[实用新型]重结晶碳化硅复合弯管

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种耐磨弯管，具体涉及一种重结晶碳化硅复合弯管。

背景技术

管道磨损特别是弯管磨损，是长期困扰工业企业的棘手问题，并直接影响到企业的经济效益和现场工作环境。目前，市场上耐磨弯管大致有4种类型：一是铸石弯管，缺点是易碎、易开裂、壁厚（30～40mm）笨重有鼓包，安装不方便，内部常有气孔，易留隐患，一旦磨穿，现场难以修补，现在应用较少；二是铸钢弯管（包括合金钢）广泛应用于防磨领域，但由于材质和工艺局限，其表面硬度较低（约洛氏硬度60），远低于陶瓷（洛氏硬度80以上），耐磨性能只相当于陶瓷的几十分之一。此外，铸钢弯管厚度大，非常笨重，可焊性差，安装维修困难；三是离心浇注复合陶瓷弯管，该工艺采用自蔓延燃烧离心浇注成型，这种方法成型的陶瓷复合管内表面置换出陶瓷层，与铸钢合金弯管相比，耐磨性能有一定程度提高，但由于反应时间短，氧化铝与铁水离心分离不彻底、气孔较多、陶瓷层不够致密，表面粗糙，硬度80以上。另外，该工艺只能做直管，若做弯管，需将直管分割若干段焊接成弯管，成型后内壁不是流线型，妨碍物料输送，且焊缝处易磨损泄漏。四是陶瓷贴片弯管，由于受加工工艺所限，此产品仅适应于大直径短弯管，由于粘贴瓷片之间缝隙较多，瓷片之间不是圆弧，在高温或大流速环境里，易脱落磨损。

发明内容

 本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构致密、耐磨性能好、使用寿命长、运营维护费用低的重结晶碳化硅复合弯管。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

设计一种包括金属支撑弯管及复合于其内壁的耐磨层的重结晶碳化硅复合弯管，其耐磨层为重结晶碳化硅衬管。

上述重结晶碳化硅衬管可由下述原料经制浆、浇注成型、2450～2550℃下烧结而成的层：纯度≥99.5%、粒度为0～150um的碳化硅微粉88～92wt%、稀土钇助剂8～12wt%；在所述碳化硅微粉中，粒度为0～1um的占25～35 wt%、粒度为1～5um的占15～25wt%、粒度为10～63um的碳化硅微粉占15～25wt%、粒度为125～150um的碳化硅微粉占25～35 wt%；所述碳化硅微粉中锐角形颗粒占25～30wt%，钝角形颗粒占70～75wt%。

所述重结晶碳化硅内衬弯管由一定数量分段衬管依次拼接而成。

在所述金属支撑弯管与耐磨层之间设置有耐热填充层。

所述耐热填充层为硅酸铝纤维毡。

上述重结晶碳化硅复合弯管可经由以下步骤制成：

（1）按照设计的尺寸规格制备出金属外壳和衬管层模芯；

（2）根据衬管层模芯制作出石膏模；

（3）按照上述原料配比选取制作重结晶碳化硅衬管的原料，混料后，加水至料浆粘度为500～600泊，再真空混料20～30小时；料浆混好后，在浇铸平台上用石膏模进行浇注，将浇铸好的生坯放置2～3小时后脱模；再将脱模后的生坯烘干，按所述要求的尺寸加工修坯后，再烘干至水分含量2%以下；将生坯置高温真空炉中进行烧结，在真空状态下以3～5℃/分钟的升温速率升温，当温度升至1100℃时，充入惰性气体使炉内压力达到1.5～2.5MPa，继续以2℃/分钟的升温速率升温至2450～2550℃，然后保温1.5～2.5小时，再自然冷却，当温度降至150℃以下时出炉即得重结晶碳化硅衬管；

（4）将重结晶碳化硅衬管用耐热填充料包裹后嵌合于相匹配的金属支撑弯管中即成。

在所述步骤（3）中，真空混料和真空升温时的真空度均为2～5mPa。

所述惰性气体为氩气。

在所述步骤（4）中，当重结晶碳化硅复合弯管所需耐热温度＜200℃时，以涂抹有磷酸二氢铝的硅酸铝纤维毡为耐热填充料，即以涂有磷酸二氢铝的硅酸铝纤维毡包裹上述重结晶碳化硅衬管后，再将其嵌合于弯制好的相匹配的金属支撑弯管中；当重结晶碳化硅复合弯管所需耐热温度≥200℃时，以高铝纤维毡为耐热填充料，即以高铝纤维毡包裹重结晶碳化硅衬管后，将其嵌合于弯制好的相匹配的金属支撑弯管中，再以磷酸二氢铝与碳化硅颗粒（粒径0.1～0.5mm）按1：4～6的质量比所组成的混合料封口或填充余隙。如此，既能牢固的将重结晶碳化硅衬管固定于支撑弯管中不致脱落，又要对支撑弯管遇热膨涨、遇冷收缩留有余量，以避免支撑弯管撑破或压碎重结晶碳化硅衬管。

本实用新型具有积极有益的效果：

1.本实用新型重结晶碳化硅复合弯管，相较其它材质弯管耐磨性能大幅提升。经西北工业大学测定，本实用新型重结晶碳化硅耐磨弯管莫氏硬度在9.5以上，仅次于金刚石（莫氏硬度10）。