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钢衬陶瓷复合管

发布日期:2017/2/16 12:21:12 所属分类:钢衬陶瓷复合管 访问统计:1191

钢衬陶瓷复合管

   一、产品介绍Product Description

  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℃

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

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

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

C

E

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
C E
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

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。

 

 

 

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