[發明專利]陶瓷內襯復合鋼管的制造方法

有效

• 申請號: 201110280814.1
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102505117A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 包喜榮;陳林;田忠良
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C04B35/10;C04B35/65
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域

本發明涉及一種陶瓷內襯復合鋼管的制備方法，屬于管道運輸材料領域。

背景技術

流體管道輸送遍及冶金、煤炭、石油、化工等行業，但其嚴重的沖刷磨損、腐蝕破壞及高溫等極其惡劣的工作環境特點，使普通鋼管不能滿足使用要求，特殊合金鋼管又價格昂貴，而且也不可能從根本上解決問題。

近年來陶瓷內襯復合鋼管因工程造價低兼具良好的耐磨、耐熱及耐蝕性能而備受關注，但實際應用時由于特殊的運輸環境也會出現質量不穩定導致使用中出現開裂及剝落現象，影響其使用壽命。為此，人們開始嘗試各種添加劑來提高致密度改善其整體性能，到目前為止，人們公開報道嘗試過的添加劑只有SiO₂、CrO₃、CaO+Al₂O₃+SiO₂、ZrO₂這幾種，并未涉及稀土氧化物，考慮到我國的稀土資源優勢，應充分發揮稀土在陶瓷內襯復合鋼管中的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠進一步提高陶瓷層致密度、顯微硬度及其耐蝕性能陶瓷內襯復合鋼管的制造方法。

技術解決方案：

陶瓷內襯復合鋼管的制造方法，方法步驟如下：

(1)制備鋼管：將焊管內表面去除鐵銹，并用鋅片封住鋼管的底端；

(2)配料：1份鋁粉的質量配合2.96-3倍重量份的氧化鐵來制備鋁熱劑，同時配備1％～3％重量份的添加劑，添加劑為稀土氧化物Y₂O₃或La₂O₃與金屬氧化物SiO₂的重量份配比為0.5％-1％∶1％-2％；

(4)混料：把配好的鋁熱劑與添加劑填入混料器的加料口，完畢后加蓋緊固密封，啟動混料器進行混料；

(5)裝料：按1.4～1.6g·cm^-3的填料密度把混料裝入鋼管內；

(6)烘料：把裝好料的鋼管，溫度110～120℃烘干，時間：2～2.5小時，除去其中的水分；

(6)點火：將烘料后的鋼管放置在卡具上，給鎢絲通電到20-25V，點燃表面的鋁熱劑，鋁熱反應自上而下進行，在鋼管內壁形成一層Al₂O₃陶瓷層，其厚度為1～3mm，反應生成的金屬鐵從鋼管底部排出。

所述鋁粉Al及氧化鐵Fe₂O₃粉末顆粒度均為200目。

稀土氧化物Y₂O₃或La₂O₃與金屬氧化物SiO₂的重量份配比為0.5％∶2％。

本發明在混料時，添入鋼管內的原料混料時間為20～30分鐘，烘干溫度為110～120℃，發生反應的溫度為1100℃左右。

本發明為了克服上述技術背景中的不足，提供的添加劑由稀土氧化物Y2O3或La2O3和二氧化硅SiO2組成，加入鋁熱劑中，烘干后由自蔓延工藝合成陶瓷內襯復合鋼管，該復合鋼管陶瓷的層致密度、顯微硬度及其耐蝕性能有了顯著的提高，使陶瓷內襯復合鋼管成為理想的耐磨蝕管道輸送材料。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

(1)本發明充分發揮我國的稀土資源優勢，可有效提升稀土在陶瓷內襯復合鋼管中的應用價值。

(2)適量稀土添加劑可細化晶粒，其去氣凈化作用可減少涂層孔隙，從而有效提高陶瓷層致密度、顯微硬度及其耐蝕性能；同時稀土添加劑起到粘結劑的作用，使陶瓷層的自身強度增加。

(3)添加劑中加入二氧化硅是為了抑制稀土氧化物的劇烈反應，平緩燃燒過程，屬于化學反應的稀釋劑；同時SiO₂能促進氣相逸出過程，從而增加陶瓷層的致密度。

(4)稀土添加劑Y₂O₃與SiO₂混合時，其最佳配比為0.5％∶2％，可使陶瓷層的顯微組織致密，陶瓷層的性能達到最好，顯微硬度值為1485kg/mm²，孔隙度為3.2％，耐蝕性的測定值為0.09g.m^-2.h^-1，稀土使復合鋼管的抗壓潰強度σ_p高達206.4Mpa。