一、耐磨陶瓷復合管產品技術指標、參數及性能的詳細說明

1 .陶瓷復合管介紹

陶瓷復合管是“863”計劃中研制成功并產業化具有國際先進水平的新型復合材料。
　　該產品采用自蔓延高溫合成法（SHS）制造，此技術已于1994年元月通過冶金部技術鑒定，并被“863”計劃新材料專家組列為重點支持發展的產品。產品利用鋁熱反應自身放熱熔融反應物，在離心力作用下使Al₂O₃和Fe的分離原理，復合管從內而外分別是剛玉陶瓷（AL₂O₃）層、過渡層和鋼管層，產品綜合利用了氧化鋁硬度高、化學惰性、高強度和塑性好的優點，具有其它管材無法比擬的優異綜合性能和良好的耐磨、耐熱、耐蝕和熱沖擊性能。
　　陶瓷鋼鐵復合管已廣泛用于電力、鋼鐵、冶金、礦山、煤炭、水泥和鑄鋁業，經電廠煤粉、灰渣和礦山尾礦、鐵礦粉輸送、礦井回填等使用表明，其壽命比普通鋼管高10倍以上。

2. 陶瓷復合管生產工藝

陶瓷復合管是采用自蔓延高溫合成―離心法制造的。即將無縫鋼管放在離心機的管模內，在鋼管內加入氧化鐵粉和鋁粉混合物，這種混合物在化學中稱為鋁熱劑。離心機管模旋轉達到一定速度后，經一火星點燃鋁熱劑，鋁熱劑立即自己燃燒，燃燒波迅速蔓延，在蔓延時發生如下劇烈的化學反應：

2Al+Fe₂O₃=Al₂O₃+2Fe+836KJ

3Fe₃O₄+8Al=4Al₂O₃+9Fe+3265KJ

 鋁熱劑反應后生成物為穩定型α-Al₂O₃（即剛玉）和鐵，同時放出大量熱量。這些熱量如在絕熱條件下，絕熱溫度可達到3753K和3509K，它使鋼管內原來物料以及反應后的生成物，即使熔點為2045℃的剛玉也都變成熔液。由于反應非常迅速，只有數秒鐘，熔融反應物在離心力作用下，迅速按比重大小進行分離。鐵的比重（7.85g/㎝³）為Al₂O₃ 比重（3.95g/㎝³）兩倍，較重的鐵被離心力甩到鋼管內壁，較輕的Al₂O₃則分布在鐵層的內層。由于鋼管迅速吸熱和傳熱，Al₂O₃ 和Fe 很快達到凝固點，分層凝固。形成的陶瓷鋼管從內到外分別為剛玉瓷層，以鐵等聚合物為主的過渡層，以及外部的鋼管層。高溫熔融的鐵液和Al₂O₃液，與鋼管內壁接觸，使鋼管內壁處于半熔融狀態，使鐵層與鋼管形成冶金結合，鐵層與剛玉瓷層間也形成牢固的機械結合，其結合壓剪強度（即在軸向把陶瓷層壓出時強度）≥15MPa；陶瓷鋼管壓潰強度（即從管外把管內陶瓷壓碎時的強度）≥50MPa。

3. 陶瓷復合管性能

與傳統生產工藝截然不同，采用自蔓延技術生產的陶瓷復合管具有獨特的組織結構。獨特的組織結構又決定了它優良的綜合性能。它抗磨損、耐高溫、有高的硬度和強度，并且抗熱沖擊的性能。

陶瓷復合管與傳統的鋼管、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。陶瓷鋼管外層是無縫鋼管，內層是剛玉。剛玉層硬度高達HV1100-1400，相當于鎢鈷硬質合金，耐磨性比碳鋼管高20倍以上。陶瓷鋼管抗磨損主要是靠內層幾毫米厚的剛玉層，這比耐磨合金鋼管、鑄石管既靠成分和組織，又靠厚度來抗磨已經有了質的飛躍。

    陶瓷鋼管中剛玉熔點為2045℃，剛玉層與鋼層由于工藝原因結構特殊，應力場也特殊。在常溫下陶瓷層受到壓應力，鋼層受到拉應力。只有溫度升高到400℃以上，由于二者熱膨脹系數不一樣，熱膨脹產生的新應力場才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于應力平衡狀態。當溫度升高到900℃，把陶瓷鋼管放入冷水中，反復多次，陶瓷層也不裂縫或崩裂，表現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管道連接，這比磨合金鑄鋼管、鑄石管和鋼塑、鋼橡管在施工中不易焊接或不能焊接更勝一籌陶瓷鋼管抗機械沖擊性能也好，在運輸、安裝、敲打以及在等離子氣割下，剛玉層均不破裂脫落。

陶瓷鋼管內層為致密α型三氧化二鋁，耐酸度96-98%。三氧化二鋁屬中性氧化物，與酸、堿、鹽均不起化學反應。三氧化二鋁是無機物質，在光、熱、氧等自然環境長期作用下，不存在性能變壞（即老化）問題。經測定陶瓷鋼管耐蝕性比不銹鋼高十倍。陶瓷鋼管具體性能詳見表1-6。

表1、陶瓷鋼管的物理機械性能

注：①無縫鋼管厚8㎜，陶瓷層和過渡層總厚度2.5～3.5㎜,從管外把管內MPa陶瓷壓碎時的強度。

　　②在陶瓷鋼管軸向把陶瓷層從無縫鋼管內壓出時的強度。

　　③溫度范圍-30～500℃。

表2、輸送鐵礦精粉耐磨對比試驗

    注：①該礦重選車間管道，礦石粒度<2㎜，重量濃度30%

②陶瓷鋼管外徑φ245，厚8㎜，陶瓷層厚4㎜，20#碳鋼管厚9㎜

   ③此對比試驗目前仍在繼續進行，比值175只是根據三年年實踐的推算數據

表3、火電廠送粉管路不同材質彎管對比試驗

表4、火電廠氣力除灰管路不同材質彎管對比試驗

表5、經權威單位進行輸灰阻力特性測試結果如下：

表6、陶瓷內襯復合鋼管耐酸度（按耐酸陶瓷標準ZBG94003-86）

4.多元復合鋼管介紹

揚州金鑫陶瓷復合鋼管有限公司是生產各種復合鋼管的專業廠家，近一年來公司的科研人員根據市場需求，集眾家所長在原有各種復合鋼管基礎上，研制開發出了一種全新的復合鋼管，即多元復合鋼管。

多元復合鋼管，與目前國內的普通陶瓷復合鋼管不同之處在于陶瓷管內壁多了一層高分子聚合物材料，具有優異的耐磨、耐酸、耐堿、防結垢、耐輻射、耐水解老化等綜合性能，打破了以前各種復合鋼管在實際應用中的局限性，避免了普通陶瓷復合鋼管的局限性，廣泛用于電力、煤炭、礦山、建材、化工等行業輸送煤粉、灰渣、礦粉、鋁液、泥漿等磨削性顆粒物料和腐蝕性介質，是較為理想的新一代復合鋼管。

5. 多元復合鋼管性能

陶瓷復合鋼管性能描述

1、優異的耐磨性

普通的陶瓷復合鋼管的內層為莫氏陶瓷，耐磨指數為0.04，而多元復合鋼管內的多元復合層的耐磨指數為0.02，兩者復合后，其耐磨性能是普通陶瓷復合鋼管的2.5倍左右。特別適用于電站除灰、煤粉輸送管道以及礦山輸送和回填管道等。

2、耐腐蝕、防結垢

多元復合鋼管具有優異的耐酸堿腐蝕和海水腐蝕及防結垢特性。耐酸度98－99％耐蝕性比普通陶瓷復合鋼管高2倍，是各種酸、堿及腐蝕性氣體、流體理想的輸送管道，亦可用于結垢嚴重的除灰管道。

3、耐溫性能好

陶瓷內襯復合鋼管能在-50—900℃溫度范圍內長期正常運行，材料線膨脹系數6~8*10—6℃。

4、重量輕、節省鋼材

   內襯陶瓷鋼管較銅壁厚的鋼管和耐磨合金鑄造的鋼管重量輕約40%；較同類規格的石復合管要節約近60%—70%，可以減少支架費用，減輕安裝、運輸、檢驗時候的勞動強度和費用，節省鋼材。

5、造價低

   內襯陶瓷管與耐磨合金鑄鋼管相當，其重量輕，單位長度重量價格比耐磨合金鑄鋼管低20%-30%，工程總造價與鑄石相當，比耐磨合金鑄管低。

6、運行阻力小

   內襯陶瓷鋼管的阻力系數比普通鋼管低，可以降管件運行阻力，從而降低運行費用。

7、便于項目施工安裝

   內襯陶瓷鋼管可用于焊接、法蘭、柔性快速接頭等聯絡方式，其重量輕、運輸、安裝、施工便利。