常见的耐火材料检测项目和方法

耐火材料检测是为了评估耐火材料的质量、性能和适用性，确保其在高温环境下能够稳定、可靠地工作。以下是一些常见的耐火材料检测项目和方法：

一、物理性能检测

1. 体积密度：反映耐火材料的致密程度，通过测量干燥材料的质量与总体积之比来确定。不同类型的耐火材料体积密度要求不同，例如致密定形耐火制品的体积密度一般较高，而隔热耐火材料的体积密度相对较低。

• 检测方法：按照国家标准（如 GB/T 2997 - 2015 对于致密定形耐火制品、GB/T 2998 - 2015 对于定形隔热耐火制品、GB/T 2999 - 2016 对于颗粒状耐火材料），采用称量法等进行测定。

2. 显气孔率：指材料中开口气孔（包括贯通气孔）的体积占总体积的百分比。显气孔率对耐火材料的强度、热导率、抗侵蚀性等性能有重要影响，通常致密耐火制品的显气孔率较低。

• 检测方法：对于致密定形耐火制品，依据 GB/T 2997 - 2015 进行测定。

3. 吸水率：是带有气孔的干燥材料中所有开口气孔所吸水的质量与其干燥材料质量之比，以百分比表示。吸水率反映了材料中的开口气孔量，在耐火原料生产中，常用来鉴定原料的煅烧质量，一般要求吸水率小于 5%。

• 检测方法：对于颗粒状（粒度大于 2.0mm）耐火材料的吸水率，按照 GB/T 2999 - 2016 进行测定。

4. 常温耐压强度：在常温下，材料单位面积所能承受的最大压力，反映了耐火材料的机械强度。

• 检测方法：根据相关标准，使用压力试验机对规定尺寸的试样进行加载测试。

5. 常温抗折强度：衡量材料在常温下抵抗弯曲破坏的能力。

• 检测方法：参考 GB/T 3001 - 2017，通过三点弯曲或四点弯曲试验方法进行测定，将试样放在支座上，施加集中载荷使其弯曲，直至断裂，记录断裂时的载荷和跨距等数据，计算抗折强度。

6. 高温抗折强度：在高温条件下材料的抗折强度，对于在高温环境中使用的耐火材料尤为重要。

• 检测方法：按照 GB/T 3002 - 2017，采用高温抗折试验机，将试样加热到指定温度并保温一定时间后，进行抗折强度测试。

7. 荷重软化温度：指耐火材料在恒定荷重下，随着温度升高而发生一定变形（如压缩变形达到规定值）时的温度。它反映了材料在高温和载荷作用下的抵抗变形能力。

• 非示差 - 升温法（常用）：参考 YB/T 370 - 2016。先将试样烘干恒重，测量尺寸后放入试验装置，施加规定压力（致密材料 0.20MPa，隔热材料 0.05MPa），然后以一定的升温速率升温，记录试样变形情况，确定荷重软化温度。例如，当试样在某一温度下产生规定的变形（如压缩变形达到原始高度的一定比例）时，该温度即为荷重软化温度。

• 示差 - 升温法（热膨胀示差法）：依据 GB/T 5989 - 2008。测量试样尺寸后装炉，加压并以特定升温速率升温（速率通常为 4.5K/min - 5.5K/min，超过 500℃后可采用 10℃/min），通过记录温度和试样的变形情况来确定相关温度点，如 T0.5、T1、T2、T5 等指标。

• 检测方法：

8. 热膨胀系数：材料在受热时的膨胀程度，是衡量耐火材料热稳定性的重要参数之一。热膨胀系数过大，可能导致材料在温度变化时产生较大的应力，从而影响其使用寿命和性能。

• 检测方法：使用热膨胀仪，对试样进行加热，同时测量试样在不同温度下的长度或体积变化，计算出热膨胀系数。

9. 导热系数：表示材料传导热量的能力，导热系数越低，材料的隔热性能越好。对于隔热耐火材料，导热系数是关键性能指标之一。

• 检测方法：参考 YB/T 4130 - 2005，制备特定尺寸（如 φ(160 - 180) x (10 - 25) 的圆形试样）的试样，将试样和垫板烘干恒重后测量试样厚度，然后装炉进行加热，在不同温度点测量热量传递情况，计算导热系数。

10. 加热永久线变化：耐火材料在高温加热后产生的不可逆长度或体积变化。如果加热永久线变化过大，可能会影响耐火材料的结构稳定性和使用寿命。

• 检测方法：将试样加热到规定温度并保温一定时间，冷却后测量其长度或体积变化。

11. 抗热震性：材料抵抗温度急剧变化而不破坏的能力。耐火材料在使用过程中可能会频繁经历温度的波动，因此抗热震性是重要的性能指标之一。

• 水急冷法 - 直形砖试样：适用于致密硅酸铝耐火材料，但不适用于碱性耐火材料、硅质耐火材料、熔铸耐火材料、显气孔率大于 45% 的耐火材料或与水产生化学作用以及因热震次数太少而难以判定其抗热震性能优劣的耐火材料。试样尺寸一般为 230x114x65 (75) mm。先将试样烘干，然后在炉中加热到 1100℃并保温 15min，接着将试样受热段浸入室温水中 3min 后取出，空气中放置时间＜5min，如此重复。试验停止条件为达到约定次数或试样受热段面破碎一半，通过记录热震次数或观察破碎情况来评估抗热震性。

• 水急冷法 - 小试样：适用于致密硅酸铝质耐火材料，不适用于碱性耐火材料、硅质耐火材料、熔铸耐火材料、显气孔率大于 45% 的耐火材料、与水产生化学作用以及因热震次数太少而难以判定其抗震性能优劣的耐火材料。定形试样尺寸为 φ50x50，不定形试样尺寸为 40x40x160mm。烘干恒重后的试样经过炉中加热等步骤后，进行水急冷操作，通过观察热震次数来评估抗热震性。

• 空气急冷法：适用于碱性耐火材料、硅质耐火材料、熔铸耐火材料、与水产生化学作用以及因热震次数太少而难以判定其抗热震性能优劣的耐火材料，也适用于致密硅酸铝质耐火材料，但与水急冷法测得的抗热震次数无可比性，且不适用于显气孔率大于 45% 的耐火材料。试样尺寸为 (114±3) x (64±2) x (64±2) mm，长度方向两相对应面应平行，张力面和压力面的平行度允许偏差不大于 0.5，试样中部横切面的两对边平行度允许偏差不大于 0.2。试样烘干后在 950℃的炉中保温，然后用压缩空气（0.1MPa，距试样 100mm）喷 5min，接着进行三点弯曲试验（0.3MPa），重复上述步骤。试验停止条件为达到约定次数或三点断裂，根据试验结果评估抗热震性。

• 空气自然冷却法：适用于测定显气孔率大于 45% 的耐火材料。试样尺寸为 230x114x65（75）mm。试样烘干恒重后，在炉中加热到 1000℃并保温 15min，然后空气冷却 5min 并称量质量，如此重复。试验停止条件为质量损失达 20%，通过记录相关数据来评估抗热震性。

• 检测方法：

二、化学性能检测

1. 化学成分分析：确定耐火材料中各种化学成分的含量，如氧化铝（Al₂O₃）、二氧化硅（SiO₂）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化铁（Fe₂O₃）等。不同类型的耐火材料其化学成分要求不同，化学成分对耐火材料的性能和用途有重要影响。

• 检测方法：采用化学分析方法，如滴定法、分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP - AES）等。例如，使用原子吸收光谱仪可以准确测定金属元素的含量；ICP - AES 可以同时测定多种元素的含量，具有较高的分析效率和准确性。

2. 灼减：指耐火材料在高温灼烧后失去的质量，主要是材料中的水分、挥发分等物质的损失。灼减的大小反映了材料的热稳定性和杂质含量。

• 检测方法：将一定质量的试样在高温炉中加热至规定温度并保温一定时间，然后冷却至室温，称量灼烧后的质量，计算灼减。

三、耐火性能检测

1. 耐火度：耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔化的性质。耐火度是衡量耐火材料高温性能的重要指标之一，但不是材料的使用温度上限。

• 检测方法：比较测量法与标准测温锥同时进行，参照标准锥的温度来确定耐火材料的耐火度；也可采用直接测量法记录耐火锥栽倒温度，取两个平行试验结果的平均值，误差不大于 10°。例如，根据 GB/T 7322 - 2017、GB/T 13794 - 2017 标准进行检测，将粉碎至 2mm 以下并混合均匀的试样加水调和（瘠性料用有机结合剂调和），制成试验锥后进行测试。

2. 高温蠕变：耐火材料在高温和恒定载荷作用下，随着时间的延长而发生的缓慢变形。高温蠕变性能反映了材料在高温长期使用条件下的结构稳定性和耐久性。

• 检测方法：参考 GB/T 5073 - 2005，制备特定尺寸（如 φ50±0.5 高 50±0.5，中心通孔直径 12 - 13mm）的试样，测量试样尺寸后装炉，施加规定压力（致密定形制品 0.20MPa，定性隔热制品 0.05MPa，致密不定形 0.1MPa，隔热不定形 0.05MPa），然后以一定的升温速率升温至规定温度并保温，记录不同时间点的变形量，根据变形量与时间的关系来评估高温蠕变性能。

3. 抗渣性：耐火材料抵抗熔渣侵蚀的能力。在一些高温工业炉窑中，熔渣会对耐火材料产生侵蚀作用，影响炉窑的使用寿命和安全性。