陶瓷內(nèi)襯鋼管性能介紹

耐磨-耐高溫-耐腐蝕-運行阻力小-陶瓷復合鋼管，耐磨陶瓷鋼管

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●性能簡介              運用范圍

●卓越的耐磨性能           火力發(fā)電廠

●良好的耐腐蝕性能          金屬礦山

●優(yōu)異的耐高溫性能          冶金

●可靠的防結(jié)垢性能          煤炭洗選廠

●高度的抗機械沖擊性能        水泥廠

●較小的運行阻力           石化

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(chǎn)成本。目前陶瓷內(nèi)襯鋼管已成為耐磨管的首選產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)維修帶來了難以避免的困難和事故。

3.接著又產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)的鋼管作為母材、采用鋁熱離心工藝生產(chǎn)的陶瓷內(nèi)襯鋼管及管件產(chǎn)品，作為新一代耐磨管道便應運而生。

陶瓷內(nèi)襯鋼管與傳統(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(zhì)性區(qū)別。陶瓷鋼管外層是鋼管，內(nèi)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(nèi)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(zhì)的飛躍。

陶瓷內(nèi)襯鋼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(jié)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(chǎn)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℃把陶瓷內(nèi)襯鋼管放入泠水內(nèi)，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(nèi)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。陶瓷內(nèi)襯鋼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陶瓷內(nèi)襯鋼管的數(shù)十家火電廠實踐表明：陶瓷內(nèi)襯鋼管抗磨損能力高，抗流體沖刷能力強。在一次風管中，彎管磨損最快，陶瓷內(nèi)襯鋼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，陶瓷內(nèi)襯鋼管使用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，陶瓷內(nèi)襯鋼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陶瓷內(nèi)襯鋼管，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(nèi)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(nèi)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(nèi)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。陶瓷內(nèi)襯鋼管的面市，這些問題均迎刃而解。

陶瓷內(nèi)襯鋼管除應用于燃煤電廠外，還廣泛用于以下行業(yè)：

1、礦山：

1.1煤炭工業(yè)中水煤漿、洗煤泥、礦山充填料、礦煤粉

1.2金屬礦山：精礦和尾礦的管道輸送。

2、冶金：

2.1鋼鐵廠的煉鐵的高爐噴煤、輸渣等管道。

2.2煉鋼的輸送鐵合金、爐外精煉等優(yōu)選的管道。

3、水泥廠：

旋窯濕法生產(chǎn)線的生料漿輸送、煤粉輸送、提升機的下料、混凝土輸送管道。

陶瓷內(nèi)襯鋼管的抗磨、防腐、防結(jié)垢等綜合性能優(yōu)良，能延長管道的使用壽命，該產(chǎn)品已被列入國家863新材料科技項目之中。

表一 陶瓷內(nèi)襯鋼管與無縫鋼管磨損對比

性能

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

材料

20#無縫鋼管    226.5100   225.4775     5.15       10.02     0.2005

陶瓷內(nèi)襯鋼管    256.7100   256.5000      30        10.96     0.0070

表二 陶瓷內(nèi)襯鋼管物理機械性能

性能

壓潰強度（Mpa）   陶瓷密度    (結(jié)合強度)     抗機械沖擊性（50J）

g/cm³    抗剪切強度(Mpa)   產(chǎn)生裂紋時的沖擊次數(shù)

硬度(HV)

陶瓷內(nèi)襯

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

鋼 管 

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

表三 陶瓷內(nèi)襯鋼管耐磨對比測試

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

材料                （cm³）              體積減少（cm³）

陶瓷內(nèi)襯鋼管             3                  0.0022

45號鋼               25                   /

97%氧化鋁瓷管            /                  0.0025

表四 電廠送粉管路不同材質(zhì)彎管對比試驗

材 料	規(guī) 格	工 況	使用情況
20#碳鋼管	Dn300×10	10萬Kw機組使用煤碳灰份達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
陶瓷內(nèi)襯鋼管	Dn300×14		已用24個月，只磨損掉0.2mm

表五 電廠氣力除灰管路不同材料彎管對比試驗

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?span>	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
陶瓷內(nèi)襯鋼管	Dn150×12		已用24個月， 只磨損掉0.2mm

表六 陶瓷內(nèi)襯鋼管耐熱沖擊性。

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(jié)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

表七、金屬礦山輸送石英灰耐磨對比試驗

材料	時間	使用情況	平均年磨率mm/a	性能比
陶瓷內(nèi)襯鋼管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(jié)論 陶瓷內(nèi)襯鋼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。