各类管道耐磨材料及其特点
关键词：管道；耐磨材料；纳米
1.管道复合防腐耐磨材料的分类
管道复合防腐耐磨材料大致可分为有机物复合防腐耐磨材料和无机物复合防腐耐磨材料。各有其优缺点，现分述如下。
1.1有机物复合防腐耐磨材料
1.1.1耐磨耐蚀修补胶
它是以高分子聚合物为基体，内掺硬质耐磨耐蚀颗粒以及增韧纤维，并与催化改性剂组成的双组分物质。对钢铁、陶瓷、水泥等均有极好的粘结强度，具有耐磨粒冲刷磨损、耐介质腐蚀等特点。施工操作简便，可涂覆于垂直或吊顶的工作表面上，不流淌、无污染，特别适合于大面积耐磨防腐修补及预保护内衬等。耐磨耐蚀修补胶可广泛应用于火电厂磨煤及除灰系统，如粗、细粉旋风分离器、一次煤粉风管、弯头、烟道、排粉机蜗壳、球磨机出口、除灰排渣系统等。也可用作矿山、石化和各种耐磨防蚀性贮槽、贮罐、反应釜等工作面的内衬。
1.1.2衬胶管道
衬胶管道采用钢管作基体管，以性能优良的弹性体橡胶为衬里层，运用'以柔克刚'的原理，减小输送介质对管壁的冲击磨损。衬胶管道良好的防腐性能可用于电力、冶金、化工、石油、煤炭、水泥等行业，输送温度在-30~150℃之间、既有磨损又有腐蚀的介质。产品特点如下：
（1）耐磨性能好、使用寿命长，耐磨性是普通钢管的10倍以上，使用寿命可达20年（理论值）；
（2）防腐性能优异；
（3）适应性强：胶片未硫化状态比较柔软，可适用各种形状管件的衬里，橡胶与金属的粘结强度高。
1.1.3钢塑复合管
钢塑复合管选用优质钢管作基体管，以化学稳定性优良，具有耐蚀、耐热性能的聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP、PO）作渗层（衬里层），广泛应用于电力、环保、化工、冶金、煤炭、造纸、食品等行业，是一种理想的耐腐蚀管道。
产品特点如下：
（1）钢塑复合管执行HG20538-92标准，基体管执行GB8163-1999标准；
（2）工作介质温度在-10~80℃；
（3）工程总造价低，相比其它防腐管道工程总造价低15%~20%；
（4）无毒、无污染，可用于饮料、食品、制药、自来水等行业。
1.2无机物复合防腐耐磨材料
1.2.1龟甲网衬里
龟甲网衬里产品是以钢制管件为基体，用特殊钢铝丝网做骨架，选用超强耐磨材料为浇铸料，经特殊加工工艺而制成的一种新型耐磨、耐高温耐腐蚀复合材料产品。产品特点如下：
（1）材料成分：氧化铝、碳化硅、二氧化硅、镁砂等十几种耐磨耐高温粉末，加以硼酸、硅酸钠等材料做粘接剂，混合而成；
（2）机械性能：该衬层硬度为HV1100-1200，压溃强度为360MPa。
广泛应用于冶金、电力、水泥行业，如煤气管道、除尘管道、灰斗、水泥料斗等系统，其耐磨性能已被认可。
1.2.2陶瓷内衬复合钢管
陶瓷钢管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。陶瓷钢管外层是钢管，内层是刚玉。刚玉层维氏硬度高：1100~1500（洛)氏硬度为90~98，相当于钨钴硬金。耐磨性比碳钢管高20倍以上，比通常粘结而成的刚玉砂轮性能优越得多。
产品特点如下：
（1）耐磨性好，陶瓷内衬复合钢管内层为刚玉陶瓷，莫氏硬度在9.0以上，相当于HRC90以上，因此对电力、煤炭、冶金、矿山所输送的介质均有高耐磨性；
（2）陶瓷内衬复合钢管能在-50~900℃温度范围内长期正常运行，材料线膨胀系数（6~8）×10-6/℃；
（3）运行阻力损失小；
（4）工程造价低；
（5）安装施工方便。
陶瓷内衬钢管除应用于燃煤电厂除灰、排渣管、送粉、回粉管外，还广泛用于矿山、冶金等行业。
1.2.3自蔓燃陶瓷复合钢管
自蔓燃陶瓷复合钢管，采用高技术生产工艺--自蔓燃高温离心合成法制造。该管从内到外分别由刚玉陶瓷层、过渡层、钢管三层组成。陶瓷层是在2200℃以上高温瞬间爆破形成的致密刚玉瓷（Al2O3），通过过渡层同钢管形成牢固的结合。性能特点：
（1）耐磨性好：陶瓷复合管由于内衬层为刚玉陶瓷（a-Al2O3下同），莫氏硬度可达9.0，相当于HRC90以上。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，比无缝管稍低；
（3）耐腐蚀，防结垢：由于该管陶瓷层为（a-Al2O3），属中性物质。因此具有耐酸碱和耐海水腐蚀性，并同时具有防垢性能；
（4）耐温性能与耐热冲击性能好：由于该刚玉陶瓷（a-Al2O3）为单一稳定的晶态组织，因此复合管可在-5~700℃温度范围内长期正常运行。材料线膨胀系数（6~8）×10-6/℃，约为钢管的1/2。因此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。
复合管充分发挥了钢管强度高、韧性好、耐冲击、焊接性能好以及刚玉瓷高硬度、高耐磨、耐蚀、耐热性好的特点，是输送颗粒物料、磨削、腐蚀性介质等的理想耐磨耐蚀管道，可广泛应用治金、矿山、电力、石化等行业。
1.24点焊装卡式耐磨管道
点焊装卡式耐磨陶瓷管道是用耐高温强力粘胶将中间带孔的氧化铝陶瓷片粘贴在管道内壁，同时配合点焊工艺透过小孔将陶瓷牢固地焊接在钢管内壁。为保护焊点，上面旋上陶瓷盖帽。每块瓷片不但互压互插，而且每块瓷都形成梯形角度，使瓷块之间紧密连接，无缝隙；当一圈的最后一块紧密嵌入后，瓷块之间形成360°的机械自锁力（这种技巧在几个世纪前就)被运用在中国桥梁建筑工程上）。该种产品制作工艺相对复杂，制作周期较长，成本较高。一体成型是将陶瓷管件整体烧制后，用特制填充料将其浇筑在钢管内部组装而成。该管道内壁光滑、密封性好，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能。广泛用于高温（长期300℃以上工况）输送系统，如电厂制粉系统送粉管道及动态运行设备上，抗冲刷，耐磨损，固定牢固。__
1.2.5贴片陶瓷内衬耐磨管道
贴片耐磨陶瓷管道是用耐高温强力粘胶将氧化铝陶瓷片粘贴在管道内壁，经加温固化后形成牢固防磨层。该种产品制作工艺相对简单，制作周期短，成本较低。广泛用于电力和钢铁等系统除尘和粉煤灰输送系统，在250℃以下任何防磨工况均适用。
2.纳米复合聚脲耐磨防腐材料
传统防腐耐磨材料的优缺点比较明显，而纳米复合耐磨聚脲材料与传统材料相比，性能更加优越，更符合标准，可以达到完美吻合。由上海世鹏聚氨酯科技发展有限公司研制而成的耐磨、防腐材料--新型纳米复合耐磨、防腐涂层材料，是集有机和无机耐磨、防腐材料的优点为一体的一种新型耐磨防腐材料。该材料由聚脲与纳米级砂粉末有机结合而成。其特点是：
第一，新型材料具有良好的耐磨性能，磨耗值约为0.003g（750g/500r），几乎可以忽略不计，是橡胶衬里的8倍多。适合在-50~150℃的介质温度范围内应用。新型材料弹性体的密度低，具有较好的吸振性能和优异的耐机械冲击性能；良好的耐油性、耐溶剂性、较高的机械性能和优异的耐磨性。
第二，新型材料既有聚脲的一切特性，又有相似于无机物或金属的硬度。所以它融合了两种材料的优势，又具有质轻、量少就能达到最佳效果的特点，投资比较低。可以方便地施工和最大化的节省原材料；产生的废物少，达到最佳组合；起到环保节能作用，给社会带来了相当多的现实利益。
第三，新型材料可以现场施用，施工方便快捷，可以在任何截面上施工，且施工时间短，凝固快、强度大、抗冲击力性能好，弹性高，具有其它防腐、耐磨材料不具有的耐磨性能。
新型材料的防腐耐磨性能与传统材料相比，有如下特点：
（1）与有机物材料--用橡胶作为衬里的防腐、耐磨材料相比，新型材料不仅具有柔软性能，还有了更高的硬度，它的硬度几乎与用合金钢作为衬里的材料相同；新型材料抗老化性强，而橡胶衬里抗老化性差，从而加大了材料应用上的成本和损耗；新型材料施工极其方便，而橡胶需要经过复杂的工艺才能最终达到效果，耗时长，成本高。
（2）与无机物材料--合金钢和陶瓷防腐耐磨材料相比，新型材料硬度比它们都稍低，但新型材料具有合金钢所没有的柔韧性，对冲击力起到较强的缓冲作用，从而更有耐磨性；在受到磨损后，新型材料还有合金钢和陶瓷都没有的易修复性；新型材料还有一个重要的特点，质量轻，而不像合金钢和陶瓷那么沉重，不利于施工，这样可以节省大量能耗，现在全世界都在倡导材料应用上要注重节能减排，这种材料正好满足了这一要求。不过这种新型材料耐高温性不如合金钢和陶瓷，耐高温不可超过150℃。此外，耐酸碱不宜超过浓度20%。
3.结语
综上所述聚脲与纳米矿砂粉末结合而成的这种新型防腐、耐磨材料--纳米耐磨防腐涂层，它综合了聚脲和纳米矿砂粉末材料的优良性能，所能达到应用效果更加显著。从总体上看，新型材料综合性能的优越性是传统防腐耐磨材料在一定条件下无法比拟的；达到的目标效果也不是传统材料所能效仿的。用它作为防腐、耐磨材料，具有广阔的应用发展前景。
