[发明专利]整体热浸镀铝换热器及其工艺

说明书

技术领域    本发明涉及一种采用熔盐热浸镀铝的方法，对管壳式换热器管束进行整体热浸镀铝的工艺方法。

背景技术    换热器广泛应用于化工、炼油、食品、动力、原子能等行业，在石油化工企业中占总投资的20％，设备总量的40％是换热器，换热器管束多采用碳钢制造。由于换热器里冷却水中溶解氧的氧极化作用，腐蚀极为严重，加之换热器中工作介质里含有无机盐、硫化物、氮化物、有机盐、氧、二氧化碳、水份等具有高腐蚀性的杂质，所以碳钢制造的换热器管束少则使用寿命只有几个月，多则一二年；还有采用合金钢制造的换热器管束腐蚀亦很严重，最大的局部腐蚀速率高达10mm/年以上，平均腐蚀速率也达到2.5～5.0mm/年。据统计资料介绍，换热器的损坏率(主要是管束)在所有石化设备损坏的比例中所占比例最大。换热器之所以有如此高的腐蚀损坏率，除制造材料的因素外，其主要原因之一是因为目前换热器管束的制造技术和防腐技术都不能很好的防止或控制腐蚀损坏的进行。由于管壳式换热器是采用金属材料通过冲压焊接成型制造的，管板或换热管通过焊接、胀接或胀焊接方式连接起来，在焊口或胀口附近产生残余焊接应力，或残余扩胀拉引应力，再加之设备运行中的工作压力造成的拉应力，使管板和换热管接头处形成易损区，在腐蚀介质中极易产生应力腐蚀断裂；另外在换热管与管板的焊接时存在的间隙，使电解质溶液进入缝隙之中，并在其中停滞，更加剧了腐蚀。目前，国内为提高换热器防腐性能，延长其使用寿命，其一是采用更耐腐、耐冲刷的合金材料或非金属材料制造换热器，如，采用SAF-2205双相不锈钢等合金材料及陶瓷材料、不透性石墨等非金属材料制造。由于新型合金材料价格十分昂贵，使一次性投资大大增加，增大了生产及检修成本并不被用户看好。另一条途径是对钢铁材料换热器进行表面保护，进而提高设备的使用寿命，如采用牺牲阳极保护法、有机涂料保护法、化学镀镍磷保护法等。这些方法对换热器管束的防腐性能和使用寿命都有所提高，受到企业的一定青睐，但由于还存在一定的不足之处，而限制了它们的使用范围。为弥补这些表面防护技术的不足，国内又发明了用渗铝钢管制作换热器管束的表面保护方法，实践证明这种换热器管束具有优良的抗高温氧化、抗低温硫化、抗氢裂，抗氮化物、硫化物、有机酸腐蚀的性能，但用渗铝管制作的换热器管束仍然存在不可克服的缺点，对某些腐蚀尤其是局部腐蚀没有起到很好的防护作用。中国发明专利CN1227272A公开了一种钢材热浸镀铝工艺，属于溶剂法热浸镀铝，该工艺是在镀件表面涂上助镀液，然后再进行热浸镀，助镀剂是由30～60％的氯化钾、15～45％的氯化钠、10～40％的冰晶石和5～30％的氟化铝作成的澄清溶液。

发明内容    本发明的目的是为了克服上述技术存在的不足，为解决：如采用热镀--扩散法、粉末填充渗铝法，钢管渗铝层存在严重的质量缺陷，钢管渗铝后造成焊接困难且焊缝防腐性能较差、用渗铝管制造换热器管束并不能控制局部腐蚀类型及渗铝使钢管机械性能降低而限制其使用范围等缺点，提供了一种可对普通碳钢或合金钢制造的换热器管束进行整体热浸镀铝，能生产出耐高温、防腐蚀、抗磨损、使用寿命长的换热器的——整体热浸镀铝换热器及其工艺方法。

本发明整体热浸镀铝换热器及其工艺内容简述：

本发明整体热浸镀铝换热器及其工艺，其特征在于：采用钢材按现有方法制造出换热器管束，再将管束整体进行热浸镀铝，使管束的换热管、管板、折流板等部件同时在相同工艺条件下进行镀渗铝层防护处理，其工艺流程为：管束制造→前处理→助镀处理→保温预热→熔盐处理→热浸镀铝→保温缓冷→后处理→包装；

(1)、管束在铝锅内的镀铝时间为20～30分钟，镀铝温度控制在690～710℃之间；

(2)、采用二浴法及对钢基体浸润性较好的熔盐配方，在盐锅内对管束进行彻底盐浴处理，熔盐配方为：NaCL 43％、KCL 37％、Na₃ALF₆16％、ALF₃4％、熔盐熔点640℃，盐浴是在盐锅中进行；

(3)、在镀铝时对管束进行旋转和上下移动，旋转速度为每分钟两圈，上下移动速度为每分钟4～8米；可在钢材基体的表面形成50～100μm的Fe-AL合金层以及50～70μm的纯铝层；

(4)、经过热浸镀铝后的管束立刻移到保温炉中进行缓冷，保温炉预热温度为200℃，此时管束的温度为680～700℃放入保温炉后，炉内温度可达670～680℃，在此条件下进行保温和缓慢冷却，由于保温炉内温度较高，可以加速纯铝表面与空气氧化，形成致密的AL₂O₃钝化薄膜；