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耐磨弯头DN200 R=600-90°
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 | ||||||
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, 差 |
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 | 差 | 光滑 |
11 | 焊接性能 | 优 | 差 | 较差 |
12 | 安装 | 灵活方便 | 较差 | 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。