固体渗铝技术介绍-.doc

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。依据不同的使用要求、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别性能的铁—铝合金层，从而提升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纳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，关于结构件来说，不会对使用性能产生什么影响，但是关于受压元件来说，就不得不合计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，关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，关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。关于薄壁管材和轻型型钢、渗铝层对机械性能影响大一些，关于厚壁管和一般型钢渗铝层对整体机械性能影响很小。因此当薄壁渗铝管材或型材用于承压或受力元件时，必需合计渗层对该材料整体机械性能的影响。实际上关于渗铝层对机械性能的影响是一个技术问题，作为一种新材料，从技术角度必需合计和解释清楚渗铝对材料机械性能的影响问题。在实际应用中作为一般换热器，换热管的强度问题并不是主要问题，所以渗铝后对换热管的机械性能的影响一般可以不予合计。关于一些高压或有特别用途和特别要求的换热器，应当把渗铝影响材料机械性能因素合计在内。碳钢基体渗铝材料可以进行冷热成型，在冷态拉伸长度不超过8%，在加热到760℃以上时拉伸不超过25%时不影响渗层质量。不锈钢和其它高铬镍合金钢不同意冷成型，热成形时需加热到较高温度。2、抗腐蚀性能渗铝钢在240℃以上，具有很强的抗H2S、SO2、SO3和RCOOH的腐蚀能力，在同等条件下，渗铝层的铝含量在15%〔wt〕以上，其耐蚀性比18-8级不锈钢高三倍以上。当渗层铝含量达到20%〔wt〕以上时，其抗高温硫的腐蚀能力远远高于含铬28%的不锈钢。在石油加工过程中，在240℃以下原油中的有机硫化物未分解、故不存在严重的硫腐蚀问题。在240℃～340℃之间、原油中的有机硫化物开始分解，生成H2S，并随着温度的升高而腐蚀加重，反应式H2S+Fe→FeS+H2当温度从340℃～400℃时，H2S开始分解，此时腐蚀反应式为：H2S→H2＋SFe+S→FeS在有RCOOH作用下，腐蚀进一步加剧。这是因为：2RCOOH+Fe→Fe(RCOOH)2＋H2↑FeS+2RCOOH→Fe(RCOOH)2＋H2S↑环烷酸〔RCOOH〕在220℃以下不发生腐蚀，以后随着温度升高腐蚀增加，在270℃～280℃腐蚀最大，温度再提升腐蚀又下降。在350℃四周腐蚀又急骤增加。在400℃以上没有腐蚀了。因此在常减压装置中加工高酸值低硫原油的设备腐蚀，比单独加工高硫〔或高酸值〕原油的腐蚀更为严重，特别是在270℃～280℃及350℃四周。在426℃～430℃时、高温硫对设备的腐蚀最快。当温度大于480℃时H2S完全分解腐蚀下降，当温度大于500℃时、不是硫化物腐蚀范围。此时为高温氧化。渗铝钢的抗低温(120℃)以下H2S腐蚀能力也优于18-8级不锈钢，且不发生应力腐蚀开裂问题。在石油加工过程中低温H2S腐蚀部位主要发生在：〔1〕催化裂化分馏塔顶冷凝冷却系统、及汲取解吸系统、腐蚀类型为：H2S-NH3-H2OHCN-H2S-H2O〔2〕脱硫装置再生塔顶的冷却系统、腐蚀类型为：CO2-H2S-H2O〔3〕干气及液态烃脱硫的再生塔底部系统及富液管线系统、腐蚀类型为：RNH2-CO2-H2S-H2O〔4〕液化石油气罐、加氢装置和脱硫装置后冷器部分。腐蚀类型为：H2S-H2O渗铝钢耐蚀性决定渗层的铝含量、当渗层中铝含量达8%〔wt〕时，抗H2S作用显然加强，现在标准中一般要求渗