1. Обзор износостойкой защитной пластины из керамики на основе Al₂O₃ (оксида алюминия) для трубопроводов
1.1 Определение и образование
Износостойкая защитная пластина из керамики на основе Al₂O₃ (оксида алюминия), также широко известная как износостойкая алюминиевая вставка, плитка для защиты трубопровода от абразивного износа или керамический облицовочный блок, представляет собой жёсткую высокопроизводительную оксидную конструкционную керамику, специально разработанную для защиты внутренних стен труб, предназначенных для транспортировки материалов, а также для защиты колен, тройников и циклонных сепараторов. В качестве основного исходного материала в продукте используется высокочистый микропорошок оксида алюминия (Al₂O₃), смешанный с небольшим количеством добавок для высокотемпературного спекания; формовка осуществляется методом изостатического прессования, сухого прессования или литья под давлением, после чего изделие обжигается в туннельной печи при высокой температуре при температуре от 1580 °C до 1650 °C.
После полного высокотемпературного спекания оксид алюминия образует компактную поликристаллическую плотную структуру α-Al₂O₃ с прочной внутренней зерновой связью и почти нулевой внутренней пористостью. Спекаемая керамическая заготовка подвергается дальнейшей обработке методами прецизионного шлифования поверхности, фаски кромок, сверления отверстий и калибровки размеров для достижения строгих требований к плоскостности и допускам. Готовые пластины из оксида алюминия крепятся на внутреннюю стенку металлических трубопроводов с помощью высокопрочного термостойкого клея или механической болтовой фиксации, образуя жертвенную защитную преграду, устойчивую к постоянному ударному воздействию, трению и эрозии со стороны высокоскоростных потоков гранулированных материалов, пульпы и воздушных потоков, содержащих пыль. Надёжные производственные базы в основном сосредоточены в специализированных передовых керамических предприятиях Китая, которые поставляют стабильные стандартные и индивидуальные изделия горнодобывающей, теплоэнергетической, цементной, металлургической, новой энергетики и экологических отраслям по всему миру.
1.2 Классификация и стандарты качества
В зависимости от содержания глинозёма, процесса спекания и условий эксплуатационной нагрузки износостойкие керамические защитные пластины из оксида алюминия в основном делятся на три основных промышленных класса: керамическая пластина из оксида алюминия 92 % ,керамическая пластина из оксида алюминия 95 % и керамическая пластина из высокочистого оксида алюминия 99 % .
Сорт с содержанием Al₂O₃ 92 % обладает выдающимся соотношением стоимости и эксплуатационных характеристик и широко применяется в условиях умеренного износа, например, при транспортировке обычной золы-уноса и общих минеральных порошков. Сорт с содержанием глинозёма 95 % обеспечивает оптимальный баланс твёрдости, предела прочности при изгибе и ударной вязкости; это наиболее распространённый универсальный сорт для изготовления отводов под высокий износ, трубопроводов для шлама и систем дальних перевозок сыпучих материалов. Пластины из высокочистого глинозёма с содержанием 99 % характеризуются чрезвычайно низким уровнем примесей, превосходной стойкостью к химической коррозии и отсутствием выщелачивания ионов металлов; их применяют при транспортировке высокочистых исходных материалов для литиевых аккумуляторов, вспомогательных фармацевтических веществ и ценных тонкодисперсных минеральных порошков, где предъявляются строгие требования к контролю загрязнений.
Высокоточные изделия премиум-класса, изготовленные по индивидуальному заказу, подвергаются финишной двухсторонней шлифовке для обеспечения точности размеров в соответствии с общими техническими требованиями к механической обработке по DIN ISO 2768-mK. Отличительной особенностью является превосходная стойкость к абразивному износу, стабильная химическая инертность, термостойкость и сверхдлительный срок службы , защитные пластины из оксида алюминия постепенно заменили чугун с высоким содержанием хрома, легированную сталь, полиуретановые и резиновые вкладыши, став зрелым и экономически эффективным компонентом для защиты от износа с постоянно расширяющимися сферами применения.
2. Основные характеристики износостойких защитных пластин из керамики Al₂O₃
2.1 Физико-структурные характеристики
Все превосходные физические свойства защитных пластин из оксида алюминия обусловлены полностью плотной кристаллической матрицей α-оксида алюминия, при этом сверхвысокая твёрдость и выдающаяся стойкость к износу являются их наиболее заметным основным преимуществом.
Его твёрдость по Роквеллу достигает HRA 85–92, уступая только карбиду кремния и циркониевым керамикам и значительно превосходя углеродистую сталь, легированную сталь и полимерные облицовочные материалы. Плотная безпористая внутренняя структура эффективно предотвращает вдавливание частиц материала, эрозионное резание и истончение стенок при длительном гидравлическом воздействии, что существенно снижает частоту технического обслуживания и замены трубопроводов для транспортировки. Жёсткая керамическая структура сохраняет стабильную геометрическую форму при длительном непрерывном сжатии и ударных воздействиях материала, обладая чрезвычайно высокой прочностью на сжатие и сопротивлением деформации.
Единственное внутреннее физическое ограничение обусловлено естественной хрупкостью керамики на основе оксидов. Пластина, вероятно, будет сколоться или потрескаться при мгновенном сильном ударе и резком жёстком столкновении. Этот недостаток можно эффективно уменьшить с помощью нескольких оптимизированных мер: разумного увеличения толщины керамической подкладки, применения дугообразного переходного соединения в местах стыков, установки демпфирующих перегородок на входных отверстиях трубопровода и использования эластичных клеевых слоёв между керамической пластиной и металлической стенкой трубы.
2.2 Химические и термические характеристики совместимости
Плотно спечённая керамика на основе оксида алюминия обладает превосходной и длительной химической инертностью в сложных промышленных средах. Она способна выдерживать длительное воздействие слабых кислот, слабых щелочей, промышленных сточных вод, минеральных суспензий и коррозионных дымовых газов внутри трубопроводов без старения, набухания, разложения или коррозионного разрушения, характерных для резиновых и пластиковых футеровок. Более того, она не выделяет вредных примесей, которые могли бы загрязнить транспортируемые материалы, полностью соответствуя требованиям чистоты при транспортировке катодных материалов для новых источников энергии, пищевых добавок и высокочистого кварцевого песка.
Оксид алюминия имеет температуру плавления до 2072 °C, обладает выдающейся термостойкостью и устойчивостью к окислению. Он может надёжно эксплуатироваться в высокотемпературных дымовых газовых трубопроводах электростанций, трубопроводах для транспортировки раскалённого клинкера на цементных заводах и оборудовании для подачи высокотемпературных хвостохранилищ без размягчения, деформации или снижения эксплуатационных характеристик при длительном тепловом воздействии. Чрезвычайно низкий коэффициент водопоглощения также обеспечивает стабильную работу в открытых наружных трубопроводах в условиях влажного, морозного и оттепельного климата.
EN
