Dans de nombreux secteurs industriels, les systèmes de tuyauterie sont confrontés à des environnements d'exploitation difficiles, avec des problèmes fréquents tels que l'usure et la corrosion, ce qui a un impact sur la vie des pipelines et la stabilité du système. Les tuyaux en acier en céramique bordés de céramiques spéciales SIC, avec leurs performances supérieures, sont une solution idéale à ces problèmes, révolutionnant les applications de tuyauterie industrielle.

I. Propriétés des matériaux des doublures en céramique SIC

(I) une dureté élevée et une excellente résistance à l'usure

Les céramiques SIC offrent une dureté MOHS de 9,5, juste derrière le diamant et le plus élevé de tous les oxydes. Sa microdureté, HV 2500-3000, offre aux tuyaux une résistance à l'usure sans précédent. Dans l'exploitation minière, la production d'électricité, la métallurgie et d'autres applications impliquant le transport de matériaux granulaires élevés, tels que des boues de résidus contenant de grandes quantités de sable de quartz, les tuyaux conventionnels souffrent d'une usure grave. Cependant, les Tuyaux en céramique SIC résistent efficacement à l'érosion des matériaux, prolongeant considérablement leur durée de vie et réduisant l'usure de plus de 90% par rapport aux tuyaux en acier ordinaires.

(2) Excellente résistance à la corrosion

D'un point de vue chimique, le SIC est composé de silicium (Si) et de carbone (C) formant un réseau tridimensionnel stable à travers des liaisons covalentes à haute énergie (Bond Energy 318 KJ / mol). Sa stabilité chimique dépasse de loin celle des métaux (énergie de liaison métallique 50-200 kJ / mol). Son énergie de surface est aussi faible que 25-40 MJ / m² (l'acier inoxydable a une énergie de surface d'environ 1000 mJ / m²), ce qui rend difficile pour les milieux corrosifs d'adhérer et de pénétrer. Que ce soit exposé à des acides forts (tels que l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique) et des bases fortes (comme l'hydroxyde de sodium) dans l'industrie chimique, ou les sels en fusion à haute température et les gaz corrosifs dans l'industrie métallurgique, les doublures en céramique SIC restent stables. Sa résistance à la corrosion est plus de 10 fois plus forte que celle de l'acier inoxydable, empêchant efficacement les fuites de pipeline en raison de la corrosion et de la sécurité de la production et de la continuité de la production.

(3) excellente résistance à haute température

Les céramiques SIC fonctionnent exceptionnellement bien dans des environnements à haute température. Ils peuvent fonctionner de manière stable et pendant de longues périodes dans une plage de température de -50 ° C à 1600 ° C. Lorsque la température dépasse 800 ° C, une réaction d'oxydation forme une couche de verre Sio₂ dense à la surface (formule de réaction: SIC + 2O₂ → Sio₂ + Co₂ ↑). L'épaisseur est d'environ 1 à 5 μm. Ce film d'oxyde agit comme un «bouclier thermique», bloquant efficacement la diffusion de l'oxygène et réduisant le taux d'oxydation (<0,01 mm / an, selon les tests ASTM G54). Il maintient également la stabilité de la structure en céramique, garantissant le fonctionnement normal du pipeline dans des conditions à haute température, répondant aux exigences des industries à haute température telles que la fusion d'acier et la fabrication de verre.

(Iv) Conductivité thermique élevée et coefficient de dilatation thermique faible

Les céramiques SIC ont une conductivité thermique de 120-200 W / (M ・ K), permettant un transfert de chaleur rapide, une distribution de température uniforme dans le pipeline et une surchauffe localisée. Dans le même temps, son coefficient d'expansion thermique est d'environ 4,5 × 10⁻⁶ / k, seulement environ la moitié de celle de l'acier. Cela donne au tuyau une excellente résistance aux chocs thermiques, ce qui lui permet de résister à des cycles de refroidissement rapide et de chauffage fréquents. Il est moins sensible à la fissuration et à l'écaillage en raison de la contrainte thermique pendant les fluctuations de température drastiques, ce qui le rend adapté aux processus soumis à de grandes fluctuations de température, telles que le démarrage et l'arrêt des chaudières électriques.

Ii Conception structurelle des doublures SIC pour les tuyaux en acier en céramique

(I) Structure composite

Les doublures SIC pour les tuyaux en acier en céramique utilisent une structure composite composée d'une "couche de transition en céramique SIC - Matrice en acier". La couche de céramique SIC intérieure s'expose directement à l'érosion et à la corrosion des matériaux, tirant parti de sa résistance à l'usure et à la corrosion. La couche de transition intermédiaire est généralement composée de matériaux tels que les Cermets, dont la composition et la structure combinent les caractéristiques de la céramique et des métaux. Cela tamponne efficacement la contrainte générée par la différence de coefficients de dilatation thermique entre la couche céramique et le substrat en acier, renforçant la liaison entre les deux et empêchant la couche céramique de tomber en raison des fluctuations de température ou de l'impact mécanique. Le substrat en acier externe fournit la résistance et la ténacité requises pour le pipeline, soutenant la pression externe et les forces mécaniques pendant l'installation et le transport, assurant la stabilité structurelle globale du pipeline.

(Ii) le processus de fabrication garantit une stabilité structurelle

Les processus de fabrication pour les tuyaux bordés de céramique SIC sont divers et sophistiqués. Par exemple, le frittage de réaction implique d'abord de contacter un blanc contenant du carbone avec du silicium fondu. Le silicium et le carbone réagissent pour former SIC, qui remplit les pores et forme une couche céramique solide. Cette méthode est rentable et adaptée à la fabrication de composants à grande échelle et en forme de complexe. Le frittage sans pression utilise la poudre de carbure de silicium submicron à haute pureté, ajouté avec des aides à frittage tels que le bore et le carbone, et fritté dans une atmosphère inerte à des températures supérieures à 2100 ° C. Cela produit un corps fritté presque entièrement dense et microstructuralement uniforme, améliorant considérablement les performances en céramique. Pendant le processus composite, la pressage à chaud et le pressage isostatique chaud sont utilisés pour lier étroitement les couches, assurant une intégrité structurelle et une stabilité.

Iii. Domaines de candidature et avantages

(I) Industrie minière

Dans l'exploitation minière, les résidus de résidus de résidus sont soumis à une érosion à long terme et à l'usure d'une concentration élevée et de forte dureté. L'utilisation de Tuyaux en céramique SIC réduit considérablement le taux d'usure, prolongeant la durée de vie des tuyaux à 5 à 10 fois celle des tuyaux en acier ordinaires, en réduisant la fréquence des remplaçants et des coûts d'entretien des tuyaux et en garantissant une production de mines continue. De plus, sa résistance à la corrosion peut résister à la présence potentielle de substances acides dans la suspension, à empêcher la corrosion et la perforation des tuyaux et atténuer les risques de pollution de l'environnement.

(Ii) l'industrie de l'énergie

Transport de charbon pulvérisé: Dans les centrales électriques, le charbon pulvérisé coule à grande vitesse à l'intérieur des tuyaux, provoquant une usure sévère sur les parois du tuyau. Les doublures en céramique SIC, avec leur dureté élevée et leur surface lisse, réduisent efficacement l'usure sur les tuyaux provoqués par le charbon pulvérisé, la minimisation des fuites et des réparations causées par l'usure, l'amélioration de l'efficacité de transport de charbon pulvérisé et d'assurer une alimentation stable au charbon aux chaudières de centrale.

Décharge de cendres et de scories: Les cendres et les scories contiennent un grand nombre de particules pointues et sont quelque peu corrosives. Les tuyaux en céramique SIC peuvent résister à l'érosion et à la corrosion des cendres et des scories, garantissant le fonctionnement stable à long terme du système de décharge de cendres et de scories, de réduction des taux de défaillance de l'équipement et d'amélioration de l'efficacité économique globale des opérations de centrales électriques.

(Iii) l'industrie métallurgique

Injection de charbon du haut fourneau: la température élevée et la vitesse élevée du débit de gaz de charbon pulvérisé provoquent une usure importante sur les tuyaux d'injection de charbon. Les tuyaux en céramique SIC maintiennent une forte résistance à la dureté et à l'usure dans des environnements à haute température, en garantissant un transport de charbon stable, en assurant la fabrication de fer à haut fourneuse lisse, réduisant les fermetures de haut fourneuses en raison de l'usure des tuyaux et de l'amélioration de l'efficacité de la production.

Scolare Transport: le laitier est chaud, dur et corrosif, ce qui rend difficile pour les tuyaux ordinaires de le résister. La température, l'usure et la résistance à la corrosion à haute température des tuyaux en céramique SIC en font un choix idéal pour la transmission de scories, prolongeant efficacement la durée de vie des tuyaux et réduisant les coûts de production. (Iv) l'industrie chimique

Dans la production chimique, les pipelines transportent souvent des milieux corrosifs tels que des acides forts, des bases fortes et des solvants organiques. La stabilité chimique des doublures en céramique SIC leur permet de résister à l'érosion de ces milieux, empêchant la corrosion et les fuites du pipeline, assurant la sécurité de la production chimique et réduisant les pertes de production causées par le remplacement du pipeline. Les doublures en céramique SIC sont largement utilisées dans l'industrie du chlor-alcali, la production d'engrais, les pétrochimiques et d'autres domaines.