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SHS-自蔓燃刚玉陶瓷复合钢管

耐磨弯头DN200 R=800-28°

SHS-自蔓燃刚玉陶瓷复合钢管性能及特点
国家“863”高科技计划项目(863-715-21-03-01)、国家“九五”重点支持和推广的高技术新材料产品 - 自蔓燃陶瓷复合钢管,是采用高技术生产工艺 - 自蔓燃高温离心合成法制造。该管从内到外分别由钢玉陶瓷、过渡层、钢三层组成,陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷(AL2O3),通过过渡层同钢管形成牢固的结合。复合管因充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好,克服了钢管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韧性差的特点。因此,复合管具有良好的耐磨、耐热、耐蚀及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能。是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道。
该产品于九三年通过了冶金部的成果鉴定,并通过了电力工业部,冶金工业部联合主持的“大直径长直管SHS陶瓷复合钢管”产品鉴定会(冶科成鉴定[2003]第053号)。专家一致认为:我公司SHS陶瓷复合钢管产品具有国内领先地位,达到同类产品国际九十年代先进水平。是国家“九五”重点推广的一种新型复合材料。
公司同冶金部钢铁研究总院共同合作,在研究开发大直径长直管复合管产品基础上,又研究开发了耐蚀、耐磨、耐热SHS钢-瓷复合板、环等系列异形产品。可广泛用于冶金、矿山、电力、煤炭、石油化工等行业,是目前理想的耐磨、耐蚀、耐热复合新材料。
一、 SHS复合管机械性能
   AL2O3陶瓷层含AL2O3 ≧ 90 % ,因此耐酸度≧96% ,其耐蚀性比1 Cr18Ni9ti不锈钢高10倍以上。耐磨性相当于司太立合金,比钢高10倍以上。性能指标详见表1、表2、表3、表4.
l SHS复合管机械性能
表一
项目
材料
硬度
HV
Kg/mm2
压溃
强度
MPa
表面
质量
陶瓷层密度
g/c m2
抗压剪切强度(层间结合强度) 抗机械冲击(机械能50J点接触管本,陶瓷层产生裂纹时冲击次数)次 抗热震性(加热淬水三次,陶瓷层出现裂方的温度)℃ 清水阻力系数
碳素
钢管
149 411 0.0195
SHS
复合管
1100-
1400
300-650 光滑 3.85-3.95 15-30 15 900 0.0193

l SHS复合管耐磨腐蚀性(按不锈钢测试标准)温度20℃

表二
材料 10% HCL
(g/ m2 · h)
10%H2SO4
(g/ m2·h)
30%醋酸
(g/ m2·h)
30% NaOH
(g/ m2.·h)
不锈钢 0.1-1 3-4 0.1 0.1
复合管 0.08-0.1 0.147 0.028 0

l SHS复合管耐酸度(按耐酸陶瓷标准ZBG94C03-86)
表三
材料 10% HCL+10% H2SO4+10%HZO3在90℃加热5小时
耐酸陶瓷 80%
SHS 复合管 96-98%

l SHS复合管耐酸性能
表四
喷砂比试验 30 % SiO2 泥浆冲刷对比试验
材料 体积各减少cm3 材料 体积损失cm3
97%氧化铝管 0.0025 45# 25
SHS复合管 0.0022 SHS复合管 3

二、 SHS自蔓燃陶瓷复合管的应用

由于该管具有高耐磨、耐蚀、耐热性能,因此可广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、化工等行业作为输送砂、石、煤粉、灰渣、铝液等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质,是一种理想的耐磨蚀管道。
1. 冶金、电力行业中的应用
冶金、电力行业输送煤粉、灰渣、泥浆等每年需要消耗大量的金属管道。采用陶瓷复合管取代其它管道,具有高耐磨、寿命长、安装方便、经济效益显著之特点。经金川有色金属总公司、攀枝花钢铁公司、唐钢矿业公司、鞍钢矿业公司、电厂、山东聊城电厂、山西阳城电厂、贵州安顺电厂、华能重庆珞璜电厂、西柏坡电厂等工业运行,其运行寿命钢管的十几倍甚至几十倍以上。

2. 矿山、煤炭行业中的应用
1) 矿山:矿山充填、精矿粉和尾矿运送对管道的磨损严重,以往采用的矿粉输送管道如攀枝花、大冶矿等使用寿命不到一年,改用该管可使寿命提高5倍左右。
2) 煤炭:选煤及长距离管道输煤普遍采用湿法输送,要求输送管既耐磨又耐蚀,采用该管可做为长寿输送管,经济效益可观。
3. 其它
1) 该管不污染和不粘联熔融铝液。制造对铁质污染敏感,且使用后需要繁重劳动进行清理和维修的熔铝设备、铝液输送管、升液管等是目前理想的材料。
2) 该管由于耐磨性能好且耐热蚀。适用于输送含有固体颗粒腐蚀性物料以及高温腐蚀性气体、含硫地热水等腐蚀性介质。
三、 SHS-自蔓燃陶瓷复合管特点
1. 耐磨性好
      陶瓷复合管由于内衬层为刚玉陶瓷(a- AL2O3),莫氏硬度可达9.0相当于HRC90以上。因此对冶
金、电力、矿山、煤炭等行业所输送的磨削性介质均具有高耐磨性。经工业运行证实; 其耐磨寿命是淬水火钢的十倍甚至几十倍。
2. 运行阻力小
      SHS陶瓷复合管由于内表面光滑、且永不锈蚀,也不像无缝钢管内表面有凸状螺旋线存在。经有关检测单位对内表粗糙度及清水阻力特性测试,其内表面光滑度优于任何金属管道,清阻力系数为0.0193,比无缝管稍低。因此该管具有运行阻力小等特点,可减少运行费用。
3. 耐腐蚀、防结垢
      由于该钢陶瓷层为(a- AL2O3),属中性特质。因此具有耐酸碱和耐海水腐蚀,并同时具有防垢等特性。
4. 耐温性能与耐热冲击性能好
由于该刚玉陶瓷(a- AL2O3),为单一稳定的晶态组织。因此复合管可以-50 ~ 700℃温度范围内长期正常运行。材料线膨胀系数6-8×10-6/℃,约主为钢管的1/2左右。材料具有良好的热稳定性。
5. 
6. 工程造价低
陶瓷复合管重量轻,价格适宜。比同内径的铸石管重量轻50% ; 比耐磨合金管重量轻20~30%,且耐磨、耐蚀性好,因为使用寿命长,从耐支吊架费用、搬运费、安装费以及运行费用降低。经有关设计院和施工单位工程预算和工程实际比较,该管工程造价与铸石相当,与耐磨合金管相比,工程造价下降20%左右。
7. 安装施工方便
由于该管重量轻,且焊接性能好。因此可采用焊接、法兰、快速联结等方式,施工安装方便,且可减少安装费用。
8. SHS陶瓷复合钢管与耐磨合金管、铸石管性能对比:见表5
SHS-自蔓钢燃陶瓷复合钢管与耐磨合金管、铸石管性能比较  见表5
表五
序号 项目 陶瓷复合钢管 耐磨合金管 铸石管
1 化学成分 陶瓷层 a- AL2O3>90%钢管:10#-20# C:>0.3%   Cr:>0.5% Si :>0.6%   Ni :>0.2% Mn:>0.6%  Mo:>0.3% S: <0.1%   Re:>0.4% P:<0.1% SiO2 :47-49% AL2O3 + TiO2 :16-21% Fe2O3+FeO:14-17% Ca O :8-11% MgO :6-8% K2O + Na2O :2-4%
2 密度 g/ cm3 陶瓷层3.8-3.95 钢管:7.85 7.8-8.0 2.9-3
3 硬度 陶瓷层HV1100-1400Kkg/ mm2相当于莫氏>9
HRC>90
HRC>40 莫氏:7-8
4 强度 压溃强度:
>300-600 MPa
抗剪切强度
>15-30 MPa
抗拉强度:
> 700 MPa
抗拉强度:600 MPa
抗弯强度:60 MPa
5 冲击韧度 机械能50J点接触钢管体陶瓷产生裂纹时冲击次数:15 < 6 J/ cm2 0.14-0.2 J/ cm2
6 抗热冲击性能 加热淬水三次,陶瓷层出现裂纹的温度900℃:好 加热淬水一次,出现裂纹温度 < 980 ℃:差 水浴次数一次耐温差20-70 K,破损率,块数/破损率:50/14,
7 线膨胀系数10-6/℃ 0-500 ℃:6-8 0-600 ℃:13-14 0-500 ℃:7.5-8.0
8 使用温度 < 900 ℃ < 450 ℃ < 250 ℃
9 壁厚 陶瓷层2-6 mm
钢管 8-18 mm
总厚度 10-25 mm
12-30 铸石管20-40 mm 填充层>10 mm
钢管 6-10 mm    总厚度>40 mm
10 内表面光滑程度 光滑 光滑
11 焊接性能 较差
12 安装 灵活方便 较差
注:参考资料
1. 《机械设计手册》机械工业出版社1991年
2. 《辉绿石铸石制品简介》企业标准:Q/SDH1003-2003
3. 《耐磨合金管道》山东电力机械技术公司
4. 《SHS陶瓷复合钢管》Q/SDH1001-2003
四、 SHS陶瓷复合钢管运输及安装注意事项
1. 陶瓷复合钢管其硬度高,韧性好。但在搬运、安装过程中,仍需轻搬轻放,避免严重碰撞,特别避免金属器械直接接触,或撞击端面陶瓷。
2. 陶瓷复合钢管在安装过程中需切割时,可采用碳化硅砂轮片或等离子切割机切割,不得使用气割方式进行切割。
3. 安装弯管及异型管件时,注意管件表面箭头指示方向,须与输送介质流动方向一致,通常情况下,其管件较长一端为出口方向。
4. 管道在安装时,管道与管道中心线要对正,确保两端面对接准确,两端面错位量要控制在1.0mm以内。
5. 选用管道阀门时,其阀门出口直径不得大于管道内径。否则,要增设护圈以避免介质直接冲刷复合管外部金属部分。
6. 采用柔性管接套连接安装管道时,柔性管道套内双端插入长度调整对称。由于复合管热胀系数为钢管的1/2,因此伸缩间隙可减少3-5mm。
7. 采用法兰连接时,其法兰端面须与复合管端面平齐,以确保联结方式的可靠性。如下图所示
8. 由于复合管焊接性能优良,因此管道联结
9. 方式可采用焊接方式进行。但在焊接时,其坡口采用60°-  90°“V”型坡口,钝边P为2-4 mm,不留间隙,宜采用小电焊接。如下图所示

五、 内衬耐磨陶瓷复合钢管规格
 
 
六、 定货须知
1. 直管定货时须提供复合管的内径、外径、壁厚、长度。
2. 弯管定货时须提供内径、外径、壁厚、角度、弯曲半径及两端加长尺寸。
3. 各种非标弯管、大小头定货时须提供图纸及尺寸。
4. 陶瓷是由离心技术自蔓燃而形成陶瓷厚度精确值±1mm。

点击数:2559 录入时间:2012-12-04 15:58:40【打印此页】【返回