目前,粉状物料气力输送管道的弯管通常采用无缝钢管或铸石弯管,其磨损一直是难以解决的问题。去年,牡丹江水泥厂在粉状物料气力输送管道中采用了一种陶瓷钢复合弯管,使用效果良好,使用寿命远远超过铸石弯管,现介绍如下。
结构
耐磨陶瓷弯管,管道采用自蔓延高温合成技术制造,从内到外由刚玉瓷层、过渡层和钢层组成见图。刚玉瓷层是在高温熔融时制成的致密刚玉主要化学成分,它通过过渡层与钢层结合,其钢层可根据用户需要采用无缝钢管、耐热钢管或不锈钢管。弯管的角度。和曲率半径可根据用户需要制作。
耐磨陶瓷弯管的结构示意图
陶瓷复合弯管的结构示意图
特点
硬度高刚玉瓷层的硬度相当于钨钻硬质合金,其硬度达11000~13000N/mm²。
耐磨性好耐磨性比碳钢或耐磨铸铁高十倍以上。用30%SIO2泥浆做冲刷对比实验,陶瓷钢复合弯管的体积损失仅是钢弯管的1/8。
机械性能良好刚玉瓷层是在高温熔融时制成的致密刚玉,体积密度为3.85~3.95g/cm3,压溃强度在300~350MPa；具有较强的抗机械冲击性点接触管外壁时,陶瓷的耐冲击次数大于15次。
工程造价低、重量轻对于相同曲率半径、弯曲角度的同一通径的弯管,其每只的重量只有耐磨合金钢弯管重量的1/2、铸石弯管重量的1/3；每只弯管工程造价,陶瓷钢复合弯管比耐磨合金弯管低30%左右,比铸石弯管低10%左右。
便于安装：耐磨陶瓷弯管具有良好的抗热冲击性能。将其加热升温到900℃后,放人水中冷却,反复多次,刚玉瓷层不裂缝或崩裂因外层是钢层,可直接与法兰或钢管等焊接相连。若使用中弯管处出现破裂情况,可立即进行应急补焊修复,待有停车机会时再进行更换,克服了铸石弯管不能焊接的缺点。
不会造成管道堵塞对陶瓷钢复合弯管进行破坏性试验,用手锤将管口敲到明显变型,刚玉瓷层有少量爆裂,其脱落的刚玉碎粒不大于5mm²,且过渡层还牢固与钢层结合,不会象铸石弯管在遭破坏后会脱落大块铸石,堵塞管道。
应用效果
牡丹江水泥厂从煤磨车间到烧成车间采用气力管道输送煤粉。改用陶瓷钢复合弯管后,大大提高了使用寿命,且送煤量由7000m3/h,提高到12000m³/h仍能正常使用。
耐磨弯头可以受到市场的青睐，不断取代一些传统的耐磨材料。
根本原因在于其优良的产品质量和与传统耐磨材料如铸石、铸钢、离心铸造陶瓷材料、龟甲网、橡胶衬里煤斗相比的各种优势。
(I)性能比较
1、 铸石以往各厂弯头大多采用铸石弯头，特点是易碎、开裂，磨损面为背负式，壁厚25-
3、 mm，部分接近
4、 mm，内侧短时间磨损开裂后，煤粉随间隙向外磨损，使用寿命只有一个检修周期。
而且里面经常有气孔，容易留下隐患。一旦磨损，就无法在现场修复。
2、 铸钢(包括合金钢)双金属耐磨管广泛应用于耐磨领域，其制造工艺相对简单。
但由于材料性能和工艺的限制，铸钢材料的表面硬度(60左右)远低于陶瓷(80以上)，耐磨性仅为陶瓷的十分之几(具体数据见中南大学粉末冶金研究所磨损试验报告和日本九州工业陶瓷研究所喷雾磨损试验结果)。铸钢材料制成的弯头在投入使用一年以上后可能会磨损。此外，铸钢管厚、重、含碳量高、可焊性差，需要在现场对焊缝进行热处理，给现场安装和维护带来相当大的困难。
3、 离心铸造自蔓延复合陶瓷管该工艺采用自蔓延离心铸造方法，主要利用物质本身的化学反应，通过放热燃烧产生高温，在燃烧波传播过程中合成新的物质。
通过该方法形成的陶瓷复合管的内表面上的陶瓷层被替代，与碳钢和锰钢管相比，在一定程度上提高了耐磨性。但由于反应温度低(平均不超过1200℃)，反应时间短，还原后的氧化铝仍停留在低温相β-Al2O3，无法转化为高温相α-Al2O3(转变温度超过1300℃)。
两者都是氧化铝，但是高温相氧化铝和低温相氧化铝在强度、硬度和密度上有很大的差异。
由于反应时间短，低温氧化铝与铁水的离心分离不完全，导致陶瓷层不致密，颗粒松散，硬度低。耐磨弯头内衬95陶瓷，氧化铝含量不低于95%，均为高温相α-Al2O3，烧结温度高达1670℃，保证了材料质量。
从实际抗磨效果来看，耐磨弯头的耐用时间是复合陶瓷弯头的5倍以上。此外，离心铸造复合陶瓷管的工艺决定了它不适用于弯头和异径管。在一般技术条件下，复合陶瓷管只能制成直管。
为了制造弯头或异径管，将直管分成几个部分进行焊接。成型弯头和异径管内壁不是流线型结构，阻碍物料运输，降低设备产量。同时，用这种工艺生产的陶瓷管有很多微裂纹，脆而脆，容易局部脱落失效，脱落后无法修复。
另外，从整个锅炉吊架的承载能力来看，铸钢弯头和复合陶瓷弯头的重量和厚度较大，部分弯头磨损面的壁厚大于
4、 mm，从机组设计的角度来看，无疑增加了吊架的重量，缩短了其使用寿命。
陶瓷复合管莫氏硬度9.0，相当于HRC90以上，因为内衬是刚玉陶瓷(a-AL2O3)。
因此对冶金、电力、矿山、煤炭等行业输送的研磨介质具有很高的耐磨性。
工业运行证明，其耐磨寿命是淬火钢的十倍甚至几十倍。
