دليل كامل للتكنولوجيا الأساسية وعمليات التصنيع لخطوط الأنابيب السيراميكية المقاومة للتآكل

خطوط الأنابيب السيراميكية المقاومة للتآكل هي مكونات هندسية مصممة لنقل مواد شديدة الكشح ، مثل الرماد الطائر والخامم المعدنية والخلفات والأسمنت ، في صناعات مثل التعدين وتوليد الطاقة والمعالجة الكيميائية. عمر الخدمة المتفوق مقارنة بالأنابيب الفولاذية التقليدية ينبع من صلابة بطانة السيراميك الشديدة.

المبدأ التكنولوجي الأساسي

المبدأ الأساسي بسيط: حماية الأنابيب الفولاذية الهيكلية عن طريق بطانتها بطبقة من المادة أصعب بكثير من الجسيمات الشاشة التي ستواجهها.

الألومنينا ₂O₃) السيراميك: هذه هي المواد الأكثر شيوعا المستخدمة. المقياس الرئيسي هو محتوى الألومنيا ، وعادة ما يتراوح بين 92٪ إلى 99.5٪. ارتفاع محتوى الألومنيا يترجم إلى صلابة أكبر ومقاومة للارتداء ولكن أيضا يزيد من الهشاشة والتكلفة.

صلابة: سيراميك الألومنينا لديه صلابة فيكرز (Hv) من حوالي 1500-1700 ، وهو متفوق بكثير على الصلب الصلب (Hv ~ 500-800). هذه الصلابة تضمن أن الجسيمات الكاشحة لا يمكن بسهولة تقطيع أو قطع السطح.

مقاومة التأثير: يتمثل التحدي الحاسم في التوازن بين مقاومة التآكل الشديدة والقوة الكافية لمواجهة التأثيرات العرضية. ويتم معالجة هذا من خلال تكوين المواد وعملية التصنيع المحددة.

عمليات التصنيع الرئيسية (من الأساسية إلى المتقدمة)

هناك عدة طرق لتصنيع الأنابيب المغطاة بالسيراميك ، كل منها لها مزاياها وقيودها وتطبيقاتها الخاصة.

1. اللاصق غير العضوي الترابط (SBM ™-ورقة مدعومة الفسيفساء)

هذه طريقة مستخدمة على نطاق واسع لإنشاء دروع سيراميكية مرنة ولكنها قوية.

العملية:

إنتاج البلاط السيراميكي: يتم تشكيل البلاط السيراميكي عالي الألومنيا مسبقا إلى أشكال صغيرة وعادة ما تكون سداسية أو مربعة ويتم تجميرها في درجات حرارة عالية.

ورقة الدعم: يتم ترتيب هذه البلاطات الفردية بدقة وربطها على قماش مرن من الألياف الزجاجية أو شبكة باستخدام لاصق غير عضوي عالي درجة الحرارة.

بطانة الأنابيب: ثم يتم إدراج ورقة من البلاط المجمع مسبقا في أنابيب الصلب.

علاج: يتم تطبيق لاصق غير عضوي خاص عالي القوة على الجزء الخلفي من الورقة والأنابيب ' الجدار الداخلي. يتم علاج التجميع عند درجة حرارة مسيطرة عليها ، مما يخلق رابطة دائمة بين السيراميك ، ورقة الدعم ، والأنابيب الفولاذية.

التكنولوجيا الرئيسية:

التحكم في الفجوة: البلاط الصغير والمعبأ عن كثب يخلق تأثير الفسيفساء. تتيح الفجوات الدقيقة بين البلاط للبطانة أن تتوافق مع الانحناءات الطفيفة والتوسع الحراري دون التشقق.

مقاومة التأثير: إذا حدث تأثير ، فقد يتلف البلاط المحلي فقط ، مما يمنع الفشل الكارثي للبطانة بأكملها. يمكن إصلاح البلاط المتضرر في الميدان.

2. تشكيل الأنابيب المركبة (SHS ذاتية الانتشار تركيب درجة حرارة عالية)

المعروف أيضًا باسم لحام ثيرميت أو SHS الطرد المركزي ، تخلق هذه العملية رابطة معدنية حقيقية.

العملية:

التحميل: خليط من أكسيد الحديد (Fe) ₂O₃) مسحوق ، مسحوق الألومنيوم (Al) ، والمضافات يتم وضعها داخل أنابيب فولاذية.

تدوير الطرد المركزي: يتم تركيب الأنابيب على جهاز الطرد المركزي ودور بسرعة عالية.

الإشعال: يتم إشعال طرف واحد من خليط الأنابيب. التفاعل الحراري الخارجي ينتشر عبر طول الأنابيب بأكمله: Fe ₂O₃+2Al→2Fe+Al₂O₃+ حرارة شديدة.

الفصل حسب الكثافة: تسبب قوة الطرد المركزي في إجبار الحديد المنصهر الأكثر كثافة إلى الخارج ضد جدار أنابيب الصلب ، وتشكيل رابط معدني. سيراميك الألومنيا الخفيف الذوبان يتصلب في الداخل ، مما يخلق طبقة سيراميكية سلسة خالية من المسام.

التكنولوجيا الرئيسية:

الروابط المعدنية: الروابط بين السيراميك والصلب قوية للغاية ، مما يسمح للأنابيب بتحمل درجات الحرارة العالية والتوتر الميكانيكي.

بطانة سلسة: طبقة السيراميك الناتجة مستمرة ولا مفاصل ، مما يقدم مقاومة ممتازة للتآكل.

3. الطرد المركزي الصب (عملية التثبيت الحراري)

تستخدم هذه العملية للأنابيب والتجهيزات ذات القطر الأصغر ، مما يخلق طبقة سيراميكية كثيفة وموحدة للغاية.

العملية:

تحضير الطين: يتم صنع الطين عن طريق خلط مسحوق السيراميك الألومنيا الدقيق مع الراتنجات والمضافات المتخصصة.

صب الطرد المركزي: يتم صب الطين في أنابيب فولاذية تدور أفقيا. قوة الطرد المركزي تنتشر الطين بالتساوي على طول الجدار الداخلي.

التدفئة والعلاج: يتم تسخين أنابيب الغزل. الحرارة تعالج الراتنج الحراري ، وربط الجسيمات السيراميكية معًا وعلى جدار الأنابيب.

التخليق (اختياري): في بعض العمليات الراقية ، يتم تسخين الأنابيب إلى درجة حرارة أعلى بكثير لتخليق جزيئات السيراميك ، مما يخلق بطانة أقوى وأكثر استدامة.

التكنولوجيا الرئيسية:

سمك موحد: قوة الطرد المركزي تضمن سمك بطانة متساوية تمامًا ، وهو أمر حاسم للأداء المتسق.

الكثافة: تؤدي العملية إلى هيكل سيراميكي كثيف منخفض المسامية جداً.

4. التوصيل المباشر للأنابيب السيراميكية (الكوع و طريقة التركيب الخاصة)

بالنسبة للأشكال المعقدة مثل الكوع والقرطوانات والمخفضات ، حيث لا تكون طرق الطرد المركزي ممكنة ، يتم استخدام نهج مختلف.

العملية:

ضغط متساوي: يتم تشكيل مسحوق الألومنينا في أنبوب جوف أو شكل الكوع باستخدام الضغط المتساوي البارد (CIP) ، الذي يطبق ضغط موحد من جميع الأطراف لإنشاء " أخضر" (غير محترق) جسم من الكثافة الثابتة.

التخليق: يتم تخليق الجسم الأخضر في فرن درجة حرارة عالية ، مما يسبب اندماج جزيئات السيراميك في منتج نهائي صلب وكثيف.

التجميع: يتم بعد ذلك تغطية الكوع السيراميكي النهائي أو الأنبوب داخل قشرة فولاذية واقية ، ويتم ملء الفجوة بملحق خاص أو أسمنت ، مثل أسمنت الألومنيا عالية درجة الحرارة.