一、耐磨陶瓷復(fù)合管產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)及性能的詳細(xì)說明

1 .陶瓷復(fù)合管介紹

陶瓷復(fù)合管是“863”計(jì)劃中研制成功并產(chǎn)業(yè)化具有國際先進(jìn)水平的新型復(fù)合材料。
　　該產(chǎn)品采用自蔓延高溫合成法（SHS）制造，此技術(shù)已于1994年元月通過冶金部技術(shù)鑒定，并被“863”計(jì)劃新材料專家組列為重點(diǎn)支持發(fā)展的產(chǎn)品。產(chǎn)品利用鋁熱反應(yīng)自身放熱熔融反應(yīng)物，在離心力作用下使Al₂O₃和Fe的分離原理，復(fù)合管從內(nèi)而外分別是剛玉陶瓷（AL₂O₃）層、過渡層和鋼管層，產(chǎn)品綜合利用了氧化鋁硬度高、化學(xué)惰性、高強(qiáng)度和塑性好的優(yōu)點(diǎn)，具有其它管材無法比擬的優(yōu)異綜合性能和良好的耐磨、耐熱、耐蝕和熱沖擊性能。
　　陶瓷鋼鐵復(fù)合管已廣泛用于電力、鋼鐵、冶金、礦山、煤炭、水泥和鑄鋁業(yè)，經(jīng)電廠煤粉、灰渣和礦山尾礦、鐵礦粉輸送、礦井回填等使用表明，其壽命比普通鋼管高10倍以上。

2. 陶瓷復(fù)合管生產(chǎn)工藝

陶瓷復(fù)合管是采用自蔓延高溫合成―離心法制造的。即將無縫鋼管放在離心機(jī)的管模內(nèi)，在鋼管內(nèi)加入氧化鐵粉和鋁粉混合物，這種混合物在化學(xué)中稱為鋁熱劑。離心機(jī)管模旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度后，經(jīng)一火星點(diǎn)燃鋁熱劑，鋁熱劑立即自己燃燒，燃燒波迅速蔓延，在蔓延時發(fā)生如下劇烈的化學(xué)反應(yīng)：

2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe+836KJ

3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Fe+3265KJ

 鋁熱劑反應(yīng)后生成物為穩(wěn)定型α-Al₂O₃（即剛玉）和鐵，同時放出大量熱量。這些熱量如在絕熱條件下，絕熱溫度可達(dá)到3753K和3509K，它使鋼管內(nèi)原來物料以及反應(yīng)后的生成物，即使熔點(diǎn)為2045℃的剛玉也都變成熔液。由于反應(yīng)非常迅速，只有數(shù)秒鐘，熔融反應(yīng)物在離心力作用下，迅速按比重大小進(jìn)行分離。鐵的比重（7.85g/㎝³）為Al₂O₃ 比重（3.95g/㎝³）兩倍，較重的鐵被離心力甩到鋼管內(nèi)壁，較輕的Al₂O₃則分布在鐵層的內(nèi)層。由于鋼管迅速吸熱和傳熱，Al₂O₃ 和Fe 很快達(dá)到凝固點(diǎn)，分層凝固。形成的陶瓷鋼管從內(nèi)到外分別為剛玉瓷層，以鐵等聚合物為主的過渡層，以及外部的鋼管層。高溫熔融的鐵液和Al₂O₃液，與鋼管內(nèi)壁接觸，使鋼管內(nèi)壁處于半熔融狀態(tài)，使鐵層與鋼管形成冶金結(jié)合，鐵層與剛玉瓷層間也形成牢固的機(jī)械結(jié)合，其結(jié)合壓剪強(qiáng)度（即在軸向把陶瓷層壓出時強(qiáng)度）≥15MPa；陶瓷鋼管壓潰強(qiáng)度（即從管外把管內(nèi)陶瓷壓碎時的強(qiáng)度）≥50MPa。

3. 陶瓷復(fù)合管性能

與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝截然不同，采用自蔓延技術(shù)生產(chǎn)的陶瓷復(fù)合管具有獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)。獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)又決定了它優(yōu)良的綜合性能。它抗磨損、耐高溫、有高的硬度和強(qiáng)度，并且抗熱沖擊的性能。

陶瓷復(fù)合管與傳統(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。陶瓷鋼管外層是無縫鋼管，內(nèi)層是剛玉。剛玉層硬度高達(dá)HV1100-1400，相當(dāng)于鎢鈷硬質(zhì)合金，耐磨性比碳鋼管高20倍以上。陶瓷鋼管抗磨損主要是靠內(nèi)層幾毫米厚的剛玉層，這比耐磨合金鋼管、鑄石管既靠成分和組織，又靠厚度來抗磨已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。

    陶瓷鋼管中剛玉熔點(diǎn)為2045℃，剛玉層與鋼層由于工藝原因結(jié)構(gòu)特殊，應(yīng)力場也特殊。在常溫下陶瓷層受到壓應(yīng)力，鋼層受到拉應(yīng)力。只有溫度升高到400℃以上，由于二者熱膨脹系數(shù)不一樣，熱膨脹產(chǎn)生的新應(yīng)力場才使陶瓷鋼管中原來存在的應(yīng)力場相互抵消，使陶瓷層與鋼鐵層兩者處于應(yīng)力平衡狀態(tài)。當(dāng)溫度升高到900℃，把陶瓷鋼管放入冷水中，反復(fù)多次，陶瓷層也不裂縫或崩裂，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(jìn)行焊接，也可用直接焊接方法進(jìn)行管道連接，這比磨合金鑄鋼管、鑄石管和鋼塑、鋼橡管在施工中不易焊接或不能焊接更勝一籌陶瓷鋼管抗機(jī)械沖擊性能也好，在運(yùn)輸、安裝、敲打以及在等離子氣割下，剛玉層均不破裂脫落。

陶瓷鋼管內(nèi)層為致密α型三氧化二鋁，耐酸度96-98%。三氧化二鋁屬中性氧化物，與酸、堿、鹽均不起化學(xué)反應(yīng)。三氧化二鋁是無機(jī)物質(zhì)，在光、熱、氧等自然環(huán)境長期作用下，不存在性能變壞（即老化）問題。經(jīng)測定陶瓷鋼管耐蝕性比不銹鋼高十倍。陶瓷鋼管具體性能詳見表1-6。

表1、陶瓷鋼管的物理機(jī)械性能

注：①無縫鋼管厚8㎜，陶瓷層和過渡層總厚度2.5～3.5㎜,從管外把管內(nèi)MPa陶瓷壓碎時的強(qiáng)度。

　　②在陶瓷鋼管軸向把陶瓷層從無縫鋼管內(nèi)壓出時的強(qiáng)度。

　　③溫度范圍-30～500℃。

表2、輸送鐵礦精粉耐磨對比試驗(yàn)

    注：①該礦重選車間管道，礦石粒度<2㎜，重量濃度30%

②陶瓷鋼管外徑φ245，厚8㎜，陶瓷層厚4㎜，20#碳鋼管厚9㎜

   ③此對比試驗(yàn)?zāi)壳叭栽诶^續(xù)進(jìn)行，比值175只是根據(jù)三年年實(shí)踐的推算數(shù)據(jù)

表3、火電廠送粉管路不同材質(zhì)彎管對比試驗(yàn)

表4、火電廠氣力除灰管路不同材質(zhì)彎管對比試驗(yàn)

表5、經(jīng)權(quán)威單位進(jìn)行輸灰阻力特性測試結(jié)果如下：

表6、陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管耐酸度（按耐酸陶瓷標(biāo)準(zhǔn)ZBG94003-86）

4.多元復(fù)合鋼管介紹

揚(yáng)州金鑫陶瓷復(fù)合鋼管有限公司是生產(chǎn)各種復(fù)合鋼管的專業(yè)廠家，近一年來公司的科研人員根據(jù)市場需求，集眾家所長在原有各種復(fù)合鋼管基礎(chǔ)上，研制開發(fā)出了一種全新的復(fù)合鋼管，即多元復(fù)合鋼管。

多元復(fù)合鋼管，與目前國內(nèi)的普通陶瓷復(fù)合鋼管不同之處在于陶瓷管內(nèi)壁多了一層高分子聚合物材料，具有優(yōu)異的耐磨、耐酸、耐堿、防結(jié)垢、耐輻射、耐水解老化等綜合性能，打破了以前各種復(fù)合鋼管在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，避免了普通陶瓷復(fù)合鋼管的局限性，廣泛用于電力、煤炭、礦山、建材、化工等行業(yè)輸送煤粉、灰渣、礦粉、鋁液、泥漿等磨削性顆粒物料和腐蝕性介質(zhì)，是較為理想的新一代復(fù)合鋼管。

5. 多元復(fù)合鋼管性能

陶瓷復(fù)合鋼管性能描述

1、優(yōu)異的耐磨性

普通的陶瓷復(fù)合鋼管的內(nèi)層為莫氏陶瓷，耐磨指數(shù)為0.04，而多元復(fù)合鋼管內(nèi)的多元復(fù)合層的耐磨指數(shù)為0.02，兩者復(fù)合后，其耐磨性能是普通陶瓷復(fù)合鋼管的2.5倍左右。特別適用于電站除灰、煤粉輸送管道以及礦山輸送和回填管道等。

2、耐腐蝕、防結(jié)垢

多元復(fù)合鋼管具有優(yōu)異的耐酸堿腐蝕和海水腐蝕及防結(jié)垢特性。耐酸度98－99％耐蝕性比普通陶瓷復(fù)合鋼管高2倍，是各種酸、堿及腐蝕性氣體、流體理想的輸送管道，亦可用于結(jié)垢嚴(yán)重的除灰管道。

3、耐溫性能好

陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管能在-50—900℃溫度范圍內(nèi)長期正常運(yùn)行，材料線膨脹系數(shù)6~8*10—6℃。

4、重量輕、節(jié)省鋼材

   內(nèi)襯陶瓷鋼管較銅壁厚的鋼管和耐磨合金鑄造的鋼管重量輕約40%；較同類規(guī)格的石復(fù)合管要節(jié)約近60%—70%，可以減少支架費(fèi)用，減輕安裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)時候的勞動強(qiáng)度和費(fèi)用，節(jié)省鋼材。

5、造價低

   內(nèi)襯陶瓷管與耐磨合金鑄鋼管相當(dāng)，其重量輕，單位長度重量價格比耐磨合金鑄鋼管低20%-30%，工程總造價與鑄石相當(dāng)，比耐磨合金鑄管低。

6、運(yùn)行阻力小

   內(nèi)襯陶瓷鋼管的阻力系數(shù)比普通鋼管低，可以降管件運(yùn)行阻力，從而降低運(yùn)行費(fèi)用。

7、便于項(xiàng)目施工安裝

   內(nèi)襯陶瓷鋼管可用于焊接、法蘭、柔性快速接頭等聯(lián)絡(luò)方式，其重量輕、運(yùn)輸、安裝、施工便利。