[發明專利]具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件及其制備方法

有效

• 申請號: 201511005296.7
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN106917918B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 張勁松;楊振明;田沖;徐興祥;金鵬;劉強
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14;F16L58/14;F16L57/06;C04B38/06;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及金屬管道或管件表面耐磨防腐保護技術，具體為一種具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件及其制備方法。該管道或管件由內至外由耐磨耐蝕襯層和金屬層構成，耐磨耐蝕襯層由面層和復合層組成，面層為致密陶瓷層，復合層為泡沫陶瓷層，復合層直接生長在致密陶瓷層的背面。其制備過程如下：制備混合料粉→配制料漿→流延成型、制備泡沫前驅體→粘合→模具中熱固化定型→機加工、粘接成型→熱解、燒結→復合得成品。本發明所制備的陶瓷襯層耐磨耐蝕管道或管件，其耐磨壽命可達到襯膠耐磨層的5～10倍，對于酸堿腐蝕、高溫沖擊均有優良的耐受性，能有效延長管道或管件設備的更換周期，從而降低企業運營成本，減少顆粒污染物的排放。

技術領域

本發明涉及金屬管道或管件表面耐磨防腐保護技術，具體為一種具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件及其制備方法，利用具有雙陶瓷層、雙連續相的致密陶瓷層-泡沫陶瓷層/高分子復合材料對金屬管道或管件表面進行耐磨耐蝕改性。

背景技術

金屬管道或管件是現代工業應用最為廣泛的結構件，在使用過程中，管道或管件常常承受介質顆粒的沖蝕磨損和腐蝕作用，如：在火力發電廠、礦山和石油化工企業的用于傳輸泥漿、粉塵物料、腐蝕性氣體、液體的金屬管道或管件以及閥門、泵體等附屬設備。磨損和腐蝕是降低材料壽命、增加生產成本的兩個重要因素，我國每年由于磨損和腐蝕造成的直接損失約占全國國民生產總值的2％～4％左右。

例如，在火力發電廠中，為了降低二氧化硫的排放，需要對煤炭燃燒過程中產生的煙氣進行脫硫處理。在脫硫處理過程中，用于傳輸石灰石料漿的管道或管件存在著嚴重磨損現象，直管使用壽命大約是一年左右，彎頭使用壽命僅僅兩個月。以一臺800MW的火力發電機組為例，一年需要更換的脫硫管道或管件為500m左右、數十個彎頭和三通，大約花費100萬元，如果考慮到人員費用和更換過程對生產造成的影響，所需費用會更高。因此，提高金屬材料的耐磨防腐性能是降低生產成本避免安全隱患的主要途徑。

目前，國內現有的金屬耐磨管主要有：陶瓷內襯管、橡膠內襯管、高鉻鑄鋼管(鐵)管、鑄石鋼管等。在實際應用過程中，工況條件較為惡劣，傳輸介質往往同時存在固態顆粒、液體并呈現一定的酸性或堿性。因此，沖刷、磨損、腐蝕會同時作用于工件表面，使現有的耐磨管道或管件普遍存在磨損快、壽命短的問題，縮短了更換周期，相應地提高了企業運行成本。

在此背景下，研發新的耐磨防腐技術，可促進我國電力、礦山、石油、化工、冶金、建筑等基礎產業的技術進步，產生重大的經濟和社會效益。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件及其制備方法，用于解決現有技術中輸運管道或管件系統可靠性低、使用壽命短等問題，減少火力發電等企業的污染物排放。

本發明的技術方案是：

一種具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件，該管道或管件由內至外由主體材料為碳化硅的耐磨耐蝕襯層和金屬層構成，碳化硅耐磨耐蝕襯層由面層和復合層組成，面層和復合層緊密結合在一起，構成一個整體；面層為致密陶瓷層，復合層為泡沫陶瓷層，復合層直接生長在致密陶瓷層的背面，復合層與金屬管道或管件接觸，形成耐磨耐蝕管道或管件。

所述的具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件，耐磨耐蝕襯層提供抗流體磨蝕功能，金屬層提供支撐作用，金屬層防止意外沖擊對管道或管件帶來損害；金屬層包括連接法蘭，耐磨耐蝕管道或管件通過金屬層連接。

所述的具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件，0.5mm≤致密碳化硅陶瓷層厚度≤20mm，0mm<泡沫陶瓷層厚度≤20mm，0.5mm≤金屬層的厚度≤10mm；致密陶瓷層直接與管道或管件輸運的流體、腐蝕或磨蝕介質接觸，致密陶瓷層的孔隙率在8％以下；泡沫陶瓷層的孔隙率在30％～90％之間，0.1mm≤泡沫陶瓷層的孔徑大小≤7mm。

所述的具有碳化硅陶瓷耐磨、蝕襯層的管道或管件，耐磨耐蝕管道或管件包括等徑、變徑的大小頭、三通或彎頭輸運管件。