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        技術資料
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        陶瓷復合鋼管性能介紹

        文章發布日期:2016-06-04 17:26

        ●性能簡介              運用范圍

        ●的耐磨性能           火力發電廠

        ●良好的耐腐蝕性能          金屬礦山

        ●的耐高溫性能          冶金

        ●可靠的防結垢性能          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,保證電廠運行、并降低生產成本。目前陶瓷復合鋼管已成為耐磨管的產品。

        耐磨管的革新分為4個階段:

        1.人們在傳統的普通碳素鋼管的基礎上,努力研制各種耐磨管道。作為代耐磨管道,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象時常發生。

        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泄漏以及試用時漏粉等現象時有發生,且工程造價過高。

        4.一種借助于工業標準批量生產的鋼管作為母材、采用鋁熱離心工藝生產的陶瓷復合鋼管及管件產品,作為新一代耐磨管道便應運而生。

        陶瓷復合鋼管與傳統的鋼管、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得多?,F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。

        陶瓷復合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。當溫度升高到900℃把陶瓷復合鋼管放入泠水內,反復浸泡多次,復合層不裂縫或崩裂,表現出普通陶瓷的抗熱沖擊性能。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勝一籌。陶瓷復合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,使用遠達特種材料有限公司陶瓷復合鋼管的數十家火電廠實踐表明:陶瓷復合鋼管抗磨損能力高,抗流體沖刷能力強。在一次風管中,彎管磨損快,陶瓷復合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,陶瓷復合鋼管使用1-2年后打開觀察并測量,復合層均無明顯的磨損或脫落,在相同規格和單位長度的管道方面,陶瓷復合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復合鋼管,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、而且遍及冶金、煤炭、石油、化工、建材、機械等行業。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。陶瓷復合鋼管的面市,這些問題均迎刃而解。 

        陶瓷復合鋼管除應用于燃煤電廠外,還廣泛用于以下行業:

        1、礦山:

        1.1煤炭工業中水煤漿、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、爐外精煉等優選的管道。

        3、水泥廠:

        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。

        陶瓷復合鋼管的抗磨、防腐、防結垢等綜合性能優良,能延長管道的使用壽命,該產品已被列入863新材料科技項目之中。 
        表一 陶瓷內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
        陶瓷內襯鋼管    256.7100   256.5000      30        10.96     0.0070
        表二 陶瓷內襯鋼管物理機械性能
        性能
        壓潰強度(Mpa)   陶瓷密度    (結合強度)     抗機械沖擊性(50J)
        g/cm3    抗剪切強度(Mpa)   產生裂紋時的沖擊次數
        硬度(HV)
        陶瓷內襯
        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(>400℃時):8.75×10—6 k—1
        20#碳鋼管膨脹系數(>400℃時):14.5×10—6 k—1
        表三  陶瓷內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               ?。╟m3)              體積減少(cm3
        陶瓷復合鋼管             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彎管對比試驗
         

        材  料 規   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
        陶瓷復合鋼管 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   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%,位置在進灰庫拐彎處。
        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
        陶瓷復合鋼管 Dn150×12 已用24個月,
        只磨損掉0.2mm

        表六  陶瓷復合鋼管耐熱沖擊性。





        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 復合層開始出現小裂
        復合層出現裂紋和剝
        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
        陶瓷復合鋼管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 結論
        陶瓷復合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。

         

        陶瓷復合鋼管說明

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