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金属陶瓷内衬复合管

金属陶瓷内衬复合管是利用自蔓延高温合成技术,即“SHS”技术复合而成,属国家高科技“863”攻关项目,是原国家冶金工业部、电力部立项重点推广的新产品,该管从内到外由陶瓷(刚玉)层、过渡层和钢层三部分组成。

陶瓷复合钢管,是采用高技术生产工艺--自蔓燃高温离合合成法制造。该管从内到外分别由刚玉陶瓷、过渡层、钢三层组成,陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷(AL2O3),通过过渡层同钢管形成牢固的结合。

Sand injection test 30% Transfer test of sludge with SiO2
Material Volume diminution
(cm3)
Material Volume diminution
(cm3)
Ceamic lining
Steel pipe
0.0022 Ceamic lining
Steel pipe
3
Ceramic pipe
Al2O397%
0.0025 S45C 25

复合管因充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好,克服了钢管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韧性差的特点。因此,复合管具有良好的耐磨、耐热、耐蚀及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能。是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道。
由于该管具有耐磨、耐蚀、耐热性能,因此可广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、化工等行业作为输送砂、石、煤粉、灰渣、铝液等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质,是一种理想的耐磨蚀管道。

一、冶金、电力行业中的应用
冶金、电力行业输送煤粉、灰渣、泥浆、石灰石膏浆液等每年需要消耗大量的金属管道。采用陶瓷复合管取代其他管道,具有高耐磨、寿命长、安装方便、经济效益显著之特点。经山东聊城昌润热电厂、聊城中华发电厂、北京北新建材集团、河南鹤壁电厂、甘肃平凉电厂、太原市选煤厂、湖南石门电厂、河北金牛能源有限公司葛泉选煤厂、邢台选煤厂等工业运行,其运行寿命是钢管的十几倍甚至几十倍以上。

二、矿山、煤炭行业中的应用
(1)矿山:矿山充填、精矿粉和尾矿运送对管道的磨损严重,以往采用的矿粉输送管道如攀枝花、大冶矿等使用寿命不到一年,改为该管可使寿命提高5倍左右。
(2)煤炭:选煤及长距离管道输煤普遍采用湿法输送,要求输送管既耐磨又耐蚀,采用该管可作为长寿输送管,经济效益可观。

三、其它
(1)该管不污染和不粘联熔融铝液。制造对铁质污染敏感,且使用后需要繁重劳动进行整理和维修的熔铝设备、铝液输送管、升液管是目前理想的材料。
(2)该管由于耐磨性能好且耐热蚀。适用于输送含有固体颗粒腐蚀性物料以及高温腐蚀性气体、含硫地热水等腐蚀性介质。

SHS-自蔓燃陶瓷复合管特点

1、耐磨性好
陶瓷复合管由于内衬层为刚玉陶瓷(a-AL2O3),莫氏硬度可达9.0相当于HRC90以上。因此对冶金、电力、矿山、煤炭等行业所输送的磨削性介质均具有高耐磨性。经工业运行证实:其耐磨寿命是淬火钢的十倍甚至几十倍。

2、运行阻力小
SHS陶瓷复合管由于内表面光滑、且永不锈蚀,也不象无缝钢管内表面有凸状螺旋线存在。经有关检测单位对内表面粗糙度及清水阻力特性测试,其内表面光滑度优于任何金属管道,清阻力系数为0.0193,比无缝管稍低。因此该管具有运行阻力小等特点,可减少运行费用。

3、耐腐蚀、防结垢
由于该钢陶瓷层为(a-AL2O3),属中性特质。因此具有耐酸碱和耐海水腐蚀,并同时具有防垢等特性。

4、耐温性能与耐热冲缶性能好
由于该刚玉陶瓷(a-AL2O3),为单一稳定的晶态组织。因此复合管可在-50--700℃温度范围内长期正常运行。材料线膨胀系数6-8×10-6/0C,约为钢管的1/2左右。材料具有良好的热稳定性。

5、工程造价低
陶瓷复合管重量轻,价格适宜。比同内径的铸石管重量轻50%;比耐磨合金管重量轻20-30%,且耐磨、耐蚀性好,因为使用寿命长,从而支吊架费用、搬运费、安装费以及运行费用降低。经有关设计院和施工单位工程预算和工程实际比较,该管工程造价与铸石相当,与耐磨合金管相比,工程造价下降20% 左右。

6、安装施工方便
由于该管重量轻,且焊接性能好。因此可采用焊接、法兰、快速联结等方式,施工安装方便,且可减少安装费用。

四、其他知识
陶瓷钢管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。陶瓷钢管外层是钢管,内层是刚玉。刚玉层维氏硬度高达100—1500(洛氏硬度为90-98),相当于钨钴硬金。耐磨性比碳钢管高20倍以上,它比通常粘接而成的刚玉砂轮性能优越得多。现在刚玉砂轮仍是各种磨床削淬火钢主要砂轮。陶瓷钢管中刚玉层可把刚玉砂轮磨损掉。陶瓷钢管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层,其莫氏硬度为9,仅次于金刚石和碳化硅,在所有氧化物中,它的硬度是最高的。

内衬陶瓷耐磨钢管是采用自蔓延高温合成——离心法制造的,陶瓷钢管中刚玉熔点为2045℃,刚玉层与钢层由于工艺原因结构特殊,应力场也特殊。在常温下陶瓷层受压应力,钢层受到拉应力,二者对立统一,成一个平衡的整体。只有温度升高到400℃以上,由于二者热膨胀系数不一样,热膨胀产生的新应力场和使陶瓷钢管中原来存在的应力场相互抵消,使陶瓷层与钢铁层两者处于自由平衡状态。当温度升高到900℃把内衬陶瓷耐磨钢管放入泠水内,反复浸泡多次,复合层不裂缝或崩裂,表现出普通陶瓷无可比拟的抗热冲击性能。这一性能在工程施工中大有用处,由于其外层是钢铁,加之内层升温也不崩裂,在施工中,对法兰、吹扫口、防爆门等能进行焊接,也可用直接焊接方法进行连接,这比耐磨铸石管、耐磨铸钢管、稀土耐磨钢管、双金属复合管、钢塑管、钢橡管在施工中不易焊接或不能焊接更胜一筹。内衬陶瓷耐磨钢管抗机械冲击性能也好,在运输、安装敲打以及两支架间自重弯曲变形时,复合层均不破裂脱落。
目前,数十家火电厂实践表明:内衬陶瓷耐磨钢管抗磨损能力高,抗流体冲刷能力强。在一次风管中,弯管磨损最快,内衬陶瓷耐磨钢管弯管的耐磨性比厚壁的耐磨铸钢弯管提高5倍以上。

在实践中,内衬陶瓷耐磨钢管使用1-2年后打开观察并测量,复合层均无明显的磨损或脱落,在相同规格和单位长度的管道方面,内衬陶瓷耐磨钢管重量只有耐磨铸钢管或双金属复合管的1/2左右,其每米工程造价降低30-40%,只有铸石管和稀土耐磨钢管重量的2/5左右,每米工程造价降低20%以上。在腐蚀或高温场所下使用的内衬陶瓷耐磨钢管,其价格只有不锈钢管、镍钛管的几分之一。
流体管道输送不仅应用于电力行业、而且遍及冶金、煤炭、石油、化工、建材、机械等行业。当管道内输送磨削性大的物料时(如灰渣、煤粉、矿精粉、尾矿水泥等),都存在一个管道磨损快的问题,尤其是弯管磨损快;当管道内输送具有强烈腐蚀性气体、液体或固体时,都存在管道被腐蚀从而被很快破坏的问题;当管道内输送具有较高温度的物料时,存在着使用耐热钢管价格十分昂贵等问题。内衬陶瓷耐磨钢管的面市,这些问题均迎刃而解。

Abrasion resistant pipe specification, Standard and identification

Because the outer surface behaves like mild steel, the product can be cut and welded with proper procedure in the field, configured into a variety of fittings, and can accept the standard end options of flanges, weld rings and couplings.

Application of Abrasion resistant pipe

Abrasion resistant pipe applied in coal-fired power plant ash and slag discharge tube, powder, powder tube, desulfurization pipeline,in addition also widely used in the following industries:

ceramic-tile-lined-pipe_process-Ceramic-patch
Elbows& Bends in Bottome ash

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