各類管道耐磨材料及其特點
關鍵詞：管道；耐磨材料；納米
1.管道復合防腐耐磨材料的分類
管道復合防腐耐磨材料大致可分為有機物復合防腐耐磨材料和無機物復合防腐耐磨材料。各有其優缺點，現分述如下。
1.1有機物復合防腐耐磨材料
1.1.1耐磨耐蝕修補膠
它是以高分子聚合物為基體，內摻硬質耐磨耐蝕顆粒以及增韌纖維，并與催化改性劑組成的雙組分物質。對鋼鐵、陶瓷、水泥等均有極好的粘結強度，具有耐磨粒沖刷磨損、耐介質腐蝕等特點。施工操作簡便，可涂覆于垂直或吊頂的工作表面上，不流淌、無污染，特別適合于大面積耐磨防腐修補及預保護內襯等。耐磨耐蝕修補膠可廣泛應用于火電廠磨煤及除灰系統，如粗、細粉旋風分離器、一次煤粉風管、彎頭、煙道、排粉機蝸殼、球磨機出口、除灰排渣系統等。也可用作礦山、石化和各種耐磨防蝕性貯槽、貯罐、反應釜等工作面的內襯。
1.1.2襯膠管道
襯膠管道采用鋼管作基體管，以性能優良的彈性體橡膠為襯里層，運用'以柔克剛'的原理，減小輸送介質對管壁的沖擊磨損。襯膠管道良好的防腐性能可用于電力、冶金、化工、石油、煤炭、水泥等行業，輸送溫度在-30~150℃之間、既有磨損又有腐蝕的介質。產品特點如下：
（1）耐磨性能好、使用壽命長，耐磨性是普通鋼管的10倍以上，使用壽命可達20年（理論值）；
（2）防腐性能優異；
（3）適應性強：膠片未硫化狀態比較柔軟，可適用各種形狀管件的襯里，橡膠與金屬的粘結強度高。
1.1.3鋼塑復合管
鋼塑復合管選用優質鋼管作基體管，以化學穩定性優良，具有耐蝕、耐熱性能的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP、PO）作滲層（襯里層），廣泛應用于電力、環保、化工、冶金、煤炭、造紙、食品等行業，是一種理想的耐腐蝕管道。
產品特點如下：
（1）鋼塑復合管執行HG20538-92標準，基體管執行GB8163-1999標準；
（2）工作介質溫度在-10~80℃；
（3）工程總造價低，相比其它防腐管道工程總造價低15%~20%；
（4）無毒、無污染，可用于飲料、食品、制藥、自來水等行業。
1.2無機物復合防腐耐磨材料
1.2.1龜甲網襯里
龜甲網襯里產品是以鋼制管件為基體，用特殊鋼鋁絲網做骨架，選用超強耐磨材料為澆鑄料，經特殊加工工藝而制成的一種新型耐磨、耐高溫耐腐蝕復合材料產品。產品特點如下：
（1）材料成分：氧化鋁、碳化硅、二氧化硅、鎂砂等十幾種耐磨耐高溫粉末，加以硼酸、硅酸鈉等材料做粘接劑，混合而成；
（2）機械性能：該襯層硬度為HV1100-1200，壓潰強度為360MPa。
廣泛應用于冶金、電力、水泥行業，如煤氣管道、除塵管道、灰斗、水泥料斗等系統，其耐磨性能已被認可。
1.2.2陶瓷內襯復合鋼管
陶瓷鋼管與傳統的鋼管、耐磨合金鑄鋼管、鑄石管以及鋼塑、鋼橡管等有著本質性區別。陶瓷鋼管外層是鋼管，內層是剛玉。剛玉層維氏硬度高：1100~1500（洛)氏硬度為90~98，相當于鎢鈷硬金。耐磨性比碳鋼管高20倍以上，比通常粘結而成的剛玉砂輪性能優越得多。
產品特點如下：
（1）耐磨性好，陶瓷內襯復合鋼管內層為剛玉陶瓷，莫氏硬度在9.0以上，相當于HRC90以上，因此對電力、煤炭、冶金、礦山所輸送的介質均有高耐磨性；
（2）陶瓷內襯復合鋼管能在-50~900℃溫度范圍內長期正常運行，材料線膨脹系數（6~8）×10-6/℃；
（3）運行阻力損失小；
（4）工程造價低；
（5）安裝施工方便。
陶瓷內襯鋼管除應用于燃煤電廠除灰、排渣管、送粉、回粉管外，還廣泛用于礦山、冶金等行業。
1.2.3自蔓燃陶瓷復合鋼管
自蔓燃陶瓷復合鋼管，采用高技術生產工藝--自蔓燃高溫離心合成法制造。該管從內到外分別由剛玉陶瓷層、過渡層、鋼管三層組成。陶瓷層是在2200℃以上高溫瞬間爆破形成的致密剛玉瓷（Al2O3），通過過渡層同鋼管形成牢固的結合。性能特點：
（1）耐磨性好：陶瓷復合管由于內襯層為剛玉陶瓷（a-Al2O3下同），莫氏硬度可達9.0，相當于HRC90以上。因此對各行業所輸送的磨削性介質均具有高耐磨性。經工業運行證實：其耐磨壽命是淬火鋼的十倍甚至幾十倍；
（2）運行阻力小：陶瓷復合管由于內表面光滑程度優于任何金屬管道，清水阻力系數0.0193，比無縫管稍低；
（3）耐腐蝕，防結垢：由于該管陶瓷層為（a-Al2O3），屬中性物質。因此具有耐酸堿和耐海水腐蝕性，并同時具有防垢性能；
（4）耐溫性能與耐熱沖擊性能好：由于該剛玉陶瓷（a-Al2O3）為單一穩定的晶態組織，因此復合管可在-5~700℃溫度范圍內長期正常運行。材料線膨脹系數（6~8）×10-6/℃，約為鋼管的1/2。因此具有良好的熱穩定性；
（5）工程造價低：陶瓷復合管質量輕，價格適宜。比同內徑的鑄石管質量輕35%~50%；
（6）安裝施工方便：由于該管質量輕，且焊接性能好，因此可采用焊接、法蘭、快速連結等方式，施工安裝方便，且可減少安裝費用。
復合管充分發揮了鋼管強度高、韌性好、耐沖擊、焊接性能好以及剛玉瓷高硬度、高耐磨、耐蝕、耐熱性好的特點，是輸送顆粒物料、磨削、腐蝕性介質等的理想耐磨耐蝕管道，可廣泛應用治金、礦山、電力、石化等行業。
1.24點焊裝卡式耐磨管道
點焊裝卡式耐磨陶瓷管道是用耐高溫強力粘膠將中間帶孔的氧化鋁陶瓷片粘貼在管道內壁，同時配合點焊工藝透過小孔將陶瓷牢固地焊接在鋼管內壁。為保護焊點，上面旋上陶瓷蓋帽。每塊瓷片不但互壓互插，而且每塊瓷都形成梯形角度，使瓷塊之間緊密連接，無縫隙；當一圈的最后一塊緊密嵌入后，瓷塊之間形成360°的機械自鎖力（這種技巧在幾個世紀前就)被運用在中國橋梁建筑工程上）。該種產品制作工藝相對復雜，制作周期較長，成本較高。一體成型是將陶瓷管件整體燒制后，用特制填充料將其澆筑在鋼管內部組裝而成。該管道內壁光滑、密封性好，具有良好的耐磨、耐腐蝕性能。廣泛用于高溫（長期300℃以上工況）輸送系統，如電廠制粉系統送粉管道及動態運行設備上，抗沖刷，耐磨損，固定牢固。__
1.2.5貼片陶瓷內襯耐磨管道
貼片耐磨陶瓷管道是用耐高溫強力粘膠將氧化鋁陶瓷片粘貼在管道內壁，經加溫固化后形成牢固防磨層。該種產品制作工藝相對簡單，制作周期短，成本較低。廣泛用于電力和鋼鐵等系統除塵和粉煤灰輸送系統，在250℃以下任何防磨工況均適用。
2.納米復合聚脲耐磨防腐材料
傳統防腐耐磨材料的優缺點比較明顯，而納米復合耐磨聚脲材料與傳統材料相比，性能更加優越，更符合標準，可以達到完美吻合。由上海世鵬聚氨酯科技發展有限公司研制而成的耐磨、防腐材料--新型納米復合耐磨、防腐涂層材料，是集有機和無機耐磨、防腐材料的優點為一體的一種新型耐磨防腐材料。該材料由聚脲與納米級砂粉末有機結合而成。其特點是：
第一，新型材料具有良好的耐磨性能，磨耗值約為0.003g（750g/500r），幾乎可以忽略不計，是橡膠襯里的8倍多。適合在-50~150℃的介質溫度范圍內應用。新型材料彈性體的密度低，具有較好的吸振性能和優異的耐機械沖擊性能；良好的耐油性、耐溶劑性、較高的機械性能和優異的耐磨性。
第二，新型材料既有聚脲的一切特性，又有相似于無機物或金屬的硬度。所以它融合了兩種材料的優勢，又具有質輕、量少就能達到最佳效果的特點，投資比較低。可以方便地施工和最大化的節省原材料；產生的廢物少，達到最佳組合；起到環保節能作用，給社會帶來了相當多的現實利益。
第三，新型材料可以現場施用，施工方便快捷，可以在任何截面上施工，且施工時間短，凝固快、強度大、抗沖擊力性能好，彈性高，具有其它防腐、耐磨材料不具有的耐磨性能。
新型材料的防腐耐磨性能與傳統材料相比，有如下特點：
（1）與有機物材料--用橡膠作為襯里的防腐、耐磨材料相比，新型材料不僅具有柔軟性能，還有了更高的硬度，它的硬度幾乎與用合金鋼作為襯里的材料相同；新型材料抗老化性強，而橡膠襯里抗老化性差，從而加大了材料應用上的成本和損耗；新型材料施工極其方便，而橡膠需要經過復雜的工藝才能最終達到效果，耗時長，成本高。
（2）與無機物材料--合金鋼和陶瓷防腐耐磨材料相比，新型材料硬度比它們都稍低，但新型材料具有合金鋼所沒有的柔韌性，對沖擊力起到較強的緩沖作用，從而更有耐磨性；在受到磨損后，新型材料還有合金鋼和陶瓷都沒有的易修復性；新型材料還有一個重要的特點，質量輕，而不像合金鋼和陶瓷那么沉重，不利于施工，這樣可以節省大量能耗，現在全世界都在倡導材料應用上要注重節能減排，這種材料正好滿足了這一要求。不過這種新型材料耐高溫性不如合金鋼和陶瓷，耐高溫不可超過150℃。此外，耐酸堿不宜超過濃度20%。
3.結語
綜上所述聚脲與納米礦砂粉末結合而成的這種新型防腐、耐磨材料--納米耐磨防腐涂層，它綜合了聚脲和納米礦砂粉末材料的優良性能，所能達到應用效果更加顯著。從總體上看，新型材料綜合性能的優越性是傳統防腐耐磨材料在一定條件下無法比擬的；達到的目標效果也不是傳統材料所能效仿的。用它作為防腐、耐磨材料，具有廣闊的應用發展前景。
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