随着科技和生产的发展,对钢管的性能要求越来越高,除了要求有良好的强韧性外,还要求有较高的耐磨性、耐蚀性和耐热性,因此在普碳钢管的基础上发展了多种合金耐磨钢管、不锈钢管和合金耐热钢管。使用高合金材料尽管可以提高钢管的耐磨性、耐蚀性和耐热性,但因其成本太高,难于推广使用。在钢管表面涂覆高性能涂层是提高钢管性能,降低钢管成本的合理途径。陶瓷涂层具有优良的耐热性、隔热性、耐蚀性和耐磨性,适合于制造高性能复合钢管。长期以来陶瓷衬管的生产问题一直困扰着人们,传统的cvd、pvd、pcvd、喷涂及机械镶嵌等工艺制造的陶瓷衬管性能差、成本高,而且长的陶瓷衬管根本无法生产。
20世纪70年代中期,开发了自蔓延高温合成合成(self-propagating high-temperature synthesis,shs)内衬陶瓷钢管技术。与传统陶瓷衬管技术相比,具有工艺简单、成本低、性能好等特点,目前已引起了人们的广泛关注。
生产工艺离心shs陶瓷内衬复合钢管是基于以下铝热反应原理实现的:
fe2o3+2al=2fe+al2o3+836kj/mol
3fe3o4+8al=9fe+4alo3+3265kj/mol
将fe2o3(或fe3o4)和铝粉按一定比例均匀混合装入钢管后,固定在离心机上,待离心机转速达到一定值后将反应物点燃,便发生燃烧反应。在离心力的作用下,铁层紧靠钢管表面,al2o3在较大力层,冷却之后形成了al2o3陶瓷内衬复合管,铁形成过渡层。
