陶瓷复合管生产工艺
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| 陶瓷复合管是采用自蔓延高温合成——离心法制造的。就是把无缝复合管放在离心机的管模内，
在复合管内加入铁红和铝粉混合物,这种混合物在化学中称为铝热剂。离心机管模旋转达到一定速度后，经一火星点燃铝热剂，铝热剂立即自己燃烧，燃烧波迅速蔓延，在蔓延时发生剧烈的化学反应，
同时放出大量热量。这些热量如在绝热条件下，绝热温度可达到3860k和3600k，它使复合管内原来物料以及反应后的生成物， 即是熔点为2045℃的氧化铝(俗称刚玉)也都全部变成熔液。由于反应非常迅速，只有数秒钟，熔融反应物在离心力作用下，迅速按比重大小进行分离。生成物中铁的比重(7．85g／cm3)为氧化铝比重(3．95g／cm3)的两倍，较重的铁被离心力甩到钢管内壁，
较轻的氧化铝则分布在铁的内层。由于复合管迅速吸热和传热， 氧化铝和铁很快达到凝固点，分层凝固。最后形成的陶瓷复合管从内到外分别为刚玉陶瓷层，
以铁为主的过渡层，以及外部的钢管层。高温熔融的铁液和氧化铝液， 与复合管壁接触，使复合管内壁处于半熔融状态，使铁层与复合管形成冶金结合，铁层与刚玉陶瓷层间也形成牢固结合，
其结合压剪强度(即在轴向把陶瓷层压出时强度)≥15mpa；陶瓷复合管压溃强度(即从管外把管内陶瓷压碎时的强度)≥350mpa。
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一、物理机械性能好
表1 陶瓷复合管的物理、机械性能
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陶瓷层密度 |
线膨胀系数 |
硬度 |
压馈强度 |
抗剪切强度
(层间结合强度) |
抗机械冲击性能（50j，点接触，层产生裂纹时数） |
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陶瓷复合管 |
3.85～3.95 |
1.2～1.3×10-6 |
1100～1300 |
300～500 |
9～15 |
15 |
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二、耐磨蚀、防结垢
陶瓷复合管具有优异的耐酸碱腐蚀和海水腐蚀以及防结垢等特性。耐酸度96—98%与高钢玉瓷相当。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除渣管道。
表2 陶瓷复合管的耐蚀性对比(按不锈钢标准测试，3 0天，室温) |
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10%hcl |
10%hno3 |
10%h2so4 |
10%h3po4 |
10%hf |
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陶瓷复合管 |
0.056 |
0.032 |
0.021 |
0.047 |
0.420 |
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不锈钢icrkl8ni9ti |
＞0.1 |
0.1-1 |
1.8 |
＜0.1 |
＜0.1 |
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三、良好的耐磨性
陶瓷为a12o3，硬度hv1300，耐磨性与钨钴硬质合金相当，
比钢高十几倍，特别适用于电站除灰、除渣、煤粉输送管道以及矿山的尾矿输送和回填管道。
表3
陶瓷复合管的耐磨性对比 |
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喷砂对比试验 |
30％sio2泥浆冲刷对比试验
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材料 |
体积减少 |
材料 |
体积减少 |
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陶瓷复合管 |
0.0022 |
陶瓷复合管 |
3 |
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97％
氧化铝管 |
0.0025 |
45#钢 |
25 |
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四、运行阻力小
陶瓷复合管的阻力系数比普通复合管小，可以降低管线运行阻力，
减少运行费用。
表4 输灰阻力特性 |
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材质 |
绝对粗糙度 |
绝对粗糙度 |
清水阻力系数 |
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水力输送 |
氧力输送 |
水力输送 |
氧力输送 |
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普通钢管 |
0.119 |
0.20 |
7.935×10-4 |
1.343×10-3 |
0.195 |
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陶瓷复合管 |
0.117 |
0.195 |
7.935×10-4 |
1.343×10-3 |
0.0193 |
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五、耐温性能好
陶瓷复合管能在—50℃—900℃ 温度范围内长期使用。
表5 陶瓷复合管的抗热冲击性对比 |
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材料 |
出现裂纹的淬水次数 |
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200°c |
300°c |
450°c |
700°c |
1000°c |
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陶瓷复合管 |
— |
9 |
6 |
5 |
3 |
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耐酸陶瓷 |
2 |
×
|
×
|
×
|
× |
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耐酸耐热陶瓷 |
— |
— |
2 |
×
|
× |
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| 注：试验条件为各给定温度加热5分钟淬水，然后再加热淬水，直至出现裂纹。 |
六、重量轻、节省钢材
陶瓷复合管较相同壁厚的复合管和耐磨合金铸复合管或铸铁管轻约20%；较相同内径的铸石复合管轻约40—50%可以减少支架费用、减轻运输、安装、检修时的劳动强度，节省钢材。
七、安装施工方便
陶瓷复合管可采用焊接、法兰、柔性快速接头等联接方式，
因重量轻、抗冲击、不怕磕碰等优点。运输、施工安装十分方便。
八、工程造价低
陶瓷复合管因重量轻， 从而使吊装费用及搬运费用减少，且使用寿命大大提高，故总工程费用降低，其总造价与铸石管相当，与耐磨合金管相比造价下降20—30%。 |
九、陶瓷复合管与耐磨合金管、铸石管性能对比； |
| 序号 |
项目 |
陶瓷复合管 |
耐磨合金管 |
铸石管 |
| 1 |
化学成分 |
陶瓷层
a-al203>90%
钢管：
10#～ 20# |
| c:>0.3% |
cr:>0.5% |
| si:>0.6% |
ni:> 0.2% |
| mn:>0.6% |
mo:>0.3% |
| s:＜0.1% |
re:>0.4% |
| p:＜0.1% |
|
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| sio2:47-49% |
| al203+tio2:16～21% |
| fe203+fe0:14～17% |
| cao:8～11% |
| mgo:6～8% |
| k2o+na2o:2～4% |
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| 2 |
密度g/cm3 |
陶瓷层：3.8-3.95
钢管：7.85 |
7.8～8.0 |
2.9～3 |
| 3 |
硬度 |
陶瓷层：hv1100
-1400kg/mm2
相当于莫氏>9
hrc>9 |
hrc>40 |
莫氏：7～8 |
| 4 |
强度 |
压溃强度
>300～650mpa
抗剪切强度
>15～30mpa
|
抗拉强度：>700mpa |
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| 5 |
冲击韧性 |
| 机械能50j |
| 点接触钢管体 |
| 陶瓷产生裂纹 |
| 时冲击次数：15 |
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＜6j/cm2 |
0.14～0.2jcm2 |
| 6 |
抗热冲击性能 |
加热淬水三次，陶瓷层出现裂纹的温度900℃：好 |
加热淬水一次出现裂纹
温度＜980℃：差 |
水浴次数一次耐温差20～70k，破损率：
块数/破损块数：50/14差 |
| 7 |
线膨胀系数10-6/℃ |
0～500℃：6～8 |
0～600℃：13～14 |
0～500℃：7.5～8.0 |
| 8 |
使用温度 |
＜900℃ |
＜450℃ |
＜250℃ |
| 9 |
壁厚 |
陶瓷层2～6mm
钢管 8～18mm
总厚度10～25mm |
12～13 |
铸石管20～40mm
填充层>10mm
钢管 6～10mm
总厚度>40mm |
| 10 |
内表面光滑程度 |
光滑 |
差 |
光滑 |
| 11 |
焊接性能 |
优 |
差 |
较差 |
| 12 |
安装 |
灵活方便 |
较差 |
差 |
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