陶瓷钢管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。
陶瓷钢管外层是钢管,内层是刚玉。刚玉层维氏硬度高达100-1500(洛氏硬度为90-98),相当于钨钴硬金。耐磨性比碳钢管高20倍以上,它比通常粘接而成的刚玉砂轮性能优越得多。
现在刚玉砂轮仍是各种磨床削淬火钢主要砂轮。陶瓷钢管中刚玉层可把刚玉砂轮磨损掉。陶瓷钢管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层,其莫氏硬度为9,仅次于金刚石和碳化硅,在所有氧化物中,它的硬度是最高的。
表1 耐磨陶瓷管的物理机械性能
材料 | 硬度hv | 压溃强度(1) MPa |
比重g/cm3 | 抗压剪切强度(2) MPa |
绝对粗糙度 毫米 |
线膨胀系数(3) X10-6K-1 |
耐磨陶瓷管 | 1100 - 1400 | 350 - 400 | 4.6-4.7含过渡层 | 15 | dn≤150为0.35 dn >150为0.12 |
8.5 9 |
20#钢管 | 149 | 411 | 7.85 | 新的0.05-0.1 旧的0.4-0.6 |
14日至15日 |
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)在耐磨陶瓷管轴向把陶瓷层从无缝钢管内压出时的强度。
(3)温度范围-30-500℃。
表二、耐磨陶瓷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) |
|||||
200℃ |
300℃ |
450℃ |
700℃ |
1000℃ |
1100℃ |
||
陶瓷钢管 |
15次以上 |
10次以上 |
9次 |
6次 |
5次 |
3次 |
1次出现小裂纹和剥落 |
耐热陶瓷 |
1次即碎 |
2次 |
1次即碎 |
1次即碎 |
1次即碎 |
1次即碎 |
1次即碎 |
注:
(1)耐磨陶瓷管总厚度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......
表三、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 |
平均年磨损率比值 |
耐磨陶瓷管 |
1994年4月~1997年4月 |
0.12 |
0.04 |
20#碳钢管÷耐磨陶瓷管=175
|
20#碳钢管 |
1994年~1997年4月 |
翻身一次换管一次共21mm |
7 |
注:
(1)该矿重选车间管道,矿石粒度< 2mm重量浓度30%。
(2)耐磨陶瓷管外径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。
表四、火电厂送粉管路不同材质弯管对比试验
工况:10万kw机组,使用煤碳灰达45%,每管每小时送粉42吨
材料 |
规格 |
使用说明 |
20#碳钢管 |
DN350×10 |
11个月磨穿 |
高铬合金铸钢管 |
DN350×25 |
11个月磨穿 |
夹套式铸石管 |
DN350×55 |
使用23个月磨穿 |
耐磨陶瓷管 |
DN350×14 |
使用24个月磨损掉0.2mm |
表五、火电厂气力除灰管路不同材料弯管对比试验
工况:气力输送干灰,74吨/时,流速20m/s,浓度28%,位置在进灰度拐弯处。
材料 |
规格 |
使用说明 |
20#碳钢管 |
DN150×10 |
3个月磨穿 |
高铬合金铸钢管 |
DN150×20 |
5个月磨穿 |
夹套式铸石管 |
DN150×50 |
使用12个月磨穿 |
耐磨陶瓷管 |
DN150×11 |
使用12个月磨损掉0.15mm |
材料 |
10% 盐酸 g / m2 * h |
10% 硝酸 g / m2 * h |
10% 硫酸 g / m2 * h |
10% H3PO4 g / m2 * h |
10% C2H4O2 g / m2 * h |
10% 高频 g / m2 * h |
10% 氢氧化钠 g / m2 * h |
10% 生理盐水 g / m2 * h |
耐磨陶瓷管 |
0.056 |
0.032 |
0.021 |
0.047 |
0.022 |
0.42 |
-0 |
-0 |
不锈钢 1 cr18ni9ti |
> 1 |
0.1 |
1.8 |
< 0.1 |
< 0.1 |
- |
0.1 |
- |
表七、耐磨陶瓷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% |
|
耐磨陶瓷管 |
晶介腐蚀速度 毫米/ |
< 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 毫米/ |
0.021 |
/ |
/ |
0.04 |
5.0 |
/ |
/ |
0.46 |
失重 g / m2 * h |
1.8 |
/ |
/ |
/ |
4.6 |
/ |
/ |
0.42 |
注:不锈钢1Cr18Ni9Ti
输送高磨蚀性材料时,钢管系统经常在长距离中受到不断的攻击。
由于外表面表现为低碳钢,产品可在现场通过适当的工艺进行切割和焊接,配置成各种配件,并可接受法兰、焊环和联轴器的标准端部选择。
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