專(zhuān)利名稱(chēng)：整體熱浸鍍鋁換熱器及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用熔鹽熱浸鍍鋁的方法，對(duì)管殼式換熱器管束進(jìn)行整體熱浸鍍鋁的工藝方法。
背景技術(shù)：
換熱器廣泛應(yīng)用于化工、煉油、食品、動(dòng)力、原子能等行業(yè)，在石油化工企業(yè)中占總投資的20％，設(shè)備總量的40％是換熱器，換熱器管束多采用碳鋼制造。由于換熱器里冷卻水中溶解氧的氧極化作用，腐蝕極為嚴(yán)重，加之換熱器中工作介質(zhì)里含有無(wú)機(jī)鹽、硫化物、氮化物、有機(jī)鹽、氧、二氧化碳、水份等具有高腐蝕性的雜質(zhì)，所以碳鋼制造的換熱器管束少則使用壽命只有幾個(gè)月，多則一二年；還有采用合金鋼制造的換熱器管束腐蝕亦很?chē)?yán)重，最大的局部腐蝕速率高達(dá)10mm/年以上，平均腐蝕速率也達(dá)到2.5～5.0mm/年。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料介紹，換熱器的損壞率(主要是管束)在所有石化設(shè)備損壞的比例中所占比例最大。換熱器之所以有如此高的腐蝕損壞率，除制造材料的因素外，其主要原因之一是因?yàn)槟壳皳Q熱器管束的制造技術(shù)和防腐技術(shù)都不能很好的防止或控制腐蝕損壞的進(jìn)行。由于管殼式換熱器是采用金屬材料通過(guò)沖壓焊接成型制造的，管板或換熱管通過(guò)焊接、脹接或脹焊接方式連接起來(lái)，在焊口或脹口附近產(chǎn)生殘余焊接應(yīng)力，或殘余擴(kuò)脹拉引應(yīng)力，再加之設(shè)備運(yùn)行中的工作壓力造成的拉應(yīng)力，使管板和換熱管接頭處形成易損區(qū)，在腐蝕介質(zhì)中極易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂；另外在換熱管與管板的焊接時(shí)存在的間隙，使電解質(zhì)溶液進(jìn)入縫隙之中，并在其中停滯，更加劇了腐蝕。目前，國(guó)內(nèi)為提高換熱器防腐性能，延長(zhǎng)其使用壽命，其一是采用更耐腐、耐沖刷的合金材料或非金屬材料制造換熱器，如，采用SAF-2205雙相不銹鋼等合金材料及陶瓷材料、不透性石墨等非金屬材料制造。由于新型合金材料價(jià)格十分昂貴，使一次性投資大大增加，增大了生產(chǎn)及檢修成本并不被用戶(hù)看好。另一條途徑是對(duì)鋼鐵材料換熱器進(jìn)行表面保護(hù)，進(jìn)而提高設(shè)備的使用壽命，如采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法、有機(jī)涂料保護(hù)法、化學(xué)鍍鎳磷保護(hù)法等。這些方法對(duì)換熱器管束的防腐性能和使用壽命都有所提高，受到企業(yè)的一定青睞，但由于還存在一定的不足之處，而限制了它們的使用范圍。為彌補(bǔ)這些表面防護(hù)技術(shù)的不足，國(guó)內(nèi)又發(fā)明了用滲鋁鋼管制作換熱器管束的表面保護(hù)方法，實(shí)踐證明這種換熱器管束具有優(yōu)良的抗高溫氧化、抗低溫硫化、抗氫裂，抗氮化物、硫化物、有機(jī)酸腐蝕的性能，但用滲鋁管制作的換熱器管束仍然存在不可克服的缺點(diǎn)，對(duì)某些腐蝕尤其是局部腐蝕沒(méi)有起到很好的防護(hù)作用。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN1227272A公開(kāi)了一種鋼材熱浸鍍鋁工藝，屬于溶劑法熱浸鍍鋁，該工藝是在鍍件表面涂上助鍍液，然后再進(jìn)行熱浸鍍，助鍍劑是由30～60％的氯化鉀、15～45％的氯化鈉、10～40％的冰晶石和5～30％的氟化鋁作成的澄清溶液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述技術(shù)存在的不足，為解決如采用熱鍍--擴(kuò)散法、粉末填充滲鋁法，鋼管滲鋁層存在嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，鋼管滲鋁后造成焊接困難且焊縫防腐性能較差、用滲鋁管制造換熱器管束并不能控制局部腐蝕類(lèi)型及滲鋁使鋼管機(jī)械性能降低而限制其使用范圍等缺點(diǎn)，提供了一種可對(duì)普通碳鋼或合金鋼制造的換熱器管束進(jìn)行整體熱浸鍍鋁，能生產(chǎn)出耐高溫、防腐蝕、抗磨損、使用壽命長(zhǎng)的換熱器的——整體熱浸鍍鋁換熱器及其工藝方法。
本發(fā)明整體熱浸鍍鋁換熱器及其工藝內(nèi)容簡(jiǎn)述本發(fā)明整體熱浸鍍鋁換熱器及其工藝，其特征在于采用鋼材按現(xiàn)有方法制造出換熱器管束，再將管束整體進(jìn)行熱浸鍍鋁，使管束的換熱管、管板、折流板等部件同時(shí)在相同工藝條件下進(jìn)行鍍滲鋁層防護(hù)處理，其工藝流程為管束制造→前處理→助鍍處理→保溫預(yù)熱→熔鹽處理→熱浸鍍鋁→保溫緩冷→后處理→包裝；(1)、管束在鋁鍋內(nèi)的鍍鋁時(shí)間為20～30分鐘，鍍鋁溫度控制在690～710℃之間；(2)、采用二浴法及對(duì)鋼基體浸潤(rùn)性較好的熔鹽配方，在鹽鍋內(nèi)對(duì)管束進(jìn)行徹底鹽浴處理，熔鹽配方為NaCL 43％、KCL 37％、Na3ALF616％、ALF34％、熔鹽熔點(diǎn)640℃，鹽浴是在鹽鍋中進(jìn)行；(3)、在鍍鋁時(shí)對(duì)管束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘兩圈，上下移動(dòng)速度為每分鐘4～8米；可在鋼材基體的表面形成50～100μm的Fe-AL合金層以及50～70μm的純鋁層；(4)、經(jīng)過(guò)熱浸鍍鋁后的管束立刻移到保溫爐中進(jìn)行緩冷，保溫爐預(yù)熱溫度為200℃，此時(shí)管束的溫度為680～700℃放入保溫爐后，爐內(nèi)溫度可達(dá)670～680℃，在此條件下進(jìn)行保溫和緩慢冷卻，由于保溫爐內(nèi)溫度較高，可以加速純鋁表面與空氣氧化，形成致密的AL2O3鈍化薄膜；
(5)、為消除管束加工后的殘余應(yīng)力，鹽鍋溫度控制在710℃內(nèi)，管束在鹽鍋內(nèi)的處理時(shí)間為2個(gè)小時(shí)；鋁鍋溫度控制在720℃內(nèi)，管束在鋁鍋內(nèi)的處理時(shí)間為30分鐘；保溫爐內(nèi)在工件進(jìn)爐后溫度控制在680℃，保溫3小時(shí)30分鐘；管束在以上設(shè)備中在680～720℃的溫度下作業(yè)6小時(shí)，實(shí)現(xiàn)高溫完全退火，不改變金相組織；(6)、在管束從鹽鍋移至鋁鍋，從鋁鍋再移至保溫爐時(shí)，當(dāng)管束從鍋中提出時(shí)就從上至下加掛保溫罩，使管束不暴露在空氣之中，保溫罩內(nèi)的溫度控制在640～660℃；(7)、為適應(yīng)助鍍劑處理后管束進(jìn)行預(yù)熱的要求，助鍍劑的配方組份為NaCL 3％、KCL 3％、ZnCL 91％、NaF 3％，助鍍劑溫度控制在90℃以上，濃度為飽和溶液；(8)、為保證管束內(nèi)外都不產(chǎn)生漏鍍且鍍層厚度均勻一致，增加熔鹽的流動(dòng)性，配制熔鹽熔點(diǎn)為640℃，處理溫度為680～710℃；管束在旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)狀態(tài)下與鹽液、鋁液進(jìn)行接觸，保證鹽鍋內(nèi)各種組份的均勻一致、鋁鍋內(nèi)鋁鐵合金的均勻分布；在管束鹽浴處理前向鹽鍋或鋁鍋內(nèi)加入2～5％的氟化鎂，并徹底清除懸浮在鹽液之上或鋁液之中的雜質(zhì)；(9)、為控制溫差應(yīng)力，保證管束幾何尺寸和形狀，采用豎式預(yù)熱爐及電熱管加熱，電熱管的分布為底層分布和爐壁分布相結(jié)合，電熱管的總功率為100KW，底部60KW、爐壁40KW；在預(yù)熱爐內(nèi)設(shè)置內(nèi)部熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，溫度高的熱風(fēng)從底部抽出，通過(guò)管道向下輸送；電熱管分為3組控制，底部為一組，爐壁部分為兩組；預(yù)熱在管束未加入預(yù)熱爐前，預(yù)熱爐先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達(dá)到200℃時(shí)放入工件，并對(duì)底部加熱管通電，進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)，然后再對(duì)爐壁加熱管通電；預(yù)熱爐內(nèi)安裝3個(gè)熱電偶測(cè)量管束的溫度，3個(gè)熱電偶分別接觸在管束的最外層、中問(wèn)層和最里層，通過(guò)控制通電和停電時(shí)間使內(nèi)、中、外3個(gè)熱電偶的溫差不大于50℃；在預(yù)熱爐的爐壁內(nèi)安裝隔離套管，以減少電加熱管對(duì)管束外層管的直接輻射；緩冷爐必須保證鍍鋁后的管束緩慢冷卻，在管束放入緩冷爐內(nèi)開(kāi)始3個(gè)半小時(shí)內(nèi)，要保證爐溫680℃溫度恒定，3個(gè)半小時(shí)之后開(kāi)始緩冷，緩冷速度為100℃/小時(shí)，管束外層管、中間管、內(nèi)層管的溫差控制在40℃以下，當(dāng)冷卻溫度達(dá)到100℃時(shí)，逐漸打開(kāi)爐蓋，使管束冷卻到室溫從爐內(nèi)提出。
本發(fā)明整體熱浸鍍鋁換熱器管束在較低溫度下對(duì)SO2和H2S等腐蝕介質(zhì)的耐均勻腐蝕性基本一致，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鎳鉻合金鋼。在耐海水均勻腐蝕性上是碳素鋼的幾倍到幾十倍。在700℃以上時(shí)，主要以高溫氧化為主，克服了純鋁鍍層剝落的缺點(diǎn)。整體熱浸鍍鋁換熱器管束可以消除焊接和脹接殘余應(yīng)力的80％以上，大大地控制了應(yīng)力腐蝕的發(fā)生，并基本上不產(chǎn)生縫隙腐蝕。整體熱浸鍍鋁換熱器管束將換熱管和折流板用鋁釬焊在一起，消除了管束的誘導(dǎo)振動(dòng)，避免了換熱管和折流板鉆孔之間的撞擊破壞。整體熱浸鍍鋁換熱器管束是在鍍鋁前進(jìn)行焊接的，不需改進(jìn)焊接工藝，焊縫質(zhì)量有充分保障，經(jīng)鍍鋁后焊縫質(zhì)量還有顯著提高。整體熱浸鍍鋁換熱器管束由于表面有純鋁層存在，純鋁層表面光滑，在使用中不易結(jié)垢，提高了換熱器的使用性能。通過(guò)本發(fā)明對(duì)普通碳鋼或合金鋼制造的換熱器管束進(jìn)行熱浸鍍鋁，可生產(chǎn)出耐高溫、防腐蝕、抗磨損、使用壽命長(zhǎng)的換熱器管束。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例本發(fā)明的目的是要解決1、要在換熱器管束整體表面實(shí)現(xiàn)鋁鐵合金層、純鋁層、三氧化二鋁層三個(gè)保護(hù)層，在不進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散就能實(shí)現(xiàn)和滲鋁工藝一樣厚度的鋁—鐵合金層，而又要保證純鋁層和三氧化二鋁層的存在。
2、如何控制鹽浴、鍍鋁、保溫的溫度和時(shí)間，使換熱器管束即能獲得符合要求的鋁—鐵合金層厚度，又能最大限度的消除殘余應(yīng)力，增加鹽液、鋁液流動(dòng)性，而又不影響鋼材基體的機(jī)械性能是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3、如何保證在長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱時(shí)，附著在換熱器管束表面的助鍍劑不破裂、不老化、不失效的關(guān)鍵技術(shù)，助鍍劑的配方。
4、在一次鍍上成千根管束，而且組裝成型后的換熱器管束形狀復(fù)雜、縫隙眾多，保證根根換熱管都能獲得全面、均勻、牢固的鍍層，在截面復(fù)雜和縫隙之處不出現(xiàn)死角的辦法是提高融熔液體的流動(dòng)性、減少液體雜質(zhì)。
5、將換熱器管束在熱浸鍍鋁時(shí)的溫差應(yīng)力控制在許可范圍內(nèi)，保證尺寸精度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，是本發(fā)明成敗的關(guān)鍵。
本發(fā)明整體熱浸鍍鋁換熱器及其工藝是這樣實(shí)現(xiàn)的，(1)、根據(jù)對(duì)Fe-AL反應(yīng)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的研究，從延長(zhǎng)鍍鋁時(shí)間著手，增加合金層厚度，將管束在鋁鍋內(nèi)的鍍鋁時(shí)間為20～30分鐘，鍍鋁溫度控制在690～710℃之間。
(2)、采用二浴法及對(duì)鋼基體浸潤(rùn)性較好的熔鹽配方，在鹽鍋內(nèi)對(duì)管束進(jìn)行徹底鹽浴處理，使鋼基體得到良好浸潤(rùn)，創(chuàng)造較好的合金化條件。熔鹽配方為NaCL 43％、KCL 37％、Na3ALF616％、ALF34％、熔鹽熔點(diǎn)640℃。鹽浴是在鹽鍋中進(jìn)行，鹽鍋直徑Φ1300mm，深7000mm。
(3)、合金層的生成還取決于兩個(gè)界面的移動(dòng)狀況，以及基體表面溫度，界面兩種金屬的混合方式，濃度比例等因素；本發(fā)明在鍍鋁時(shí)對(duì)管束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘兩圈，上下移動(dòng)速度為每分鐘4～8米?？稍阡摬幕w的表面形成50～100μm的Fe-AL合金層以及60μm左右的純鋁層。
(4)、經(jīng)過(guò)熱浸鍍鋁后的換熱器管束立刻移到保溫爐中進(jìn)行緩冷，保溫爐預(yù)熱溫度為200℃，此時(shí)管束的溫度近700℃放入保溫爐后，爐內(nèi)溫度可達(dá)680℃左右，在此條件下進(jìn)行保溫和緩慢冷卻，由于保溫爐內(nèi)溫度較高，可以加速純鋁表面與空氣氧化，形成致密的AL2O3鈍化薄膜。
(5)、為消除換熱器管束加工后的殘余應(yīng)力，控制應(yīng)力腐蝕的進(jìn)程，通過(guò)鍍鋁最大程度的消除應(yīng)力，還要使鋼材基體不產(chǎn)生相變。采取的辦法是鹽鍋溫度控制在710℃內(nèi)，管束在鹽鍋內(nèi)的處理時(shí)間為2個(gè)小時(shí)；鋁鍋溫度控制在720℃內(nèi)，管束在鋁鍋內(nèi)的處理時(shí)間為30分鐘；保溫爐內(nèi)在工件進(jìn)爐后溫度控制在680℃，保溫3小時(shí)30分鐘；管束在以上設(shè)備中在680～720℃的溫度下作業(yè)約6小時(shí)，根據(jù)熱處理學(xué)理論，鋼結(jié)構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)高溫完全退火，而又不改變金相組織；在管束從鹽鍋移至鋁鍋，從鋁鍋再移至保溫爐時(shí)，當(dāng)管束從鍋中提出時(shí)就從上至下加掛保溫罩，使管束不暴露在空氣之中，保溫罩內(nèi)的溫度控制在650℃左右，保證管束在移動(dòng)過(guò)程中不受室溫影響，而產(chǎn)生二次應(yīng)力。；(6)、保證助鍍劑不失效的技術(shù)方案換熱器管束在堿洗、酸洗、水洗之后，表面雜物和氧化鐵皮已經(jīng)清除干凈，為避免二次氧化進(jìn)行助鍍劑處理。為適應(yīng)助鍍劑處理后管束進(jìn)行預(yù)熱的要求，助鍍劑的配方組份為NaCL 3％、KCL 3％、ZnCL 91％、NaF 3％，該助鍍劑形成的鈍化膜可保證在500℃時(shí)不失效，助鍍劑溫度控制在90℃以上，濃度為飽和溶液。
(7)、為保證換熱器管束鍍層全面、均勻、無(wú)死角的技術(shù)方案為使管束內(nèi)外都不產(chǎn)生漏鍍且鍍層厚度均勻一致，增加熔鹽的流動(dòng)性，配制熔點(diǎn)較低的熔鹽，由于熔鹽的處理溫度較高，以增加其流動(dòng)性。采取熔鹽熔點(diǎn)為640℃，處理溫度為680～710℃，所以有良好的流動(dòng)性，保證管束的各個(gè)工作面全部均勻的與熔鹽充分接觸；無(wú)論是在鹽鍋還是鋁鍋之內(nèi)，都要使管束在旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)狀態(tài)下與鹽液、鋁液進(jìn)行接觸，保證鹽鍋內(nèi)各種組份的均勻一致、鋁鍋內(nèi)鋁鐵合金的均勻分布，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使熔融的液體接觸到管束的各個(gè)部位，不產(chǎn)生漏鍍和保證鍍層厚度均勻；為保證鹽鍋清潔，減少鹽液中鹽與鐵、鹽與鋁產(chǎn)生的高熔點(diǎn)化合物，避免這些化合物附著在管束表面，影響鍍層質(zhì)量，在管束鹽浴處理前向鹽鍋或鋁鍋內(nèi)加入2～5％的氟化鎂，它的作用是與各種雜質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成較大顆粒上浮于鹽液表面，同時(shí)將這些浮于鹽液表面化合物及時(shí)撈出；由于鋁和鐵可以相互反應(yīng)，在鋁鍋內(nèi)生成鋁鐵合金雜質(zhì)，對(duì)表面鍍層質(zhì)量影響較大，易造成鍍層不均勻、疏松、有孔洞等缺陷，鋁鐵合金雜質(zhì)比重較大，多沉在鋁液下部，所以對(duì)管束下部鍍層質(zhì)量影響較大，為消除這種現(xiàn)象，在鍍管束之前要進(jìn)行撈渣，并要反復(fù)進(jìn)行多次，徹底清除懸浮在鹽液之上或鋁液之中的雜質(zhì)；(8)、控制溫差應(yīng)力，保證換熱器管束幾何尺寸和形狀的技術(shù)方案溫差應(yīng)力主要產(chǎn)生在管束預(yù)熱和緩冷兩個(gè)工序；受力不均也可產(chǎn)生高溫下管束的變形，主要產(chǎn)生在鹽浴和鍍鋁兩個(gè)工序。為避免這些原由產(chǎn)生的變形，采用的辦法是合理設(shè)計(jì)預(yù)熱爐結(jié)構(gòu)，使管束在預(yù)熱時(shí)外層管和內(nèi)層管的溫度差控制在一定范圍之內(nèi)。采用豎式預(yù)熱爐及電熱管加熱，電熱管的分布為底層分布和爐壁分布相結(jié)合，電熱管的總功率為100KW，底部60KW、爐壁40KW。在預(yù)熱爐內(nèi)設(shè)置內(nèi)部熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，溫度高的熱風(fēng)從底部抽出，通過(guò)管道向下輸送；電熱管分為3組控制，底部為一組，爐壁部分為兩組。預(yù)熱方案是在管束未加入預(yù)熱爐前，預(yù)熱爐先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達(dá)到200℃時(shí)放入工件，并對(duì)底部加熱管通電，進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)，加熱一定時(shí)間后，然后再對(duì)爐壁加熱管通電。預(yù)熱爐內(nèi)安裝3個(gè)熱電偶測(cè)量管束的溫度，3個(gè)熱電偶分別接觸在管束的最外層、中間層和最里層，通過(guò)控制通電和停電時(shí)間，使內(nèi)、中、外3個(gè)熱電偶的溫差不大于50℃。在預(yù)熱爐的爐壁內(nèi)安裝隔離套管，以減少電加熱管對(duì)管束外層管的直接輻射。緩冷爐必須保證鍍鋁后的管束緩慢冷卻，在管束放入緩冷爐內(nèi)開(kāi)始3個(gè)半小時(shí)內(nèi)，要保證爐溫680℃溫度恒定，3個(gè)半小時(shí)之后開(kāi)始緩冷，緩冷速度為100℃/小時(shí)，管束外層管、中間管、內(nèi)層管的溫差控制在40℃以下，緩冷爐為豎式結(jié)構(gòu)，外加良好保溫層，緩冷爐安裝內(nèi)循環(huán)裝置，循環(huán)風(fēng)力不可過(guò)大，使?fàn)t內(nèi)熱風(fēng)緩慢流動(dòng)即可，當(dāng)冷卻溫度達(dá)到100℃時(shí)，逐漸打開(kāi)爐蓋，使管束冷卻到室溫從爐內(nèi)提出。管束在鹽浴或鍍鋁時(shí)，由于全部浸在同一溫度液體中，內(nèi)外溫差不大，不會(huì)產(chǎn)生溫差應(yīng)力，造成塑性變形，但為避免產(chǎn)生由于管束在吊掛時(shí)不能保持垂直而產(chǎn)生的附加彎矩，管束的吊具必須進(jìn)行機(jī)械加工，使吊板能夠保持水平，管束保持垂直。上述技術(shù)方案是在鋁鍋、鹽鍋供熱穩(wěn)定的前提下進(jìn)行的，在鍍換熱器管束時(shí)，必須對(duì)燃油質(zhì)量、設(shè)備運(yùn)行狀況有嚴(yán)格的要求。
權(quán)利要求
1.一種整體熱浸鍍鋁換熱器，其特征在于采用鋼材按現(xiàn)有方法制造出換熱器管束，再將管束整體進(jìn)行熱浸鍍鋁，使管束的換熱管、管板、折流板等部件同時(shí)在相同工藝條件下進(jìn)行鍍滲鋁層防護(hù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體熱浸鍍鋁換熱器，其特征在于工藝流程為管束制造→前處理→助鍍處理→保溫預(yù)熱→熔鹽處理→熱浸鍍鋁→保溫緩冷→后處理→包裝；(1)、換熱器管束在鋁鍋內(nèi)的鍍鋁時(shí)間為20～30分鐘，鍍鋁溫度控制在690～710℃之間；(2)、采用二浴法及對(duì)鋼基體浸潤(rùn)性較好的熔鹽配方，在鹽鍋內(nèi)對(duì)管束進(jìn)行徹底鹽浴處理，熔鹽配方為NaCL 43％、KCL 37％、Na3ALF616％、ALF34％、熔鹽熔點(diǎn)640℃，鹽浴是在鹽鍋中進(jìn)行；(3)、在鍍鋁時(shí)對(duì)管束進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘兩圈，上下移動(dòng)速度為每分鐘4～8米；可在鋼材基體的表面形成50～100μm的Fe-AL合金層以及50～70μm的純鋁層；(4)、經(jīng)過(guò)熱浸鍍鋁后的換熱器管束立刻移到保溫爐中進(jìn)行緩冷，保溫爐預(yù)熱溫度為200℃，此時(shí)管束的溫度為680～700℃放入保溫爐后，爐內(nèi)溫度可達(dá)670～680℃，在此條件下進(jìn)行保溫和緩慢冷卻，由于保溫爐內(nèi)溫度較高，可以加速純鋁表面與空氣氧化，形成致密的AL2O3鈍化薄膜；(5)、為消除管束加工后的殘余應(yīng)力，鹽鍋溫度控制在710℃內(nèi)，換熱器管束在鹽鍋內(nèi)的處理時(shí)間為2個(gè)小時(shí)；鋁鍋溫度控制在720℃內(nèi)，管束在鋁鍋內(nèi)的處理時(shí)間為30分鐘；保溫爐內(nèi)在工件進(jìn)爐后溫度控制在680℃，保溫3小時(shí)30分鐘；管束在以上設(shè)備中在680～720℃的溫度下作業(yè)6小時(shí)，實(shí)現(xiàn)高溫完全退火，不改變金相組織；(6)、在換熱器管束從鹽鍋移至鋁鍋，從鋁鍋再移至保溫爐時(shí)，當(dāng)管束從鍋中提出時(shí)就從上至下加掛保溫罩，使管束不暴露在空氣之中，保溫罩內(nèi)的溫度控制在640～660℃；(7)、為適應(yīng)助鍍劑處理后換熱器管束進(jìn)行預(yù)熱的要求，助鍍劑的配方組份為NaCL 3％、KCL 3％、ZnCL 91％、NaF 3％，助鍍劑溫度控制在90℃以上，濃度為飽和溶液；(8)、為保證換熱器管束內(nèi)外都不產(chǎn)生漏鍍且鍍層厚度均勻一致，增加熔鹽的流動(dòng)性，配制熔鹽熔點(diǎn)為640℃，處理溫度為680～710℃；管束在旋轉(zhuǎn)和上下移動(dòng)狀態(tài)下與鹽液、鋁液進(jìn)行接觸，保證鹽鍋內(nèi)各種組份的均勻一致、鋁鍋內(nèi)鋁鐵合金的均勻分布；在管束鹽浴處理前向鹽鍋或鋁鍋內(nèi)加入2～5％的氟化鎂，并徹底清除懸浮在鹽液之上或鋁液之中的雜質(zhì)；(9)、為控制溫差應(yīng)力，保證換熱器管束幾何尺寸和形狀，采用豎式預(yù)熱爐及電熱管加熱，電熱管的分布為底層分布和爐壁分布相結(jié)合，電熱管的總功率為100KW，底部60KW、爐壁40KW；在預(yù)熱爐內(nèi)設(shè)置內(nèi)部熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，溫度高的熱風(fēng)從底部抽出，通過(guò)管道向下輸送；電熱管分為3組控制，底部為一組，爐壁部分為兩組；預(yù)熱在管束未加入預(yù)熱爐前，預(yù)熱爐先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度達(dá)到200℃時(shí)放入工件，并對(duì)底部加熱管通電，進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)，然后再對(duì)爐壁加熱管通電；預(yù)熱爐內(nèi)安裝3個(gè)熱電偶測(cè)量管束的溫度，3個(gè)熱電偶分別接觸在管束的最外層、中間層和最里層，通過(guò)控制通電和停電時(shí)間使內(nèi)、中、外3個(gè)熱電偶的溫差不大于50℃；在預(yù)熱爐的爐壁內(nèi)安裝隔離套管，以減少電加熱管對(duì)管束外層管的直接輻射；緩冷爐必須保證鍍鋁后的管束緩慢冷卻，在管束放入緩冷爐內(nèi)開(kāi)始3個(gè)半小時(shí)內(nèi)，要保證爐溫680℃溫度恒定，3個(gè)半小時(shí)之后開(kāi)始緩冷，緩冷速度為100℃/小時(shí)，管束外層管、中間管、內(nèi)層管的溫差控制在40℃以下，當(dāng)冷卻溫度達(dá)到100℃時(shí)，逐漸打開(kāi)爐蓋，使管束冷卻到室溫從爐內(nèi)提出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用熔鹽熱浸鍍鋁的方法,對(duì)管殼式換熱器管束進(jìn)行整體熱浸鍍鋁及其工藝,其特征在于:采用鋼材按現(xiàn)有方法制造出換熱器管束,再將管束整體進(jìn)行熱浸鍍鋁,使管束的換熱管、管板、折流板等部件同時(shí)在相同工藝條件下進(jìn)行鍍滲鋁層防護(hù)處理,其工藝流程為:管束制造→前處理→助鍍處理→保溫預(yù)熱→熔鹽處理→熱浸鍍鋁→保溫緩冷→后處理→包裝。本發(fā)明整體熱浸鍍鋁換熱器管束在較低溫度下對(duì)SO
文檔編號(hào)C23C2/04GK1381607SQ02109108
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月29日
發(fā)明者秦方, 靖殿貴, 劉勝濱 申請(qǐng)人:鞍山市銀馬熱浸鍍鋁有限公司