專利名稱：抗應(yīng)力腐蝕的稀土合金鋼管殼式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及石油化工裝置中的熱交換器領(lǐng)域。
在石油化工系統(tǒng)中普遍存在著H2S和Cl-的應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，特別是被用作傳熱設(shè)備的換熱器，一般金屬材料很難解決H2S和Cl-的應(yīng)力腐蝕問題，一些企業(yè)在碳鋼(如10#、16MnR等)材料所不能解決的情況下而采用噴涂，而涂料在高溫和沖刷的作用下容易脫落，其耐腐蝕效果并不明顯，而不銹鋼不僅價格高而且還不能解決應(yīng)力腐蝕問題，因?yàn)槿芤航橘|(zhì)中的氯離子≥10PPm和H2S≥100PPm時便會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的敏感性。此外，不銹鋼的導(dǎo)熱性能較差，一般僅為碳鋼和低合金鋼的1/3，在選用不銹鋼材料時，還必須對換熱器的換熱面積進(jìn)行擴(kuò)容，不僅效率低，而且還額外增加投資成本。
本發(fā)明的目的在于提供一種既耐應(yīng)力腐蝕又耐均勻腐蝕，而價格又相對低廉的抗應(yīng)力腐蝕的換熱器產(chǎn)品。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)施的本人于98年9月29日中報(bào)了專利“抗硫腐蝕的特殊鋼管”(申報(bào)號98121615.3)，其中的12Cr2AlMoV具有特殊的抗應(yīng)力腐蝕性能，在此基礎(chǔ)上又改進(jìn)開發(fā)了08～09Cr2AlMoRE的稀土合金鋼，并已申報(bào)發(fā)明專利。本發(fā)明專利的特點(diǎn)就是用08～09Cr2AlMoRE的冷拔無縫鋼管和板材為主體的防腐材料制作換熱器管束和殼體。具體方案為凡在管程和殼程中走H2S和Cl-等腐蝕介質(zhì)的條件下均可使用08～09Cr2AlMoRE冷拔鋼管制作的換熱器，一般濃度條件為Cl-≥10PPm、H2S≥100PPm。換熱器管束的管板在腐蝕不太嚴(yán)重的情況下可選用16Mn鍛，在腐蝕較重的情況下應(yīng)選用與管材匹配的材質(zhì)，或耐蝕成分相近的材質(zhì)，如12Cr2Mol、12CrlAlMoV、15CrMoV、15CrMo等低合金鉻鉬鋼系鍛件，筒體用08～09Cr2AlMoRE鋼板材。本技術(shù)方案所選鋼種08～09Cr2AlMoRE的耐腐蝕性能如下1.幾種鋼的耐腐蝕性能對比表1 均勻腐蝕試驗(yàn)對比
注腐蝕速率單位為mg/cm2h
表2 H2S介質(zhì)模擬工況的腐蝕試驗(yàn)對比(浸泡時間144h)
2.抗H2S應(yīng)力腐蝕性能表3
08～09Cr2AlMoRE的抗應(yīng)力腐蝕的恒負(fù)荷臨界拉伸斷裂應(yīng)力值，遠(yuǎn)高于美國腐蝕工程師協(xié)會NACE MRO175-97中規(guī)定的σth≥0.45σs要求，完全適合在抗H2S應(yīng)力腐蝕環(huán)境中應(yīng)用。
下面結(jié)合圖示作進(jìn)一步說明

圖1為浮頭式弓形折流板換熱器，其中件(1)為殼體，件(2)為短節(jié)，件(3)為封頭，件(4-0)為管束。件(4)中，(4-1)為管板，(4-2)為換熱管，(4-3)為弓形折流板。
圖2為浮頭式折流桿換熱器，其中件(1)為殼體，件(2)為短節(jié)，件(3)為封頭，件(4-0)為管束。件(4)中，(4-1)為管板，(4-2)為換熱管，(4-3)為折流桿。
圖3為浮頭式U型管換熱器，其中件(1)為殼體，件(2)為短節(jié)，件(3)為封頭，件(4-0)為管束。件(4)中，(4-1)為管板，(4-2)為U型換熱管，(4-3)為折流板。
圖4為固定管板式換熱器，其中件(1)為殼體，件(2)為短節(jié)，件(3)為封頭，件(4-0)為管束，件(4)中，(4-1)為管板，(4-2)為換熱管，(4-3)為折流板。
用08～09Cr2AlMoRE制作的換熱器管束有多種結(jié)構(gòu)1. 浮頭式弓形折流板型管束，圖1中(4-0)，它由管板(4-1)、換熱管(4-2)、弓形折流板(4-3)等構(gòu)成，其所述的換熱管(4-2)為08～09Cr2AlMoRE，管板(4-1)材質(zhì)為08～09Cr2AlMoRE，也可以為16Mn鍛、12Cr2Mol、12CrlAlMoV、15CrMoV、15CrMo等，折流板材質(zhì)為08～09Cr2AlMoRE。2. 浮頭式折流桿型換熱器管束，圖2中(4-0)，它由管板(4-1)、換熱管(4-2)、折流桿(4-3)等構(gòu)成，其所述的換熱管(4-2)為08～09Cr2AlMoRE，管板(4-1)材質(zhì)為
08～09Cr2AlMoRE，也可以為16Mn鍛、12Cr2Mol、12CrlAlMoV、15CrMoV、15CrMo等，折流桿材質(zhì)可以用Q235-A或0Cr13。3. 浮頭式U型管換熱器管束，圖3中(4-0)，它由管板(4-1)、U型管(4-2)、折流板(4-3)等構(gòu)成，其所述的換熱管(4-2)為08～09Cr2AlMoRE，管板(4-1)材質(zhì)為08～09Cr2AlMoRE，也可以為16Mn鍛、12Cr2Mol、12Cr1AlMoV、15CrMoV、15CrMo等。4. 固定管板式換熱器管束，圖4中(4-0)，它由固定管板(4-1)、換熱管(4-2)、折流板(4-3)和筒體(1)所構(gòu)成，管板(4-1)與筒體1焊接而成，換熱管(4-2)為08～09Cr2AlMoRE，管板(4-1)材質(zhì)用08～09Cr2AlMoRE，也可以用12Cr2Mol、12CrlAlMoV、15CrMoV、15CrMo等鉻鉬鋼系。
當(dāng)殼程操作介質(zhì)中有腐蝕介質(zhì)存在時，殼體(1)、短節(jié)(2)、封頭(3)材料也應(yīng)使用08～09Cr2AlMoRE，板材厚度參照GB151-89《鋼制管殼式換熱器》中16MnR的設(shè)計(jì)依據(jù)，焊后應(yīng)進(jìn)行整體回火熱處理。08～09Cr2AlMoRE鋼的筒體和管頭焊在焊前應(yīng)采用焊前預(yù)熱，焊后消除應(yīng)力的SR處理，預(yù)熱溫度為200～250℃，回火溫度為680～730℃。
由于08～09Cr2AlMoRE具有良好的抗應(yīng)力腐蝕性能，管板材質(zhì)除可用與之匹配的材質(zhì)外，還可用化學(xué)成分相近的鉻鉬鋼系鍛件材料，因此用08～09Cr2AlMoRE換熱管為主體防腐材料的換熱器，耐均勻腐蝕優(yōu)于一般碳鋼，抗應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于～般不銹鋼，具有較高的價格性能比，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯，可廣泛應(yīng)用于石油化工裝置中的腐蝕環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種管殼式換熱器，它是由殼體(1)、短節(jié)(2)、封頭(3)及管束(4-0)所構(gòu)成，其特征在于所述的亮體(1)、短節(jié)(2)、封頭(3)為08～09Cr2AlMoRE的板材，管束(4-0)所用的管板(4-1)用08～09Cr2AlMoRE的鍛件，換熱管(4-2)為08～09Cr2AlMoRE的冷拔鋼管，折流板(4-3)為08～09Cr2AlMoRE鋼板材。
2.如權(quán)利要求書1所述的換熱器，其特征在于管束(4-0)所用的管板(4-1)材質(zhì)還可以用12Cr2Mol、12CrlAlMoV、15CrMoV或15CrMo低合金鉻鉬鋼系鍛件制造。
3.如權(quán)利要求書1所述的換熱器，其特征在于08～09Cr2AlMoRE鋼的筒體和管頭焊在焊前應(yīng)采用200～250℃預(yù)熱，焊后用680～730℃進(jìn)行消除應(yīng)力的回火處理。
全文摘要
本發(fā)明——一種抗應(yīng)力腐蝕的管殼式換熱器,它解決了低合金鉻鉬鋼材料的熱交換器在H
文檔編號F28D7/10GK1310327SQ0111150
公開日2001年8月29日 申請日期2001年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者束潤濤 申請人:束潤濤