【耐材科普】耐火預(yù)制件裂紋問題的成因及解決辦法 耐火預(yù)制件裂紋問題的成因及解決辦法
耐火預(yù)制件的裂紋缺陷貫穿生產(chǎn)、存儲(chǔ)、施工、服役全周期,按裂紋產(chǎn)生階段可分為成型養(yǎng)護(hù)裂紋、儲(chǔ)運(yùn)安裝裂紋、高溫服役裂紋三類,不同類型裂紋的成因及解決辦法針對(duì)性如下:
一、 成型養(yǎng)護(hù)階段裂紋
核心成因
1. 原料級(jí)配與結(jié)合劑:粗細(xì)骨料級(jí)配不合理,顆粒堆積空隙率高;結(jié)合劑(高鋁水泥、酚醛樹脂等)摻量不足或選型錯(cuò)誤,坯體粘結(jié)強(qiáng)度低。
2. 成型工藝:振動(dòng)成型時(shí)振幅過大、時(shí)間過長(zhǎng),導(dǎo)致顆粒偏析,坯體內(nèi)部應(yīng)力分布不均;成型壓力不足,坯體致密度低,結(jié)構(gòu)疏松。
3. 養(yǎng)護(hù)制度:脫模過早,坯體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)值(抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥10MPa);養(yǎng)護(hù)溫濕度驟變,例如高溫蒸汽養(yǎng)護(hù)后直接置于低溫環(huán)境,坯體內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度應(yīng)力;常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)濕度不足(<60%),水分快速蒸發(fā)導(dǎo)致表面收縮開裂。
解決辦法
1. 優(yōu)化配料體系:采用緊密堆積理論設(shè)計(jì)骨料級(jí)配,控制細(xì)粉含量(一般 10%-20%);根據(jù)預(yù)制件材質(zhì)和工況選擇適配結(jié)合劑,高鋁質(zhì)預(yù)制件優(yōu)選 CA-50 高鋁水泥,摻量控制在 5%-8%;低水泥預(yù)制件添加分散劑優(yōu)化流動(dòng)性。
2. 規(guī)范成型操作:控制振動(dòng)頻率 20-50Hz、振動(dòng)時(shí)間 30-60s,避免過度振動(dòng);提高成型壓力至 30-50MPa,提升坯體致密度。
3. 嚴(yán)格養(yǎng)護(hù)制度:
1. 常溫養(yǎng)護(hù):脫模后覆蓋保濕膜,養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7d,環(huán)境濕度保持 60%-80%;
2. 蒸汽養(yǎng)護(hù):采用階梯升溫,從常溫升至 60-80℃(升溫速率≤10℃/h),保溫 48h 后緩慢降溫(降溫速率≤5℃/h)。
二、 儲(chǔ)運(yùn)安裝階段裂紋
核心成因
1. 包裝與運(yùn)輸:無專用防潮防震包裝,預(yù)制件邊角直接碰撞;堆疊高度過高(超過 8 層),底層預(yù)制件受壓變形開裂。
2. 存儲(chǔ)環(huán)境:存放于露天場(chǎng)地,日曬雨淋導(dǎo)致干濕循環(huán),坯體反復(fù)收縮膨脹;環(huán)境溫差大,產(chǎn)生溫度應(yīng)力裂紋。
3. 施工安裝:吊裝時(shí)吊點(diǎn)設(shè)置不合理,應(yīng)力集中導(dǎo)致邊角開裂;安裝間隙過小,高溫膨脹時(shí)無緩沖空間;層間粘結(jié)劑涂抹不均,振搗不密實(shí),存在空隙引發(fā)應(yīng)力裂紋。
解決辦法
1. 標(biāo)準(zhǔn)化儲(chǔ)運(yùn):采用定制泡沫 + 木質(zhì)托盤包裝,邊角加裝護(hù)角;堆疊高度≤6 層,避免重壓;存放于干燥通風(fēng)倉庫,底部墊高 10-15cm,覆蓋防潮膜,控制倉庫溫度波動(dòng)≤5℃/d。
2. 規(guī)范施工流程:
1. 吊裝:根據(jù)預(yù)制件尺寸設(shè)置對(duì)稱吊點(diǎn),使用柔性吊帶,避免單點(diǎn)受力;
2. 安裝:預(yù)留膨脹間隙(一般 3-5mm),填充耐火纖維氈;層間均勻涂抹專用高溫粘結(jié)劑(厚度 1-2mm),采用高頻振搗器排除空氣,確保層間貼合緊密。
三、 高溫服役階段裂紋
核心成因
1. 升溫速率:烘爐時(shí)低溫段(≤300℃)升溫過快(>50℃/h),預(yù)制件內(nèi)部水分快速汽化,產(chǎn)生蒸汽壓力裂紋;高溫段(>1000℃)升溫速率超標(biāo),內(nèi)外溫差大引發(fā)熱應(yīng)力裂紋。
2. 材質(zhì)匹配性:骨料與基質(zhì)熱膨脹系數(shù)差異大,高溫下產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力;預(yù)制件與爐體鋼結(jié)構(gòu)熱膨脹不匹配,約束應(yīng)力導(dǎo)致開裂。
3. 工況侵蝕:服役環(huán)境存在熔渣、酸性氣體(SO?、HCl),侵蝕預(yù)制件表面生成低熔點(diǎn)相,破壞結(jié)構(gòu)完整性;溫度頻繁波動(dòng),熱震穩(wěn)定性不足,導(dǎo)致網(wǎng)狀裂紋。
解決辦法
1. 制定科學(xué)烘爐曲線
|
溫度區(qū)間 |
升溫速率 |
保溫時(shí)間 |
目的 |
|
常溫 - 110℃ |
≤20℃/h |
4-6h |
排出游離水 |
|
110-300℃ |
≤30℃/h |
6-8h |
排出結(jié)晶水 |
|
300-800℃ |
≤50℃/h |
4-6h |
完成結(jié)合劑相變 |
|
800 - 使用溫度 |
≤100℃/h |
8-12h |
均勻升溫,避免熱沖擊 |
2.
3. 優(yōu)化材質(zhì)選型:選用熱膨脹系數(shù)低、熱震穩(wěn)定性好的材質(zhì)(如莫來石 - 堇青石質(zhì)、SiC 質(zhì)預(yù)制件);預(yù)制件與鋼結(jié)構(gòu)之間加裝隔熱緩沖層(如硅酸鋁纖維板)。
4. 強(qiáng)化防護(hù)措施:表面涂刷防腐蝕防渣涂層(如剛玉質(zhì)涂層、磷酸鹽涂層);定期清理爐內(nèi)熔渣,避免過度堆積侵蝕預(yù)制件;控制爐內(nèi)溫度波動(dòng)≤50℃/ 次。






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