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自蔓延复合钢管制备技术

自蔓延高温合成（Self-propagating High-temperature Synthesis，缩写SHS）是利用化学反应自身放热制备材料的新技术。目前已发展成为一个介于燃烧科学与材料科学之间的新学科，用自蔓延技术合成的材料达上千种，它的突出优点是设备简单、工序少、合成速度快、成本低，尤其适用于高温难熔材料的合成。本项目涉及的SHS陶瓷内衬复合钢管、不锈钢及耐蚀合金内衬复合钢管、耐腐蚀聚合物内衬复合钢管、小口径陶瓷内衬复合弯管均已达到工业化生产的程度，广泛应用于冶金、矿山领域；煤炭和电力工业领域；石油、化工工业、水处理工业领域；建材工业、运输工业领域；粮食、食品工业、饲料加工业和医药工业领域。 SHS陶瓷内衬复合钢管：SHS-离心法与传统工艺（热喷涂法、等离子喷涂、热装法、爆炸法等）比较有明显的优点：成本低、内衬陶瓷层与钢管结合紧密、制备的复合钢管长度较长（可达5.5米）。已广泛应用于矿山尾矿输送，电厂煤粉和除灰管道等工业领域。不锈钢及耐蚀合金内衬复合钢管：SHS-离心法制备超低碳不锈钢，避免钢中析出碳化物，因此可防止由于碳化物析出造成的晶界附近贫铬，从而提高不锈钢内衬层的抗晶间腐蚀性能，内衬层可与外层钢管实现牢固的冶金结合。可代替整体不锈钢管，其成本是整体不锈钢管的1/3，在冶金、石油、化工等领域有广泛的应用前景。耐腐蚀聚合物内衬复合钢管：该复合钢管由三层组成，最里层是聚合物，中间层是氧化铝陶瓷，最外层是碳钢。聚合物内衬层厚度为0.5~1.0mm，最高使用温度是120℃。由于聚合物内衬层与氧化铝陶瓷过渡层之间结合强度高以及内衬层表面光滑，因此该产品具有内衬层不易脱落和输送介质时阻力较小等优点。该产品具有优良的耐腐蚀和耐磨性能，与普通聚合物管相比，不易老化，可承受更高的压力，输送热水时不易结垢，可广泛用于石油、化工、食品、冶金和矿山等行业。例如，在化工行业用于高腐蚀性介质的输送，取代钢管和铸铁管用于输水管道，还可代替水泥管用于污水处理系统。小口径陶瓷内衬复合弯管：该工艺弥补了离心法只适合制备直的规则形状管状样品的不足，即可制备等径的弯管，又可制备变径的直管和弯管。陶瓷内衬弯管的内衬层是Al2O3陶瓷、Al2O3-ZrO2、Al2O3-Cr2O3复合陶瓷，内衬陶瓷层具有优异的耐高温氧化、耐磨和耐高温腐蚀性能，在冶金、化工等工业领域有广泛的应用前景。该种复合钢管用作高炉喷煤枪已经在国内几家大型钢铁企业获得成功应用。

北京航空航天大学 2021-04-13