渗铝管道焊接方法

渗铝管道焊接施工方法
天津二十冶建设有限公司
张浩翔
白金元蒋伟赵占磊王贤明
1、前言
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。

根据不同的使用要求、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殊性能的铁铝合金层，从而提高材料的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能。

最常用的是热浸——扩散渗铝和固体粉末包埋渗铝两种方法。

我们所说到的渗铝工艺叫做“钢基热熔渗铝”，就是将钢材及钢制品置入在一定温度下的熔盐液体中，使其钢基表面充分活化和净化后，迅速提出并置入熔融液态铝中，浸渍适当时间后，使其刚集体形成一定厚度的金属间化合物、致密均匀的铝层和三氧化二铝氧化膜。

这种渗铝方法又叫“二溶法热熔渗铝”。

渗铝材料是碳钢表面的复合层，其中包括钢基体层——铁铝合金层；中层——纯铝层；外层——三氧化二铝氧化膜。

本文主要叙述渗铝管道焊接过程中积累的经验和应注意的事项，以及通过摸索得出的一套节约成本并保证工程质量的施工方法。

Array
2、工法特点
廉价的碳钢材料，经表层渗铝后，即具备耐磨、耐蚀、耐氧化特性。

具有较大经济价值，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%。

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。

但经过此工艺处理的单件管道长度只能限制在900～1200mm之间，管道
1
组对过程中需大量的焊接，针对此种新的材料，本方法摸索出一套经济实用的焊接方法，从而节约工程成本，保证工程质量，加快工程进度。

3、适用范围
应用在：空气预（换）热器、煤气预热器、热风炉、锅炉管、吹氧管、工业炉耐热件、退火罩、
坩锅、环保除尘排烟设备、干燥炉、玻璃炉窑、水泥炉窑、燃烧器具上的各个系统渗铝管道的焊接。

在迁安硅钢连退工程中各机组的无氧化加热炉热空气管道采用了渗铝管道。

3.1 渗铝材料的焊接施工原理
本施工工法描述了渗铝管道的焊接过程。

将渗铝管道坡口位置的基层（铁铝合金层）、
中层（纯铝层）、外层（三氧化二铝氧化膜）全部磨掉，直至露出碳钢母材。

原则上讲对于渗铝管道应该采用渗铝焊条（即A312SL 渗铝钢焊条）进行施焊，但由于考虑到渗铝焊条成本太高，市场不易采购等原因，经过现场试验，在本工法中阐述利用A102 不锈钢焊条对其进行焊接的方法。

由于A102 焊条的焊接性能高于碳钢母材，不锈钢焊条具有防腐蚀性、耐高温性、耐氧
化性，达到渗铝管道使用的目的，故使不锈钢代替渗铝钢焊条，机械性能及物理特性都能满足施工要求。

4、施工工艺
渗铝件的切割和坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子切割机等热加工方法，施焊
前加工坡口，并应将凹凸不平处打磨平整。

焊接热影响区的渗铝表面应用角磨机去除，露出碳钢表面。

2
坡口的打磨图片：
焊件组对前应该将坡口及其内外侧表面不小于10mm 范围内的油、漆、锈、毛刺及三个渗铝的复合层等清除干净，且不得有裂缝、夹层等缺陷。

除设计规定需进行冷拉伸或冷压缩
的管道外，焊件不得进行强行组对。

管子或管件对焊时，内壁应平齐，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不应大于2mm。

只能从单面焊接的纵向和环向焊缝，其内壁最大错边量不应超过2mm。

不等厚对接焊件时，薄件端面应位于厚件端面之内。

焊条选择A102低氢碱性焊条，在使用前必须烘干。

药皮成份、空气湿度、存储时间等因
素不仅使焊条吸潮，也使其工艺性能变坏，飞溅增大，且氢容易引起气孔、裂纹、白点等恶化金属性能。

A102烘烤温度一般采用250°C，烘干1小时。

应缓慢加热，保温，缓慢冷却。

烘干焊条时，每层焊条不能太厚（以1-3 层为好），以免焊条受热不均和潮气不易排除。

对于渗铝管的焊接根据现场管道皮厚4-6mm，电流选择70-120A之间。

坡口采用V 型形式。

渗铝材料打坡口时要注意将渗铝材料坡口位置的基层（铁铝合金层）、中层（纯铝层）、外层（三氧化二铝氧化膜）全部磨掉，直至露出碳钢母材。

再用A102 不锈钢焊条对其进行焊接，
不锈钢焊道和渗铝材料都具有防腐蚀性、耐高温性、耐氧化性，达到焊接的目的。

渗铝材料在渗铝过程中发生了一定程度的变形。

所以在对接过程中要根据渗铝材料的
不同变形程度来进行组对。

将两件变形程度近似的管道、管件相对接。

大口径管道、管件对
接时可用机械方法将变形程度减小。

重点注意事项：焊接过程中如果不把坡口的基层（铁铝合金层）、中层（纯铝层）、外层（三氧化二铝氧化膜）全部磨掉，焊接过程中会出现裂缝现象。

如果采用J422 焊条也可进行
焊接，但是焊道处会达不到渗铝材料所要求的防腐蚀性、耐高温性、耐氧化性。

因此采用
A102 不锈钢焊条使焊道与渗铝材质一样具有防腐蚀性、耐高温性、耐氧化性。

3
实例图片5、施
工机具及材料
序号名称规格单位数量备注
1电焊机500A台1
2螺旋千斤顶15 吨台2
3手拉葫芦3t台2
4磨光机台4
5等离子切割机台2
6钢丝绳Φ=20mm L=13000mm对1
技术员安全员电焊工铆工杂工质检员
1161081
从事特殊工种作业人员必须经过相应专业培训，并具有上岗证件，确保持证上岗。

尤其对电焊工、气焊工、电工等特殊技术工种人员需加强培训，保证其技术素质。

7、质量要求
《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-2009
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236—98
《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235—97
《管道工程安装手册》中国建筑工业出版社
《焊工手册》机械工业出版社
4
8、安全措施
焊接过程中，临边作业应搭设脚手架或简单平台，并设置上下行通道。

焊接时，应佩戴焊工手套、焊帽等焊工防具。

电焊机使用前检查漏保完整性，以免因漏电造成伤害。

严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程，认真做好安全技术交底，对安全关键部位进行经常性的安全检查，及时排除不安全的因素，确保安全施工。

临时施工用电，指定的位置进行架设，接线应符合安全和技术操作规程的规定。

开关箱应防
潮、防雨、绝缘并锁，接地符合要求。

凡供给手持电动工具用的开关箱，必须增加漏电保护装置。

使用瓶装氧气、乙炔气进行火焰工作时，乙炔装置与氧气装置要留有足够的安全距离，装置与工作人员也应留有足够距离。

施工机械由专人进行管理和操作，机械防护应符合安全要求。

施工现场设置明显的安全警告标志、标线等，坑、洞差较高基础边缘应安装临时保护措施，如盖板、栏杆。

施工现场脚手架应按要求搭设，随时检查其牢固性，不准超载偏载，禁止乱放乱扔工具或材料，防止意外事故的发生。

安装设备时容易发生坠落、绊跌的危险区域，应增设可靠的防护装置。

夜间施工及作业能见度不好的区域要保证好充足的照明设施。

发生高空作业时（如；对接施焊或部件装配），作业人员要带好安全带，地面要设专人监护。

热装时，要安排专人负责加热，加热时不得使温度变化过快，并准备好灭火器材。

9、经济指标及经济效益分析
焊接材料A102 焊条代替渗铝钢焊条不仅市场很容易采到，从而节省了采购时间；其次A102
焊条很大程度上节约了成本费用，使用性能满足了防腐蚀性、耐高温性、耐氧化性等方面的要求，仅首钢迁钢SCAL1-2 机组使用的焊接材料量节省了5.6 万元。

10、工程实例
首钢迁钢冷轧连退工程SCAL1—6 连续退火机组无氧化加热炉热空气管道均采用渗铝材料，焊接过程采用上述方法。

SCAL1-2 机组已经于2010 年9 月10 日全部投入生产。

5。