陶瓷內襯彎頭

陶瓷內襯彎頭，是陶瓷內襯複合鋼管的一種，是一種理想的耐磨蝕管道，採用自蔓燃高溫離合合成法製造，具有耐磨性好、運行阻力小等特點，廣泛套用於電力、冶金等行業。

基本介紹

• 中文名：陶瓷內襯彎頭
• 外文名：Ceramic lined elbow
• 全稱：耐磨陶瓷彎頭
• 套用：電力、冶金等行業

簡介

陶瓷內襯彎頭全稱耐磨陶瓷彎頭，是陶瓷內襯複合鋼管的一種。

陶瓷內襯彎頭

陶瓷內襯彎頭，是採用高技術生產工藝--自蔓燃高溫離合合成法製造。該管從內到外分別由剛玉陶瓷、過渡層、鋼三層組成，陶瓷層是在2200℃以上高溫形成緻密剛玉瓷（AL2O3），通過過渡層同鋼管形成牢固的結合。複合管因充分發揮了鋼管強度高、韌性好、耐衝擊、焊接性能好以及剛玉瓷高硬度、高耐磨、耐蝕、耐熱性好，克服了鋼管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韌性差的特點。因此，複合管具有良好的耐磨、耐熱、耐蝕及抗機械衝擊與熱衝擊、可焊性好等綜合性能。是輸送顆粒物料、磨削、腐蝕性介質等理想的耐磨、耐蝕管道。

由於該管具有耐磨、耐蝕、耐熱性能，因此可廣泛套用於電力、冶金、礦山、煤炭、化工等行業作為輸送砂、石、煤粉、灰渣、鋁液等磨削性顆粒物料和腐蝕性介質，是一種理想的耐磨蝕管道。

特點

耐磨性好

陶瓷複合管由於內襯層為剛玉陶瓷（a-AL2O3），莫氏硬度可達9.0相當於HRC90以上。因此對冶金、電力、礦山、煤炭等行業所輸送的磨削性介質均具有高耐磨性。經工業運行證實：其耐磨壽命是淬火鋼的十倍甚至幾十倍。

運行阻力小

SHS陶瓷複合管由於內表面光滑、且永不鏽蝕，也不象無縫鋼管內表面有凸狀螺旋線存在。經有關檢測單位對內表面粗糙度及清水阻力特性測試，其內表面光滑度優於任何金屬管道，清阻力係數為0.0193，比無縫管稍低。因此該管具有運行阻力小等特點，可減少運行費用。

耐腐蝕、防結垢

由於該鋼陶瓷層為（a-AL2O3），屬中性特質。因此具有耐酸鹼和耐海水腐蝕，並同時具有防垢等特性。

耐溫性能與耐熱沖缶性能好

由於該剛玉陶瓷（a-AL2O3），為單一穩定的晶態組織。因此複合管可在-50--700℃溫度範圍內長期正常運行。材料線膨脹係數6-8×10-6/0C，約為鋼管的1/2左右。材料具有良好的熱穩定性。

工程造價低

陶瓷複合管重量輕，價格適宜。比同內徑的鑄石管重量輕50%；比耐磨合金管重量輕20-30%，且耐磨、耐蝕性好，因為使用壽命長，從而支吊架費用、搬運費、安裝費以及運行費用降低。經有關設計院和施工單位工程預算和工程實際比較，該管工程造價與鑄石相當，與耐磨合金管相比，工程造價下降20%　左右。

安裝施工方便

由於該管重量輕，且焊接性能好。因此可採用焊接、法蘭、快速聯結等方式，施工安裝方便，且可減少安裝費用。

革新

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，目的在於延長管道壽命，保證電廠安全運行、並降低生產成本。目前耐磨內襯陶瓷管已成為耐磨管的首選產品。

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，努力研製各種耐磨管道。作為第一代耐磨管道，雖改善了管道的耐磨性並提高了管道的壽命，但由於增加了負荷，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於鑄石鋼管，但由於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、一種藉助於工業標準批量生產的鋼管作為母材、採用鋁熱離心工藝生產的耐磨內襯陶瓷管及管件產品，作為新一代耐磨管道便應運而生。

耐磨內襯陶瓷管與傳統的鋼管、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），相當於鎢鈷硬金。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越得多。現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,僅次於金剛石和碳化矽，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，有了質的飛躍。

耐磨內襯陶瓷管是採用自蔓延高溫合成——離心法製造的，陶瓷鋼管中剛玉熔點為2045°C，剛玉層與鋼層由於工藝原因結構特殊，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，由於二者熱膨脹係數不一樣，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於自由平衡狀態。當溫度升高到900℃把耐磨內襯陶瓷管放入泠水內，反覆浸泡多次，複合層不裂縫或崩裂，表現出普通陶瓷無可比擬的抗熱衝擊性能。這一性能在工程施工中大有用處，由於其外層是鋼鐵，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線，這比耐磨鑄石管、耐磨鑄鋼管、稀土耐磨鋼管、雙金屬複合管、鋼塑管、鋼橡管在施工中不易焊接或不能焊接更勝一籌。耐磨內襯陶瓷管抗機械衝擊性能也好，在運輸、安裝敲打以及兩支架間自重彎曲變形時，複合層均不破裂脫落。

目前，使用東方一力機電設備有限公司耐磨內襯陶瓷管的數十家火電廠實踐表明：耐磨內襯陶瓷管抗磨損能力高，抗流體沖刷能力強。在一次風管中，彎管磨損最快，耐磨內襯陶瓷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，耐磨內襯陶瓷管使用1-2年後打開觀察並測量，複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，耐磨內襯陶瓷管重量只有耐磨鑄鋼管或雙金屬複合管的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耐磨內襯陶瓷管，其價格只有不鏽鋼管、鎳鈦管的幾分之一。

流體管道輸送不僅套用於電力行業、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。耐磨內襯陶瓷管的面市，這些問題均迎刃而解。

套用

1、冶金、電力行業中的套用

冶金、電力行業輸送煤粉、灰渣、泥漿、石灰石膏漿液等每年需要消耗大量的金屬管道。採用陶瓷複合管取代其他管道，具有高耐磨、壽命長、安裝方便、經濟效益顯著之特點。經山東聊城昌潤熱電廠、聊城中華發電廠、北京北新建材集團、河南鶴壁電廠、甘肅平涼電廠、太原市選煤廠、湖南石門電廠、河北金牛能源有限公司葛泉選煤廠、邢台選煤廠等工業運行，其運行壽命是鋼管的十幾倍甚至幾十倍以上。

2、礦山、煤炭行業中的套用

（1）礦山：礦山充填、精礦粉和尾礦運送對管道的磨損嚴重，以往採用的礦粉輸送管道如攀枝花、大冶礦等使用壽命不到一年，改為該管可使壽命提高5倍左右。

（2）煤炭：選煤及長距離管道輸煤普遍採用濕法輸送，要求輸送管既耐磨又耐蝕，採用該管可作為長壽輸送管，經濟效益可觀。

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。

耐磨內襯陶瓷管的抗磨、防腐、防結垢等綜合性能優良，能延長管道的使用壽命，該產品已被列入國家863新材料科技項目之中。

耐磨內襯陶瓷管與無縫鋼管磨損對比

材料	磨損前重（g）	磨損後重（g）	磨損時間（min）	平均磨擦力矩kg/cm	磨損力
20#無縫鋼管	226.5100	225.4775	5.15	10.02	0.2005
耐磨內襯陶瓷管	256.7100	256.5000	30	10.96	0.0070

二 耐磨內襯陶瓷管物理機械性能

材料 硬度（HV） 壓潰強度（Mpa） 陶瓷密度

g/cm3 （結合強度）

抗剪下強度（Mpa） 抗機械衝擊性（50J）產生裂紋時的衝擊次數

陶瓷內襯

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

碳鋼管 130-150 400-450 —— —— ——

複合層線膨脹係數（>400℃時）：8.75×10—6 k—1

20#碳鋼管膨脹係數（>400℃時）：14.5×10—6 k—1

耐磨內襯陶瓷管耐磨對比測試

項目

材料 30%SiO2泥漿沖刷對比實驗體積減少（cm3） 噴砂對比試驗（SiC砂）體積減少（cm3）

耐磨內襯陶瓷管 3 0.0022

45號鋼 25 /

97%氧化鋁瓷管 / 0.0025

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機組使用煤炭灰份達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

耐磨內襯陶瓷管 Dn300×14 已用24個月，只磨損掉0.2mm

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 氣力輸送乾灰，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

耐磨內襯陶瓷管 Dn150×12 已用24個月，

只磨損掉0.2mm

表六 耐磨內襯陶瓷管耐熱衝擊性。

耐熱衝擊性 條件 600℃

/15次 700℃

/5次 800℃

/5次 900℃

/3次 1000℃/2次 備 注

實驗

結果 複合層完整無裂縫和

剝落 複合層完整無裂縫和

剝落 複合層完整無裂縫和剝落 複合層開始出現小裂

紋 複合層出現裂紋和剝

落 該實驗是在給定溫度下保溫15分鐘後水淬再加熱再水淬

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

耐磨內襯陶瓷管Dn190×15 1998年3月-2001年5月 3年零2個月時間共磨2.2mm（僅磨損複合層44%） 0.7 結論

耐磨內襯陶瓷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

註：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。

3、其它

（1）該管不污染和不粘聯熔融鋁液。製造對鐵質污染敏感，且使用後需要繁重勞動進行整理和維修的熔鋁設備、鋁液輸送管、升液管是目前理想的材料。

（2）該管由於耐磨性能好且耐熱蝕。適用於輸送含有固體顆粒腐蝕性物料以及高溫腐蝕性氣體、含硫地熱水等腐蝕性介質。