陶瓷内衬复合钢管在混凝土输送管道上的应用

随着我国持续加大基础建设投入,混凝土需求量越来越大,对混凝土输送管道的使用性能提出了更高的要求。文章介绍了一种自蔓延高温合成技术,即SHS技术制备陶瓷内衬复合钢管的方法,并分析比较了普通合金钢管、双金属复合钢管和陶瓷内衬复合钢管的使用经济性,得出陶瓷内衬复合钢管使用成本最低,使用寿命最长。     

SHS复合管内衬陶瓷层应力场分析

基于SHS冶金技术法制备陶瓷内衬复合钢管,对内衬陶瓷层应力场分布与强度进行了分析.经陶瓷材料弹性力学计算表明,在陶瓷层中分别存在着因钢管对陶瓷层的压迫作用所产生的压应力场和陶瓷层因快速冷却导致各部分温度不均所引起的热应力场,其中压应力场强度取决于钢管与陶瓷层的结合强度及陶瓷层壁厚,热应力场强度主要取决于陶瓷层冷却过程中的温度梯度与陶瓷层壁厚.     

重力分离SHS陶瓷内衬复合钢管的研究进展

概述了重力分离自蔓延高温合成技术(SHS)和离心SHS技术制备复合钢管的优缺点,从提高陶瓷层结合强度、韧性、致密度、耐蚀性4个方面,综述了重力分离SHS陶瓷内衬复合钢管性能的发展过程,并对其前景进行了展望。     

陶瓷复合方钢管的制备及有限元分析

目前,在方钢管内制备陶瓷层的技术还不成熟.采用重力分离法(SHS),在大截面方钢管内使用型钢作管芯,制备了表面光滑、厚度为1.5-3.0 mm,硬度为1100 HV以上的氧化铝内衬陶瓷层;采用ANSYS软件对陶瓷内衬方管的传热过程进行了模拟计算,并分析了结合力产生的原因.结果显示:钢基体与陶瓷层为箍紧式机械结合;衬层厚度不同,方钢管的温度-时间曲线和残余应力分布不同.陶瓷复合方钢管制备中的冷却温度变化状况可为工艺参数的选择提供参考.     

自蔓延高温合成Al2O3陶瓷内衬复合钢管技术的现状及展望

自蔓延高温合成(SHS)Al2O3陶瓷内衬复合钢管是一种很有应用前景的复合材料,它具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能,且造价低廉,制造工艺简便.综述了自蔓延高温合成Al2O3陶瓷内衬复合钢管的特点、制备原理、影响因素、应用现状,并对其发展前景进行了展望.     

SHS离心复合钢管陶瓷内衬的组织结构

采用自蔓延高温合成技术离心法制备Al2 O3陶瓷内衬复合钢管。利用扫描电镜及X射线衍射方法对陶瓷内衬的显微组织及物相构成进行了分析。结果表明 ,陶瓷内衬复合钢管由钢管层、金属铁和陶瓷组成的过渡层以及陶瓷层共三层构成 ,其中钢管与铁过渡层之间为机械结合 ,铁过渡层与陶瓷层之间形成冶金结合。陶瓷层组织由垂直管壁生长的α Al2 O3柱状晶和沿其晶间分布的FeO·Al2 O3铁铝尖晶石相以及少量FeO·Al2 O3·SiO2 玻璃相构成 ,玻璃相分布于铁铝尖晶石的晶界并将其包围起来 ,这种结构有利于减轻铁铝尖晶石对复合管内衬抗腐蚀性的不良影响。     

用自蔓延铝热-熔覆法制备陶瓷内衬复合钢管

采用自蔓延铝热-熔覆法制备陶瓷内衬复合钢管，这种复合钢管具有良好的综合性能。研究了陶瓷层与钢管的结合机理和陶瓷层的相结构。通过对Al-Fe2O3系自蔓延燃烧过程的分析得知，扩散燃烧机制为反应过程的主要作用机制。     

铝热离心法制备莫来石陶瓷内衬钢管

用Ｆｅ２Ｏ３－Ａｌ＋ＣｕＯ－Ａｌ＋ＳｉＯ２系铝热离心法制备了陶瓷内衬钢管，复合钢管的陶瓷层具有高致密度     

用自蔓处铝热—熔覆法制备陶瓷内衬复合钢管

采用自蔓延铝热－热覆法制备陶瓷内衬复合钢管，这种复合多管具有良好的综合性能。研究了陶瓷层与钢管的结合机理和陶瓷层的相结构。通过对Ａｌ－Ｆｅ２Ｏ３系自蔓延燃烧过程的分析得知，扩散燃烧机制的反应过程的主要作用机制。     

添加剂对离心SHS陶瓷复合钢管组织性能的影响

针对Al-Fe₂O₃铝热体系, 采用SiO₂和Na₂B₄O₇作为添加剂, 利用离心自蔓延高温合成(SHS)技术制备了陶瓷复合钢管, 研究了添加质量分数7%SiO₂和2%、 4%、 6% Na₂B₄O₇对复合管陶瓷层组织结构和力学性能的影响。XRD分析结果表明陶瓷层的主要成分有α-Al₂O₃、 FeAl₂O₄、 Al₂SiO₅、 B₂O₃等; SEM观察发现陶瓷层表面晶粒排布致密, 结合能谱分析陶瓷层中含有Fe单质; 金相显微镜观察结果表明陶瓷层和Fe过渡层结合良好, 没有间隙存在; 复合钢管的抗剪强度和压溃强度测试结果表明: 添加质量分数为7% SiO₂和4% Na₂B₄O₇的陶瓷复合钢管的抗剪强度和压溃强度分别达到22 MPa和430 MPa, 比未添加添加剂的样品分别提高了240%和22.8%。      

氧化铁粉末化学组成对合成SHS复合弯管内衬陶瓷的影响

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合弯管 ,研究了氧化铁粉末化学组成对SHS复合弯管内衬陶瓷的影响 .研究发现在铝热剂相同质量分数条件下 ,存在于工业原料Fe2 O3 粉末的杂质比SiO2 添加剂对燃烧过程的稀释效应更为强烈 .在工业原料Fe2 O3 +Al体系中加入适量的Fe3 O4+Al体系 ,使燃烧温度、蔓延速率及SHS反应转化率均有所升高 ;但加入过量的Fe3 O4+Al体系 ,虽然使蔓延速率进一步增大 ,但却引起燃烧温度和SHS反应转化率有所下降 .实验表明 ,在工业原料Fe2 O3 +Al体系中加入 1 5 %的Fe3 O4+Al体系 ,使复合弯管内衬陶瓷性能达到并超过用分析纯Fe2 O3+Al体系所制备的复合弯管内衬陶瓷性能 .     

自蔓延高温合成油气管的耐蚀性研究进展

介绍了自蔓延高温合成陶瓷内衬复合管的特点和制备原理以及提高复合管内衬陶瓷层耐蚀性的途径 ,同时还介绍了自蔓延高温合成不锈钢内衬复合管工艺。自蔓延高温合成不锈钢内衬复合管的耐蚀性比普通钢管高 10倍以上。展望了自蔓延高温合成内衬复合管在油气管上的应用前景     

SHS复合管FeNi合金过渡层接合界面结构及力学性能

采用离心分离自蔓延技术,制备出了一种新型的具有FeNi舍金过渡层的Fe-Cr-Ni-Al2O3金属间化合物梯度复舍管。研究分析了舍金过渡层与金属基体接舍界面组织结构。结果表明,梯度过渡层的组织形态为细小的柱状晶-胞状树枝晶-树枝状晶。结晶初期,界面处液态金属依附于半熔化状态基体金属的晶粒表面,以细小的柱状晶的形态沿径向向钢管中心联生生长,形成牢固的冶金结舍;梯度结构及树枝状交叉织构,提高了陶瓷内衬与基体的结合强度,使复合管内衬层具有良好的力学性能。     

SHS陶瓷内衬复合管合成及陶瓷致密化技术

本文通过比较离心SHS技术和重力分离SHS技术的合成工艺 ,从理论上阐述合成SHS陶瓷内衬复合管所涉及的燃烧合成、液相分离和陶瓷凝固三个重要过程 ,并着重探讨了SHS陶瓷内衬复合管技术研究领域中陶瓷致密化问题 ,提出了提高SHS陶瓷内衬复合管质量的有效途径     

机械振动对SHS 陶瓷内衬复合管显微结构和力学性能的影响

通过在重力分离SHS 法制备陶瓷内衬复合管过程中施以不同振幅与振频的单自由度上下往复式机械振动, 研究了机械振动对SHS 铝热燃烧、陶瓷凝固及复合管组织性能的影响。研究发现, 机械振动并相应提高振频可以提高燃烧温度、燃烧速率和反应转化率, 促进Al₂O₃-Fe 液相重力分离和陶瓷致密过程, 并使陶瓷层的凝固组织发生改变; 性能测试结果表明, 机械振动并相应提高振频可以提高复合管的各项力学性能指标和内衬陶瓷层的表面质量。     

机械振动对SHS陶瓷内衬复合管显微结构和力学性能的影响

通过在重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合管过程中施以不同振幅与振频的单自由度上下往复式机械振动 ,研究了机械振动对SHS铝热燃烧、陶瓷凝固及复合管组织性能的影响 .研究发现 ,机械振动并相应提高振频可以提高燃烧温度、燃烧速率和反应转化率 ,促进Al2 O3 Fe液相重力分离和陶瓷致密过程 ,并使陶瓷层的凝固组织发生改变 ;性能测试结果表明机械振动并相应提高振频可以提高复合管的各项力学性能指标和内衬陶瓷层的表面质量 .     

重力分离SHS内衬陶瓷涂层合成机理及添加剂行为

在采用SHS铝热 -重力分离技术制备陶瓷内衬复合管的基础上 ,研究了陶瓷涂层的合成机理及相应添加剂在合成过程中的行为 .研究得出 ,重力分离SHS合成过程经历燃烧合成、液相分离和陶瓷凝固三个基本过程 ,陶瓷层致密化贯穿于三个过程之中 ;SiO2 、CrO3 及NaF添加剂通过对三个过程的影响进而影响内衬陶瓷涂层与复合管的各项性能 .研究表明 ,在铝热剂为Al+Fe2 O3 +2 %SiO2 + 6%CrO3 + 1 %NaF条件下 ,内衬陶瓷涂层及复合管具有良好的综合性能 .     

重力分离SHS陶瓷内衬复合管界面现象

利用自蔓延高温合成-重力分离法制备了陶瓷内衬20碳钢、Cr25Ni20耐热钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢高炉煤粉喷吹复合管。对其界面现象的研究表明,金属/陶瓷间的结合主要表现为机械结合。其中,在不锈钢复合管中除有更强的机械锚固效应外,还兼以由Ti元素扩散而形成的溶解和浸润结合迹象。各复合管经使用后,碳钢、耐热钢复合管界面仍表现为机械结合,而在不锈钢复合管中,钢基中Ti元素和煤粉中C元素在界面区富集,陶瓷/金属间过渡区加宽,且陶瓷一侧组织中出现TiC新相,使其结合方式逐渐向扩散结合过渡,并呈现部分反应结合迹象。      

A study of ceramic-lined compound copper pipe produced by SHS–centrifugal casting

In this study ceramic-lined compound copper pipe (CLCCP) was produced by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and centrifugal casting technology. The effects of additives such as SiO₂, CrO₃, Na₂B₄O₇ and ZrO₂ on the densification degree, combining strength and the toughness of the ceramic layer were of prime interest. The results show that the densification degree of the ceramic layer can be improved by adding SiO₂ and CrO₃ in the thermite. This improvement correlated with the reduction of porosity of ceramic layer. The combining strength is increased through the addition of a suitable amount of Na₂B₄O₇. The highest fracture toughness of ceramic layer is obtained at 7 wt.% of ZrO₂ in thermite. The CLCCP shows excellent service properties when it is used in tubular billet crystallizer, including the prevention of cracks and flakes.     

纳米SiC对重力分离SHS陶瓷内衬复合管组织及性能的影响

为提高输送管道陶瓷内衬层的致密性及硬度等性能,拓展其应用,采用重力分离自蔓延高温合成(SHS)法,用(Al-Fe2O3-CuO)+SiO2复合铝热体系,制备了陶瓷内衬复合管.分析了添加剂纳米SiC对陶瓷层组织的影响.XRD分析表明,陶瓷层的主要成分为a-Al2O3,还有少量铁铝尖晶石FeAl2O4和硅线石Al2SiO5及SiC存在,SiC不改变陶瓷层的组织结构.纳米SiC的引入有效地抑制了基质晶粒生长和减轻了晶粒的异常长大,使得陶瓷层的硬度和致密性提高.