CN103727321B - 多层复合耐磨减压管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多层复合耐磨减压管及其制备方法，所述多层复合耐磨减压管从内到外依次由耐磨陶瓷内层、微膨胀结合层和金属外层复合而成；多层复合耐磨减压管从入口端到出口端依次为缩径段、直管段和扩径段，入口端和出口端的金属外层上分别带有入口连接法兰和出口连接法兰。本发明的陶瓷耐磨内层、结合层、金属外层为无间隙结合，产品呈现整体性，不会出现内外层松脱现象。陶瓷层可采用氧化锆增韧氧化铝陶瓷，产品韧性及耐磨性能使得产品具有优异的耐用性能。微膨胀结合层通过粘接作用及微膨胀作用，使得内层陶瓷材料、结合层与外层金属材料牢固结合在一起。多层复合耐磨减压管可为分段组合结构，从而方便管道的制备，提高管道的加工精度。

Description

多层复合耐磨减压管及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种煤制油生产中使用的耐磨管道，以及这种耐磨管道的制备方法。

背景技术

耐磨减压管是煤制油生产线上广泛使用的一种煤渣输送管道，为提高金属输送管道的耐磨和耐腐蚀性，现有技术主要是制作陶瓷、金属复合管。现有陶瓷、金属复合管的制作工艺主要有以下两种：

一、在金属管道内壁贴瓷片，该产品在使用中存在以下几点不足：

1、所贴瓷片没有整体性，易脱落；

2、不能输送大颗粒料；

3、不能受冲击；

4、组合拼接制作难度大。

二、在陶瓷管外壁涂覆粘接剂或在属管道内壁涂覆粘结剂将两者粘合。这种工艺制备的复合管陶瓷管与金属管之间易松脱，当输送高压流料时， 陶瓷管首先承受高压，而陶瓷管的抗拉性能较差，由于陶瓷管与金属管之间存在间隙从而易出现陶瓷管裂开等问题。

发明内容

本发明提供一种多层复合耐磨减压管及其制备方法，要解决现有耐磨管道强度低，制作难度大，陶瓷管与金属管之间易松脱、易开裂的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种多层复合耐磨减压管，从内到外依次由耐磨陶瓷内层、微膨胀结合层和金属外层复合而成；

所述多层复合耐磨减压管从入口端到出口端依次为缩径段、直管段和扩径段，入口端和出口端的金属外层上分别带有入口连接法兰和出口连接法兰。

所述多层复合耐磨减压管为整体结构或分段组合结构，所述分段组合结构的各分段相互焊接或由金属外层上的分段连接法兰相互连接。

所述入口连接法兰由螺栓与端部法兰连接，端部法兰的内径与多层复合耐磨减压管入口端的内径相适应。

所述耐磨陶瓷内层的材质为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、高纯氧化铝陶瓷、高纯氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷或氮化硅陶瓷。

所述微膨胀结合层由有机粘接材料和微膨胀性无机活性填料混合后，经研磨达到中位粒径＜0.5微米后得到。

所述微膨胀结合层由有机粘接材料和微膨胀性无机活性填料及去离子水按重量比5～70:30～75:10～40混合后，经研磨达到中位粒径＜0.5微米后得到。

所述有机粘接材料为聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩醛。

所述微膨胀性无机活性填料的原料按重量百分比配比如下：

高铝水泥熟料          5～50%；

硬石膏               10～50%；

十二水合硫铝酸钾       1～6%；

氢氧化钙              2～30%；

氢氧化镁              2～30%；

膨润土                2～24%；

高岭土                5～30%；

硅酸钠或偏硅酸钠       1～6%；

纳米氧化锌             1～3%；

纳米二氧化硅           1～5%；

硅灰粉                 2～6%。

这种多层复合耐磨减压管的制备方法，首先将金属外层与耐磨陶瓷内层分别固定，将微膨胀结合层材料通过高压注浆方式注入耐磨陶瓷内层与金属外层之间，并进行充分养护，微膨胀结合层通过粘接作用及微膨胀作用，将耐磨陶瓷内层与金属外层牢固结合在一起。

所述耐磨陶瓷内层的制备步骤如下：

步骤一，通过湿法研磨陶瓷浆料，之后通过以下两种方法成型；

a、高压注浆方式；

b、陶瓷浆料先通过喷雾干燥方法制备成一定颗粒级别的粉料，然后通过等静压成型方式制备成陶瓷坯体；

步骤二，成型后的陶瓷坯体充分干燥后，进入高温设备烧制成为半成品陶瓷管；

步骤三，烧制好的半成品陶瓷管，通过磨床对内外壁及两端进行精细研磨，达到规定尺寸，即得到耐磨陶瓷内层。

本发明的有益效果如下：

1、陶瓷层、结合层、金属层为无间隙结合，产品呈现整体性，内部陶瓷呈受压状态，外部金属层呈受拉状态，充分利用了陶瓷材料抗压性好与金属材料延展性好的物理性能，不会出现内外层松脱现象。

2、陶瓷层可采用氧化锆增韧氧化铝陶瓷，该型号陶瓷内部分布有纳米级微裂纹，产品韧性及耐磨性能使得产品具有优异的耐用性能，较普通陶瓷耐磨管道产品寿命提高5倍以上。

3、微膨胀结合层由有机粘接材料和微膨胀性无机活性填料混合而成，该材料同时具备良好的粘接性能和微膨胀性能。制备好的微膨胀结合层材料通过高压注浆方式注入陶瓷内层与金属外层之间，并进行充分养护，结合层材料通过粘接作用及微膨胀作用，使得内层陶瓷材料、结合层与外层金属材料牢固结合在一起。

4、多层复合耐磨减压管可为分段组合结构，各分段由金属外层上的连接法兰相互连接，从而方便管道的制备，提高管道的加工精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明分段组合的结构示意图。

图2是图1中分段的结构示意图。

图3是端部法兰的结构示意图。

附图标记：1－耐磨陶瓷内层、2－微膨胀结合层、3－金属外层、3.1-入口连接法兰、3.2-出口连接法兰、3.3-分段连接法兰、4－缩径段、5－直管段、6－扩径段、7－螺栓、8－端部法兰。

具体实施方式

实施例参见图1、图2所示，这种多层复合耐磨减压管，从内到外依次由耐磨陶瓷内层1、微膨胀结合层2和金属外层3复合而成。

所述多层复合耐磨减压管从入口端到出口端依次为缩径段4、直管段5和扩径段6，入口端和出口端的金属外层3上分别带有入口连接法兰3.1和出口连接法兰3.2。

所述多层复合耐磨减压管为分段组合结构，所述分段组合结构的各分段由金属外层3上的分段连接法兰3.3相互连接。多层复合耐磨减压管也可为整体结构或分段焊接结构。

所述耐磨陶瓷内层1的材质为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、高纯氧化铝陶瓷（氧化铝占重量比超过85%）、高纯氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷或氮化硅陶瓷，优选氧化锆增韧氧化铝陶瓷。

所述微膨胀结合层由有机粘接材料和微膨胀性无机活性填料及去离子水按重量比5～70:30～75:10～40混合后，经研磨达到中位粒径＜0.5微米后得到。

所述有机粘接材料为聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩醛。

所述微膨胀性无机活性填料的原料配比实例如下：

1、微膨胀性无机活性填料的原料按重量百分比配比如下：

高铝水泥熟料             25%；

硬石膏                   30%；

十二水合硫铝酸钾          3%；

氢氧化钙                 16%；

氢氧化镁                  4%；

膨润土                    3%；

高岭土                    8%；

硅酸钠或偏硅酸钠          3%；

纳米氧化锌                2%；

纳米二氧化硅              2%；

硅灰粉                    4%。

2、微膨胀性无机活性填料的原料按重量百分比配比如下：

高铝水泥熟料              5%；

硬石膏                   50%；

十二水合硫铝酸钾          1%；

氢氧化钙                  2%；

氢氧化镁                 16%；

膨润土                   13%；

高岭土                    5%；

硅酸钠或偏硅酸钠          3%；

纳米氧化锌                1%；

纳米二氧化硅              2%；

硅灰粉                    2%。

3、微膨胀性无机活性填料的原料按重量百分比配比如下：

高铝水泥熟料             50%；

硬石膏                   10%；

十二水合硫铝酸钾          6%；

氢氧化钙                  3%；

氢氧化镁                  3%；

膨润土                    2%；

高岭土                    6%；

硅酸钠或偏硅酸钠          6%；

纳米氧化锌                3%；

纳米二氧化硅              5%；

硅灰粉                    6%。

4、微膨胀性无机活性填料的原料按重量百分比配比如下：

高铝水泥熟料              5%；

硬石膏                   10%；

十二水合硫铝酸钾          3%；

氢氧化钙                 24%；

氢氧化镁                 24%；

膨润土                   24%；

高岭土                   5%；

硅酸钠或偏硅酸钠         1%；

纳米氧化锌               1%；

纳米二氧化硅             1%；

硅灰粉                   2%。

参见图1、3所示，所述入口连接法兰3.1可由螺栓7与端部法兰8连接，端部法兰8的内径与多层复合耐磨减压管入口端的内径相适应。

这种多层复合耐磨减压管的制备方法，首先将金属外层3与耐磨陶瓷内层1分别固定，将微膨胀结合层2材料通过高压注浆方式注入耐磨陶瓷内层1与金属外层3之间，并进行充分养护，微膨胀结合层2通过粘接作用及微膨胀作用，将耐磨陶瓷内层1与金属外层3牢固结合在一起。

所述耐磨陶瓷内层1的制备步骤如下：

步骤一，通过湿法研磨陶瓷浆料，之后通过以下两种方法成型；

a、高压注浆方式；

b、陶瓷浆料先通过喷雾干燥方法制备成一定颗粒级别的粉料，然后通过等静压成型方式制备成陶瓷坯体；

步骤二，成型后的陶瓷坯体充分干燥后，进入高温设备烧制成为半成品陶瓷管；

步骤三，烧制好的半成品陶瓷管，通过磨床对内外壁及两端进行精细研磨，达到规定尺寸，即得到耐磨陶瓷内层。

Claims (7)

1.一种多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：多层复合耐磨减压管，从内到外依次由耐磨陶瓷内层（1）、微膨胀结合层（2）和金属外层（3）复合而成；

所述多层复合耐磨减压管从入口端到出口端依次为缩径段（4）、直管段（5）和扩径段（6），入口端和出口端的金属外层（3）上分别带有入口连接法兰（3.1）和出口连接法兰（3.2）；

首先将金属外层（3）与耐磨陶瓷内层（1）分别固定，将微膨胀结合层（2）材料通过高压注浆方式注入耐磨陶瓷内层（1）与金属外层（3）之间，并进行充分养护，微膨胀结合层（2）通过粘接作用及微膨胀作用，将耐磨陶瓷内层（1）与金属外层（3）牢固结合在一起。

2.根据权利要求1所述的多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：所述多层复合耐磨减压管为整体结构或分段组合结构，所述分段组合结构的各分段相互焊接或由金属外层（3）上的分段连接法兰（3.3）相互连接。

3.根据权利要求1所述的多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：所述入口连接法兰（3.1）由螺栓（7）与端部法兰（8）连接，端部法兰（8）的内径与多层复合耐磨减压管入口端的内径相适应。

4.根据权利要求1所述的多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：所述耐磨陶瓷内层（1）的材质为氧化锆增韧氧化铝陶瓷、高纯氧化铝陶瓷、高纯氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷或氮化硅陶瓷。

5.根据权利要求1所述的多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：所述微膨胀结合层（2）由有机粘接材料和微膨胀性无机活性填料及去离子水按重量比5～70:30～75:10～40混合后，经研磨达到中位粒径＜0.5微米后得到。

6.根据权利要求5所述的多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：所述有机粘接材料为聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩醛。

7.根据权利要求5所述的多层复合耐磨减压管的制备方法，其特征在于：所述微膨胀性无机活性填料的原料按重量百分比配比如下：

高铝水泥熟料          5～50%；

硬石膏               10～50%；

十二水合硫铝酸钾       1～6%；

氢氧化钙              2～30%；

氢氧化镁              2～30%；

膨润土                2～24%；

高岭土              5～30%；

硅酸钠或偏硅酸钠     1～6%；

纳米氧化锌           1～3%；

纳米二氧化硅         1～5%；

硅灰粉               2～6%。