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中文名：陶瓷内衬弯头 全称：耐磨陶瓷弯头 外文名：Ceramic lined elbow 应用：电力、冶金等行业 |
陶瓷内衬弯头，是陶瓷内衬复合钢管的一种，是一种理想的耐磨蚀管道，采用自蔓燃高温离合合成法制造，具有耐磨性好、运行阻力小等特点，广泛应用于电力、冶金等行业。
基本内容
中文名：陶瓷内衬弯头
全称：耐磨陶瓷弯头
外文名：Ceramic lined elbow
应用：电力、冶金等行业
简介
陶瓷内衬弯头全称耐磨陶瓷弯头，是陶瓷内衬复合钢管的一种。
陶瓷内衬弯头，是采用高技术生产工艺--自蔓燃高温离合合成法制造。该管从内到外分别由刚玉陶瓷、过渡层、钢三层组成，陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷（AL2O3），通过过渡层同钢管形成牢固的结合。复合管因充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好，克服了钢管硬度低、耐磨性差以及陶瓷韧性差的特点。因此，复合管具有良好的耐磨、耐热、耐蚀及抗机械冲击与热冲击、可焊性好等综合性能。是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等理想的耐磨、耐蚀管道。
由于该管具有耐磨、耐蚀、耐热性能，因此可广泛应用于电力、冶金、矿山、煤炭、化工等行业作为输送砂、石、煤粉、灰渣、铝液等磨削性颗粒物料和腐蚀性介质，是一种理想的耐磨蚀管道。
特点
耐磨性好
陶瓷复合管由于内衬层为刚玉陶瓷（a-AL2O3），莫氏硬度可达9.0相当于HRC90以上。因此对冶金、电力、矿山、煤炭等行业所输送的磨削性介质均具有高耐磨性。经工业运行证实：其耐磨寿命是淬火钢的十倍甚至几十倍。
运行阻力小
SHS陶瓷复合管由于内表面光滑、且永不锈蚀，也不象无缝钢管内表面有凸状螺旋线存在。经有关检测单位对内表面粗糙度及清水阻力特性测试，其内表面光滑度优于任何金属管道，清阻力系数为0.0193，比无缝管稍低。因此该管具有运行阻力小等特点，可减少运行费用。
耐腐蚀防结垢
由于该钢陶瓷层为（a-AL2O3），属中性特质。因此具有耐酸碱和耐海水腐蚀，并同时具有防垢等特性。
耐温性能与耐热冲缶性能好
由于该刚玉陶瓷（a-AL2O3），为单一稳定的晶态组织。因此复合管可在-50--700℃温度范围内长期正常运行。材料线膨胀系数6-8×10-6/0C，约为钢管的1/2左右。材料具有良好的热稳定性。
工程造价低
陶瓷复合管重量轻，价格适宜。比同内径的铸石管重量轻50%；比耐磨合金管重量轻20-30%，且耐磨、耐蚀性好，因为使用寿命长，从而支吊架费用、搬运费、安装费以及运行费用降低。经有关设计院和施工单位工程预算和工程实际比较，该管工程造价与铸石相当，与耐磨合金管相比，工程造价下降20% 左右。
安装施工方便
由于该管重量轻，且焊接性能好。因此可采用焊接、法兰、快速联结等方式，施工安装方便，且可减少安装费用。
革新
近些年电厂的新建和技改项目在设计时已非常注重这一点，对有关管道的耐磨性提出了较高的要求，目的在于延长管道寿命，保证电厂安全运行、并降低生产成本。目前耐磨内衬陶瓷管已成为耐磨管的首选产品。
耐磨管的革新分为4个阶段：
1、人们在传统的普通碳素钢管的基础上，努力研制各种耐磨管道。作为第一代耐磨管道，虽改善了管道的耐磨性并提高了管道的寿命，但由于增加了负荷，提高了管道的工程造价，且当管系应力变化时铸石难以不被破坏，在电厂铸石钢管焊裂的现象时常发生。
2、为此，产生了第二代耐磨管道—耐磨白口铁管道，这种管道的整体性能虽优于铸石钢管，但由于其硬脆性和不可焊接性给工程施工、安装和生产维修带来了难以避免的困难和事故。
3、接着又产生了耐磨铸钢管道，但其存在铸造方面目前难以克服的铸造缺陷，以及技术条件要求的不完善，20多毫米厚的铸钢弯头经风压试验出现泄漏以及试用时漏粉等现象时有发生，且工程造价过高。
4、一种借助于工业标准批量生产的钢管作为母材、采用铝热离心工艺生产的耐磨内衬陶瓷管及管件产品，作为新一代耐磨管道便应运而生。
耐磨内衬陶瓷管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。陶瓷钢管外层是钢管，内层是刚玉。刚玉层维氏硬度高达1100—1500（洛氏硬度为90-98），相当于钨钴硬金。耐磨性比碳钢管高20倍以上，它比通常粘接而成的刚玉砂轮性能优越得多。现在刚玉砂轮仍是各种磨床削淬火钢主要砂轮。陶瓷钢管中刚玉层可把刚玉砂轮磨损掉。陶瓷钢管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层，其莫氏硬度为9,仅次于金刚石和碳化硅，在所有氧化物中，它的硬度是最高的。而铸石管成分中只有20%左右是刚玉，大部分为SiO2,SiO2莫氏硬度为7。高铬或稀土耐磨合金管，维氏硬度400左右（洛氏硬度为50左右）；不足刚玉硬度的三分之一。所以耐磨合金铸钢管，铸石管抗磨既靠成分和组织，又靠厚度，陶瓷钢管抗磨能力与它们相比，有了质的飞跃。
耐磨内衬陶瓷管是采用自蔓延高温合成——离心法制造的，陶瓷钢管中刚玉熔点为2045°C，刚玉层与钢层由于工艺原因结构特殊，应力场也特殊。在常温下陶瓷层受压应力，钢层受到拉应力，二者对立统一，成一个平衡的整体。只有温度升高到400°C以上，由于二者热膨胀系数不一样，热膨胀产生的新应力场和使陶瓷钢管中原来存在的应力场相互抵消，使陶瓷层与钢铁层两者处于自由平衡状态。当温度升高到900℃把耐磨内衬陶瓷管放入泠水内，反复浸泡多次，复合层不裂缝或崩裂，表现出普通陶瓷无可比拟的抗热冲击性能。这一性能在工程施工中大有用处，由于其外层是钢铁，加之内层升温也不崩裂，在施工中，对法兰、吹扫口、防爆门等能进行焊接，也可用直接焊接方法进行连接，这比耐磨铸石管、耐磨铸钢管、稀土耐磨钢管、双金属复合管、钢塑管、钢橡管在施工中不易焊接或不能焊接更胜一筹。耐磨内衬陶瓷管抗机械冲击性能也好，在运输、安装敲打以及两支架间自重弯曲变形时，复合层均不破裂脱落。
目前，使用东方一力机电设备有限公司耐磨内衬陶瓷管的数十家火电厂实践表明：耐磨内衬陶瓷管抗磨损能力高，抗流体冲刷能力强。在一次风管中，弯管磨损最快，耐磨内衬陶瓷管弯管的耐磨性比厚壁的耐磨铸钢弯管提高5倍以上。
在实践中，耐磨内衬陶瓷管使用1-2年后打开观察并测量，复合层均无明显的磨损或脱落，在相同规格和单位长度的管道方面，耐磨内衬陶瓷管重量只有耐磨铸钢管或双金属复合管的1/2左右，其每米工程造价降低30-40%，只有铸石管和稀土耐磨钢管重量的2/5左右，每米工程造价降低20%以上。在腐蚀或高温场所下使用的耐磨内衬陶瓷管，其价格只有不锈钢管、镍钛管的几分之一。
流体管道输送不仅应用于电力行业、而且遍及冶金、煤炭、石油、化工、建材、机械等行业。当管道内输送磨削性大的物料时（如灰渣、煤粉、矿精粉、尾矿水泥等），都存在一个管道磨损快的问题，尤其是弯管磨损快；当管道内输送具有强烈腐蚀性气体、液体或固体时，都存在管道被腐蚀从而被很快破坏的问题；当管道内输送具有较高温度的物料时，存在着使用耐热钢管价格十分昂贵等问题。耐磨内衬陶瓷管的面市，这些问题均迎刃而解。
应用
1、冶金、电力行业中的应用
冶金、电力行业输送煤粉、灰渣、泥浆、石灰石膏浆液等每年需要消耗大量的金属管道。采用陶瓷复合管取代其他管道，具有高耐磨、寿命长、安装方便、经济效益显著之特点。经山东聊城昌润热电厂、聊城中华发电厂、北京北新建材集团、河南鹤壁电厂、甘肃平凉电厂、太原市选煤厂、湖南石门电厂、河北金牛能源有限公司葛泉选煤厂、邢台选煤厂等工业运行，其运行寿命是钢管的十几倍甚至几十倍以上。
2、矿山、煤炭行业中的应用
（1）矿山：矿山充填、精矿粉和尾矿运送对管道的磨损严重，以往采用的矿粉输送管道如攀枝花、大冶矿等使用寿命不到一年，改为该管可使寿命提高5倍左右。
（2）煤炭：选煤及长距离管道输煤普遍采用湿法输送，要求输送管既耐磨又耐蚀，采用该管可作为长寿输送管，经济效益可观。
旋窑湿法生产线的生料浆输送、煤粉输送、提升机的下料、混凝土输送管道。
耐磨内衬陶瓷管的抗磨、防腐、防结垢等综合性能优良，能延长管道的使用寿命，该产品已被列入国家863新材料科技项目之中。
耐磨内衬陶瓷管与无缝钢管磨损对比
| 材料 | 磨损前重（g） | 磨损后重（g） | 磨损时间（min） | 平均磨擦力矩kg/cm | 磨损力 |
| 20#无缝钢管 | 226.5100 | 225.4775 | 5.15 | 10.02 | 0.2005 |
| 耐磨内衬陶瓷管 | 256.7100 | 256.5000 | 30 | 10.96 | 0.0070 |
二 耐磨内衬陶瓷管物理机械性能
材料 硬度（HV） 压溃强度（Mpa） 陶瓷密度
g/cm3 （结合强度）
抗剪切强度（Mpa） 抗机械冲击性（50J）产生裂纹时的冲击次数
陶瓷内衬
钢 管 1100-1450 330-400 3.85-4.9 15-22 15
碳钢管 130-150 400-450 —— —— ——
复合层线膨胀系数（>400℃时）：8.75×10—6 k—1
20#碳钢管膨胀系数（>400℃时）：14.5×10—6 k—1
耐磨内衬陶瓷管耐磨对比测试
项目
材料 30%SiO2泥浆冲刷对比实验体积减少（cm3） 喷砂对比试验（SiC砂）体积减少（cm3）
耐磨内衬陶瓷管 3 0.0022
45号钢 25 /
97%氧化铝瓷管 / 0.0025
电厂送粉管路不同材质弯管对比试验
材 料 规 格 工 况 使用情况
20#碳钢管 Dn300×10 10万Kw机组使用煤炭灰份达40%，每管每小时送粉38吨 3个月磨穿
高铬合金铸钢管 Dn300×25 12个月磨穿
夹套式铸石管 Dn300×50 24个月磨穿
耐磨内衬陶瓷管 Dn300×14 已用24个月，只磨损掉0.2mm
电厂气力除灰管路不同材料弯管对比试验
材 料 规 格 工 况 使用情况
20#碳钢管 Dn150×10 气力输送干灰，60
吨/小时，流速20m/s，浓度26%，位置在进灰库拐弯处。 3个月磨穿
高铬合金铸钢管 Dn150×18 12个月磨穿
夹套式铸石管 Dn150×45 24个月磨穿
耐磨内衬陶瓷管 Dn150×12 已用24个月，
只磨损掉0.2mm
表六耐磨内衬陶瓷管耐热冲击性
耐热冲击性 条件 600℃
/15次 700℃
/5次 800℃
/5次 900℃
/3次 1000℃/2次 备 注
实验
结果 复合层完整无裂缝和
剥落 复合层完整无裂缝和
剥落 复合层完整无裂缝和剥落 复合层开始出现小裂
纹 复合层出现裂纹和剥
落 该实验是在给定温度下保温15分钟后水淬再加热再水淬
金属矿山输送石英灰耐磨对比试验 材料 时间 使用情况 平均年磨率mm/a 性能比
耐磨内衬陶瓷管Dn190×15 1998年3月-2001年5月 3年零2个月时间共磨2.2mm（仅磨损复合层44%） 0.7 结论
耐磨内衬陶瓷管的使用寿命是合金耐磨钢管的4倍以上。
合金耐磨钢管Dn190×26 1995年11月-1998年1月 2年零2个月共磨损26mm（磨穿） 12
注：1、该矿重选车间管道，矿石粒度2-13mm。
2、输送方式为气力浓相输送，速度25m/s。
3、其它
（1）该管不污染和不粘联熔融铝液。制造对铁质污染敏感，且使用后需要繁重劳动进行整理和维修的熔铝设备、铝液输送管、升液管是目前理想的材料。
（2）该管由于耐磨性能好且耐热蚀。适用于输送含有固体颗粒腐蚀性物料以及高温腐蚀性气体、含硫地热水等腐蚀性介质。