[发明专利]高温石墨管及其生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种管材，主要是一种化工行业苛刻工况条件下的列管式石墨换热设备使用的换热管材及其生产方法。

背景技术：

现有的列管式石墨换热设备，其换热管材通常采用压型不透性石墨管，其导热性能、耐腐蚀性能、耐温性能均存在很大的局限性，特别是线胀系数远远高于用于制造与换热管连接的管板、浮头的浸渍石墨，因此二者受热膨胀程度严重不一致，导致二者之间的连接断裂、破损，最终引起整台设备的损坏乃至报废。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种线胀系数低的高温石墨管及其生产方法。

本发明的技术解决方案是：

一种高温石墨管，其特征是：包括由沥青、石墨粉、纳米级碳酸钙、炭黑粉为原料制成的管壁，上述管壁的材料中渗透有使管壁具有完全不透性的沥青、热固性树脂成份。

各原材料组份的重量比例为：沥青：石墨粉：纳米级碳酸钙：炭黑粉＝45~55：45~55：0.3~0.8：0.3~0.8。

各原材料组份的重量比例为：沥青：石墨粉：纳米级碳酸钙：炭黑粉＝49.5：49.5：0.5：0.5。

一种高温石墨管的生产方法，其特征是：依次包括下列步骤：

（1）挤压成型：将沥青、石墨粉、纳米级碳酸钙、炭黑粉混合均匀后挤压成型；

（2）高温焙烧：将成型的管材在1700～1900℃高温条件下焙烧处理20～30天，使得沥青碳化；

（3）高温石墨化：将焙烧结束的管材在1800～2200℃高温条件下进行石墨化处理15~20天； 

（4）浸渍：将石墨化处理后的管材放入热固性树脂中浸渍处理，使管材具有完全不透性；

（5）中温处理：将上述浸渍过的管材在290℃~310℃条件下处理5～7天，得到最终产品。

本发明采用纳米碳酸钙良好的补强性能提高管材的强度，提高管材的弯曲强度和弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸稳定性。管材可以视为无数多个有机大分子的杂乱结合体，结合体中存在无数个大小不一的“空穴”。纳米级碳酸钙粒子具有优异的“填充充分性”，能够和有机大分子良好的结合起来，从而能够较好的起到填充改性补强作用。

本发明产品的抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、等均与浸渍类不透性石墨接近，线胀系数仅为普通石墨管的1/6；另外其传热性能、耐腐蚀性能比普通石墨管更为优越，适合于较为苛刻的工况条件；生产方法简单可行。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

一种高温石墨管的生产方法，依次包括下列步骤：

（1）挤压成型：将沥青、石墨粉、纳米级碳酸钙、炭黑粉混合均匀后挤压成型；各原材料组份的重量比例为：沥青：石墨粉：纳米级碳酸钙：炭黑粉＝45~55：45~55：0.3~0.8：0.3~0.8。（例40：50：0.3：0.8、49.5:49.5:0.5:0.5、55:55:0.8:0.3）。

（2）高温焙烧：将成型的管材在1700～1900℃（例1700℃、1800℃、1900℃）高温条件下焙烧处理20～30天（例20天、25天、30天），使得沥青碳化；

（3）高温石墨化：将焙烧结束的管材在1800～2200℃（例1800℃、2000℃、2200℃）高温条件下进行石墨化处理15~20天（例15天、18天、20天）；使其具有石墨良好的导热、导电性能。

（4）浸渍：将石墨化处理后的管材放入浸渍釜中，抽真空，而后吸入热固性树脂，如此反复浸渍处理2～3次，使其具有完全不透性；

（5）中温处理：将上述浸渍过的管材在290℃~310℃（例290℃、300℃、310℃）条件下处理5～7天（例5天、6天、7天），得到最终产品。