自蔓延（SHS）陶瓷内衬钢管制造技术可行性分析
一、概述
当今世界，科技的竞争已成为综合国力竞争的焦点。举世瞩目的中国“863”高科技研究发展计划充分显示了我国参与这一国际竞争的信心和决心。“863”计划实施十年来，在追踪世界科技前沿的七大领域中有了很大的突破和发展，在某些领域基础理论和应用研究达到了世界先进水平。经过对国家“863”计划项目产业化的调查分析表明：凡是达到了工业化开发生产技术条件的“863”计划科技成果，在各地进行产业化过程中，都无一例外地体现了其高科技的巨大能量，普遍地形成了几千万、几个亿，甚至十几个亿的产值规模，但是，从整体数量上来看，真正突破基础性和实验性研究阶段达到的工业化生产技术水平并具备完整工艺和装备条件的“863”计划成果尚为数不多。
作为“863”计划中新材料领域四大重点项目之一，具有九十年代世界先进水平的SHS——自蔓延陶瓷内衬钢管制造技术，正是这些为数不多，又是刚刚达到工业化开发阶段的，具有庞大市场需求和重大经济价值的“863”计划成果中的一个。因此，对于各地方有一定经济实力的企业来讲，率先抓住这个机遇，抢占市场制高点，参与国际竞争具有重要的战略意义。
在矿山、冶金、化工、电站、石油、煤炭等行业中，管道常年担负着输送大量腐蚀性、磨损性介质的任务。在工业生产实践中，人们深深体会到，各种管道一旦腐蚀磨损后，更新的工程成本往往要高出各管道自身价值的数倍至十几倍，而且，工厂还大多要停产抢修，造成相当大的经济损失。在我国因管道腐蚀磨损而造成的直接经济损失每年上百亿元。
如何使管道同时具备高耐蚀、耐磨、耐热、耐机械冲击及热冲击的良好综合性能是一个世界性难题。世界冶金学专家普遍认为：依靠SHS——自蔓延高温合成方法使陶瓷和金属有机地结合起来形成复合管材是解决这一世界性难题的关键，一旦取得突破，将推动化工、冶金、矿山、电力、石油等许多行业的发展。因此，世界各主要工业发达国家竞相对这一冶金领域的重大关键技术投入大量人力、财力予以攻关。如原苏联在1987年建立了SHS研究中心——苏科学院结构宏观动力研究所。该所六百人进SHS基础研究及SHS技术、材料、应用研究。1984年美国国防部高级研究计划局（简称DARPA）将SHS研究列入国防科研计划。最近几年，美国从事SHS研究的大学、国家实验室相继增加，并于94年成立了美国燃烧合成学会（AACS）。八十年代，仅日本就相继有四十五个机构开设了SHS研究开发课题，并于1987年成立了日本燃烧合成学会（JRACS）。
为了追踪科技前沿技术，尽快攻克这一拥有庞大市场和重大经济价值的技术，我国将其正式列入“863”计划，在国家自然科学基金，教委博士点基金和冶金部的大力支持下，经过近五年的艰苦努力，解决了陶瓷密度 、裂纹、铁铝晶石量控制及长管质量均匀性和变形等等一系列技术和装备难题后，终于在世界范围内率先掌握了利用固体自蔓延高温合成法（SHS）工业化制造陶瓷内衬钢管这一核心技术，从而使我国在新材料领域又一次取得了重大突破，为抢占该领域国际市场制高点，参与国际竞争奠
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定了科技基础。
本项技术已通过了冶金部的鉴定。1993年3月，以我国首席材料专家蒋明华为组长的国家“863”计划新材料专家考察组对该项目的试验生产基地进行了考察验收，并给予极高的评价，认为此技术产品达到九十年代国际先进水平，是我国参与国际竞争的拳头产品，具有重大经济效益和社会效益，应加速其产业化进程。
二、技术可行性分析
1、基本原理：利用铝热反应产生的高温使反应产物熔融，在离心力的作用下，使反应产物Al2O3（陶瓷）和Fe分离，比重大的Fe层与钢管内壁烧熔结合形成过渡层，而比重小的Al2O3则形成耐磨、耐蚀坚硬的钢管陶瓷内衬。
2、性能对比及产品用途
（1）陶瓷钢管耐磨对比试验如表1所示。
表1 陶瓷钢管耐磨对比试验 同条件喷砂对比试验（SiO2砂） 同条件30%SiO2，泥浆冲刷对比试验 97%氧化铝瓷 0.0025 45号碳钢 25 陶瓷钢管 0.0022 陶瓷钢管 3
（2）陶瓷钢管现场效果对比如表2所示。
表2 陶瓷钢管现场效果对经试验 使用条件 使用效果 65%水泥砂浆矿山 火电厂干灰渣气 材料 已输送130000m3还在继续已输送100000m3还在继续陶瓷钢管直管 使用 使用 20#无缝碳钢直管 50000m3已磨穿 30000m3已磨穿 输送45000m3陶瓷层局部开输送40000m3陶瓷层局部微陶瓷钢管弯管 始出现微小脱落 小脱落 20#无缝碳钢弯管 4000m3已磨穿 3000m3已磨穿
（3）陶瓷钢管耐蚀性对比（按不锈钢测试标准，30天，室温）如表3所示。
表3 陶瓷钢管耐蚀性对比试验 介质 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 10% 失重数 Hcl HNO3 H2SO4 H3PO4 C2H4O2 HF NaOH NaCl 22222222材料 g/mh g/mh g/mh g/mh g/mh g/mh g/mh g/mh 陶瓷钢管 0.056 0.032 0.021 0.047 0.022 0.42 ~0 ~0 不锈钢 ＞1 0.1 1.8 ＜0.1 0.1 1 0.1 1 ICr18Ni9Ti
（4）陶瓷钢管在各种浓度硫酸中耐蚀性（30天、室温）如表4所示。
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自蔓延(SHS)陶瓷内衬钢管制造技术
