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耐火材料检测—美标检测(依据ASTM)

日期:2023-07-06 浏览:1701


1.耐火材料检测-耐火材料性能维度(依据美国材料协会的标准ASTM)


1.1 物理性能

1.1.1 密度

1.1.2 气孔

1.1.3 强度

1.1.4 耐磨性能

1.2 热学性能

1.2.1 热震

1.2.2 热导率

1.2.3 热传导(导热系数)

1.3 化学性能

1.3.1 腐蚀/侵蚀


2.物理性能


2.1 不同耐火材料物理性能的要求


定形不定形火材料的物理性能要求是不同的。


(1)对于定形耐火材料,主要要求是其密度、孔隙率和尺寸公差。


(2)对于不定形耐火材料,需要用不同的参数进行表征。


    • 对于可塑性耐火材料,可加工性和老化特性是主要要求。

    • 而对于捣打料,适当的压实性是主要要求。

    • 对于可浇注/可泵送耐火材料,主要要求是在特定的水添加量下,具有流动性,无论是否有振动。


近年来,可浇注/可泵送耐火材料已成为大多数应用中最主要的非定形耐火材料。

自从低水泥和超低水泥浇注料的开发以来,对可浇注/可泵送耐火材料进行了大量研究。

溶胶-凝胶结合耐火材料的开发引入了浇注料的可泵送特性。此后,低水泥和超低水泥浇注料被设计成具有自流和可泵送特性。这是通过精选浇注料组分的粒度来实现的。

为了使可浇注材料具有自流动性和可泵性,需要具备特定的颗粒粒度分布参数。由于可浇注材料/可泵性不满足设定参数可能会产生不良影响,因此设定参数应与流动性相关联。

物理特性通常表明了耐火材料的用途和性能。提交进行测试的耐火材料样品的物理外观非常重要,因为耐火材料的测试结果将与提交进行测试的样品一样好。在大多数情况下,耐火材料在特定应用中的可预测性是由过去的经验所决定的。总的来说,耐火材料的基本物理特性可以提供关于其在特定应用中的性能的一些线索。

物性通常可以指示耐火材料是否适用于预期的应用。以下基本物理性质常用于预测、选择和规定特定应用的耐火材料:


  • 密度和气孔率

  • 强度(含常温和高温)

  • 耐磨性




  • 以上检测项目依据标准ASTM测试,因此材料根据其物理测试结果进行分类和表征。检测项目的重要性和表征可以如下:



2.1 密度和气孔率


密度和气孔率(依据美国材料协会标准ASTM D-20)。通过标准方法确定的密度和孔隙度的数值用于推荐或预测耐火材料的特定用途。一般来说,密度越高,孔隙度越低。此外,其他物理性质,如强度、耐磨性和气体渗透性,通常与耐火材料的密度和孔隙度有关。


2.2 耐火材料强度


强度(常温和高温),重要性——物理强度在常温和高温条件下通常被视为衡量耐火材料使用的指标。常温强度表示耐火材料的搬运和安装能力,而高温强度则表示耐火材料在高温下的表现。耐火材料在定形过程中会产生初始强度。对于定形耐火材料,强度通常在产品的物理加工过程中发展,并且有时会在更高的温度下进行耐火材料的烧结过程。对于整体耐火材料,初始强度在安装或定形过程中发展(对于预制形状),最终强度则在使用过程中发生变化。

近年来,耐火材料的高温强度比常温强度更重要,因为耐火材料是在高温下使用而不是在室温下使用。

耐火材料的强度通常以常温压强度、常温断裂模量或高温断裂模量来衡量。高温断裂模量是对耐火材料在使用中性能的最佳指标。

常温耐压强度依据美国材料学会的标准ASTM C-133)。耐火材料的常温耐压强度是其在建筑中使用耐火材料的适用性的指标。它是对耐火材料颗粒强度和结合系统强度的综合衡量。

常温断裂模量依据美国材料学会的标准ASTM C-133)。耐火材料的常温断裂模量表示抗弯强度,表示在建筑中的适用性。反映了耐火产品的结合系统的强度。由于测试是在室温下进行的,因此只能显示其在室温环境下的性能;并不提供耐火材料在高温下的行为指示。

高温断裂模量(依据美国材料学会的标准ASTM C-583)。高温断裂模量提供了有关耐火材料在高温下的抗弯强度的指标。由于耐火材料在高温下使用,高温断裂模量是评估耐火材料在高温下适用性和性能的真实指标。因此,近年来,高温断裂模量已被用户规定和要求为选择和使用耐火材料的最重要测试标准。


2.3 耐火材料耐磨性


耐磨性(依据美国材料学会的标准ASTM C-704)。这是衡量耐火材料在高速颗粒磨损其表面时的抗性的指标。它衡量了耐火颗粒之间的结合强度以及其对高速颗粒在表面上流动的抵抗力。在石油化工行业中,对耐火材料的耐磨性的较高,因为细小颗粒以高速撞击耐火材料表面,且温度同时升高。最近建立了耐磨性与常温压强度之间的直接相关性。因此,常温压强度可以预测耐火材料常温耐磨性。


3.热学性能


3.1 热膨胀


衡量耐火材料在一定温度范围内加热后,冷却至室温时其线性稳定性的指标。它被定义为永久线性变化(依据美国材料学会的标准ASTM C-113),并通过最长线性尺寸的变化来测量。

大多数耐火材料在加热时会膨胀。因此,当耐火材料在室温下安装时,整个结构在加热时会变得更加紧密。但是,如果温度超过了结合系统的软化温度,结构可能会变形或坍塌。因此,耐火系统应始终设计成系统中可达到的最高温度低于耐火材料成分(颗粒和结合系统)的软化或熔化温度。通常,在冷却时会观察到单体耐火系统中的裂缝,但在大多数情况下,系统加热后,冷却时可见的明显裂缝会自行关闭。


3.2 热震(热冲击)


当耐火材料在交替加热和冷却时,对其耐火性能的一种度量。这是耐火材料的一个重要性能。

大多数高温过程都会经历加热和冷却。在加热过程中,无论是耐火颗粒还是结合系统都会膨胀,而在冷却过程中则会收缩。由于结构中具有类似的颗粒,热震性能取决于结合颗粒的基质。因此,具有内置微裂纹或缺陷结构的耐火材料比刚性系统具有更好的热震性能。在某些耐火材料中,结合系统本身具有微观结构缺陷或裂纹,从而提供更好的热震性能。

确定耐热冲击性的耐火材料有两种标准方法。对于砖形材料,通过“带状热冲击测试”(Ribbon Thermal Shock Testing)(依据美国材料学会标准ASTM C-1100)来测量耐热冲击性,而对于整体耐火材料,标准方法是ASTM C-1171。这些测试清楚地区分了耐火材料在抵抗热冲击方面的差异。在浇注料中,不同的结合系统表现出明显的差异,例如低水泥浇注料和溶胶-凝胶结合系统,其氧化铝含量相似。


3.3 热导率


导热性是衡量耐火材料在高温下从热面传导热量到冷面的能力指标。确定耐火材料的导热性有三种不同的方法:

  • ASTM C-210是确定导热性的标准方法。

  • 耐火砖的导热性依据ASTM C-202标准

  • ASTM C-1113是通过热丝法确定耐火材料导热系数的标准方法。

导热性测试对于绝热耐火材料尤为重要,因为从热面到冷面的热梯度决定了特定用途中耐火材料的使用。


3.4 热扩散率


热扩散率特性对于含碳材料非常有用。ASTM C-714是通过热脉冲法确定碳和石墨热扩散率的标准方法。


4.化学性质


耐火材料的化学性质由耐火颗粒的化学分析、结合性质以及在高温下耐火材料抵抗液体作用的能力来定义。

耐火材料的化学性质主要取决于其化学成分。耐火材料的结合剂决定其性质。当耐火材料在高温下暴露于腐蚀性液体时,腐蚀/侵蚀的程度取决于耐火材料颗粒和结合剂。

耐火材料的腐蚀可能是由于与液体接触时的溶解、气液或固相反应等机制引起的。也可能是由于蒸汽或液体渗入孔隙中,形成交替区域而发生的。在大多数情况下,腐蚀是这些因素的组合结果。可以从相平衡图中计算出耐火材料在液体中的溶解性质和速率。当耐火材料与熔融渣浆接触时,在边界区域会出现耐火材料组成的浓度梯度。耐火材料组分通过界面膜扩散并溶解在液体中。界面膜影响溶解速率。浓度梯度越大,溶解速率越快,因此耐火材料更容易溶解。

耐腐蚀/侵蚀性是耐火材料最重要的特性之一,因为它们会暴露在熔融金属和渣滓中。因此,在设计测试时,密切模拟耐火材料在使用过程中所经历的条件非常重要。

耐火材料在制造时,对耐火材料的成分以及选择耐火颗粒和结合系统都要非常关注。因此,在铁制造过程中使用的耐火材料与钢制造过程中使用的耐火材料会有所不同。

在这些情况下,金属和渣的性质不同,因此处理过程也不同。在炼铁过程中,金属和液态渣主要是中性或稍微酸性的,而在炼钢过程中,渣是碱性的。炼铁所选择的耐火材料基于氧化铝和二氧化硅,而炼钢则选择以镁为基础的耐火材料。

由于耐火材料与熔融金属/渣的接触是一个动态过程,模拟这种条件的测试也需要是动态的。对于炼钢用耐火材料来说,旋转渣浆试验(美国材料学会标准ASTM C874)能够较为真实地模拟炼钢用耐火材料的工作条件。



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耐火材料是一种广泛应用于冶金、建筑、化工等行业的高温材料,它具有良好的耐火性、抗热震性、抗化学腐蚀性等特点。耐火材料的性能检测是保证其质量和使用寿命的重要环节,需要采用专业的检测设备和标准方法进行。国磨质检,拥有先进的检测设备和资深的技术人员,能够为客户提供全面、准确、快速的检测服务。国磨质检耐火材料检测中心能够对耐火材料进行以下方面的检测:

耐火砖:包括常规耐火砖、特种耐火砖等,能够检测其物理性能(如体积密度、吸水率、抗压强度等)、化学性能(如氧化铝含量、碱金属氧化物含量等)、热性能(如荷重软化温度、线膨胀系数等)等指标。

不定形耐火材料:包括喷涂料、涂层料、堵口料、胶泥等,能够检测其物理性能(如含水量、可塑性指数、透气度等)、化学性能(如碱金属氧化物含量、残碳含量等)、热性能(如耐火度、导热系数、抗热震性等)等指标。

国磨质检耐火材料检测中心遵循国家标准和行业标准进行检测,保证数据的客观性和可靠性。国磨质检精耐火材料检测中心还提供专业的技术咨询和解决方案,帮助客户选择合适的不耐火材料,提高其使用效果和经济效益。如果您有耐火材料检测的需求,欢迎访问联系我们,我们将竭诚为您服务!


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