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。     

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.     

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.     

"陶瓷复合钢管的工业应用"项目简介

自蔓延高温合成(SHS)利用反应放热来制备新材料,节能、节时、工序少、成本低。SHS离心法制备的陶瓷内衬钢管具有良好的耐磨、耐蚀、耐热和抗冲击等优点,在电力、矿山、冶金等行业用作管道,寿命提高几倍以上。陶瓷复合钢管在“八五”后期开始产业化,具有自主知识产权,已形成规模生产能力,全国年产值超亿元。 但是,在产业化过程中还存在一些技术、装备和标准问题有待解决。例如,φ400mm以上的大口径管废品率较高;对于耐蚀     

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     

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。     

陶瓷内衬复合管金属/陶瓷SHS瞬间液相连接

基于重力分离SHS法制备陶瓷内衬复合管,采用CrO3 TiO2 C Al NiO燃烧体系合成出具有钢基体、中间过渡合金与内衬陶瓷三层结构的复合管,内衬陶瓷中α-Al2O3以树枝晶沿径向向心分布,（Al2O3 Ti2O3）共晶两相形成枝晶晶界且沿径向存在着成分偏析,中间过渡合金是以Fe-Cr-Ni-Al-Ti及基且富T 泊碳化钛颗粒呈梯度分布而构成,与钢基体形成冶金熔合,并与内衬陶瓷通过碳化物的桥接作用及与因重力分离不完全而残留于陶瓷上的Cr-Ni-Ti合金相连接,实现金属／陶瓷间SHS间液相连接（SHS－TLPB）。     

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 .     

复合添加剂对SHS陶瓷复合钢管性能和组织的影响

本研究针对Fe2O3-Al体系，采用正交试验法研究了复合添加剂中各组分（SiO2，CaF2，CaO，TiO2）对SHS离心法制备陶瓷内衬钢管性能的影响，并对陶瓷层的组织进行了分析。结果表明复合添加剂中SiO2对于陶瓷层的致密化和压溃强度影响程度最高，TiO2对内衬钢管的压剪强度影响程度最高。通过X射线衍射分析，扫描电镜及能谱分析对陶瓷层进行研究。结果显示，陶瓷层主要由Al2O3，FeAl2O4两相组成，Al2O3呈条状分布，少量钙、钛元素固溶于Al2O3和FeAl2O4中。     

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。     

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 .     

添加剂对煤粉喷枪SHS陶瓷内衬组织和性能的影响

采用重力分离SHS法制备了陶瓷内衬煤粉喷枪枪管，试验得出，陶瓷层主要由构成枝晶的αAl2O3基体相和分布于其间的FeO·Al2O3尖晶相所组成，SiO2主要以石英相结构存在于枝晶晶界上；在反应物料中加入适量的SiO2和Cr2O3均可有效地提高内衬陶瓷层的相对密度；SiO2将使陶瓷层的硬度和复合钢管的抗压剪强度降低，Cr2O3却使二者均有所回升；在内衬陶瓷层中分布着径向裂纹和网状裂纹，加入SiO2将减少裂纹密度，Cr2O3却使裂纹密度增加。     

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。     

重力分离SHS法制备钢管Al2O3内衬耐热耐磨涂层的研究

采用重力分离SHS制备了钢管内衬Al2O3涂层,进行了力学、抗热震、耐蚀等性能测试,研究了管径、装料密度及不同含量SiO2、CrO3添加剂对涂层组织与性能的影响。研究结果表明,涂层主要物相结构为α-Al2O3+FeAl2O4相,添加剂SiO2和CrO3不改变涂层的主要相组成。反应过程中熔融金属Fe在钢管基体和内衬陶瓷层之间形成了一层金属过渡层。当添加2%SiO2+6%CrO3时,涂层孔隙率最小,硬度最大,抗热震性能最好,耐蚀性也较好,具有良好的综合性能。实验条件下,管径25cm、装料密度1.5g/cm3的内衬涂层硬度为1917HV,孔隙率为9.0%。     

重力SHS法制备陶瓷衬层的组织与工艺研究

采用预置芯等方法对重力SHS法制备的陶瓷内衬层厚度进行控制,研究预置芯大小、SiO_2添加量等对陶瓷层厚度与组织的影响,考察冷却工艺对陶瓷层组织与性能的影响。研究结果表明,随着预置芯直径增大,陶瓷层厚度先增大后减小;在预置芯直径一定的情况下,随着SiO_2含量的增加,陶瓷层厚度增加。添加适宜的SiO_2有利于获得组织细小而致密的陶瓷层。冷却速度快,凝固组织细化,陶瓷层硬度高;冷却速度慢,熔体分离充分,陶瓷层组织均匀,陶瓷层和钢管结合更加紧密,抗热震性能好。     

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     

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