目前,粉狀物料氣力輸送管道的彎管通常采用無縫鋼管或鑄石彎管,其磨損一直是難以解決的問題。去年,牡丹江水泥廠在粉狀物料氣力輸送管道中采用了一種陶瓷鋼復(fù)合彎管,使用效果良好,使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鑄石彎管,現(xiàn)介紹如下。
結(jié)構(gòu)
耐磨陶瓷彎管,管道采用自蔓延高溫合成技術(shù)制造,從內(nèi)到外由剛玉瓷層、過渡層和鋼層組成見圖。剛玉瓷層是在高溫熔融時制成的致密剛玉主要化學(xué)成分,它通過過渡層與鋼層結(jié)合,其鋼層可根據(jù)用戶需要采用無縫鋼管、耐熱鋼管或不銹鋼管。彎管的角度。和曲率半徑可根據(jù)用戶需要制作。
耐磨陶瓷彎管的結(jié)構(gòu)示意圖
陶瓷復(fù)合彎管的結(jié)構(gòu)示意圖
特點
硬度高剛玉瓷層的硬度相當(dāng)于鎢鉆硬質(zhì)合金,其硬度達(dá)11000~13000N/mm²。
耐磨性好耐磨性比碳鋼或耐磨鑄鐵高十倍以上。用30%SIO2泥漿做沖刷對比實驗,陶瓷鋼復(fù)合彎管的體積損失僅是鋼彎管的1/8。
機械性能良好剛玉瓷層是在高溫熔融時制成的致密剛玉,體積密度為3.85~3.95g/cm3,壓潰強度在300~350MPa；具有較強的抗機械沖擊性點接觸管外壁時,陶瓷的耐沖擊次數(shù)大于15次。
工程造價低、重量輕對于相同曲率半徑、彎曲角度的同一通徑的彎管,其每只的重量只有耐磨合金鋼彎管重量的1/2、鑄石彎管重量的1/3；每只彎管工程造價,陶瓷鋼復(fù)合彎管比耐磨合金彎管低30%左右,比鑄石彎管低10%左右。
便于安裝：耐磨陶瓷彎管具有良好的抗熱沖擊性能。將其加熱升溫到900℃后,放人水中冷卻,反復(fù)多次,剛玉瓷層不裂縫或崩裂因外層是鋼層,可直接與法蘭或鋼管等焊接相連。若使用中彎管處出現(xiàn)破裂情況,可立即進(jìn)行應(yīng)急補焊修復(fù),待有停車機會時再進(jìn)行更換,克服了鑄石彎管不能焊接的缺點。
不會造成管道堵塞對陶瓷鋼復(fù)合彎管進(jìn)行破壞性試驗,用手錘將管口敲到明顯變型,剛玉瓷層有少量爆裂,其脫落的剛玉碎粒不大于5mm²,且過渡層還牢固與鋼層結(jié)合,不會象鑄石彎管在遭破壞后會脫落大塊鑄石,堵塞管道。
應(yīng)用效果
牡丹江水泥廠從煤磨車間到燒成車間采用氣力管道輸送煤粉。改用陶瓷鋼復(fù)合彎管后,大大提高了使用壽命,且送煤量由7000m3/h,提高到12000m³/h仍能正常使用。
耐磨彎頭可以受到市場的青睞，不斷取代一些傳統(tǒng)的耐磨材料。
根本原因在于其優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量和與傳統(tǒng)耐磨材料如鑄石、鑄鋼、離心鑄造陶瓷材料、龜甲網(wǎng)、橡膠襯里煤斗相比的各種優(yōu)勢。
(I)性能比較
1、 鑄石以往各廠彎頭大多采用鑄石彎頭，特點是易碎、開裂，磨損面為背負(fù)式，壁厚25-
3、 mm，部分接近
4、 mm，內(nèi)側(cè)短時間磨損開裂后，煤粉隨間隙向外磨損，使用壽命只有一個檢修周期。
而且里面經(jīng)常有氣孔，容易留下隱患。一旦磨損，就無法在現(xiàn)場修復(fù)。
2、 鑄鋼(包括合金鋼)雙金屬耐磨管廣泛應(yīng)用于耐磨領(lǐng)域，其制造工藝相對簡單。
但由于材料性能和工藝的限制，鑄鋼材料的表面硬度(60左右)遠(yuǎn)低于陶瓷(80以上)，耐磨性僅為陶瓷的十分之幾(具體數(shù)據(jù)見中南大學(xué)粉末冶金研究所磨損試驗報告和日本九州工業(yè)陶瓷研究所噴霧磨損試驗結(jié)果)。鑄鋼材料制成的彎頭在投入使用一年以上后可能會磨損。此外，鑄鋼管厚、重、含碳量高、可焊性差，需要在現(xiàn)場對焊縫進(jìn)行熱處理，給現(xiàn)場安裝和維護(hù)帶來相當(dāng)大的困難。
3、 離心鑄造自蔓延復(fù)合陶瓷管該工藝采用自蔓延離心鑄造方法，主要利用物質(zhì)本身的化學(xué)反應(yīng)，通過放熱燃燒產(chǎn)生高溫，在燃燒波傳播過程中合成新的物質(zhì)。
通過該方法形成的陶瓷復(fù)合管的內(nèi)表面上的陶瓷層被替代，與碳鋼和錳鋼管相比，在一定程度上提高了耐磨性。但由于反應(yīng)溫度低(平均不超過1200℃)，反應(yīng)時間短，還原后的氧化鋁仍停留在低溫相β-Al2O3，無法轉(zhuǎn)化為高溫相α-Al2O3(轉(zhuǎn)變溫度超過1300℃)。
兩者都是氧化鋁，但是高溫相氧化鋁和低溫相氧化鋁在強度、硬度和密度上有很大的差異。
由于反應(yīng)時間短，低溫氧化鋁與鐵水的離心分離不完全，導(dǎo)致陶瓷層不致密，顆粒松散，硬度低。耐磨彎頭內(nèi)襯95陶瓷，氧化鋁含量不低于95%，均為高溫相α-Al2O3，燒結(jié)溫度高達(dá)1670℃，保證了材料質(zhì)量。
從實際抗磨效果來看，耐磨彎頭的耐用時間是復(fù)合陶瓷彎頭的5倍以上。此外，離心鑄造復(fù)合陶瓷管的工藝決定了它不適用于彎頭和異徑管。在一般技術(shù)條件下，復(fù)合陶瓷管只能制成直管。
為了制造彎頭或異徑管，將直管分成幾個部分進(jìn)行焊接。成型彎頭和異徑管內(nèi)壁不是流線型結(jié)構(gòu)，阻礙物料運輸，降低設(shè)備產(chǎn)量。同時，用這種工藝生產(chǎn)的陶瓷管有很多微裂紋，脆而脆，容易局部脫落失效，脫落后無法修復(fù)。
另外，從整個鍋爐吊架的承載能力來看，鑄鋼彎頭和復(fù)合陶瓷彎頭的重量和厚度較大，部分彎頭磨損面的壁厚大于
4、 mm，從機組設(shè)計的角度來看，無疑增加了吊架的重量，縮短了其使用壽命。
陶瓷復(fù)合管莫氏硬度9.0，相當(dāng)于HRC90以上，因為內(nèi)襯是剛玉陶瓷(a-AL2O3)。
因此對冶金、電力、礦山、煤炭等行業(yè)輸送的研磨介質(zhì)具有很高的耐磨性。
工業(yè)運行證明，其耐磨壽命是淬火鋼的十倍甚至幾十倍。
