陶瓷不锈钢双层内衬钢管的制备与研究

【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:Cr_2O_3/CrO_3=0.75条件下,铝热反应较为平稳,溅射较少,Cr_2O_3转化较高;SiO_2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Cr_2O_3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SiO_2在2%以下,CaF_2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Al_2O_3,不含FeAl_2O_4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/LH_2SO_4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~(-4)A/cm~2,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FeAl_2O_4,具有很高的耐腐蚀性能。