自蔓燃技術(shù)用來生產(chǎn)陶瓷復(fù)合管道出現(xiàn)在20世紀(jì)的60 年代末, 70年代初, 原蘇聯(lián)對自蔓燃技術(shù)進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究, 這一成就在20 世紀(jì) 80 年代引起了各國的注意。我國的自蔓燃技術(shù), 是國家863 高科技計(jì)劃項(xiàng)目( 863- 715- 21- 03- 01) , 國家九五重點(diǎn)支持和推廣的高新技術(shù),目前已有部分新建電廠和老電廠在機(jī)組大修時使用了該技術(shù)生產(chǎn)的耐磨陶瓷復(fù)合管道。
1 陶瓷復(fù)合管道的生產(chǎn)工藝
陶瓷復(fù)合管道的生產(chǎn)方法是將高純度的鋁粉和氧化劑(主要成分為 Fe2O3 ) 及少量的添加物混合均勻后,填充到鋼管中并以一定的速度旋轉(zhuǎn),物料在離心力的作用下被甩到鋼管壁上。當(dāng)離心力達(dá)到一定程度后進(jìn)行放電點(diǎn)燃物料, 引發(fā)自蔓燃高溫合成反應(yīng),還原出純鐵和生成陶瓷并放出大量的熱能,使還原的純鐵與鋼管壁形成冶金結(jié)合,陶瓷層因密度較鐵小而形成致密的襯里層。國內(nèi)目前可生產(chǎn)直徑600mm 以下,單管長度為 6m 的陶瓷復(fù)合管道, 陶瓷層的厚度通常為3~ 8mm。
2 陶瓷復(fù)合管道的性能
陶瓷復(fù)合管道的試樣是從某廠的陶瓷復(fù)合管道上制取的, 經(jīng)檢測, 陶瓷層的表面維氏硬度為1100HV,密度為 3. 8 g/ cm3, 耐酸度( 按ZCG 94003 86 標(biāo)準(zhǔn)測定) 達(dá)98% , 陶瓷層的壓潰強(qiáng)度為430MPa。將陶瓷層鑲樣后拋光,用偏光顯微鏡拍攝的照片( 由于陶瓷層不反光, 普通光學(xué)顯微鏡不能拍攝) 如圖1。由照片可以看出, 在靠近鋼管一側(cè),有明顯的純鐵析出。因此陶瓷復(fù)合管道的金相組織從里向外依次為陶瓷層, 純鐵層和外層鋼管。當(dāng)析出的純鐵與鋼管壁接觸時, 在反應(yīng)熱能的作用下,會發(fā)生一定的冶金結(jié)合。3 陶瓷復(fù)合管道的特點(diǎn)
3. 1 耐磨性好
陶瓷復(fù)合管道由于內(nèi)襯層為陶瓷(主要成分為Al 2O3 ) ,它的表面維氏硬度很高,因此在冶金, 電力等輸送煤粉, 灰渣等方面比其它的合金管道有更好的效果。
3. 2 工程造價低, 經(jīng)濟(jì)效益好
陶瓷復(fù)合管道在一般情況下, 陶瓷層與鋼管的厚度比為1: 3,因此在相同口徑的管道中,陶瓷復(fù)合管道比合金鑄管的重量要輕, 從而使管道支架, 運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用降低。按目前市場定價, 雖然陶瓷復(fù)合管道的單價較高,但整個工程的總費(fèi)用要比一般的耐磨合金管道的低。
3. 3 安裝施工方便
由于陶瓷復(fù)合管道重量輕,且焊接性能好,因此可以采用焊接,法蘭,柔性管接頭等多種聯(lián)接方式,施工安裝方便。
3. 4 耐腐蝕, 防結(jié)垢
由于該管道的內(nèi)層為陶瓷(主要成分為Al 2O3 ) ,屬于中性物質(zhì), 因此具有耐酸堿的腐蝕,同時具有防結(jié)垢的特點(diǎn)。
3. 5 溫度適應(yīng)性好
由于該管道陶瓷層為單一穩(wěn)定的晶態(tài)組織, 在- 50 ~ 700 的大范圍內(nèi)可長期正常運(yùn)行,同時它的線膨脹系數(shù)較鋼管小50%左右, 因此其耐熱沖擊性能也優(yōu)于鋼管。
3. 6 龜裂和剝落問題
上面已經(jīng)提到, 陶瓷復(fù)合管道是由陶瓷層, 純鐵層和鋼管3 部分組成的,在反應(yīng)中產(chǎn)生大量的熱能, 當(dāng)反應(yīng)完成后,首先凝固的是陶瓷層,接下來是純鐵層,因三種材料的膨脹系數(shù)不同, 陶瓷層的較小, 鋼管的較高,這樣, 當(dāng)陶瓷復(fù)合管道冷卻到室溫后, 陶瓷層在鋼管收縮力的作用下,部分發(fā)生龜裂,甚至有大塊陶瓷層的剝落。目前國內(nèi)在陶瓷復(fù)合管道的生產(chǎn)中,直徑小于300mm 的陶瓷復(fù)合管道內(nèi)層龜裂較少,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,隨著直徑的增大, 收縮應(yīng)力也增大,管道內(nèi)層發(fā)生龜裂的幾率也增大,這一問題還有待進(jìn)一步的解決。
3. 7 陶瓷層壁厚不均問題
陶瓷復(fù)合管道是靠離心力的作用, 將物料甩到鋼管壁上的,由于鋼管本身的圓度不夠,成品中陶瓷層的厚度不可能完全一致。目前一些生產(chǎn)企業(yè)在鋼管選擇上有一定的技術(shù)機(jī)密,所生產(chǎn)的管道其陶瓷層厚度相對較均, 而有些企業(yè)的陶瓷層厚度相差較大,有時達(dá)一半以上,甚至有些地方就沒有陶瓷層。這方面用戶在驗(yàn)收時應(yīng)格外留意。
4 結(jié)束語
陶瓷復(fù)合管道,在電力, 冶金行業(yè)可用于輸送煤粉, 灰渣, 泥漿等管道; 在煤炭行業(yè)可用于選煤及長
距離輸煤等的濕法輸送管道;在礦山行業(yè)可用于精礦粉和尾礦運(yùn)送等礦粉輸送管道; 同時該管道還可用于其它要求耐酸, 耐熱, 耐蝕等特殊的場合。陶瓷復(fù)合管道從技術(shù)上說, 比合金管道要耐磨,安裝施工又方便, 有一定的優(yōu)越性。但由于目前技術(shù)水平使管道陶瓷層的龜裂問題無法從根本上解決,限制了大直徑管道的生產(chǎn), 因此用戶在選擇管道時應(yīng)綜合考慮。
