耐火材料性能测试方法有哪几种
耐火材料的性能测试方法有哪几种
耐火材料的性能测试方法主要包括以下几种：
耐火度测试
方法：将耐火材料制成规定形状和尺寸的试锥，与已知耐火度的标准锥一起放在高温炉中，以一定的升温速度加热，观察试锥与标准锥的弯倒情况，当试锥弯倒程度与某一标准锥相同时，该标准锥的耐火度即为试锥的耐火度。
耐压强度测试
方法：将耐火材料加工成规定尺寸的试样，放在压力试验机上，以一定的加载速度施加压力，直至试样破坏，记录破坏时的最大压力，计算出试样的耐压强度。
抗热震性测试
方法：一种常用的方法是将试样加热到一定温度，然后迅速放入冷水中冷却，如此反复进行热震循环，观察试样出现裂纹、剥落等破坏现象时的热震次数，以此来评价耐火材料的抗热震性。
气孔率和体积密度测试
方法：通常采用煮沸法或真空浸渍法。先将试样在水中煮沸或抽真空后浸渍，使水充分进入试样的气孔中，然后通过测量试样的干重、饱和吸水重和悬浮重等数据，计算出气孔率和体积密度。
抗渣性测试
方法：将耐火材料制成一定形状的试样，与熔渣接触，在一定的温度和时间条件下，观察熔渣对耐火材料的侵蚀情况，如侵蚀深度、侵蚀面积等，以此来评价耐火材料的抗渣性。
热导率测试
方法：常用的方法有稳态法和非稳态法。稳态法是在试样上建立稳定的温度场，通过测量试样两侧的温度差和热流量来计算热导率；非稳态法则是通过测量试样在热脉冲作用下的温度变化来计算热导率。
耐火材料性能测试方法与目的
| 序号 | 测试名称 | 测试描述 | 测试目的 | 常用试验方法要点 | 典型设备名称 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 体积密度/显气孔率 | 测定干燥试样质量与总体积之比，计算开口气孔体积分数 | 评价致密程度、隔热性与强度潜力 | 沸煮法或真空法吸水后称量，按 GB/T 2997-2015 计算 | 真空饱水装置＋电子天平＋干燥箱 |
| 2 | 真气孔率 | 包含开口与闭口气孔的总孔隙率 | 判断材料内部缺陷与热绝缘潜力 | 用液体或气体比重瓶测真体积，按 ISO 5017 计算 | 比重瓶法装置或氦气置换密度仪 |
| 3 | 常温耐压强度 | 常温下以规定加载速率压坏试样，记录最大载荷 | 衡量常温机械强度及运输/施工抗破损能力 | 万能试验机按 GB/T 5072-2008 加载 0.5-1.0 MPa/s | 万能试验机（10 kN-100 kN） |
| 4 | 常温抗折强度 | 三点弯曲加载至断裂，计算最大弯曲应力 | 评价常温抗弯、抗冲击能力 | 跨距 100 mm，加载 0.15 MPa/s，GB/T 3001-2017 | 万能试验机配三点弯曲夹具 |
| 5 | 高温抗折强度 | 在 1000-1500 ℃范围内进行三点弯曲 | 了解服役温度下材料保持强度能力 | 试样在炉内保温 30 min 后加载，GB/T 3002-2017 | 高温抗折试验机（最高 1600 ℃） |
| 6 | 荷重软化温度（RUL） | 在 0.2 MPa 载荷下以 5 ℃/min 升温，测 0.5 % 变形对应温度 | 确定材料在负载下首次明显塑性变形温度 | 差示-升温法 GB/T 5989-2023 | 荷重软化试验炉（硅碳棒加热） |
| 7 | 压蠕变 | 恒定 0.2 MPa 与指定高温（如 1250 ℃）下记录 25 h 内变形量 | 评价长期高温负载下的尺寸稳定性 | GB/T 5073-2022 要求连续记录 0-25 h 变形 | 压蠕变试验机（含高温炉） |
| 8 | 热膨胀系数 | 测量试样随温度升高的线性伸长率 | 计算热应力、预测剥落与砖缝设计 | 推杆法 5 ℃/min 升温，GB/T 7320-2018 | 热膨胀仪（RT-1500 ℃） |
| 9 | 导热系数 | 稳态或瞬态法测热流-温差关系，换算得 λ 值 | 评估隔热/散热能力，指导炉衬厚度设计 | 平行热线法 GB/T 5990-2021 或水流量板法 | 导热系数测定仪（热线或平板） |
| 10 | 耐火度（SK） | 试锥与标准锥同时升温，测其弯倒至锥顶触底板之温度 | 确定材料开始熔融的参考温度，判断是否超温使用 | GB/T 7322-2017 升温 10 ℃/min | 耐火度试验炉（炭粒或硅钼棒炉） |
| 11 | 抗热震性 | 1100 ℃→水冷/空冷循环，记录失重 20 % 或破裂次数 | 评价温度骤变环境下的抗剥落寿命 | 水急冷法 GB/T 30873-2014 | 箱式炉＋水槽＋自动抓取装置 |
| 12 | 抗渣性 | 静态坩埚法或旋转试样通气法，熔渣侵蚀后测侵蚀深度 | 判断材料对熔渣渗透与溶解的抵抗力 | GB/T 8931-2007 1450 ℃×3 h 或旋转法 | 抗渣性试验炉（最高 1650 ℃） |
| 13 | 常温耐磨性 | 旋转磨损盘 600 r/min×600 转，测质量损失 | 衡量输送、粉料冲刷条件下的表面损耗 | GB/T 18301-2012 | 耐磨试验机（Taber 型或定制盘磨） |
| 14 | 透气度 | 恒定气流通过试样，测压差换算渗透率 | 预测气体渗透、炉衬串火及抗渣渗透性 | GB/T 3000-2016 | 透气度仪（毛细管流量计） |
| 15 | 真密度 | 粉末试样用比重瓶或气体置换法测真体积 | 计算相组成、评估纯度与烧结程度 | GB/T 5071-2013 | 比重瓶＋恒温水浴或氦比重计 |
以上 15 项覆盖了 物理-力学-热学-使用性能 四大维度，可满足绝大多数耐火材料研发、质检与现场选材需求。
以下为特殊工况（抗 CO、抗碱、抗水化等）专项试验。
| 序号 | 测试名称 | 测试描述 | 测试目的 | 常用试验方法要点 | 典型设备名称 |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 抗 CO 侵蚀性 | 495–505 ℃、≥95 %CO 气氛中恒温通气，定时观察崩解程度 | 评估高炉 400–600 ℃ 带 CO 分解沉积碳导致的开裂、粉化 | GB/T 29650-2025：Φ460 mm×914 mm 加热室，N₂ 冲洗冷却，记录半数崩解时间；或 ASTM C288 450 ℃×200 h 连续通气 |
抗 CO 试验炉（耐热玻璃管炉，配质量流量计）
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| 17 | 抗碱侵蚀性（定形） | 试样埋于 K₂CO₃+ 木炭混合床，1100 ℃×30 h，对比侵蚀前后耐压强度及外观 | 模拟高炉、水泥窑、垃圾炉碱性蒸气渗透-膨胀-剥落 | GB/T 14983-2008 方法1：强度保持率≥80 % 为合格；方法2：熔碱坩埚法 1100 ℃×5 h 裂纹宽度评级 |
抗碱试验炉（硅碳棒加热，配坩埚床）
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| 18 | 抗水化性（碱性颗粒） | 71 ℃、83 %RH 恒湿箱 24 h 或 162 ℃、552 kPa 高压釜 5 h，测定粉化率 | 判定 MgO-CaO 系烧成料储存/运输期间抗水化能力，防止粉化失效 | ASTM C492/C544：筛分＜425 μm 增量或 Hd=(G-H)/G×100 % |
恒温恒湿箱 + 高压釜 + 标准筛
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| 19 | 抗水蒸气性 | 通入 0.3 MPa 水蒸气，800–1000 ℃ 下保持 5–20 h，测质量损失与强度保持率 | 评价锅炉、水泥窑、玻璃窑高湿烟气环境下表面水解剥落 | 企业/行业草案：卧式管炉，水蒸气质量流量计控制，冷却干燥后称量 |
水蒸气腐蚀试验炉（过热蒸汽发生器+管式炉）
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| 20 | 抗玻璃腐蚀（静态） | 将玻璃碎片与试样同置坩埚，1200–1400 ℃×6–24 h，测侵蚀深度与界面反应层厚度 | 为玻璃窑池壁、胸墙选材提供侵蚀速率数据 | JC/T 639-2022：抛光截面显微测量，侵蚀速率≤0.2 mm/24 h 为优 | 玻璃腐蚀试验炉（硅钼棒炉，配铂铑坩埚） |
| 21 | 抗碳沉积/抗碳渗透 | 1100 ℃、CH₄∶H₂=1∶1 气氛 20 h，称量增重并测渗透层厚度 | 评估石化裂解炉、焦炉炉衬在富碳气氛中“渗碳脆化”倾向 | 实验室惯例：管式 CVD 炉，增重率≤1 % 为合格 | 碳渗透试验炉（气密刚玉管，质量流量计） |
| 22 | 抗硫化物腐蚀 | 埋入 Na₂SO₄+CO 混合盐床，900 ℃×20 h，循环 3 次，测质量损失与强度衰减 | 模拟垃圾焚烧炉、余热锅炉低熔点硫酸盐“盐热腐蚀” | 参考 GB/T 17601-2008 耐硫酸侵蚀：质量损失率≤5 % 为一级 |
抗硫酸盐腐蚀炉（带废气吸收）
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| 23 | 抗氧化性（含碳/非氧化物） | 热天平连续称重：空气或 O₂ 气氛，5 ℃/min 升至 1400 ℃，记录氧化增/失重曲线 | 判定镁碳、铝碳、SiC、Si₃N₄ 材料氧化开始温度及氧化速率 | GB/T 16555-2023 热重法：氧化增重速率≤5 mg·cm⁻²·h⁻¹ 为合格 |
热重分析仪（TGA，精度 0.01 mg）
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—— 以上 8 项为特殊工况常用试验，与前期 15 项基础性能合并后，共 23 项，可全面覆盖耐火材料从“常温-高温-化学侵蚀-气氛腐蚀”全生命周期性能评价需求。
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