硅鋼連退工程滲鋁管道施工應(yīng)用

【摘要】沙鋼硅鋼連退工程中無氧化爐、退火爐、干燥爐的排煙管道和熱風(fēng)管道由于有耐高溫防氧化碳化要求，采用碳鋼管道滲鋁工藝，既滿足了生產(chǎn)要求又具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。面對(duì)滲鋁鋼日益廣泛的應(yīng)用，施工單位必須掌握其加工特點(diǎn)，在遇到滲鋁管道施工時(shí)方可游刃有余。

【關(guān)鍵詞】熱浸擴(kuò)散滲鋁鋼；耐高溫；耐腐蝕；等離子切割；A102焊條

1.工程簡(jiǎn)介

硅鋼連退工程中PH-NOF無氧化爐的熱風(fēng)管道及RTF爐、DF-BS爐和DF-DS干燥爐的排煙管道溫度均在600℃以上，由于普通碳鋼管道在溫度570℃以上時(shí)會(huì)發(fā)生碳化。廉價(jià)的碳鋼管道做滲鋁處理后則可以耐高溫、抗氧化、抗腐蝕，滲鋁層硬度接近馬氏體鋼，耐蝕性與1Cr18Ni9Ti不銹鋼相當(dāng)，耐氧化性優(yōu)于不銹鋼。作為不銹鋼材料的替代滲鋁鋼具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?？疾炝私K地區(qū)的滲鋁鋼廠只有常州武進(jìn)陽光滲鋁鋼廠和興化滲鋁鋼廠距離項(xiàng)目所在地較近，而且工廠的規(guī)模和產(chǎn)品的工藝能滿足需要。

2.滲鋁工藝介紹

滲鋁是一種或多種金屬原子滲入金屬工件表層內(nèi)的化學(xué)熱處理工藝。將金屬工件放在含有滲入金屬元素的滲劑中，加熱到一定溫度，保持適當(dāng)時(shí)間后，滲劑熱分解所產(chǎn)生的滲入金屬元素的活性原子便被吸附到工件表面，并擴(kuò)散進(jìn)入工件表層，從而改變工件表層的化學(xué)成分、組織和性能。滲鋁鋼的生產(chǎn)方法有熱浸滲鋁、粉末滲鋁、感應(yīng)滲鋁、氣相滲鋁，而最常用的是熱浸滲鋁法。

2.1表面除油除銹

熱浸擴(kuò)散滲鋁對(duì)于工件的前處理要求較高，工件的表面不得有油漆，油污和銹等，除油劑一般為20%NaOH+5%Na2SO4+10%Na2CO3+水，加熱至80～100℃浸泡20～30分鐘即可，酸洗劑常用8%鹽酸或10%硫酸，浸泡時(shí)間約1小時(shí)，工件表面露出金屬本色。

2.2表面助鍍

表面助鍍是熱浸滲鋁的關(guān)鍵步驟，處理不好會(huì)產(chǎn)生漏滲，直接影響滲鋁的質(zhì)量，助鍍的目的是保持除銹后鋼件露出的活性金屬表面，熱浸時(shí)要保持活性面與鋁液接觸，在擴(kuò)散時(shí)才能保證鋁原子直接滲到基體中去。但是活性表面在空氣中極易氧化，一旦氧化，便無法浸上鋁，也無法擴(kuò)散，從而造成漏滲，所以在熱浸鋁前必須對(duì)活性表面進(jìn)行保護(hù)，所使用的助鍍液在活性表面會(huì)產(chǎn)生一種保護(hù)膜，熱浸時(shí)保護(hù)膜溶解，又露出活性表面，以便熱浸鋁。

2.3熱浸滲鋁

將需加工的鋼制件浸沒與高溫熔融的鋁液中約660℃，鐵原子和鋁原子相互滲透，大約10～15分鐘，之后將滲鋁后的工件放入電爐內(nèi)即擴(kuò)散爐，加熱到850℃～920℃，在高溫下擴(kuò)散約3～4小時(shí)左右，然后取出空冷完成滲鋁全過程。

3.滲鋁管道施工

3.1滲鋁管件預(yù)制

滲鋁廠家的加工能力為直徑400mm以下管道，長(zhǎng)度應(yīng)在10米以內(nèi)。直徑超過400mm的管道長(zhǎng)度應(yīng)控制在2.5米以內(nèi)。因此，預(yù)制管件、構(gòu)件應(yīng)考慮分段尺寸，所有法蘭應(yīng)在預(yù)制階段焊接完成。由于滲鋁是在高溫下進(jìn)行，工件在高溫下會(huì)發(fā)生變形，尤其是管道，因此，沒有焊接法蘭的管端必須在管口的位置焊接加強(qiáng)筋或環(huán)。滲鋁鋼性脆硬度高，切削較為困難，可塑性極差，彎曲時(shí)易出現(xiàn)裂紋。二次加工很困難。一般應(yīng)將工件加工好后進(jìn)行滲鋁。

3.2工件的焊接性能

滲鋁鋼的母材一般為10#、20#的低碳鋼，表面滲鋁后，表面有0.1-0.3mm厚的滲鋁層，該層的Al含量為20%-40%，并且在工件的表面還有脆性外表層，該層是含Al較高的Fe-Al化合物脆性相。由于該層的存在，滲鋁鋼的焊接性能變的很差，而且Al是鐵素體化元素，焊接時(shí)滲層中Al元素的熔入會(huì)使焊縫和熔合區(qū)的韌性下降，極易產(chǎn)生裂紋。

3.3焊接工藝

3.3.1焊條選擇。滲鋁鋼宜選擇鈦鈣型藥皮的不銹鋼焊條A312SL滲鋁專用焊條，但是該焊條市場(chǎng)上比較少而且價(jià)格非常高，經(jīng)試驗(yàn)我們選擇用A102焊條，由于不銹鋼A102焊條具有耐高溫、耐腐蝕、耐氧化性，可滿足滲鋁鋼的使用要求。

3.3.2坡口加工。用角向磨光機(jī)或等離子切割機(jī)在滲鋁鋼管的對(duì)接接頭處開V型坡口，坡口角度為60°～65°，鈍邊在1mm以下，并將管口焊接熱影響區(qū)距管端約20mm～30mm表面滲鋁層打磨掉，露出碳鋼表面。接頭間隙為3mm左右，焊接時(shí)應(yīng)保證焊接內(nèi)壁平齊，錯(cuò)邊量應(yīng)控制在壁厚的10%內(nèi)，定位焊點(diǎn)應(yīng)盡量小。

3.3.3管道焊接。打底層是單面焊雙面成形的關(guān)鍵，施焊時(shí)必須密切注視熔池動(dòng)向，嚴(yán)格控制熔孔的尺寸，使焊接電弧始終對(duì)準(zhǔn)坡口內(nèi)角并與工件兩側(cè)夾角成90°。更換焊條應(yīng)迅速，應(yīng)在焊縫熱態(tài)下完成更換，以防止焊接接頭處背面出現(xiàn)熔合不良的現(xiàn)象，封閉環(huán)縫時(shí)應(yīng)稍將焊條向下壓，以保證根部熔合，打底層焊縫要求接頭背面焊縫金屬和兩側(cè)滲層充分熔合，蓋面層焊縫要求焊縫表面平滑美觀，兩側(cè)不出現(xiàn)咬邊。

4.總結(jié)

滲鋁鋼因其優(yōu)秀的抗高溫氧化性、耐腐蝕性以及較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，將會(huì)廣泛應(yīng)用于冶金、化工等領(lǐng)域，但是滲鋁鋼的加工是個(gè)難點(diǎn)，如不掌握其加工特點(diǎn)，將會(huì)為施工帶來很大的困難。根據(jù)我方在沙鋼硅鋼連退工程滲鋁鋼的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下：

4.1為了提高管道施工質(zhì)量，以及縮短施工周期，應(yīng)盡可能多的預(yù)制好管段，減少滲鋁后管段的焊接量。

4.2加工坡口時(shí)打磨滲鋁層必須徹底，否則會(huì)出現(xiàn)裂紋。滲鋁鋼的硬度非常高，坡口的加工較為困難，可采用等離子切割坡口，角向磨光機(jī)進(jìn)行打磨，但是一定要防止工人不加工坡口進(jìn)行組對(duì)焊接。

4.3對(duì)于滲鋁管道焊接應(yīng)對(duì)焊工做技術(shù)交底，并進(jìn)行試焊考核，合格后方可上崗。質(zhì)檢員應(yīng)多巡查，對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢查。

4.4對(duì)滲鋁鋼廠家進(jìn)行考察，了解其加工工藝，對(duì)滲鋁后工件的變形采取事前控制的措施，工件的加工能力，尤其是加工的工件尺寸要求等。