷管的抗磨、防腐、防結垢等綜合性能優(yōu)良，能延長管道的使用壽命，該產品已被列入國家863新材料科技項目之中。

材料 磨損前重(g) 磨損后重(g) 磨損時間(min) 平均磨擦力矩kg/cm 磨損力

20#無縫鋼管 226.5100 225.4775 5.15 10.02 0.2005

耐磨內襯陶瓷管

256.7100 256.5000 30 10.96 0.0070

二 耐磨內襯陶瓷管物理機械性能

材料 硬度(HV) 壓潰強度(Mpa) 陶瓷密度

g/cm3 (結合強度)

抗剪切強度(Mpa) 抗機械沖擊性(50J)產生裂紋時的沖擊次數(shù)

陶瓷內襯

鋼 管 1100-1450 330-400 3.85-4.9 15-22 15

碳鋼管 130-150 400-450 -- -- --

復合層線膨脹系數(shù)(>400℃時):8.75×10-6 k-1

20#碳鋼管膨脹系數(shù)(>400℃時):14.5×10-6 k-1

項目

材料 30%SiO2泥漿沖刷對比實驗體積減少(cm3) 噴砂對比試驗(SiC砂)體積減少(cm3)

耐磨內襯陶瓷管 3 0.0022

45號鋼 25 /

97%氧化鋁瓷管 / 0.0025

材 料 規(guī) 格 工 況 使用情況

20#碳鋼管 Dn300×10 10萬Kw機組使用煤炭灰份達40%，每管每小時送粉38噸 3個月磨穿

高鉻合金鑄鋼管 Dn300×25 12個月磨穿

夾套式鑄石管 Dn300×50 24個月磨穿

耐磨內襯陶瓷管 Dn300×14 已用24個月，只磨損掉0.2mm

材 料 規(guī) 格 工 況 使用情況

20#碳鋼管 Dn150×10 氣力輸送干灰，60

噸/小時，流速20m/s，濃度26%，位置在進灰?guī)旃諒澨帯?3個月磨穿

高鉻合金鑄鋼管 Dn150×18 12個月磨穿

夾套式鑄石管 Dn150×45 24個月磨穿

耐磨內襯陶瓷管 Dn150×12 已用24個月，

只磨損掉0.2mm

耐熱沖擊性 條件 600℃

/15次 700℃

/5次 800℃

/5次 900℃

/3次 1000℃/2次 備 注

實驗

結果 復合層完整無裂縫和

剝落 復合層完整無裂縫和

剝落 復合層完整無裂縫和剝落 復合層開始出現(xiàn)小裂

紋 復合層出現(xiàn)裂紋和剝

落 該實驗是在給定溫度下保溫15分鐘后水淬再加熱再水淬

材料 時間 使用情況 平均年磨率mm/a 性能比

耐磨內襯陶瓷管Dn190×15 1998年3月-2001年5月 3年零2個月時間共磨2.2mm(僅磨損復合層44%) 0.7 結論

耐磨內襯陶瓷管的使用壽命是合金耐磨鋼管的4倍以上。

合金耐磨鋼管Dn190×26 1995年11月-1998年1月 2年零2個月共磨損26mm(磨穿) 12

注:1、該礦重選車間管道，礦石粒度2-13mm。

2、輸送方式為氣力濃相輸送，速度25m/s。

3、其它

(1)該管不污染和不粘聯(lián)熔融鋁液。制造對鐵質污染敏感，且使用后需要繁重勞動進行整理和維修的熔鋁設備、鋁液輸送管、升液管是目前理想的材料。

(2)該管由于耐磨性能好且耐熱蝕。適用于輸送含有固體顆粒腐蝕性物料以及高溫腐蝕性氣體、含硫地熱水等腐蝕性介質。