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陶瓷内衬复合钢管
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    陶瓷内衬复合钢管是国家“八六三”计划由北京科技大学研制成功,在我公司进行了科技试验并率先实现了产业化生产,是具有国际先进水平的复合新材料。陶瓷内衬复合钢管从内到外由陶瓷层、过渡层和钢管层组成。陶瓷层是由2600℃以上的熔融氧化铝在离心力的作用下均匀复合在钢管内壁后凝固形成的,致密、光滑,与钢管贴切、牢固地结合在一起。

    陶瓷内衬复合钢管具有优异的耐磨、耐热、抗机械和热冲击性能,容易焊接和安装,特别适用于磨损、冲刷严重的物料输送场合,如燃煤发电、冶金、煤炭、矿山、地质等行业的物料管道输送。据电力、煤炭、冶金等工业部门多年的使用情况,和普通无缝钢管相比,陶瓷内衬复合钢管的使用寿命成十倍地增长,可以替代铸石管、合金管、有机材料衬管等,是一种理想的耐磨管道。

    该产品于九四年分别通过了冶金部和电力部的成果和产品鉴定(冶金部93冶科成鉴字372号、电力部94电产鉴字30号)。是国家“863”高技术新材料专家委员会重点支持和推广项目。并被国家科委列入九五年国家级火炬计划。

陶瓷钢管用途

    随着我国经济的高速发展,管道输送已遍及电力、冶金、石化、煤炭等行业。当管道内输送灰渣、煤粉、矿精粉等磨损性大的物料时,都存在着管道磨损快的问题,特别是弯管磨损更快。当管道内输送强烈腐蚀的气体、液体或固体时,存在着管道被腐蚀而损坏的问题,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昂贵的问题。我公司生产的“八六三”高科技新材料陶瓷复合钢管有效的解决了以上问题,是电厂送粉除渣,输灰等理想的输送管道。广泛用于磨损严重的矿山充填料,矿精粉和尾矿运送以及输送各类具有强烈腐蚀性的酸、碱、盐等固体、液体。陶瓷复合钢管在高温腐蚀、高温熔蚀的场合下,使用非常安全可靠。

陶瓷复合钢管生产工艺

    陶瓷复合钢管采用自蔓延合成技术制造,将普通钢管放在管模内,在钢管内加入氧化铁粉及铝粉等混合物,化学名称为铝热剂,在离心机的高速旋转下(1500转/分钟),经点火后,铝热剂立即自燃,并迅速蔓延产生剧烈的化学反应:

10-2.jpg

    铝热剂反应后生成物为稳定的α-AI2O3(即刚玉)和铁,同时释放大量热量。由于反应非常迅速,只有数秒钟,反应物在离心力的作用下迅速按比重分离,较重的铁(7.85g/cm3)附到钢管内壁,较轻的刚玉则分布在铁的内层,由于钢管迅速吸热和传热,反应物很快分层凝固,最终形成由内到外分别为刚玉层、过渡层,以及外部钢管层的陶瓷复合钢管,高温熔融(2600o左右)的铁和AI2O3液体与钢管内壁接触,使钢管内壁处于半熔融状态,保证铁层与钢管,刚玉层之间形成牢固的结合,其结合压剪强度(即轴向陶瓷层压出时强度)≥15MPa;陶瓷钢管压溃强度(即从管外把管内陶瓷压碎时的强度)≥350MPa。

陶瓷复合钢管性能

1、良好的耐磨性

陶瓷内衬复合钢管内层为莫氏陶瓷,硬度在9.0以上,相当于HRC90,因此特别适用于电站除灰、煤粉输送管道以及矿山输送和回填管道等。


2、耐腐蚀、防结垢

陶瓷内衬复合钢管具有优异的耐酸碱腐蚀和海水腐蚀及防结垢特性。耐酸度96-98%与高刚玉瓷相当,耐蚀性比不锈钢高10倍。是各种酸、碱及腐蚀性气体、流体理想的输送管道,亦可用于结垢严重的除灰管道。


3、运行阻力小

陶瓷内衬复合钢管的阻力系数比普通钢管小,可以降低管线运行阻力,减少运行费用。


4、重量轻,节省钢材

陶瓷内衬复合钢管较同壁厚的钢管和耐磨合金铸钢管或铸铁管轻约40%;较相同内径的铸石复合管轻约60-70%,可以减少支架费用,减轻运输、安装、检修时的劳动强度和费用,节省钢材。


5、造价低

陶瓷内衬复合钢管价格与耐磨合金铸钢管相当,其重量轻,单位长度重量价格比耐磨合金铸钢低20-30%;工程总造价与铸石管相当,比耐磨合金铸管低。


6、耐温性能好

瓷内衬复合钢管能在-50℃~900℃温度范围内长期正常运行,材料线膨胀系数6~8×10-6 /℃   。


7、安装施工方便

陶瓷内衬复合钢管可采用焊接、法兰、柔性快速接头等连接方式,其重量轻、运输、安装、施工十分方便。

陶瓷钢管性能对比

1.陶瓷钢管的物理机械性能



硬度

HV

Kgf/mm²

压溃

强度①

Mpa

比重

g/cm³

抗剪切

强度②

Mpa

绝对

粗糙度

mm

线膨胀

系数③

×106K1

陶瓷钢管

1100-1400

350-400

4.6-4.7含过渡层

15

Dn1500.35

Dn1500.12

8.5-9

20#碳钢管

149

411

7.85


新的0.05-0.1

旧的0.4-0.6

14-15




注:

①无缝钢管厚8mm,陶瓷层和过渡层总厚度2.5-3.5mm,从管外把管内陶瓷压碎时的强度。

②在陶瓷钢管轴向陶瓷层从无缝钢管内压出时的强度。
③温度范围-30~500℃。


2.陶瓷钢管抗热冲击性能和抗机械冲击性能

材料

抗机械冲击数①

抗热冲击出现裂纹的淬水次数②

陶瓷钢管

15次以上

200

300

450

700

1000

1100

10次以上

9

6

5

3

一次出现小裂

纹和剥落

耐热陶瓷

1次即碎

2

1次即碎

1次即碎

1次即碎

1次即碎

1次即碎


注:

①陶瓷钢管总厚度9mm,机械能50J,点接触管体内陶瓷层生产裂纹的冲击次数。

②在各给定温度下加热5分钟淬水,再加热再淬水……


3.输送铁矿精粉耐磨对比试验

材料

时间

磨损掉尺寸mm

平均年磨损率mm/a

平均年磨损比值

陶瓷钢管

19944

~19974

0.12

0.04

20#碳钢管 / 陶瓷钢管=175

20#碳钢管

1994~1997

4

翻身一次宦官一次共21mm

7


注:

①该矿重选车间管道,矿石粒度<2mm重量浓度30%。

②陶瓷钢管外径Φ219,厚8mm,陶瓷层厚4mm,20#碳钢管厚9mm。
③此对比试验目前仍在继续进行,比值175只是根据三年实践的推算数据


4.火电厂送粉管路不同材质弯管对比试验

材料

规格

工况

使用说明

20#碳钢管

DN350×10

10KW机组,使用煤炭灰达45%,每管每小时送

42

11个月磨穿

高铬合金铸钢管

DN350×25

11个月磨穿

夹套式铸钢管

DN350×55

使用23个月磨穿

陶瓷钢管

DN350×14

使用24个月磨损掉0.2mm



5.火电厂气力除灰管路不同材料弯管对比试验

材料

规格

工况

使用说明

20#碳钢管

DN150×10

气力输送干灰,74/

流速20m/s,浓度28%,

位置在进灰度拐弯处

3个月磨穿

高铬合金铸钢管

DN150×20

5个月磨穿

夹套式铸钢管

DN150×50

使用12个月磨穿

陶瓷钢管

DN150×11

使用12个月磨损掉0.15mm



6.陶瓷钢管耐蚀性(按不锈钢测试标准,30天,室温)

10

HCL

g/m2*h

10

HNO3

g/m2*h

10

H2SO4

g/m2*h

10

H3PO4

g/m2*h

10

C2H2O2

g/m2*h

10

HF

g/m2*h

10

NaOH

g/m2*h

10

NaC

g/m2*h

陶瓷钢管

0.056

0.032

0.021

0.047

0.022

0.42

0

0,

不锈钢

1Cr, 1, 8Ni9Ti<, /SPAN>

1

0.1

1.8

0.1

0.1

0.1



7.陶瓷钢管在各种浓度硫酸中耐蚀性(30天,室温)

硫酸浓度

10

20

30

40

50

60

70

80

陶瓷钢管

晶介腐蚀速度

mm/a

0.1

0.1

1.2

3.6

1.8

0.1

0.1

0.1

失重

g/m2*h

0.021


0.04


不锈钢

晶介腐蚀速度

mm/a

0.021

0.04

5.0


0.46

失重

g/m2*h

1.8

4.6


0.42


陶瓷钢管示意图

10-1.jpg

陶瓷钢管直管技术参数

序号

钢管直径

mm

钢管厚度

mm

总壁厚

mm

理论重量

Kg/m

1

68

8

12.0

16.16

10

15.0

20.09

12

18.0

23.82

2

76

8

12.0

17.56

10

15.0

20.97

12

18.0

24.40

3

89

8

12.0

21.62

10

15.0

26.92

12

18.0

31.97

4

102

8

12.0

25.03

10

15.0

31.12

12

18.0

37.01

5

108

8

11.5

25.84

10

14.5

32.30

12

17.5

38.57

6

114

8

11.5

27.36

10

14.5

34.21

12

17.5

40.86

7

121

8

11.5

29.14

10

14.5

36.43

12

17.5

43.52

8

127

8

11.5

30.66

10

14.5

38.33

12

17.5

45.81

9

133

8

11.5

32.18

10

14.5

40.33

12

17.5

48.09

10

140

8

11.5

33.96

10

14.5

42.56

12

17.5

50.76

11

146

8

11.5

35.48

10

14.5

44.36

12

17.5

53.04

12

152

8

11.0

36.00

10

14.0

45.19

12

17.0

54.25

13

159

8

11.0

37.85

10

14.0

47.46

12

17.0

56.87

14

158

8

11.0

40.00

10

14.0

50.35

12

17.0

60.23

15

180

10

14.0

53.38

12

17.0

64.51

14

20.0

75.85

16

194

10

14.0

57.72

12

17.0

69.95

14

20.0

81.97

17

203

10

14.0

60.51

12

17.0

73.26

14

20.0

85.91


序号

钢管直径

mm

钢管厚度

mm

总壁厚

mm

理论重量

Kg/m

18

219

10

14.0

65.47

12

17.0

78.95

14

20.0

92.94

19

245

10

14.0

74.04

12

17.0

88.96

14

20.0

105.27

20

273

10

13.5

80.75

12

16.5

97.54

14

19.5

114.58

21

299

12

16.5

107.07

14

19.5

125.76

16

22.5

143.11

22

325

12

16.5

116.60

14

19.5

137.94

16

22.5

158.09

23

351

12

16.5

125.47

14

19.5

148.13

16

22.5

169.92

24

377

12

16.5

135.67

14

19.5

159.91

16

22.5

184.75

25

402

12

16.5

144.50

14

19.5

168.06

16

22.5

192.09

26

426

12

16.0

149.67

14

, 19.0

175.97,

16

22.0

201.93

27

480

14

19.0

203.20

16

22.0

229.60

18

25.0

257.68

28

500

14

19.0

210.50

16

22.0

239.77

18

25.0

268.97

29

530

14

19.0

229.43

16

22.0

254.66

18

25.0

285.91

30

630

14

18.5

269.61

16

21.5

305.82

18

24.5

338.67

31

730

14

18.5

308.82

16

21.5

348.59

18

24.5

392.33

32

830

16

21.0

402.06

18

24.0

448.65

20

27.0

493.86

33

930

16

21.0

450.11

18

24.0

509.45

20

27.0

556.65

34

1030

16

21.0

498.76

18

24.0

564.44

20

27.0

616.28


注:1.本表钢管规格参用标准GB/T8163-2008或GB/T3091-2008。
    2.表中公称通径为本公司产品实际通径尺寸,供选用者参考。
    3.其余规格根据用户要求生产。
    4.陶瓷层厚度通常为3-6mm。


陶瓷钢管45度弯管技术参数

序号

钢管

直径

Dmm

总壁厚

Dmm

半径

Rmm

出口

长度

Amm

进口

长度

Bmm

加长mm

理论

重量

kg

C

E

1

68

12

15

350

438

288

150

300

13.38

16.45

2

76

12

15

400

458

308

150

300

15.40

18.24

3

89

12

15

450

477

327

150

300

19.47

24.01

4

102

12

15

500

497

347

150

300

24.16

29.97

5

108

11.5

14.5

500

497

347

150

300

23.43

28.91

6

114

11.5

14.5

550

516

366

150

300

24.16

29.97

7

121

11.5

14.5

600

536

386

150

300

26.66

33.0

8

127

11.5

14.5

600

536

386

150

300

31.03

38.55

9

133

11.5

14.5

650

556

406

150

300

33.85

42.16

10

140

11.5

14.5

700

575

425

150

300

36.71

45.74

11

146

11.5

14.5

700

575

425

150

300

38.31

47.63

12

152

11

14

750

595

445

150

300

40.33

50.35

13

159

11

14

750

595

445

150

300

42.35

52.82

14

168

11

14

800

615

465

150

300

46.33

58.03

15

180

14

17

900

654

504

150

300

65.80

79.27

16

194

14

17

900

654

504

150

300

71.06

85.85

17

203

14

17

1000

693

543

150

400

85.50

103.23


序号

钢管

直径

Dmm

总壁厚

Dmm

半径

Rmm

出口

长度

Amm

进口

长度

Bmm

加长mm

理论

重量

kg

C

E

18

219

14

17

1000

793

593

150

400

95.72

115.13

19

245

14

17

1100

832

632

200

400

114.07

136.74

20

273

13.5

16.5

1200

872

672

200

400

130.80

157.67

21

299

16.5

19.5

1300

911

711

200

400

183.24

214.64

22

325

16.5

19.5

1300

1011

761

250

500

217.04

256.10

23

351

16.5

19.5

1300

1011

761

250

500

233.27

274.74

24

377

16.5

19.5

1400

1050

800

250

500

261.58

307.63

25

402

16.5

19.5

1400

1050

800

250

500

278.35

323.12

26

426

16

19

1500

1090

840

250

500

300.31

352.39

27

480

19

22

1500

1090

840

250

500

406.30

458.57

28

500

19

22

1600

1129

879

250

500

435.69

495.99

29

530

19

22

1600

1129

879

250

500

463.17

513.88

30

630

18.5

21.5

1900

1247

997

250

500

624.71

707.99

31

730

18.5

21.5

1900

1147

1047

300

400

699.35

788.83

32

830

21

24

2000

1186

1086

300

400

941.46

1050.02

33

930

21

24

2200

1364

1164

300

500

1166.45

1319.55

34

1030

21

24

2500

1482

1282

300

500

1412.15

1597.37


注:1.图中箭头所指方向为出口方位,以下同。
    2.弯曲半径通常为钢管直径的3-5倍,以下同。
    3.其余规格根据用户要求生产。
    4.联接方式采用焊接、法兰联接、柔性管接头联接方式。
    5.尺寸参照示意图。


陶瓷钢管90度弯管技术参数

序号

钢管

直径

Dmm

总壁厚

Dmm

半径

Rmm

出口

长度

Amm

进口

长度

Bmm

加长mm

理论

重量

kg

C

E

1

68

12

15

350

650

500

150

300

18.88

23.20

2

76

12

15

400

700

550

150

300

21.91

25.93

3

89

12

15

450

750

600

150

300

28.53

35.18

4

102

12

15

500

800

650

150

300

34.89

43.05

5

108

11.5

14.5

500

800

650

150

300

35.97

44.63

6

114

11.5

14.5

550

850

700

150

300

40.28

50.04

7

121

11.5

14.5

600

900

750

150

300

45.21

56.15

8

127

11.5

14.5

600

900

750

150

300

47.49

59.02

9

133

11.5

14.5

650

900

800

150

300

52.43

65.31

10

140

11.5

14.5

700

1000

850

150

300

57.69

71.88

11

146

11.5

14.5

700

1000

850

150

300

60.20

74.85

12

152

11

14

750

1050

900

150

300

64.01

79.91

13

159

11

14

750

1050

900

150

300

67.22

83.84

14

168

11

14

800

1100

950

150

300

84.21

92.95

15

180

14

17

900

1200

1050

150

300

107.13

129.06

16

194

14

17

900

1200

1050

150

300

115.68

139.78

17

203

14

17

1000

1400

1200

200

400

140.25

169.32


序号

钢管

直径

Dmm

总壁厚

Dmm

半径

Rmm

出口

长度

Amm

进口

长度

Bmm

加长mm

理论

重量

kg

C

E

18

219

14

17

1000

1400

1200

200

400

151.56

182.29

19

245

14

17

1100

1500

1300

200

400

182.35

215.61

20

273

13.5

16.5

1200

1600

1400

200

400

211.74

255.22

21

299

16.5

19.5

1300

1700

1500

200

400

299.95

351.34

22

325

16.5

19.5

1300

1800

1550

250

500

343.94

405.83

23

351

16.5

19.5

1300

1800

1550

250

500

369.67

435.38

24

377

16.5

19.5

1400

1900

1650

250

500

419.90

493.83

25

402

16.5

19.5

1400

1900

1650

250

500

446.83

518.69

26

426

16

19

1500

2000

1750

250

500

486.87

571.28

27

480

19

22

1500

2000

1750

250

500

658.70

814.77

28

500

19

22

1600

2100

1850

250

500

716.13

814.77

29

530

19

22

1600

2100

1850

250

500

779.92

864.95

30

630

18.5

21.5

1900

2400

2150

250

500

1042.99

1182.03

31

730

18.5

21.5

1900

2300

2200

300

400

1178.01

1382.74

32

830

21

24

2000

2400

2300

300

400

1588.14

1780.07

33

930

21

24

2200

2700

2500

300

500

1971.20

2225.57

34

1030

21

24

2500

3000

2800

300

500

2418.68

2735.91



陶瓷钢管运输及安装注意事项
1、陶瓷复合管其硬度高,韧性好,但在搬运、安装过程中要轻放,避免严重碰撞,特别是要避免金属器械直接接触或撞击端面陶瓷层。
2、弯管安装具有方向性,安装弯管时,弯管表面箭头指示方向须与输送介质流动方向一致,其弯管较长一端为出口方向。
3、安装管道时,管道与管道中心线要对正,高低要调平,确保两端面对接准确。两端面错位量要控制在1.0毫米以内。
4、采用柔性管接头连结安装管道时,柔性管接头内两端插入长度要调整对称。由于复合管热膨胀系数约为钢的1/3左右,因此伸缩间隙可 减少3-5mm。
5、采用法兰连接时,其法兰端面须与复合管端面平齐。
6、由于复合管焊接性能优良,因此管道连接方式可采用焊接方式进行,但在焊接时,其坡口采用45o-60o“V”型坡角为2-4mm,留0.8-1.2mm间隙,宜采用小电流做底焊,再选用不同的焊条调节对应的电流做二到五次焊完。