CN105297003A - 钛铝合金陶瓷内衬加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钛铝合金陶瓷内衬加工方法，步骤1：利用离心机夹持住除锈后的钢管，并用支架支持钢管；步骤2：将反应原料均匀地放入钢管中；所用反应原料包括Fe₂O₃、Al、CrO₃、Ni、Ti、B₄C；步骤3：在离心机旋转稳定后，引发自蔓延反应。

Description

钛铝合金陶瓷内衬加工方法

技术领域

本发明涉及一种钛铝合金陶瓷内衬加工方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，管道输送已遍及油田、煤炭、化工、冶金、发电、建材等行业。当管道内输送煤粉、砂石、灰渣等磨损性大的物料时，存在着管道磨损快的问题；当管道内输送强烈腐蚀的气体、液体或固体时，存在着管道被腐蚀而损坏的问题；当管道内输送具有较高温度的物料时，存在着使用耐热钢管价格昂贵的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种钛铝合金陶瓷内衬加工方法，能够有效提高输送管道性能指标，延长输送管道使用寿命。

实现本发明目的的技术方案：

一种钛铝合金陶瓷内衬加工方法，其特征在于：

步骤1：利用离心机夹持住除锈后的钢管，并用支架支持钢管；

步骤2：将反应原料均匀地放入钢管中；所用反应原料包括Fe₂O₃、Al、CrO₃、Ni、Ti、B₄C；

步骤3：在离心机旋转稳定后，引发自蔓延反应。

步骤2中，所用原料还包括添加剂Na₂B₄O₇、Na₂SiO₃。

步骤2中，反应原料均为粉料。

步骤2中，各反应原料所占的重量份数为，Fe₂O₃、Al反应生成物32-49，CrO₃、Al反应生成物16-21、Ni、Al反应生成物14-23、Ti、B₄C反应生成物16-27、添加剂Na₂B₄O₇7-9、Na₂SiO₃1.5-2.5。

步骤2中，各反应原料所占的重量份数为，Fe₂O₃、Al反应生成物49，CrO₃、Al反应生成物17、Ni、Al反应生成物15、Ti、B₄C反应生成物19、添加剂Na₂B₄O₇8、Na₂SiO₃2。

本发明具有的有益效果：

本发明选用特有的反应原料及重量配比，通过原料的自蔓延反应，实现管道的内衬加工。本发明加工的内衬性能指标如下：

内衬层硬度1400-1800HV，过渡层硬度490-650HV。

剪切强度14-24σ/MPa，压溃强度360-420σ/MPa。

本发明加工方法简单，易于实施，成本低廉，通过显著改善内衬的性能指标，有效延长了输送管道的使用寿命。利用本发明涉及到的原料配方，利用离心自蔓延工艺生产的复合钢管，主要有如下优点：

1、耐磨性好：陶瓷复合管内衬层硬度高。其内衬层硬度达到1400-1800HV，因此对各行业所输送的磨削性介质均具有高耐磨性。经工业运行证实：其耐磨寿命是淬火钢的十倍甚至几十倍；

2、运行阻力小：陶瓷复合管由于内表面光滑程度优于任何金属管道，清水阻力系数0.0193，管内物料的运行阻力非常小；

3、耐腐蚀，防结垢：由于陶瓷属中性物质，化学性能稳定，因此具有耐酸、碱腐蚀性，并同时具有防垢性能；

4、耐温性能与耐热冲击性能好：复合管可在-50～900℃温度范围内长期正常运行，具有良好的热稳定性；

5、工程造价低：陶瓷复合管质量轻，价格适宜。比同内径的铸石管质量轻35％～50％；

6、安装施工方便：由于该管质量轻，且焊接性能好，因此可采用焊接、法兰、快速连结等方式，施工安装方便，且可减少安装费用。

附图说明

图1为本发明内衬加工工作示意图；

图2为本发明内衬结构示意图。

具体实施方式

钛铝合金陶瓷内衬加工方法包括如下步骤：

步骤1：如图1所示，利用离心机1夹持住除锈后的钢管2，并用支架4支持钢管；

步骤2：将反应原料3均匀地放入钢管中；所用反应原料为Fe₂O₃、Al、CrO₃、Ni、Ti、B₄C；添加剂Na₂B₄O₇、Na₂SiO₃。

步骤3：在离心机1旋转稳定后，反应原料引发自蔓延反应。反应方程式如下：

Fe₂O₃+2Al——2Fe+Al₂O₃+836KJ

CrO₃+2Al——Cr+Al₂O₃+1094KJ

3Ti+B₄C——2TiB₂+TiC+Q

Ni+Al——NiAl

反应完成后，待钢管冷却，即实现了内衬加工。

步骤2中，反应原料均为粉料，如下表所示：

原料	粒度	分子量	纯度％
				Fe2O3	325	160	99
CrO3	150	12.01	99
				Al	200	26.98	98
Ti	300	47.9	99.5
				B4C	1000	56	99
Ni	325	58.6	99
				SiO2	200	60.08	99
Na2B4O7	200	281.37	99

各反应原料所占的重量比例如下：

也就是说，Fe₂O₃、Al反应生成物重量份数49(即Fe₂O₃和与其完全反应的Al，所占的重量份数为49)，CrO₃、Al反应生成物重量份数17、Ti、B₄C反应生成物重量份数19，Ni、Al反应生成物重量份数15。

如图2所示，内衬加工后的复合管沿径向依次为基体金属5、熔合区6、金属过渡层7、TiC混合区8、Al₂O₃+TiC₂复相陶瓷层9。Al₂O₃——TiC₂复相陶瓷组织为明显的树枝状形貌在起晶界处形成Al₂O₃.TiC₂相，金属过渡层主要由Al、Cr、Fe、Fe₃C、NiFe、AlFe金属化合物及一定量的自由Fe组成。熔合区主要成分是Fe，反应生成的高温将基体表层融化形成冶金结合。

过渡层(At％)主要成分

元素	C	B	Al	Ti	Cr	Fe	Ni
								枝晶相	16.65	9.01	2.54	1.73	4.71	58.34	1.21
基体相			10.55	0.61	17.61	58.48	11.14

TiC混合区(At％)主要成分

Al₂O₃——TiC₂复相陶瓷层(At％)：Al₂O₃：≥90

Claims (5)

1.一种钛铝合金陶瓷内衬加工方法，其特征在于：

步骤1：利用离心机夹持住除锈后的钢管，并用支架支持钢管；

步骤2：将反应原料均匀地放入钢管中；所用反应原料包括Fe₂O₃、Al、CrO₃、Ni、Ti、B₄C；

步骤3：在离心机旋转稳定后，引发自蔓延反应。

2.根据权利要求1所述的钛铝合金陶瓷内衬加工方法，其特征在于：步骤2中，所用原料还包括添加剂Na₂B₄O₇、Na₂SiO₃。

3.根据权利要求1所述的钛铝合金陶瓷内衬加工方法，其特征在于：步骤2中，反应原料均为粉料。

4.根据权利要求3所述的钛铝合金陶瓷内衬加工方法，其特征在于：步骤2中，各反应原料所占的重量份数为，Fe₂O₃、Al反应生成物32-49，CrO₃、Al反应生成物16-21、Ni、Al反应生成物14-23、Ti、B₄C反应生成物16-27、添加剂Na₂B₄O₇7-9、Na₂SiO₃1.5-2.5。

5.根据权利要求4所述的钛铝合金陶瓷内衬加工方法，其特征在于：步骤2中，各反应原料所占的重量份数为，Fe₂O₃、Al反应生成物49，CrO₃、Al反应生成物17、Ni、Al反应生成物15、Ti、B₄C反应生成物19、添加剂Na₂B₄O₇8、Na₂SiO₃2。