CN103453234B - 增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构及制备方法，包括钢管，钢管的内表面开设有槽，钢管的内表面内衬有自蔓延反应形成的Al2O3陶瓷内衬。本发明采用自蔓延高温合成和离心铸造的方法制备陶瓷内衬复合钢管，解决了传统离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管存在的陶瓷涂层与金属基体结合强度不高的缺点，具有生产成本低、工艺简单、耐磨性佳的优点。

Description

增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构及制备方法
技术领域
本发明涉及一种增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构，属于表面工程技术领域。
背景技术
在国家工业化建设进程中，需要大量的矿石、石油等资源，管道运输作为一种经济有效的长距离输送工具，在国家经济建设中占有重要地位。由于所运输的石油和矿石等资源对运输管道通常具有腐蚀和冲击作用，普通的钢管无法达到运输所需的耐磨及耐腐蚀性能。
陶瓷材料具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等特点，常将其作为不锈钢管的内衬层，制作成陶瓷内衬复合钢管用于管道耐磨领域。在陶瓷和普通钢管的复合的方面，研究者采用了多种方法。贴片耐磨管是工业上较为常见的一种耐磨管道，即采用粘胶将具有弧度的氧化铝陶瓷片粘贴在管道内壁，形成管道耐磨层。此种耐磨管道制作工艺简单，耐磨性能较好，但氧化铝陶瓷片与管道基体依靠粘胶连接，结合强度不高，且制作周期长，这些都限制了贴片耐磨管的应用。点焊装卡式耐磨管是利用耐高温强力粘胶将中间带孔的氧化铝陶瓷片粘贴在管道内壁，同时配合点焊工艺透过小孔将陶瓷牢固地焊接在钢管内壁。为保护焊点，上面再旋上陶瓷盖帽。该种产品制作工艺一定程度上增加了陶瓷与管道基体的结合强度，但陶瓷与基体的结合仍主要依靠粘胶，结合强度有限。此外，贴片耐磨管与点焊装卡式耐磨管的制造过程中均涉及到人工贴瓷，因此所制作的耐磨管道的直径通常较大，不适合中小口径的耐磨管道的生产。
离心自蔓延陶瓷内衬复合管是采用“自蔓延高温合成-高速离心技术”制造的复合管材。此种方法工艺简单，在高温高速下形成陶瓷层及过渡层，且陶瓷层与过渡层形成机械结合，过渡层与钢管基体形成冶金结合，结合强度优于粘胶结合。但由于自蔓延反应较为激烈，反应过程中热量损耗大，钢管内壁被熔融的厚度有限，导致冶金结合部分的结合强度有限，在一些高冲击的工况下会出现陶瓷涂层脱落的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构合理，工作性能好的增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构及制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构，其特征是：包括钢管，钢管的内表面开设有槽，钢管的内表面内衬有自蔓延反应形成的Al2O3陶瓷内衬。
所述的钢管内表面开的槽为单一螺旋槽或单一长方形通槽或螺旋槽与长方形通槽的组合。
所述Al2O3陶瓷内衬包括陶瓷层和陶瓷层与钢管的内表面之间的过渡层。
一种增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构的制造方法，其特征是：包括下列步骤：
①对钢管内表面进行喷砂除锈、粗化处理，并在钢管内表面开槽；
②将Al+ Fe2O3体系的自蔓延粉料放入钢管中；
③将钢管置于离心机上，开动离心机，点火引发自蔓延反应，得产品。
单一螺旋槽沿钢管中心线方向，旋向为左旋或右旋。
单一长方形通槽分布于钢管圆周上，通槽个数为4-8个。
螺旋槽与长方形通槽的组合：既有4-8个分布于钢管圆周上的长方形通槽，又有沿钢管中心线方向，旋向为左旋或右旋的螺旋槽。
本发明结构合理，采用的钢管内表面开槽，使得陶瓷涂层与基体的接触面积增加，提高了传统离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管陶瓷涂层的抗压剪强度；陶瓷涂层部分深入槽中，使陶瓷内衬复合管具有较强的抗冲击作用，有效地防止了涂层从基体脱落的现象。
 附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明中内表面开单一螺旋槽的钢管。
图2是图1的左视图。
图3是本发明中内表面开单一长方形通槽的钢管。
图4是图3的左视图。
图5为本发明中内表面开螺旋槽与长方形通槽的组合的钢管。
图6是图5的左视图。
图7为本发明实施例2、3所制得的陶瓷内衬复合钢管。
图8是实施例1所制得的陶瓷内衬复合钢管。
图中附图标记
钢管基体1，过渡层2，陶瓷层3。
具体实施方式：
实施例1：对钢管内表面进行喷砂除锈、粗化处理，并在钢管内表面开槽，所开槽为单一螺旋槽4。将Al+Fe2O3体系的自蔓延粉料置于钢管中，并将钢管置于离心机上，开动离心机，待转速稳定后，点火引发自蔓延反应，获得Al2O3陶瓷内衬复合钢管。所述Al2O3陶瓷内衬包括陶瓷层和陶瓷层与钢管的内表面之间的过渡层。
实施例2：对钢管内表面进行喷砂除锈、粗化处理，并在钢管内表面开槽，所开槽为单一长方形通槽5。将Al+Fe2O3体系的自蔓延粉料置于钢管中，并将钢管置于离心机上，开动离心机，待转速稳定后，点火引发自蔓延反应，获得Al2O3陶瓷内衬复合钢管。所述Al2O3陶瓷内衬包括陶瓷层和陶瓷层与钢管的内表面之间的过渡层。
实施例3：对钢管内表面进行喷砂除锈、粗化处理，并在钢管内表面开槽，所开槽为螺旋槽6与长方形通槽7的组合。将Al+Fe2O3体系的自蔓延粉料置于钢管中，并将钢管置于离心机上，开动离心机，待转速稳定后，点火引发自蔓延反应，获得Al2O3陶瓷内衬复合钢管。所述Al2O3陶瓷内衬包括陶瓷层和陶瓷层与钢管的内表面之间的过渡层。

Claims (2)

1.一种增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构，其特征是：包括钢管，钢管的内表面开设有槽，钢管的内表面内衬有自蔓延反应形成的Al2O3陶瓷内衬；所述的钢管内表面开的槽为单一螺旋槽或单一长方形通槽或螺旋槽与长方形通槽的组合；所述Al2O3陶瓷内衬包括陶瓷层和陶瓷层与钢管的内表面之间的过渡层。
2.一种增强离心自蔓延陶瓷内衬复合钢管强度的结构的制造方法，其特征是：包括下列步骤：
①对钢管内表面进行喷砂除锈、粗化处理，并在钢管内表面开槽；
②将Al+Fe2O3体系的自蔓延粉料放入钢管中；
③将钢管置于离心机上，开动离心机，点火引发自蔓延反应，得产品。
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