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【摘要】沙钢硅钢连退工程中无氧化炉、退火炉、干燥炉的排烟管道和热风管道由于有耐高温防氧化碳化要求，采用碳钢管道渗铝工艺，既满足了生产要求又具有一定的经济效益。面对渗铝钢日益广泛的应用，施工单位必须掌握其加工特点，在遇到渗铝管道施工时方可游刃有余。
【关键词】热浸扩散渗铝钢；耐高温；耐腐蚀；等离子切割；A102焊条
1.工程简介
硅钢连退工程中PH-NOF无氧化炉的热风管道及RTF炉、DF-BS炉和DF-DS干燥炉的排烟管道温度均在600℃以上，由于普通碳钢管道在温度570℃以上时会发生碳化。廉价的碳钢管道做渗铝处理后则可以耐高温、抗氧化、抗腐蚀，渗铝层硬度接近马氏体钢，耐蚀性与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当，耐氧化性优于不锈钢。作为不锈钢材料的替代渗铝钢具有一定的经济价值。考察了江苏地区的渗铝钢厂只有常州武进阳光渗铝钢厂和兴化渗铝钢厂距离项目所在地较近，而且工厂的规模和产品的工艺能满足需要。
2.渗铝工艺介绍
渗铝是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。渗铝钢的生产方法有热浸渗铝、粉末渗铝、感应渗铝、气相渗铝，而最常用的是热浸渗铝法。
2.1表面除油除锈
热浸扩散渗铝对于工件的前处理要求较高，工件的表面不得有油漆，油污和锈等，除油剂一般为20%NaOH+5%Na2SO4+10%Na2CO3+水，加热至80～100℃浸泡20～30分钟即可，酸洗剂常用8%盐酸或10%硫酸，浸泡时间约1小时，工件表面露出金属本色。
2.2表面助镀
表面助镀是热浸渗铝的关键步骤，处理不好会产生漏渗，直接影响渗铝的质量，助镀的目的是保持除锈后钢件露出的活性金属表面，热浸时要保持活性面与铝液接触，在扩散时才能保证铝原子直接渗到基体中去。但是活性表面在空气中极易氧化，一旦氧化，便无法浸上铝，也无法扩散，从而造成漏渗，所以在热浸铝前必须对活性表面进行保护，所使用的助镀液在活性表面会产生一种保护膜，热浸时保护膜溶解，又露出活性表面，以便热浸铝。
2.3热浸渗铝
将需加工的钢制件浸没与高温熔融的铝液中约660℃，铁原子和铝原子相互渗透，大约10～15分钟，之后将渗铝后的工件放入电炉内即扩散炉，加热到850℃～920℃，在高温下扩散约3～4小时左右，然后取出空冷完成渗铝全过程。
3.渗铝管道施工
3.1渗铝管件预制
渗铝厂家的加工能力为直径400mm以下管道，长度应在10米以内。直径超过400mm的管道长度应控制在2.5米以内。因此，预制管件、构件应考虑分段尺寸，所有法兰应在预制阶段焊接完成。由于渗铝是在高温下进行，工件在高温下会发生变形，尤其是管道，因此，没有焊接法兰的管端必须在管口的位置焊接加强筋或环。渗铝钢性脆硬度高，切削较为困难，可塑性极差，弯曲时易出现裂纹。二次加工很困难。一般应将工件加工好后进行渗铝。
3.2工件的焊接性能
渗铝钢的母材一般为10#、20#的低碳钢，表面渗铝后，表面有0.1-0.3mm厚的渗铝层，该层的Al含量为20%-40%，并且在工件的表面还有脆性外表层，该层是含Al较高的Fe-Al化合物脆性相。由于该层的存在，渗铝钢的焊接性能变的很差，而且Al是铁素体化元素，焊接时渗层中Al元素的熔入会使焊缝和熔合区的韧性下降，极易产生裂纹。
3.3焊接工艺
3.3.1焊条选择。渗铝钢宜选择钛钙型药皮的不锈钢焊条A312SL渗铝专用焊条，但是该焊条市场上比较少而且价格非常高，经试验我们选择用A102焊条，由于不锈钢A102焊条具有耐高温、耐腐蚀、耐氧化性，可满足渗铝钢的使用要求。
3.3.2坡口加工。用角向磨光机或等离子切割机在渗铝钢管的对接接头处开V型坡口，坡口角度为60°～65°，钝边在1mm以下，并将管口焊接热影响区距管端约20mm～30mm表面渗铝层打磨掉，露出碳钢表面。接头间隙为3mm左右，焊接时应保证焊接内壁平齐，错边量应控制在壁厚的10%内，定位焊点应尽量小。
3.3.3管道焊接。打底层是单面焊双面成形的关键，施焊时必须密切注视熔池动向，严格控制熔孔的尺寸，使焊接电弧始终对准坡口内角并与工件两侧夹角成90°。更换焊条应迅速，应在焊缝热态下完成更换，以防止焊接接头处背面出现熔合不良的现象，封闭环缝时应稍将焊条向下压，以保证根部熔合，打底层焊缝要求接头背面焊缝金属和两侧渗层充分熔合，盖面层焊缝要求焊缝表面平滑美观，两侧不出现咬边。
4.总结
渗铝钢因其优秀的抗高温氧化性、耐腐蚀性以及较高的经济价值，将会广泛应用于冶金、化工等领域，但是渗铝钢的加工是个难点，如不掌握其加工特点，将会为施工带来很大的困难。根据我方在沙钢硅钢连退工程渗铝钢的施工经验总结如下：
4.1为了提高管道施工质量，以及缩短施工周期，应尽可能多的预制好管段，减少渗铝后管段的焊接量。
4.2加工坡口时打磨渗铝层必须彻底，否则会出现裂纹。渗铝钢的硬度非常高，坡口的加工较为困难，可采用等离子切割坡口，角向磨光机进行打磨，但是一定要防止工人不加工坡口进行组对焊接。
4.3对于渗铝管道焊接应对焊工做技术交底，并进行试焊考核，合格后方可上岗。质检员应多巡查，对焊缝质量进行检查。
4.4对渗铝钢厂家进行考察，了解其加工工艺，对渗铝后工件的变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。
【关键词】热浸扩散渗铝钢；耐高温；耐腐蚀；等离子切割；A102焊条
1.工程简介
硅钢连退工程中PH-NOF无氧化炉的热风管道及RTF炉、DF-BS炉和DF-DS干燥炉的排烟管道温度均在600℃以上，由于普通碳钢管道在温度570℃以上时会发生碳化。廉价的碳钢管道做渗铝处理后则可以耐高温、抗氧化、抗腐蚀，渗铝层硬度接近马氏体钢，耐蚀性与1Cr18Ni9Ti不锈钢相当，耐氧化性优于不锈钢。作为不锈钢材料的替代渗铝钢具有一定的经济价值。考察了江苏地区的渗铝钢厂只有常州武进阳光渗铝钢厂和兴化渗铝钢厂距离项目所在地较近，而且工厂的规模和产品的工艺能满足需要。
2.渗铝工艺介绍
渗铝是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。渗铝钢的生产方法有热浸渗铝、粉末渗铝、感应渗铝、气相渗铝，而最常用的是热浸渗铝法。
2.1表面除油除锈
热浸扩散渗铝对于工件的前处理要求较高，工件的表面不得有油漆，油污和锈等，除油剂一般为20%NaOH+5%Na2SO4+10%Na2CO3+水，加热至80～100℃浸泡20～30分钟即可，酸洗剂常用8%盐酸或10%硫酸，浸泡时间约1小时，工件表面露出金属本色。
2.2表面助镀
表面助镀是热浸渗铝的关键步骤，处理不好会产生漏渗，直接影响渗铝的质量，助镀的目的是保持除锈后钢件露出的活性金属表面，热浸时要保持活性面与铝液接触，在扩散时才能保证铝原子直接渗到基体中去。但是活性表面在空气中极易氧化，一旦氧化，便无法浸上铝，也无法扩散，从而造成漏渗，所以在热浸铝前必须对活性表面进行保护，所使用的助镀液在活性表面会产生一种保护膜，热浸时保护膜溶解，又露出活性表面，以便热浸铝。
2.3热浸渗铝
将需加工的钢制件浸没与高温熔融的铝液中约660℃，铁原子和铝原子相互渗透，大约10～15分钟，之后将渗铝后的工件放入电炉内即扩散炉，加热到850℃～920℃，在高温下扩散约3～4小时左右，然后取出空冷完成渗铝全过程。
3.渗铝管道施工
3.1渗铝管件预制
渗铝厂家的加工能力为直径400mm以下管道，长度应在10米以内。直径超过400mm的管道长度应控制在2.5米以内。因此，预制管件、构件应考虑分段尺寸，所有法兰应在预制阶段焊接完成。由于渗铝是在高温下进行，工件在高温下会发生变形，尤其是管道，因此，没有焊接法兰的管端必须在管口的位置焊接加强筋或环。渗铝钢性脆硬度高，切削较为困难，可塑性极差，弯曲时易出现裂纹。二次加工很困难。一般应将工件加工好后进行渗铝。
3.2工件的焊接性能
渗铝钢的母材一般为10#、20#的低碳钢，表面渗铝后，表面有0.1-0.3mm厚的渗铝层，该层的Al含量为20%-40%，并且在工件的表面还有脆性外表层，该层是含Al较高的Fe-Al化合物脆性相。由于该层的存在，渗铝钢的焊接性能变的很差，而且Al是铁素体化元素，焊接时渗层中Al元素的熔入会使焊缝和熔合区的韧性下降，极易产生裂纹。
3.3焊接工艺
3.3.1焊条选择。渗铝钢宜选择钛钙型药皮的不锈钢焊条A312SL渗铝专用焊条，但是该焊条市场上比较少而且价格非常高，经试验我们选择用A102焊条，由于不锈钢A102焊条具有耐高温、耐腐蚀、耐氧化性，可满足渗铝钢的使用要求。
3.3.2坡口加工。用角向磨光机或等离子切割机在渗铝钢管的对接接头处开V型坡口，坡口角度为60°～65°，钝边在1mm以下，并将管口焊接热影响区距管端约20mm～30mm表面渗铝层打磨掉，露出碳钢表面。接头间隙为3mm左右，焊接时应保证焊接内壁平齐，错边量应控制在壁厚的10%内，定位焊点应尽量小。
3.3.3管道焊接。打底层是单面焊双面成形的关键，施焊时必须密切注视熔池动向，严格控制熔孔的尺寸，使焊接电弧始终对准坡口内角并与工件两侧夹角成90°。更换焊条应迅速，应在焊缝热态下完成更换，以防止焊接接头处背面出现熔合不良的现象，封闭环缝时应稍将焊条向下压，以保证根部熔合，打底层焊缝要求接头背面焊缝金属和两侧渗层充分熔合，盖面层焊缝要求焊缝表面平滑美观，两侧不出现咬边。
4.总结
渗铝钢因其优秀的抗高温氧化性、耐腐蚀性以及较高的经济价值，将会广泛应用于冶金、化工等领域，但是渗铝钢的加工是个难点，如不掌握其加工特点，将会为施工带来很大的困难。根据我方在沙钢硅钢连退工程渗铝钢的施工经验总结如下：
4.1为了提高管道施工质量，以及缩短施工周期，应尽可能多的预制好管段，减少渗铝后管段的焊接量。
4.2加工坡口时打磨渗铝层必须彻底，否则会出现裂纹。渗铝钢的硬度非常高，坡口的加工较为困难，可采用等离子切割坡口，角向磨光机进行打磨，但是一定要防止工人不加工坡口进行组对焊接。
4.3对于渗铝管道焊接应对焊工做技术交底，并进行试焊考核，合格后方可上岗。质检员应多巡查，对焊缝质量进行检查。
4.4对渗铝钢厂家进行考察，了解其加工工艺，对渗铝后工件的变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。