渗铝钢
渗铝钢换热管与管板焊接工艺规程( 机 密 )
渗铝钢换热管与管板焊接规程
1. 将渗铝钢管管头与冷换管板表面油污、铁锈、氧化皮等清理干净，无须磨掉管头表面渗铝层，但需磨掉管头端面渗铝层，或下料切掉管头端面渗铝层，以防止管头端面含铝量过高，影响焊接质量。
2. 采用钨极氩弧强度焊（角焊缝），二遍填丝。
3. 第一便填丝建议使用焊丝规格型号为φ1.4－φ1.6mm JG—50（H08Mn2SiA），第二便填丝建议使用焊丝规格型号为φ2.0mm JG—50（H08Mn2SiA）钨极选用φ2.5-φ3.0mm。
如管板堆焊不锈钢时，焊丝材质建议使用H1Cr 24Ni13。
4. 渗铝管头应露出焊接端面2.5-3 mm，焊接电流应控制在第一便填丝120— 140A，。
第二便填丝160— 180A，管头焊后不准有烧损击穿。
修补焊缝也应采用氩弧焊。
5. 冷换管束管头与管板焊后应进行贴账，不允许强度胀。
以上焊接规程不能代替焊接工艺，使用单位要根据以上规程进行焊接工艺评定，确定焊接工艺，以确保焊接质量。
非常重要∶1. 渗铝管供货长度不小于6030mm，因穿管前要进行二次定尺下料，在焊接前应将非下料一端磨掉管头端面渗铝层，以防止管头端面含铝量过高，产生裂纹。
2. 管板及折流板孔加工公差尺寸应增加0.2mm。
φ25的渗铝管，保证管板孔径不小于φ25.6，折流板不小于φ25.9；φ19的渗铝管，保证管板孔径不小于φ19.6，折流板不小于φ19.9。
抚顺市天隆石化设备防腐厂技术科。
渗铝钢在加工进口高硫原油装置上的应用
表 １ 典 型 含 硫 原 油 的硫 分 布
％（ 量分数 ） 质
在 含 硫原 油加 工 过程 中 ， 由于非 活性 硫 不 断向
分 馏 塔 顶 Ｈ Ｎ Ｈ ＳＨ ０腐 蚀 环 境 ； 氢 裂 化 和 加 Ｃ — ２— ２ 加 氢 精制 装置 馏 出物 空 冷 器 的 Ｈ ＳＮ 一 ’Ｈ ０腐 蚀 ２— Ｈ 一 ２
石 油 化 工 腐 蚀 与 防护
第 １ ９卷
ห้องสมุดไป่ตู้
裂 化 装 置 的吸 收稳 定部 分 、 品精 制装 置 中 的干 气 产
及 液化 石 油 气 脱 硫 部 分 、 性 水 汽 提 装 置 的 汽提 酸 塔 、 氢 裂化 装 置 和 加 氢 脱 硫 装 置 冷 却 器 、 压 分 加 高
离 器 及其 下 游 的 过 程 设 备 。 湿硫 化 氢对 碳钢 设备
开 采 的原 油 硫含 量 也有 上 升趋 势 。 因此 ， 高硫 原 油
物、 亚砜 类 和噻 吩类 。前 四种 可进 一 步分 为环 状 和 非 环状 类 。噻吩 按 芳环 数进 一 步分 为 苯 并噻 吩 、 二 苯 并噻 吩 、 苯 并噻 吩 和其 它多 环 噻 吩类 。就 其 腐 萘 蚀性 而 言 ， 一般 将原 油 中的硫 分 为 活性 硫 和非 活 性 硫 ， 性硫 包 括 元 素 硫 、 化 氢 、 醇 和二 硫 化 物 ， 活 硫 硫 其余 不 能直接 与 金 属 发 生 反 应 的硫 化 物 统 称 为 非
由表 中硫 分 布数 据 可 以看 出 ： 油 中 的硫 化物 主 要 原
分 布在重 质馏 分 中 ， 这些 馏分 进 入 二次 加 工装 置 将
大 部分 原 油 的 硫 含 量 都 低 于 ４ ％。 一般 石 油 中 的
固体渗铝技术介绍
固体粉末包埋渗铝概念渗铝是金属材料表面化学热处理的一种方法，是把钢制工件或介质加热到一定温度使铝原子渗入并扩散到钢材基体内的过程。
根据不同的使用要求、渗铝可在碳钢、低合金钢及高铬镍合金钢基体上进行。
这些材料经过渗铝后，在其表面形成一层具有特殊性能的铁—铝合金层，从而提高材料的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。
渗铝的方法有多种，一般按处理过程的介质状态，操作方法及加热手段可分为：固体粉末包埋扩散渗铝；液体热浸扩散渗铝；气体渗铝；涂刷和喷涂渗铝；静电喷涂渗铝；电泳沉积渗铝；熔融盐电解渗铝；中频高频料浆快速感应渗铝等多种方法。
其中应用最多的是固体粉末包埋扩散渗铝和液体热浸扩散渗铝两种方法。
凡钢材需要弯曲焊接等再加工的一般均采用固体粉末包埋扩散渗铝方法。
渗铝钢的性能1、机械性能总体上说，渗铝钢的机械性能取决于母材的机械性能，但在钢材表面进行渗铝后，虽然渗层很薄，但渗层的机械性能同母材的机械性能相差很大，对其基体材料的机械性能或多或少都会产生一些影响。
材料表面经过渗铝后，在表面形成一层铁—铝合金层，这层合金层硬度非常高，并且很脆。
但是由于渗层厚度有限，对于结构件来说，不会对使用性能产生什么影响，但是对于受压元件来说，就不得不考虑渗层对机械性能的影响，为了尽可能减少渗层对机械性能的影响程度，从两个方面加以控制，第一是调整渗剂配方，使渗层硬度降低，改善渗铝层的机械性能；第二是控制渗层厚度，在满足需要的前提下尽可能减小渗铝层的厚度，渗层薄对机械性能自然影响就小。
定性上说渗铝对母材机械性能影响大小决定于渗厚度与母材厚度的比值，对于渗后做承压部件或受力部件的管材单面渗铝层厚与母材厚度的比值不宜超过0.07、且不大于0.20mm，对于双面渗铝的管材或型钢，渗铝双面厚度之和与母材厚度的比值不宜超过0.12，且每面渗层不超过0.20mm。
对于薄壁管材和轻型型钢、渗铝层对机械性能影响大一些，对于厚壁管和普通型钢渗铝层对整体机械性能影响很小。
渗铝钢在高酸值原油中的耐腐蚀机理
专
论
Ｃ ｏ ｉ 化 ｔ工 ｎ腐 ｅ 蚀ｈ ｍｉ ｌ ｄ ｓｒ 石ｒ ｓｏ ＆ Ｐ ｏｅ ｔｏ ｎＰ ｔｏ 与ａ ｎ ｕ ｔｙ 油 ｒ ｃ ｉ ｉ ｒ ｃ ｅ ｃ Ｉ 护 防 ｏ ｒ ｎ
改进型 固体粉末渗铝钢主要 由 Ｆ ＾ 相构成 。在 高油气流冲刷 下和 高温环烷 酸腐蚀环境 下 ， 钢表 面 ｅＪ 碳 形成的 Ｆ Ｓ膜不具备 保护性 ， ｅ 而渗铝钢的渗层表面形成 了均 匀、 密、 常薄、 致 非 附着力强及修 复速度 快 的 Ａ 保护膜 。虽然这种氧 化膜 同时受到环烷 酸的溶解作用及 Ｃ 一 透、 ｌ Ｏ ｌ渗 Ｓ的影响 ， Ｆ ＾ 舍金 层 但 ｅＪ 可 以提供足够的 Ａ Ｊ来保持 Ａ ， ， ＩＯ 膜 这是渗铝钢耐 高温环烷酸腐蚀 的主要 原 因。
反 应绝 对温 度 ， 。 Ｋ
时 间 ／年 份
从式 （ ） （） 看 ， Ｐ ２ ７及 ８来 当 ｏ大于 （ ｏ）衡，Ｓ Ｐ 平 Ｐ２ 大
于 （ ） 衡时 ， １ ３ Ａ２３ 平 Ａ 和 ｌ 可能在金属表 面形 成 。 ０ Ｓ
图 １ 减 三线 试 片 腐 蚀 速 率
然 而 ， 只是形 成这 些 相 的必要 条件 而 不是充 分 条 这
中 国石 油 锦 州 石 化 公 司 （ 下 简 称 锦 州 石 化 以 公司） 二套 常减 压 蒸 馏装 置 中 的环 烷 酸 主 要 分 布 在 减压 塔二 线 （ 以下简 称 减二 线 ） 减压 塔 三线 （ 、 以 下 简 称 减 三 线 ） 常 压 塔 二 中 段 （ 下 简 称 常 二 、 以
渗金属
渗金属是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。
它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。
生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。
diffusion metallizing使一种或多种金属原子渗入金属工件表层内的化学热处理工艺。
将金属工件放在含有渗入金属元素的渗剂中,加热到一定温度，保持适当时间后,渗剂热分解所产生的渗入金属元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件表层的化学成分、组织和性能。
与渗非金属相比,金属元素的原子半径大,不易渗入，渗层浅，一般须在较高温度下进行扩散。
金属元素渗入以后形成的化合物或钝化膜，具有较高的抗高温氧化能力和抗腐蚀能力，能分别适应不同的环境介质。
渗金属的方法主要有固体法（如粉末包装法、膏剂涂渗法等）、液体法（如熔盐浸渍法、熔盐电解法、热浸法等）和气体法。
金属元素可单独渗入，也可几种共渗，还可与其他工艺（如电镀、喷涂等）配合进行复合渗。
生产上应用较多的渗金属工艺有：渗铝、渗铬、渗锌、铬铝共渗、铬铝硅共渗、钴（镍、铁）铬铝钒共渗、镀钽后的铬铝共渗、镀铂（钴）渗铝、渗层夹嵌陶瓷、铝-稀土共渗等。
渗铝钢铁和镍基、钴基等合金渗铝后，能提高抗高温氧化能力，提高在硫化氢、含硫和氧化钒的高温燃气介质中的抗腐蚀能力。
为了改善铜合金和钛合金的表面性能，有时也采用渗铝工艺。
渗铝的方法很多。
冶金工业中主要采用热浸、静电喷涂或电泳沉积后再进行热扩散的方法，大量生产渗铝钢板、钢管、钢丝等。
静电喷涂或电泳沉积后，必须经过压延或小变形量轧制，使附着的铝层密实后再进行扩散退火。
热浸铝可用纯铝浴，但更普遍的是在铝浴中加入少量锌、钼、锰、硅，温度一般维持在670℃左右,时间是10～25分。
机械工业中应用最广的是粉末装箱法，渗剂主要由铝铁合金（或纯铝、氧化铝）填料和氯化铵催化剂组成。
渗铝主要用于化工、冶金、建筑部门使用的管道、容器,能节约大量不锈钢和耐热钢。
渗铝
渗铝使一种或多种金属原子渗入金属工件表层内的化学热处理工艺。
将金属工件放在含有渗入金属元素的渗剂中,加热到一定温度，保持适当时间后,渗剂热分解所产生的渗入金属元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件表层的化学成分、组织和性能。
与渗非金属相比,金属元素的原子半径大,不易渗入，渗层浅，一般须在较高温度下进行扩散。
金属元素渗入以后形成的化合物或钝化膜，具有较高的抗高温氧化能力和抗腐蚀能力，能分别适应不同的环境介质。
渗金属的方法主要有固体法（如粉末包装法、膏剂涂渗法等）、液体法（如熔盐浸渍法、熔盐电解法、热浸法等）和气体法。
金属元素可单独渗入，也可几种共渗，还可与其他工艺（如电镀、喷涂等）配合进行复合渗。
生产上应用较多的渗金属工艺有：渗铝、渗铬、渗锌、铬铝共渗、铬铝硅共渗、钴（镍、铁）铬铝钒共渗、镀钽后的铬铝共渗、镀铂（钴）渗铝、渗层夹嵌陶瓷、铝-稀土共渗等。
渗铝钢铁和镍基、钴基等合金渗铝后，能提高抗高温氧化能力，提高在硫化氢、含硫和氧化钒的高温燃气介质中的抗腐蚀能力。
为了改善铜合金和钛合金的表面性能，有时也采用渗铝工艺。
渗铝的方法很多。
冶金工业中主要采用热浸、静电喷涂或电泳沉积后再进行热扩散的方法，大量生产渗铝钢板、钢管、钢丝等。
静电喷涂或电泳沉积后，必须经过压延或小变形量轧制，使附着的铝层密实后再进行扩散退火。
热浸铝可用纯铝浴，但更普遍的是在铝浴中加入少量锌、钼、锰、硅，温度一般维持在670℃左右,时间是10～25分。
机械工业中应用最广的是粉末装箱法，渗剂主要由铝铁合金（或纯铝、氧化铝）填料和氯化铵催化剂组成。
渗铝主要用于化工、冶金、建筑部门使用的管道、容器,能节约大量不锈钢和耐热钢。
在机械制造部门,渗铝的应用范围也不断扩大。
低碳钢工件渗铝后可在780℃下长期工作。
在900～980℃环境中，渗铝件的寿命比未渗铝件显著提高。
18-8型不锈钢和铬不锈钢渗铝后，在594℃硫化氢气氛中,抗腐蚀能力比未渗铝的大大增加。
渗铝
渗铝aluminize；alumetize常用的渗镀品种之一，欲渗入的元素为铝。
被渗镀的材料可以是碳钢、不锈钢、镍基合金和钴基合金等。
渗铝的方法有固体粉末渗铝、热浸渗铝、料浆渗铝、气体渗铝、喷镀渗铝、快速电加热渗铝等多种。
渗铝工艺已在炼油、冶金、化工等方面得到广泛应用。
渗铝层有良好的抗高温氧化性，耐大气、海水、工业循环水、耐高温硫化物腐蚀和防止钢材的应力腐蚀破裂等优良性能。
渗铝钢在石油化工装备中的应用石油化工装备，有些需在中、高温（400-800℃）、强、腐蚀介质（如H2S、SO3、S02、CO2、NH3、有机酸等）和硬质颗粒（催化剂）的冲刷磨损条件下工作。
要求材料具备较好的耐腐、耐蚀和抗氧化性，能满足这些要求的，几乎全是价昂的高档材料。
但应用普通碳钢渗铝，可基本满足上述要求，是一种价廉物美的材料，因而得到了广泛的应用。
渗铝钢是对碳钢母材经过渗铝工艺处理，形成0.1-0.3mm的渗铝表层。
渗铝层具有耐磨、耐蚀和抗氧化性能，可满足特殊需求，但碳钢母材本身的性能不变或有所提高。
一、机械性能钢材渗铝一般在1000℃左右的奥氏体区域进行，由于渗铝后的冷却速度不同，母材可能出现各种不同的相变组织（如马氏体、索代体等）。
合金钢容易产生相变，引起机械性能的变化，因此合金钢渗铝目前很少应用。
低碳钢（C小于等于0.25%）渗铝后，不发生相变，只有晶粒大小的变化；只要正确地控制渗铝处理后冷却速度，可以细化晶粒，提高强度和韧性，所以应用最为广泛。
以20号碳钢为例，渗铝后在空气中冷却晶粒细化，由原来的5-6级上升至7-8级，强度和韧性都有所提高；渗铝后在炉中冷却，晶粒会粗化至4-5级，机械性能有所下降，但仍符合GB699-65要求，不影响使用。
二、抗氧化性能同一钢种，渗铝后比不渗铝的抗氧化性能有较大幅度的提高。
如20号碳钢的使用温度为500℃，渗铝后可提高至800℃；20碳钢渗铝后900℃保温10h，抗氧化能力提高153倍。
渗铝钢防腐蚀(1)
渗铝钢防腐蚀1、渗铝钢机理1.1渗层形成机理碳钢渗铝的渗层是渗入铝原子同基体铁原子相互扩散而形成的铁铝合金层，即金属的固溶体层或金属间化合物层。
一般情况下渗层的形成包括下述基本过程，渗铝剂介质分解过程：在一定温度下，介质中各组分发生化学反应，形成渗入元素的活性组分铝原子，并供给基体金属表面；活性组分向表面扩散：活性组分通过界面向金属基体表面扩散，反应产物离开表面向外逸散，影响这一过程的主要因素是温度、气流状态；活性铝原子的吸收过程：吸收过程包括活性原子溶入基体金属中，形成表面固溶体层或金属化合物层，即最初的渗层；渗剂中铝原子进一步扩散过程：随着渗剂金属原子的继续吸附和吸收，已溶入的金属原子在高温下向基体碳钢内部扩散，同时，基体碳钢中的金属原子也向渗铝层里面扩散，从而使渗铝层增厚，即渗铝层的增长过程。
图1-1：渗铝钢微观形貌图1.2 耐腐蚀机理热浸渗铝钢具有双层结构：表面纯铝层与Al-Fe合金层。
在腐蚀过程中；纯铝层的表面形成致密、无渗透性有Al2O3保护膜；这层保护膜可以阻碍腐蚀介质向基体渗铝层内部扩散，阻止腐蚀反应的继续发生，从而起到保护基材的作用。
当如果遇到Cl-等卤离子介质时；Al2O3保护膜会发生点蚀，当纯铝层被腐蚀失效时，Al-Fe合金层可以继续起到保护作用；原理是：Al-Fe合金层的铝含量是由外到内逐渐降低，Al-Fe合金层外表面同样可以形成Al2O3保护膜，同时纯铝层铁铝合金层基材合金中Fe元素的腐蚀产物也可以阻止腐蚀反应的进一步发生，在Al-Fe的双重作用下，渗铝钢抗Cl-腐蚀的能力大大地提高。
实践证明，在海水和H2S、SO2介质中，渗铝钢的耐蚀性远远优于镀锌钢、不渗铝钢（18-8）；在特殊情况下（H2S环境下），优于316L不锈钢。
2、渗铝钢在国内外的发展及应用1931年起以耐热性为目的，德、英、法国开始进行镀铝实用化研究。
1939年美国阿姆柯公司用原有的森吉米尔法进行带钢热镀铝-硅（7.5%~9.0%）合金的工业试验，拉开了工业化生产的序幕。
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热浸镀铝钢材的应用与发展郑毅然高文禄(东北大学表面技术研究所沈阳110006)摘要综述了热浸镀铝钢材镀层的形成与结构、性能与应用, 国内外的研究动向及在我国的发展前景.关键词热浸镀镀铝钢镀层合金层学科分类号TG174. 443热浸镀铝(HotDipAluminizing) 是继热浸镀锌之后发展起来的一种高效防护镀层, 它不仅表面具有银白色光泽和良好的耐候性, 而且还具有优良的耐蚀性, 耐高温氧化性, 耐渗碳性, 耐磨性及对光和热反射性. 因为镀铝钢的基体是钢材, 所以它又具有钢的机械强度.而由于热扩散的作用, 在镀层和基体间形成了呈冶金结合的扩散过渡层, 其产品可成型加工.因此, 在工业发达国家如美、日、德、英等国, 已将热镀铝钢广泛应用于石油、化工、冶金、机械、轻工、交通、建筑、电力、通讯、航空、太阳能等各个领域．在钢材表面上形成铝层的方法很多, 有热浸镀、扩渗法、热喷涂法、包覆法、真空或化学气相沉积, 有机溶剂电镀法及电泳法, 但目前只有热浸镀、扩渗法和热喷涂法在工业生产上较为常用．国内目前在钢材表面涂覆铝层主要是采用扩渗法和热喷涂法. 而生产设备简单, 成本低,综合性能好且应用范围广的热浸镀铝钢材, 其工业化生产与应用才刚刚开始. 为此, 本文试图就热浸镀铝钢材镀层的形成与结构、性能与应用及目前国内外的研究发展趋势作简要介绍,以期使这种材料能在我国的基本建设上尽快得到应用．1热浸镀铝钢材的镀层与结构热浸镀铝是钢铁材料或制品, 在一定温度下的熔融铝或其合金液中, 浸渍适当时间后, 提出空冷, 便在钢铁表面形成了合金层和纯铝层的化学热处理工艺过程. 在热浸镀铝的生产中,按其生产方式的不同分为熔剂法和森吉米尔法(sendimir). 熔剂法主要是通过酸洗、碱洗、熔剂处理后进行热浸镀铝, 此种方法设备简单, 既适于处理各种规格的管型材及构件, 又适于连续生产其工艺流程如下: 钢材→脱脂→水洗→酸洗→水洗→助镀→烘干→浸镀→淋铝→冷却→水洗→检查.森吉米尔法主要是用来处理带钢. 其生产过程是带钢先经过氧化炉, 使表面上的油污全部烧掉, 并形成很薄的氧化铁膜, 然后用氢气还原处理, 在得到清洁的钢基体后浸入铝液中, 其镀层的薄厚由安装在带钢出口处的气刀控制. 此种方法的前处理过程主要是先氧化后还原, 因此也称该法为氧化还原法. 此种方法产量高, 产品质量稳定, 但设备复杂, 投资大．热浸镀铝(合金)镀层, 是由与镀液成份相同的金属外层(通常称为铝层)和镀液成份与钢铁基体合金化而形成的合金内层(通常称为合金层)所构成. 浸镀时, 铁2铝合金层是通过铁原子与铝原子在其交界面上发生化学反应和热扩散而形成的, 因此合金层的厚度随浸镀时间和浸镀温度的增加而增厚在通常情况下, 镀纯铝时, 铝层的厚度为0. 03～0. 05mm, 呈银白色; 合金层厚0. 08～0. 12mm为金属间化合物(FeAl3 或Fe2Al5), 所以说镀铝钢是由纯铝层、合金层及钢铁基体构成的金属材料, 铝层决定了它的耐候、耐蚀及对光(热)的反射性能; 合金层则决定了镀铝钢的耐高温氧化性、耐磨及加工成型性能等.镀铝钢镀层的组织结构, 随着浸镀液成份不同而有明显的差异, 当浸镀液为纯铝时, 镀层的合金层很厚, 呈舌状镶嵌在铁基体上, 且硬而脆, 几乎不能进行二次加工, 称之为Ⅱ型镀铝钢.当浸镀液为铝2硅时, 合金层的形状和厚度随镀液中含硅量的变化而不同, 关于硅对合金层的影响, 研究人员对此做了许多工作, 其结果是: 当镀液中含硅1%时, 合金层稍呈舌状; 当硅含量达3%时, 就完全变成带状; 当硅为5%时, 合金层厚度减少75%; 当硅为10%时, 合金层厚度减少80%; 超过10%, 再增加硅的含量其减少合金层厚度的作用却不再增加, 具有良好的加工成型性能, 称之为É型镀铝钢因此在实际应用中, 生产线材的镀液含硅量控制在3%～4%, 板材控制在8%～10%. 当把镀铝钢在适当的温度下加热, 进行二次扩散处理后, 镀层完全成为合金层; 外层组织细密, 内层组织粗大, 基体中固溶着碳颗粒, 具有极好的耐高温抗氧化性和耐磨性．2热浸镀铝钢的性能与应用一些研究指出, 当钢材中含铝量达8%时, 可在钢材表面形成连续致密的氧化膜. 铝的氧化膜有两个特点: 一个是自愈合性好, 即一旦某处的氧化膜被破坏, 它很快又能恢复成完整的膜; 另一个是其化学性质非常稳定, 这种稳定而致密的氧化膜, 可有效的防止钢基体的腐蚀但是含8%铝的钢材较脆, 很难进行二次加工, 因此使用范围受到了限制. 如果在钢材面镀覆铝, 这样既可提高钢材的抗腐蚀性能, 又可保持钢材基体的综合机械性能目前镀铝钢已经成功地应用于腐蚀介质和高温氧化气氛中, 其使用范围从常温一直应用到1150℃的高温条件下, 低碳钢镀铝后的实际应用情况如下棒材、带材、紧固件: 铝栏杆的螺栓、灯杆、导电弓、铝件用紧固件、高温双端螺栓. 熔剂法板材或带材: 空调器、建筑用钢板、瓦楞板、室外表示牌、机车消声器壳、汽车排气构件森吉米尔法需要焊接的: 农用工具、干燥机、空气过滤机、燃烧炉壳. 熔剂法线材: 围栏线、钢芯铝绞线、刺线、导线索. 森吉米尔法钉类熔剂法在实际应用上, 用户可根据镀铝钢的不同特性和使用目的分别选用Ⅰ型和Ⅱ型镀铝钢. 由于Ⅱ型镀层是铝＿硅合金, 它主要有4个特点: (1)耐热性好, 在600℃以下表现出良好的耐热腐蚀性; (2)机械加工性能好, 可拉伸和冲压; (3)对光和热反射率高, 在450℃时可达80%;(4)价格低(与合金钢相比).Ⅱ型镀铝钢的镀层是工业纯铝, 这种镀层在大气中表现出极其优良的耐腐蚀性2. 1耐候性美国钢铁公司在1954年于美国南方, 实验了镀铝钢板作屋顶板时的寿命, 经过23a连续使用证明, 镀铝钢板在工业大气、海洋与乡村环境中, 其耐蚀性约为镀锌钢的5～9倍.2. 2耐硫化性镀铝钢具有优良的抗硫化物腐蚀特性, 因此特别适用于含硫气氛的石油开采区、石油炼制厂、工业区和温泉地区. 表1是镀铝钢与未镀铝钢材抗硫化性的比较.2. 3耐海水腐蚀镀铝钢材不仅对海水显示出优良的耐蚀性, 即使是在潮风和波浪冲击的地方也是适合的,不同钢材在海水的腐蚀增重如表2所示.Table 2Corrosionbehaviorsof various steels in seawatersteel weight gainömg·cm- 2notecarbon steel 3. 5 test time: 30dgalvanized steel 1. 29 medium: synthetic seaaluminized steel 0. 08 water(3%NaCl)2. 4耐热性镀铝钢目前应用最广, 效果最好的是其耐热性. 在450℃至980℃抗高温氧化和抗热腐蚀实例如下.名称基体材料使用条件热处理设备燃烧管5Cr20. 5Mo 氧化, 870℃工件卡具低碳和中碳合金钢渗碳、碳氮共渗排气管低碳钢氧化、硫腐蚀加热炉托架低碳和中碳合金钢氧化, 540～650℃热偶保护套管310和316不锈钢、低碳钢氧化, 980℃热交换器锅炉排风器1Cr20. 5Mo 氧化、硫化物冲击锅炉管道2Cr20. 5Mo 氧化, 540～595℃筒型燃烧室Ni合金氧化, 480℃空调器Ni合金氧化, 480℃预热器管1Cr20. 5Mo 氧化, 650℃1 8 1 3期郑毅然等: 热浸镀铝钢材的应用与发展© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 管道低碳钢、1. 5Cr20. 5Mo H2S气体紧固件化工和锅炉氧化至480℃高温紧固件氧化至760℃双端螺栓480℃氧化并移动其它化工交换管低碳钢焦化灯罩低碳钢氧化和腐蚀换热管2. 5Cr20. 5Mo 氧化和硫化精炼管304不锈钢、2. 25Cr21Mo 氧化和硫化酸性转炉5Cr20. 5Mo SO2 腐蚀、750℃可以看出镀铝钢在高温氧化时, 还表现出良好的耐渗碳和渗氮性, 这不仅是由于合金层抑制了碳原子和氮原子的渗入和扩散、还由于基体中固溶了铝原子, 增加了耐渗碳和渗氮性.2. 5焊接性镀铝钢也可以进行焊接, 在必需保证其耐蚀耐热性的情况下, 可使用奥氏体不锈钢焊条.在一般情况下, 使用低碳低氢焊条即可. 在焊接时, 如能除去焊接坡口的镀层, 则铝在焊道的熔透是微量的, 对其机械性能仅有微小的影响. 在不除去坡口镀层的情况下进行焊接时, 如果使用上述焊条与使用不锈钢焊条焊接, 其耐蚀性没有太大的区别. 通常镀铝钢焊接时, 镀铝层的熔透程度能增加焊道的硬度, 抗拉强度要稍微降低, 但不产生气泡和裂纹. 受焊接热影响的部位, 变成深灰色, 这是因为镀层受焊接热扩散的结果, 但不漏出钢铁基体, 也不出现龟裂.3热浸镀铝技术的发展趋势早在30年代后期, 热浸镀铝技术是一些材料专家和设计者们为解决耐热腐蚀问题而研究开发出的一种新工艺. 50年代是开发与试生产时期, 其间出现了大量专利, 工业化生产主要是在美国进行. 60年代德国和日本等国家也先后进行了工业生产, 特别是发现镀铝钢具有优良的耐热水及工业用水腐蚀性能后, 产量迅速增加. 当时世界共有20多条热浸镀铝专用或铝锌两用连续生产线, 间断式生产线就更多, 仅日本就有10多条. 70年代的发展方向是向大型化、高速化和自动化方面发展, 如美国阿姆科米德尔敦厂4号机组, 镀铝钢带线速为140mömin,年产量为30万吨. 熔剂法也向大型化发展, 热浸镀铝锅的最大尺寸为: 7500mm×1500mm×1100mm近十几年来由于镀铝钢的应用越来越广泛, 同时对其使用性能也提出了更高的要求, 因此研究人员的工作主要集中在三个方面.第一, 人们为改善其加工性能做了许多工作, 由于铝铁合金层的脆性使镀铝板的二次加工很困难, 尤其是对于那些需要进行深拉伸和冲压的零部件, 在加工时往往会带来镀层龟裂甚至脱落, 为解决这一问题, 向镀液中添加了一定量的铁、镁、钠、铜、铍等元素来控制合金层的厚度. 然而最有效并在工业生产上得到应用却是添加硅另外也有研究人员向镀液中添加钛和锰, 并通过控制冷却过程来延缓合金层的形成速度, 改善合金层的微观组织, 降低它的硬度,从而获得理想的机械性能.其次, 为了提高镀层的使用寿命, 先后研究开发了性能更好的合金镀层, 自美国伯利恒钢铁公司开发的55%Al2Zn合金镀层(Galvalume)投入工业生产之后, 迅速扩展到其它国家, 目前世界上已有20多条生产线投入使用, 这种镀层既具有镀铝层的耐蚀性和抗高温氧化性同时2 8 1 腐蚀科学与防护技术11卷© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 又具有镀锌层的切边电保护性. 另外Al2Cr、Al2Ti、Al2Re等镀层也在研究开发之中, 其中Al2Cr 镀层的钢板在美国已应用于汽车排汽系统的消声和静化装置上, 其镀液中Cr 的含量为4%第三, 研究人员在通过改变镀液来提高镀层寿命的同时, 还对基材的化学成份进行了研究Ⅱ型镀铝钢是美国阿姆科公司为耐热用而生产的, 它在使用中可形成Al2Fe2Si 金属间化合物, 阻碍镀层中的铝向铁基体扩散的速度, 使镀铝钢表层的铝浓度保持不变, 因而耐热寿命得到提高, 但这种Al2Si 镀层的缺点是使用温度不能过高, 这是由于É型镀铝钢的基材采用的是低碳钢, 在650℃以上长期加热时, 镀层和基体界面处优先氧化, 超过700℃时合金化的镀层发生剥落, 故认为其使用温度的上限为600℃通常在高温用途上可使用不锈钢, 但以汽车行业为主的制造生产厂家可望能用价格低的表面处理钢板来代替不锈钢, 而Ⅱ型镀铝钢又有些不尽人意.经研究表明, 钢基体中铬和硅含量的增加, 可抑制Al2Fe合金层的生长速度, 阻止铝向铁基体中扩散, 因此这种基材浸镀纯铝后, 既提高镀层耐剥落性又可得到纯铝镀层的优良耐蚀性. 关于钢基体中的铬控制在5%～15%, 低于5%其耐高温氧化性不好, 高于15%会使加工性下降; 在铬的基础上再加硅, 可产生更理想的性能, 但硅应控制在0. 2%以下, 否则在二次加工时基体会产生裂纹山田等人研究了以低C20. 2Ti 钢为基材的镀铝钢, 这种材料在高温下, 镀层中的铝向基体扩散与钛形成Al2Ti 金属间化合物, 构成扩散屏障, 这种镀铝钢的反复加热性能非常好, 其原因是钛元素固定后, 过剩的固溶钛能对镀层与基体界面的氧化起抑制作用另外如果基材中含有锆、铌等元素, 浸镀铝后其高温强度和抗高温氧化性都有提高,目前这种材料主要是在燃气涡轮发动机和高超音速飞行器等航空航天领域使用在国内, 热浸镀铝技术早在60年代由日本的大石高行在天津建了一条窄带钢的生产线,因质量未能过关而失败, 但由这种不合格试验品制成的烟囱, 经实际使用其耐蚀性也比由普通钢板焊制的烟囱好得多. 后来包头钢铁设计院等单位, 曾在北京建了一条森吉米尔法机组, 因某些原因未能得到应用推广.进入80年代, 鉴于国外发达国家对镀铝钢的大量应用, 以及电力通讯、公路工程、汽车制造和石油化工等行业的迫切需要, 沈阳、济南、北京和上海等地一些科研单位及高等院校又重新开始了这项研究工作, 其工业化生产通过了鉴定. 目前在广州、常州、安阳、长春、沈阳等地实现了工业化生产, 年生产能力超过5万吨. 尽管这样, 我国与一些工业发达国家相比, 它的生产与应用还有非常大的差距.目前在国内已经掌握热浸镀铝技术, 尤其是在熔剂法上有较大突破, 研制成功了具有性能稳定、不挥发、不老化等特点的覆盖剂, 同时一些关键设备也得到了解决, 如镀铝锅的使用寿命达到了在国际上处于领先地位的日本水平. 并且已经实现了大规模的工业生产, 产品质量达日本JIS标准, 其产品在石油、化工、造船、电力、高速公路等项目上得到应用, 效果良好. 但其产品主要局限于: 石油用换热器、船舶用管道、高速公路用护栏板、立柱、龙门架及标示牌、热处理炉底板、热风机叶片、汽车排气管及消声器等, 与工业发达国家的应用范围相比, 还远远不够。