　　钢衬陶瓷复合管是利用自蔓延高温合成技术，属国家高科技“八六三”攻关项目，是原国家冶金工业部、电力部立项重点推广的新产品，该产品从内倒外由陶瓷（刚玉）层、过渡层和钢层三层部分组成。陶瓷层是由2600℃以上的熔融氧化铝在离心力的作用下均匀复合在钢管内壁后凝固形成，表面致密、光滑，与钢管牢固地结合在一起。陶瓷层硬度高，具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温、高抗机械冲击和热冲击的综合性能，可在-50-900℃范围内正常使用。该产品合理地把刚玉的高硬度和钢的高韧性、高塑性集于一体，具有优异综合性能。

　　钢衬陶瓷复合管重量轻，价格合理，容易焊接和安装，特别适用于磨损、冲刷严重的物料输送场合，如燃煤发电、冶金、煤炭、矿山、地质等行业的物料管道输送。可替代稀土合金管、玻璃钢管、化工陶瓷管、铸钢管、铸石管等，是一种理想的耐磨输送管道。

　　该产品于九四年分别通过了冶金部和电力部的成果和产品鉴定(冶金部93冶科成鉴字372号、电力部94电产鉴字30号)。是国家“863”高技术新材料专家委员会重点支持和推广项目。并被国家科委列入九五年国家级火炬计划。

　　二、产品性能Property of the product

钢衬陶瓷复合管的物理性能

名称 Name	陶瓷层密度 Ceramic layer density g/cm3	硬度HV HV Hardness Kgf/mm2	压溃强度 Crushing strength MPa	抗剪切强度 Shearing strength MPa	绝对粗糙度 Absolute roughness mm	抗机械冲击性能（50J，点接触陶瓷层产生裂纹时次数 Mechanical impact resistance (50J), times to produce the cracks at point contact on ceramic layer
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic composite pipe	4.6-4.7 含过渡层 including transition layer	1100-1400	350-400	15	Dn≤150为0.35 Dn＞150为0.12	15

　　1、耐磨性能：复合管内层为刚玉，维氏硬度在1100-1400HV，相当于HRC90以上，特别适用于电站除灰、煤粉输送管道以及矿山输送和回填管道等。

　　2、耐腐蚀及抗结垢性能：复合管具有优异的耐酸碱腐蚀和海水腐蚀及防结垢特性。耐酸度96-98%，与高刚玉瓷相当，耐蚀性比不锈钢高10倍。是各种酸、碱及腐蚀性气体、流体理想的输送管道，亦可用于结垢严重的除灰管道。

　　3、运行阻力损失小：复合管内表面光滑且不生锈，清水阻力系数比同规格普通管小，运行阻力小，减少运行费用。

　　4、耐温性能好：复合钢管能在-50℃～900℃温度范围内长期正常运行，材料线膨胀系数6～8×10-6 /℃ 。

　　5、重量轻，节省钢材：复合钢管较同壁厚的钢管和耐磨合金铸钢管或铸铁管轻约40%；较相同内径的铸石复合管轻约60-70%，可以减少支架费用，减轻运输、安装、检修时的劳动强度和费用，节省钢材。

　　6、工程造价低，使用寿命长：复合钢管价格与耐磨合金铸钢管相当，其重量轻，价格合理。单位长度重量价格比耐磨合金铸钢低20-30%，使用寿命是普通钢管的15-20倍，是铸石管的8-10倍，是耐磨合金管的2-倍，并且减少了维修费用。

　　7、安装维修方便：复合钢管可采用焊接、法兰、柔性快速接头等连接方式，其重量轻，是同内径的铸石复合管重量的1/3，比耐磨合金铸钢管轻50%，且具有良好的耐冲击性能及焊接性能，运输、安装、维修十分方便。

　　三、钢衬陶瓷复合管性能对比

　　1、物理机械性能比较

名称 Name	硬度HV HV hardness Kgf/mm²	压溃强度① Crushing strength① MPa	比重 Specific gravity g/cm³	抗剪切强度② Shearing strength② MPa	绝对粗糙度 Absolute roughness mm	线膨胀系数③ Linear expansion coefficient③ ×10﹣6K﹣1
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic pipe	1100-1400	350-400	4.6-4.7 含过渡层 including transition layer	15	Dn≤150为0.35 Dn＞150为0.12	8.5-9
20#碳钢管 20# carbon steel pipe	149	411	7.85		新的0.05-0.1 New:0.05-0.1 旧的0.4-0.6 Old:0.4-0.6	14-15

　　注Note：

　　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在陶瓷钢管轴向陶瓷层从无缝钢管内压出时的强度。

　　③温度范围-30～500℃。

　　2、抗热冲击性能和抗机械冲击性能

名称 Name	抗机械冲击数① Times of Mechanical impacts to produce cracks①	抗热冲击出现裂纹的淬水次数② The number of water quenching times to produce cracks for thermal shock②
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic pipe	15次以上 more than 15 times	200℃	300℃	450℃	700℃	1000℃	1100℃
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic pipe	15次以上 more than 15 times	10次以上 more than 10 times	9次 9 times	6次 6 times	5次 5 times	3次 3 times	一次出现小裂纹和剥落 one time to produce small cleft grain and peeling off
耐热陶瓷 Heat resistant ceramics	1次即碎 crushed at one impact	2次 crushed at two impacts	1次即碎 crushed at one impact	1次即碎 crushed at one impact	1次即碎 crushed at one impact	1次即碎 crushed at one impact	1次即碎 crushed at one impact

注Note：
①陶瓷钢管总厚度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，直到出现裂纹为止。

　　3、输送铁矿精粉耐磨对比试验

材料 Material	使用年限 Service life	磨损尺寸 Wearoff amount mm	平均年磨损率 Average annual wear rate mm/a	平均年磨损比值 Average annual wear ratio
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic composite pipe	3年 3 years	0.12	0.04	20#碳钢管/ 钢衬陶瓷复合管=175 20# carbon steel / steel-lined ceramic composite pipe =175
20#碳钢管 20#carbon steel	3年 3 years	翻身一次换管一次共21mm For one turn-over and one replacement, total 21mm	7

注Note：
①该矿重选车间管道，矿石粒度<2mm重量浓度30%。
②陶瓷钢管外径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。

4、火电厂送粉管路不同材质弯管对比试验

名称 Name	规格 Specs.	工况 Operation condition	使用说明 Use result
20#碳钢管 20#carbon steel	DN350×10	10万KW机组，使用煤炭灰达45％，每管每小时送粉42吨 On 100 MW units, requiring coal ash handling at the rate of up to 45%, 42 tons per pipeline in an hour	11个月磨穿 Worn through after 11 months
高铬合金铸钢管 High chromium alloy cast steel pipe	DN350×25		11个月磨穿 Worn through after 11 months
夹套式铸钢管 Jacket type cast steel pipe	DN350×55		使用23个月磨穿 Worn through after 23 months
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic pipe	DN350×14		使用24个月磨损掉0.2mm Worn off by 0.2mm after 24 months

　　5、火电厂气力除灰管路不同材料弯管对比试验

名称 Name	规格 Specs.	工况 Operation condition	使用说明 Use result
20#碳钢管 20#carbon steel	DN150×10	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 Pneumatic conveying of dry fly ash, 74 tons / hour, at the flow rate of 20m/s, concentration of 28%, the position was in the turning elbow of inlet	3个月磨穿 Worn through after 3 months
高铬合金铸钢管 High chromium alloy cast steel pipe	DN150×20		5个月磨穿 Worn through after 5 months
夹套式铸钢管 Jacket type cast steel pipe	DN150×50		使用12个月磨穿 Worn through after 12 months
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic pipe	DN150×11		使用12个月磨损掉0.15mm Worn off by 0.15mm after 12 months 0.15mm

　　6、耐蚀性（按不锈钢测试标准，30天，室温）

名称	10％HCL g/m2*h	10％HNO3 g/m2*h	10％H2SO4 g/m2*h	10％H3PO4 g/m2*h	10％C2H2O2 g/m2*h	10％HF g/m2*h	10％NaOH g/m2*h	10％NaC g/m2*h
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic pipe	0.056	0.032	0.021	0.047	0.022	0.42	﹣0	﹣0,
不锈钢1Cr18Ni9Ti Stainless steel 1Cr18Ni9Ti	＞1	0.1	1.8	＜0.1	＜0.1	﹣	0.1	﹣

　　7、在各种浓度硫酸中耐蚀性（30天，室温）

硫酸浓度 Sulfur acid concentration		10％	20％	30％	40％	50％	60％	70％	80％
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic composite pipe	晶介腐蚀速度 Crystal medium corrosion rate mm/a	＜0.1	＜0.1	1.2	3.6	1.8	＜0.1	＜0.1	＜0.1
钢衬陶瓷复合管 Steel-lined ceramic composite pipe	失重 Weight loss g/m2*h	0.021	…	…	0.04	…	…		…
不锈钢 Stainless steel	晶介腐蚀速度 Crystal medium corrosion rate mm/a	0.021	…	…	0.04	5.0	…		0.46
不锈钢 Stainless steel	失重 Weight loss g/m2*h	1.8	…	…	…	4.6	…		0.42

　　四、钢衬陶瓷复合管生产工艺

钢衬陶瓷复合管采用自蔓延合成技术制造，将普通钢管放在管模内，在钢管内加入氧化铁粉及铝粉等混合物，化学名称为铝热剂，在离心机的高速旋转下（1500转/分钟），经点火后，铝热剂立即自燃，并迅速蔓延产生剧烈的化学反应：
2AL+Fe2O3=AL2O3+2Fe+836KJ
3Fe3O4+8AL=4AL2O3+9Fe+3265KJ

铝热剂反应后生成物为稳定的α-AI2O3(即刚玉)和铁，同时释放大量热量。由于反应非常迅速，只有数秒钟，反应物在离心力的作用下迅速按比重分离，较重的铁（7.85g/cm3）附到钢管内壁，较轻的刚玉则分布在铁的内层，由于钢管迅速吸热和传热，反应物很快分层凝固，最终形成由内到外分别为刚玉层、过渡层，以及外部钢管层的陶瓷复合钢管，高温熔融（2600℃左右）的铁和AI2O3液体与钢管内壁接触，使钢管内壁处于半熔融状态，保证铁层与钢管，刚玉层之间形成牢固的结合，其结合压剪强度（即轴向陶瓷层压出时强度）≥15MPa；复合管压溃强度（即从管外把管内陶瓷压碎时的强度）≥350MPa。

　　五、钢衬陶瓷复合管适用范围

钢衬陶瓷复合管可取代不锈钢钢管、有色金属管、玻璃钢管、化工陶瓷和铸石管等，广泛应用于石油、化工、冶金、煤炭、电力和地热能源等部门。使用价格低于不锈钢管，且性能优于不锈钢管，可替代昂贵的不锈钢管、镍管、钛管等，大大降低了工程造价。

该产品具有优异的耐蚀性和耐酸度，在化工、石化等行业，对具有强烈腐蚀的各种酸、碱、盐及其它腐蚀性气体、液体输送是理想的耐蚀管道输送材料。

该产品具有超硬耐磨性，可用于剧烈磨损的矿山填充、尾矿输送、高炉喷煤、热电气力除渣等行业。

该产品耐高温，并具有高抗机械冲击和抗震性能，可用于石油裂解气、合成氨中温变换气、合成橡胶生成气以及熔融碱液、盐载热体的输送。

该产品在耐蚀、磨损、高温的综合条件下，更能体现其优越性，可用于高温腐蚀性气体和液体、含有固体颗粒的腐蚀性物料以及含硫地热水的输送。

　　六、运输及安装注意事项

　　1、复合管其硬度高，韧性好，但在搬运、安装过程中要轻放，避免严重碰撞,特别是要避免金属器械直接接触或撞击端面陶瓷层。

　　2、弯管安装具有方向性，安装弯管时，弯管表面箭头指示方向须与输送介质流动方向一致，其弯管较长一端为出口方向。

　　3、安装管道时，管道与管道中心线要对正，高低要调平，确保两端面对接准确。两端面错位量要控制在1.0毫米以内。

　　4、采用柔性管接头连结安装管道时，柔性管接头内两端插入长度要调整对称。由于复合管热膨胀系数约为钢的1/3左右，因此伸缩间隙可减少3-5mm。

　　5、采用法兰连接时，其法兰端面须与复合管端面平齐。

　　6、安装时若需切割，可使用等离子切割机切割，已确保端面平整，避免因内衬陶瓷受损而影响使用寿命。

　　7、由于复合管焊接性能优良，因此管道连接方式可采用焊接方式进行，但在焊接时，其坡口采用45°-60°“V”型坡角为2-4mm，留0.8-1.2mm间隙，宜采用小电流做底焊,再选用不同的焊条调节对应的电流做二到五次焊完。

　　七、钢衬陶瓷复合管技术参数

　　钢衬陶瓷复合管示意图

1、钢衬陶瓷复合管直管

序号 No.	钢管直径Diameter of steel pipemm	钢管厚度Thickness of steel pipemm	总壁厚Total wall thicknessmm	理论重量Nominal weightKg/m	序号 No.	钢管直径Diameter of steel pipemm	钢管厚度Thickness of steel pipemm	总壁厚Total wall thicknessmm	理论重量Nominal weightKg/m
1	68	8	12.0	16.16	18	219	10	14.0	65.47
		10	15.0	20.09			12	17.0	78.95
		12	18.0	23.82			14	20.0	92.94
2	76	8	12.0	17.56	19	245	10	14.0	74.04
		10	15.0	20.97			12	17.0	88.96
		12	18.0	24.40			14	20.0	105.27
3	89	8	12.0	21.62	20	273	10	13.5	80.75
		10	15.0	26.92			12	16.5	97.54
		12	18.0	31.97			14	19.5	114.58
4	102	8	12.0	25.03	21	299	12	16.5	107.07
		10	15.0	31.12			14	19.5	125.76
		12	18.0	37.01			16	22.5	143.11
5	108	8	11.5	25.84	22	325	12	16.5	116.60
		10	14.5	32.30			14	19.5	137.94
		12	17.5	38.57			16	22.5	158.09
6	114	8	11.5	27.36	23	351	12	16.5	125.47
		10	14.5	34.21			14	19.5	148.13
		12	17.5	40.86			16	22.5	169.92
7	121	8	11.5	29.14	24	377	12	16.5	135.67
		10	14.5	36.43			14	19.5	159.91
		12	17.5	43.52			16	22.5	184.75
8	127	8	11.5	30.66	25	402	12	16.5	144.50
		10	14.5	38.33			14	19.5	168.06
		12	17.5	45.81			16	22.5	192.09
9	133	8	11.5	32.18	26	426	12	16.0	149.67
		10	14.5	40.33			14	, 19.0	175.97,
		12	17.5	48.09			16	22.0	201.93
10	140	8	11.5	33.96	27	480	14	19.0	203.20
		10	14.5	42.56			16	22.0	229.60
		12	17.5	50.76			18	25.0	257.68
11	146	8	11.5	35.48	28	500	14	19.0	210.50
		10	14.5	44.36			16	22.0	239.77
		12	17.5	53.04			18	25.0	268.97
12	152	8	11.0	36.00	29	530	14	19.0	229.43
		10	14.0	45.19			16	22.0	254.66
		12	17.0	54.25			18	25.0	285.91
13	159	8	11.0	37.85	30	630	14	18.5	269.61
		10	14.0	47.46			16	21.5	305.82
		12	17.0	56.87			18	24.5	338.67
14	168	8	11.0	40.00	31	730	14	18.5	308.82
		10	14.0	50.35			16	21.5	348.59
		12	17.0	60.23			18	24.5	392.33
15	180	10	14.0	53.38	32	830	16	21.0	402.06
		12	17.0	64.51			18	24.0	448.65
		14	20.0	75.85			20	27.0	493.86
16	194	10	14.0	57.72	33	930	16	21.0	450.11
		12	17.0	69.95			18	24.0	509.45
		14	20.0	81.97			20	27.0	556.65
17	203	10	14.0	60.51	34	1030	18	24.0	564.44
		12	17.0	73.26			20	27.0	616.28
		14	20.0	85.91

　　注Note：

　　1、本表钢管规格参用标准GB/T8163-2008或GB/T3091-2008。
2、表中公称通径为本公司产品实际通径尺寸，供选用者参考。
3、其余规格根据用户要求生产。
4、陶瓷层厚度通常为3-6mm。

2、钢衬陶瓷复合管45°弯管

序号 No.	钢管直径D Steel pipe’s Diameter D mm	总壁厚D Total wall thickness D mm	半径R Radius R mm	出口长度A Outlet length A mm	进口长度B Inlet length B mm	加长 Elongation mm		理论重量 Nominal weight kg
序号 No.	钢管直径D Steel pipe’s Diameter D mm	总壁厚D Total wall thickness D mm	半径R Radius R mm	出口长度A Outlet length A mm	进口长度B Inlet length B mm	C	E	理论重量 Nominal weight kg
1	68	12 15	350	438	288	150	300	13.38 16.45
2	76	12 15	400	458	308	150	300	15.40 18.24
3	89	12 15	450	477	327	150	300	19.47 24.01
4	102	12 15	500	497	347	150	300	24.16 29.97
5	108	11.5 14.5	500	497	347	150	300	23.43 28.91
6	114	11.5 14.5	550	516	366	150	300	24.16 29.97
7	121	11.5 14.5	600	536	386	150	300	26.66 33.0
8	127	11.5 14.5	600	536	386	150	300	31.03 38.55
9	133	11.5 14.5	650	556	406	150	300	33.85 42.16
10	140	11.5 14.5	700	575	425	150	300	36.71 45.74
11	146	11.5 14.5	700	575	425	150	300	38.31 47.63
12	152	11 14	750	595	445	150	300	40.33 50.35
13	159	11 14	750	595	445	150	300	42.35 52.82
14	168	11 14	800	615	465	150	300	46.33 58.03
15	180	14 17	900	654	504	150	300	65.80 79.27
16	194	14 17	900	654	504	150	300	71.06 85.85
17	203	14 17	1000	693	543	150	400	85.50 103.23
18	219	14 17	1000	793	593	150	400	95.72 115.13
19	245	14 17	1100	832	632	200	400	114.07 136.74
20	273	13.5 16.5	1200	872	672	200	400	130.80 157.67
21	299	16.5 19.5	1300	911	711	200	400	183.24 214.64
22	325	16.5 19.5	1300	1011	761	250	500	217.04 256.10
23	351	16.5 19.5	1300	1011	761	250	500	233.27 274.74
24	377	16.5 19.5	1400	1050	800	250	500	261.58 307.63
25	402	16.5 19.5	1400	1050	800	250	500	278.35 323.12
26	426	16 19	1500	1090	840	250	500	300.31 352.39
27	480	19 22	1500	1090	840	250	500	406.30 458.57
28	500	19 22	1600	1129	879	250	500	435.69 495.99
29	530	19 22	1600	1129	879	250	500	463.17 513.88
30	630	18.5 21.5	1900	1247	997	250	500	624.71 707.99
31	730	18.5 21.5	1900	1147	1047	300	400	699.35 788.83
32	830	21 24	2000	1186	1086	300	400	941.46 1050.02
33	930	21 24	2200	1364	1164	300	500	1166.45 1319.55
34	1030	21 24	2500	1482	1282	300	500	1412.15 1597.37

注Note：
1、图中箭头所指方向为出口方位，以下同。
2、弯曲半径通常为钢管直径的3-5倍，以下同。
3、其余规格根据用户要求生产。
4、联接方式采用焊接、法兰联接、柔性管接头联接方式。
5、尺寸参照示意图。

3、钢衬陶瓷复合管90°弯管

序号 No.	钢管直径D Steel pipe’s Diameter D mm	总壁厚D Total wall thickness D mm	半径R Radius R mm	出口长度A Outlet length A mm	进口长度B Inlet length B mm	加长 Elongation mm		理论重量 Nominal weight kg
序号 No.	钢管直径D Steel pipe’s Diameter D mm	总壁厚D Total wall thickness D mm	半径R Radius R mm	出口长度A Outlet length A mm	进口长度B Inlet length B mm	C	E	理论重量 Nominal weight kg
1	68	12 15	350	650	500	150	300	18.88 23.20
2	76	12 15	400	700	550	150	300	21.91 25.93
3	89	12 15	450	750	600	150	300	28.53 35.18
4	102	12 15	500	800	650	150	300	34.89 43.05
5	108	11.5 14.5	500	800	650	150	300	35.97 44.63
6	114	11.5 14.5	550	850	700	150	300	40.28 50.04
7	121	11.5 14.5	600	900	750	150	300	45.21 56.15
8	127	11.5 14.5	600	900	750	150	300	47.49 59.02
9	133	11.5 14.5	650	900	800	150	300	52.43 65.31
10	140	11.5 14.5	700	1000	850	150	300	57.69 71.88
11	146	11.5 14.5	700	1000	850	150	300	60.20 74.85
12	152	11 14	750	1050	900	150	300	64.01 79.91
13	159	11 14	750	1050	900	150	300	67.22 83.84
14	168	11 14	800	1100	950	150	300	84.21 92.95
15	180	14 17	900	1200	1050	150	300	107.13 129.06
16	194	14 17	900	1200	1050	150	300	115.68 139.78
17	203	14 17	1000	1400	1200	200	400	140.25 169.32
18	219	14 17	1000	1400	1200	200	400	151.56 182.29
19	245	14 17	1100	1500	1300	200	400	182.35 215.61
20	273	13.5 16.5	1200	1600	1400	200	400	211.74 255.22
21	299	16.5 19.5	1300	1700	1500	200	400	299.95 351.34
22	325	16.5 19.5	1300	1800	1550	250	500	343.94 405.83
23	351	16.5 19.5	1300	1800	1550	250	500	369.67 435.38
24	377	16.5 19.5	1400	1900	1650	250	500	419.90 493.83
25	402	16.5 19.5	1400	1900	1650	250	500	446.83 518.69
26	426	16 19	1500	2000	1750	250	500	486.87 571.28
27	480	19 22	1500	2000	1750	250	500	658.70 814.77
28	500	19 22	1600	2100	1850	250	500	716.13 814.77
29	530	19 22	1600	2100	1850	250	500	779.92 864.95
30	630	18.5 21.5	1900	2400	2150	250	500	1042.99 1182.03
31	730	18.5 21.5	1900	2300	2200	300	400	1178.01 1382.74
32	830	21 24	2000	2400	2300	300	400	1588.14 1780.07
33	930	21 24	2200	2700	2500	300	500	1971.20 2225.57
34	1030	21 24	2500	3000	2800	300	500	2418.68 2735.91

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