热浸铝技术(3)

2019-09-02 17:10

下面是不同材料在不同温度下的氧化实验数据:(表3、4、5) 表1-3 常用钢材渗铝前后的开始氧化温度

钢种 低碳 钢 铸铁 含铬铸铁(Cr 1.5) Cr13钢 Cr18Ni 9钢 Cr25Ni 20钢 母材 ℃ 渗 铝 后 ℃ 570 600 650 750 950 1200 1000 900 950 1150 1250 1300 表1-4 不同钢种经渗铝与未渗铝的氧化速度(g/cm2.h)

材 料 590℃×1000h 650℃×1000h 800℃×1000h 900℃×1000h 未渗铝 渗铝 未渗铝 渗铝 未渗铝 渗铝 100h 8.59 / 未渗铝 100h 28.5 / 200h 0.524 渗铝 低碳钢 0.41 0.043 / / 0.048 0.1475 Cr5Mo 0.163 / 0.366 0.008 / / 1Cr18Ni9 / / 0.011 0.006 / 0.033 0.0444 表1-5 几种材料渗铝与未渗铝加热到1040℃69小时氧化速度

材料 主要成份 处 理 状 态 未渗铝 渗铝 未渗铝 氧化速度g/(m2.h) 304不锈钢 C0.07-0.09% Cr18-20% Ni 8-12% -2.9 -0.56 -14.85 Haymes C0.4-0.5% Cr20-22% W10-12% Co基合金 Nb1.5-20% Fe1-2.5% Co余量 Inconel 713C 渗铝 +0.217 C0.12? Cr13% Mo4.5% Nb2% 未渗铝 +0.217 Ni基合金 Al6% Fe1% Ti0.6% B0.01% 余量Ni 渗铝 +0.058

4、抗渗碳性能

在高温富碳环境中,合金钢和不锈钢都发生渗碳,材料渗碳后,变得非常脆,硬度提高,强度下降,严重时引起金属粉末化,损坏钢材的使用性能,但在相同条件下渗铝钢的渗碳粉末化倾向甚微,因此在高温富碳环境中使用渗铝钢会大大提高材料寿命。渗铝钢之所以能有效地阻止渗碳,是由于钢材表面加入铝原子后、大大地降低了碳在钢中的溶解度。另外渗铝钢与非渗铝钢表面渗碳性能差别较大,因此两种材料对碳的吸附能力就有差别,这就使得在同等条件下(如裂化炉管)生焦速度不同,这是渗铝钢的又一特性,实验也证明了这一点。例如加拿大一家乙烯裂解厂的乙烯裂解炉,炉管为802耐高温镍铬铁合金,以石脑油为原料,炉子入口温度为579℃,出口为844℃,炉管表面温度估计为954~1037℃。两排炉管一排渗铝、另一排没有经过渗铝、在不改变炉子燃烧形式条件下,6周后进行24小时水蒸汽除焦,发现经过渗铝的一排炉管结焦明显比没经过渗铝的另一排炉管少。经过三年无故障操作后进行停工检修、将渗铝炉管和未渗铝炉管各取出一段进行评价,(双段均取自靠近出口的高温部分)通过目测和金相检查、并测定管壁金属的损失和渗碳程度。结果渗铝的合金管无金属损失,表面光滑,无腐蚀,无渗碳、渗铝层未向基体内进一步扩散,基本无碳化现象。相反未渗铝的合金管厚度损失20%以上。由于渗碳,管子表面粗造,凹凸不平,管子内部已高度磁化。经过多次水蒸汽烧焦对管内渗层没有影响。因此在耐高温802高镍铬合金基体上渗铝,能提高裂化炉管的使用寿命许多倍,并且可降低裂解过程中的生焦量。延长两次烧焦之间的运行时间。因此在高合金加热炉管上进行渗铝,一方面可防止管外高温氧化、另一方面可有效地降低管内结焦,防止渗碳,可大大地提高炉管的使用寿命。

5、抗渗氢性能

渗铝钢能降低钢的氢渗透速度,国外有关资料介绍,铁素体和奥氏体钢材经过渗铝,其氢渗透速度比同种材料未经过渗铝的合金最少要降低3个数量级。因此渗铝钢具有良好的抗氢腐蚀作用,渗层比基体氢渗透速度要低3个数量级。

6、导热性能

渗铝钢与非渗铝钢的导热性能没有什么变化,但在高温氧化环境中,由于两者的抗高温氧化性能不同、非渗铝钢表面会形成氧化皮,从而使两者的传热效果发生变化。因此渗铝钢在高温氧化环境中的传热效率会有所提高。

7、焊接性能

渗铝钢的可焊性与其母材的可焊性差别不大,但两者的焊接方法和焊接工艺有所不同,渗铝钢的焊接要兼顾两方面问题。一是要保证材料的整体机械性能,二是要使焊缝表层具有与渗铝层相同或相近的抗高温氧化性或耐蚀性,并且保证焊缝处的性能连续性。因此焊接时在焊缝处要作些特殊处理。美国、日本早在60年代就开始做这方面的工作。我国近几年才开始焊接的研究工作,并没有形成各方认可的焊接接头形式和焊接方法。


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