渗铝钢及其在硫酸装置中的应用

中石化南京设计院 常州市武进阳光渗铝钢有限公司 张宏伟

    2．3抗高温氧化性能
    我们知道，铝是一种较活泼的金属，在大气中其表层极易与氧结合形成氧化铝薄膜，这种氧化铝薄膜是稳定、致密、无孔和连续的。它能阻止金属基体和高温或腐蚀介质的直接接触，避免其受到氧化。
    但是，由于铝的熔点较低，仅600多度，如果金属表面喷铝，由于铝层是喷镀上去的，没有形成铝--铁化合物，在高温下铝层易融化或脱落，使用效果不好。而渗铝后形成的铝--铁合金熔点高达1135-1200℃，当渗铝工件渗铝层表面含铝量大于7%时，其致密的结构就能阻止氧和其它有害介质的侵蚀，把钢基体与介质隔离开，抑制了金属元素和介质通过它的扩散和界面反应。试验表明，钢材渗铝后，其使用温度可提高200-300℃。
    但是，随着工件使用温度的升高，高温氧化加剧，高温氧化的发展取决于渗层/氧化膜/气体两个界面上化学反应的进行，而这两个界面的化学反应则受氧化膜结构的组成所控制。在高温下，由于扩散的进行，氧化时生成的氧化铝消耗了部分的铝，同时还有部分的铝原子蒸发，导致渗层表面的铝浓度降低，从而产生表面铝的贫化现象，致使氧化介质通过氧化膜的速度加剧，界面反应加速，造成渗层的铝--铁合金氧化消耗率大于其生成增长率，最终导致铝--铁合金的减少乃至消失，所以，工件的使用温度越高，其使用寿命越短。因此，在不同的使用环境下应使用不同成分的基材，才能形成不同结构的氧化膜，以期得到最好的使用效果。
    某些钢材在渗铝前后开始氧化的温度如表1所示，如果使用时间在1000-1500小时以内，可按表列温度乘以00.9-0.85的系数，即可作为使用温度，如果使用时间在5000小时以上，则乘以0.85-0.8的系数。

表1 部分钢材渗铝前后开始氧化的温度

10号钢试样渗铝前后在加热5小时后的氧化增重速度测定数据见表2

表2 试样在不同温度下加热5小时的氧化增重速度（g/m2 h）

部分材料不同温度下氧化速度的测定数据见表3、表4

表3 590℃x1000小时的氧化速度（g/m2 h）

表4 800℃x1000小时、900℃x1000小时的氧化速度（g/m2 h）

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