陶瓷不锈钢双层内衬钢管的制备与研究

论文摘要

钢管在输送物料时,容易受到物料的磨损和腐蚀。在钢管内涂敷耐磨、耐腐蚀的内衬层,如陶瓷内衬钢管,可以提高其使用寿命。为了进一步加强内衬钢管的耐腐蚀性能,本文进行陶瓷不锈钢双层内衬钢管的研究。 本文使用ANSYS软件对内衬钢管进行热模拟。试算法推导出绝热温度大于2945K。通过热模拟,得出不锈钢层与钢管实现冶金结合的条件。 本文研究了铝热剂中各组元与Al反应的活性,实验得出:Cr2O3/CrO3=0.75条件下,铝热反应较为平稳,溅射较少,Cr2O3转化较高;SiO2与Al有一定反应,因而造成不锈钢层中Si成分较高;陶瓷层中残余Cr2O3含量随铝的过量率增大而减小。加入添加剂,可减少溅射程度;消除钢管与离心机轴差,可以避免内衬层的偏心;铝热剂中SiO2在2%以下,CaF2在4%以上时,陶瓷质量较好;不锈钢层中Al残余量在铝的加入量接近化学计算量时最小。 运用光学显微镜、XRD、SEM和能谱等分析了陶瓷不锈钢双层内衬钢管的组成、微观结构。不锈钢层组织为铁素体;陶瓷层主要为Al2O3,不含FeAl2O4相。并对冶金结合区域进行了具体分析。 本文还研究了不锈钢层和陶瓷层的耐腐蚀性能。在0.5mol/LH2SO4溶液中SHS不锈钢层的钝化电位为-0.354V,宽度为0.532V,钝化电流低于1.25×10-4A/cm2,具有一定的耐电化学腐蚀性能。全面腐蚀试验发现,不锈钢层的耐腐蚀性能不低于1Cr18Ni9;陶瓷层因为不含耐腐蚀性能差的FeAl2O4,具有很高的耐腐蚀性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 自蔓延高温合成（SHS）
• 1.1.1 自蔓延高温合成的提出
• 1.1.2 SHS的发展
• 1.1.3 SHS的基础理论
• 1.1.4 SHS的优点、应用及其最新研究方向
• 1.2 SHS技术制备内衬复合管
• 1.2.1 SHS铝热技术简介
• 1.2.2 SHS技术制备内衬钢管的工艺
• 1.2.3 国内陶瓷内衬复合管的生产现状
• 1.5 离心SHS技术
• 1.5.1 离心SHS制备的管件分类
• 1.5.2 离心设备介绍
• 1.6 本课题研究的意义
• 第二章 理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 绝热温度
• 2.3 热模拟过程
• 2.3.1 热模拟模型
• 2.3.2 热模拟结果
• 2.4 冶金结合的其他要求
• 2.5 讨论
• 第三章 试验方案及设备
• 3.1 试验原理
• 3.2 试验设备
• 3.3 试验材料
• 3.4 试验过程
• 3.5 内衬钢管的性能检测
• 第四章 试验结果与分析
• 4.1 试验分析
• 4.1.1 氧化物铝热反应分析
• 4.1.2 试验过程分析:喷溅现象的分析与消减
• 4.1.3 添加剂量分析
• 4.1.4 不锈钢层成份分析
• 4.2 内衬钢管分析
• 4.2.1 组织分析
• 4.2.2 耐腐蚀性能分析
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录<攻读硕士学位期间发表论文目录