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        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(fù)合鋼管,耐磨陶瓷鋼管


        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(shè)計時已非常注重這一點,對有關(guān)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(chǔ)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(yīng)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(shù)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(yīng)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。現(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(gòu)特殊,應(yīng)力場也特殊。在常溫下陶瓷層受壓應(yīng)力,鋼層受到拉應(yīng)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(yīng)力場和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(fù)浸泡多次,復(fù)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(fù)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(fù)合層均不破裂脫落。

        目前,使用東方一力機電設(shè)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(fù)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(fù)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(yīng)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(yīng)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

        管 

        碳鋼管      130-150     400-450      ——

        復(fù)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

        規(guī)

        使用情況

        20#碳鋼管

        Dn300×10

        10Kw機組使用煤碳灰份達40%,每管每小時送粉38

        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

        規(guī)

        使用情況

        20#碳鋼管

        Dn150×10

        氣力輸送干灰,60

        /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。

        條件

        600℃

        /15

        700℃

        /5

        800℃

        /5

        900℃

        /3

        1000℃/2

        實驗

        結(jié)果

        復(fù)合層完整無裂縫和

        剝落

        復(fù)合層完整無裂縫和

        剝落

        復(fù)合層完整無裂縫和剝落

        復(fù)合層開始出現(xiàn)小裂

        復(fù)合層出現(xiàn)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

        陶瓷內(nèi)襯鋼管Dn190×15

        19983-20015

        3年零2個月時間共磨2.2mm(僅磨損復(fù)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

        199511-19981

        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。

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