耐磨管陶瓷耐磨层制备方法与流程

本发明属于化工制造，尤其是涉及一种耐磨管陶瓷耐磨层制备方法。

背景技术：

1、目前内衬型耐磨复合管道均为二层结构。通常以金属管作为支架材料，一种以耐磨、防腐的高分子材料和陶瓷片作为衬里层，用胶粘剂将陶瓷片粘接在高分子材料表面，一种由钢管+铁铝粉混料通过自蔓延高温合成技术与离心铸造工艺相结合的方法制备由al2o3和feal2o4构成的内衬陶瓷复合钢管。使用复合钢管使用性能较以往的普通钢管有了很大提高，具有寿命长、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等特点。可广泛用于电力、矿山、冶金、化工等领域，同时它还可用于耐磨、耐蚀、耐热等特殊场合，具有广泛的应用和推广价值。

2、通过对现有双金属复合管生产过程与原理的研究，结合现有陶瓷复合管生产工艺原理的异同点，在双金属耐磨管的基础上开发具有更强耐磨性能且符合现有生产基础条件的三层结构新产品——双金属陶瓷复合管。

3、采用复合管制造技术—铝热离心法，通过加强控制原料配比、生产工艺、温度使普通钢管具有双层复合，形成致密的高铬合金层、氧化铝陶瓷层。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过合理的成分设计和热处理工艺设计提供一种性能优异、工艺简单、性价比高的一种陶瓷双金属复合管三层耐磨层中陶瓷耐磨层制备方法，参考陶瓷复合管和双金属复合管的制作工艺，双金属陶瓷复合管采用粉末自蔓延技术离心重力法，产生三层复合：第一层陶瓷层、第二层高铬合金铸铁层、第三层碳素钢，高温燃烧冶金结合，一次成型。经高温附着双层在钢管内衬层，同时具备了陶瓷管的耐磨、耐腐蚀、耐高温，高铬合金管的硬度高、抗冲击、韧性好以及钢管的高强度易焊接等特点，提高耐磨管和双层耐磨层使用寿命，降低管道采购成本，节约更换管道工时，从而获得较高经济效益。

2、本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

3、本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，其特征在于包括如下步骤：

4、（1）筛选出合适的氧化铁红和铝粉；铝粉：片状结构，外观为银灰色，粒度320目，化学成分活性铝98%、水分≤0.03％、铜≤0.01、剩余化学成分为杂质，其中铁≤0.015％、硅≤0.10％；氧化铁红：赤红色，粒度300目，含铁量95%以上，水分≤1％，通过筛余物 300目≤0.3 ％，水≤0.5溶％，ph值5—7，松散密度≥2.9/cm3，剩余为杂质；

5、（2）将氧化铁粉、铝粉称重按4:1进行混合，放入混料机充分混料，混料时间不低于30min；

6、（3）待合成钢管两端面加工平整，管体圆柱度、同轴度误差控制在±0.02mm，端面光洁度ra=6.3，管端椭圆度误差控制±1mm；

7、（4）使用专用夹具将待合成钢管吊运至管模内部，确定轴向位置后利用管模调整螺栓进行调心，同轴度误差±1mm；

8、（5）将混合好的原料用专用倒装模具运送并填入待加工管内，尽量使管内合成原料均布放置，原料填装确认完成后，选取配套规格堵盘、卡具，安装到待合成管两端，轴向安装深度推进到位，径向固定可靠，在φ325及以下卡具内径与钢管外径间隙为3±1mm，在φ325以上卡具内径与钢管外径间隙为6±2mm；

9、（6）检查确认工艺工序状态正常，启动合成机，转动管模，同时冷却系统介入，当管模转速达到600r/min时，启动点火按钮进行铝热反应合成，根据不同规格管径参数点火时间必须达到5s-10s，确保原料充分引燃，为保证原料充分燃烧后均匀、牢固的与钢管内壁结合，根据管径不同规格，出模冷却时间必须达到5min-15min，用于耐磨管道的内衬陶瓷层厚度不低于3.0目；

10、（7）制作偏差要求如下：

11、1）内衬陶瓷层厚度（s）的允许偏差符合以下规定： s1≦5 mm,允许偏差为±25%s1；s1>5 mm,允许偏差为±20%s1；

12、2）陶瓷钢管力学及物理性能符合以下规定：陶瓷层硬度hv≧1000、陶瓷层密度/g·cm-3≧3.4、压溃强度/mpa≧280；

13、3）当注明陶瓷钢管的使用工况不小于400°c时，陶瓷钢管进行淬水试验，加热淬水三次后陶瓷层出现剥落的温度不小于800°c；

14、（8）成品检验要求如下：

15、当注明陶瓷钢管的使用工况为腐蚀工况时，陶瓷钢管检验耐蚀性能；陶瓷钢管的耐蚀性能符合以下规定：10%hcl≦0.1、10%h2so4≦0.15、30%ch3cooh≦0.03、30%naoh≦0.1，陶瓷钢管内衬陶瓷层的耐酸度大于80%；陶瓷层裂纹采用高阻值衬层电化学无损检测法测试,稳态电流为i1≦70 ma/m2,沉积时间为t1≧20 min；

16、所述的钢管范围在φ89mm -φ820mm；

17、（9）高铬合金铸铁层要求如下：添加硅、钼、磷、铬等金属进行相关配备，与第二层配料联合混入，利用重力离心法自然分层。

18、本发明的优点：

19、（1）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，根据现有材料技术指标，可知陶瓷复合管洛氏硬度85hrc～95hrc、双金属管洛氏硬度56hrc～58hrc，通过测试双金属陶瓷复合管表面陶瓷层洛氏硬度≥89hrc～92hrc，中间层高铬铸铁洛氏硬度≥60hrc，实现两者优势互补，大幅延长耐磨管道使用寿命；

20、（2）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，经实践双金属陶瓷复合管是陶瓷复合管使用寿命2倍；双金属陶瓷复合管是双金属使用寿命4倍；

21、(3)本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，第三层碳素钢焊接性能良好，克服了陶瓷硬度高但性脆，大颗粒矿石冲击会断裂，冲击韧性达ak＞100j/cm2，高铬铸铁的抗腐蚀磨损能力也非常强，故双金属陶瓷复合钢管适用于酸、中、碱各种湿磨工矿；

22、（4）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，陶瓷双金属复合管耐磨层性价比更高，在实践中使用1～2年后打开陶瓷双金属复合管耐磨层观察并测量，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，普通内衬陶瓷耐磨钢管有不同程度的磨损或脱落；

23、（5）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，陶瓷耐磨层运行阻力小，普通陶瓷复合管由于内表面光滑、且永不锈蚀，也不像无缝钢管内表面有凸状螺旋线存在，经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；

24、（6）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，陶瓷耐磨层耐腐蚀、防结垢，由于该陶瓷层属中性特质，因此具有耐酸碱和耐海水腐蚀，并同时具有防垢等特性，在输送过程中不污染、不粘联熔融铝液、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；

25、（7）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，双金属耐磨层（200网目=0.074mm）适用的流体介质55%～60%物料性质及粒度中矿≤1.5mm（适用于个别易出现大于1.5mm部位），流量1470米3/小时；好于陶瓷复合管（200网目=0.074mm）；适用流体介质85%物料性质及粒度中矿≤1.5mm ,流量1300米3/小时情况；

26、（8）本发明的耐磨管陶瓷耐磨层制备方法，三层中第一层与第二层、第二层与第三层两两紧密相接，使三层结构的紧密性更强，金属结合力更强。