陶瓷复合钢管与传统的钢管、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。刚玉层硬度高达HV1100-1400,相当于钨钴硬质合金,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磨削淬火钢主要砂轮。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,刚玉莫氏硬度为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。而铸石管成份中只有15%左右为刚玉,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,不足刚玉硬度的三分之一。所以耐磨合金铸钢管、铸石管抗磨既靠成份和组织,又靠厚度、陶瓷钢管抗磨能力与它们相比,有了质的飞跃。
项目 材料 |
硬度 HV Kg/mm2 |
压溃 强度 MPa |
表面 质量 |
陶瓷层密度 g/c m2 |
抗压剪切强度(层间结合强度) | 抗机械冲击(机械能50J点接触管本,陶瓷层产生裂纹时冲击次数)次 | 抗热震性(加热淬水三次,陶瓷层出现裂方的温度)℃ | 清水阻力系数 |
碳素 钢管 |
149 | 411 | 0.0195 | |||||
SHS 复合管 |
1100- 1400 |
300-650 | 光滑 | 3.85-3.95 | 15-30 | 15 | 900 | 0.0193 |
材料 |
10% HCL (g/ m2 · h) |
10%H2SO4 (g/ m2·h) |
30%醋酸 (g/ m2·h) |
30% NaOH (g/ m2.·h) |
不锈钢 | 0.1-1 | 3-4 | 0.1 | 0.1 |
复合管 | 0.08-0.1 | 0.147 | 0.028 | 0 |
材料 | 10% HCL+10% H2SO4+10%HZO3在90℃加热5小时 |
耐酸陶瓷 | 80% |
SHS 复合管 | 96-98% |
喷砂比试验 | 30 % SiO2 泥浆冲刷对比试验 | ||
材料 | 体积各减少cm3 | 材料 | 体积损失cm3 |
97%氧化铝管 | 0.0025 | 45# | 25 |
SHS复合管 | 0.0022 | SHS复合管 | 3 |
序号 | 项目 | 陶瓷复合钢管 | 耐磨合金管 | 铸石管 |
1 | 化学成分 | 陶瓷层 a- AL2O3>90%钢管:10#-20# | C:>0.3% Cr:>0.5% Si :>0.6% Ni :>0.2% Mn:>0.6% Mo:>0.3% S: <0.1% Re:>0.4% P:<0.1% | SiO2 :47-49% AL2O3 + TiO2 :16-21% Fe2O3+FeO:14-17% Ca O :8-11% MgO :6-8% K2O + Na2O :2-4% |
2 | 密度 g/ cm3 | 陶瓷层3.8-3.95 钢管:7.85 | 7.8-8.0 | 2.9-3 |
3 | 硬度 |
陶瓷层HV1100-1400Kkg/ mm2相当于莫氏>9 HRC>90 |
HRC>40 | 莫氏:7-8 |
4 | 强度 |
压溃强度: >300-600 MPa 抗剪切强度 >15-30 MPa |
抗拉强度: > 700 MPa |
抗拉强度:600 MPa 抗弯强度:60 MPa |
5 | 冲击韧度 | 机械能50J点接触钢管体陶瓷产生裂纹时冲击次数:15 | < 6 J/ cm2 | 0.14-0.2 J/ cm2 |
6 | 抗热冲击性能 | 加热淬水三次,陶瓷层出现裂纹的温度900℃:好 | 加热淬水一次,出现裂纹温度 < 980 ℃:差 |
水浴次数一次耐温差20-70 K,破损率,块数/破损率:50/14, 差 |
7 | 线膨胀系数10-6/℃ | 0-500 ℃:6-8 | 0-600 ℃:13-14 | 0-500 ℃:7.5-8.0 |
8 | 使用温度 | < 900 ℃ | < 450 ℃ | < 250 ℃ |
9 | 壁厚 |
陶瓷层2-6 mm 钢管 8-18 mm 总厚度 10-25 mm |
12-30 |
铸石管20-40 mm 填充层>10 mm 钢管 6-10 mm 总厚度>40 mm |
10 | 内表面光滑程度 | 光滑 | 差 | 光滑 |
11 | 焊接性能 | 优 | 差 | 较差 |
12 | 安装 | 灵活方便 | 较差 | 差 |
注:参考资料 1. 《机械设计手册》机械工业出版社1991年 2. 《辉绿石铸石制品简介》企业标准:Q/SDH1003-2003 3. 《耐磨合金管道》山东电力机械技术公司 4. 《SHS陶瓷复合钢管》Q/SDH1001-2003 |