專利名稱：用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料防腐領(lǐng)域，涉及化工石油換熱設(shè)備碳鋼換熱管的防腐，尤其是用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)加工進(jìn)口高硫、高酸值原油的不斷增加，設(shè)備腐蝕問(wèn)題對(duì)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行越來(lái)越構(gòu)成威脅。而普通涂層防腐存在著不耐高溫、不耐沖刷、易老化等缺陷，而依靠升級(jí)材料等級(jí)將大大增加建設(shè)投入，且不銹鋼材料抗H2S腐蝕性不高。固態(tài)擴(kuò)散滲鋁技術(shù)可以很好地解決設(shè)備投資與材料抗腐蝕性直接的矛盾，有著很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
通過(guò)檢索，未發(fā)現(xiàn)與本專利申請(qǐng)相同的技術(shù)文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，以有效提高碳鋼設(shè)備對(duì)高含硫原油防腐蝕效果，降低設(shè)備成本。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下所述其他材料包括氫氧化鈉、葡萄糖酸鈉、玻璃粉、NaF, NH4C1、耐火泥，其重量比例為氫氧化鈉葡萄糖酸鈉玻璃粉NaF =NH4Cl :耐火泥=1:0. 3 :4:1:0. 8:15。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明處理后的換熱管，其整體機(jī)械性能基本保持不變，而表面滲鋁層具有優(yōu)異的抗高溫氧化性能和耐腐蝕性能，且還具有很好的抗?jié)B碳性和抗?jié)B氫性，滲鋁層在2400C 500°C范圍內(nèi)具有優(yōu)異的抗高溫S、H2S, SO2, SO3和RCOOH(環(huán)炕酸〉的腐蝕能力，在1200C以下低溫濕環(huán)境中有優(yōu)良的抗H2S、CO、CO2, NH3> HCN、HNO3和海水等介質(zhì)的腐蝕能力，尤其是抗H2S腐蝕，對(duì)不銹鋼的具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。2、本發(fā)明所采用的滲箱的結(jié)構(gòu)型式和滲劑配比、工藝方法操作簡(jiǎn)單，省時(shí)，省力，環(huán)境污染小，在石油、化工、冶金、電力等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，適用于非HCl環(huán)境高含硫原油換熱設(shè)備的換熱管內(nèi)外壁防腐。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。為便于敘述整個(gè)工藝流程，首先敘述一下滲箱的結(jié)構(gòu)1、滲箱為長(zhǎng)方體形，也可以是圓形(適用于井式爐)，包括箱體、箱蓋及熱電偶，所用材料為3 20鋼板(0235及以上)，筋板采用δ 14鋼板，箱體連接環(huán)板采用δ26鋼板；箱體焊縫棱角度不超過(guò)(1/10壁厚+2) mm,直線度不超過(guò)1%全長(zhǎng)；2、所有箱體焊縫均為連續(xù)焊，箱體(含頂蓋)本體連接焊縫進(jìn)行100%UT檢測(cè)，JB4730-2005標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)合格，未標(biāo)注焊腳為較薄件厚度，筋板采用50*50mm交錯(cuò)斷續(xù)焊。
3、每3000mm設(shè)置一個(gè)熱電偶，熱電偶設(shè)置在1/2箱體高度，位置居中，引線由透氣孔穿出。4、滲箱頂蓋外半管在工件及滲劑充裝完畢后施焊，施焊后保證無(wú)泄漏。一種用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，步驟是⑴將多種金屬與非金屬材料按一定比例(鋁粉材料占80-85%，石墨粉材料占10%，其他材料占6-10%)配好，在400°C以下密閉冶煉成固態(tài)合金，然后將此合金磨成20(Γ300目的粉末，這種合金粉末稱為滲鋁劑；⑵滲鋁劑主要成分為氫氧化鈉、葡 萄糖酸鈉、三氧化二鋁、鋁粉、石墨粉、玻璃粉、耐火泥、NaF、NH4C1等；其中，氫氧化鈉、葡萄糖酸鈉、玻璃粉、NaF、NH4Cl、耐火泥的重量比例為氫氧化鈉葡萄糖酸鈉玻璃粉:NaF =NH4Cl :耐火泥=1:0. 3 :4:1:0. 8:15。⑶將被滲工件按水平分層裝入滲箱內(nèi)，然后向滲箱內(nèi)裝入調(diào)配好的滲鋁劑，邊裝滲鋁劑邊振動(dòng)滲箱，使?jié)B鋁劑嚴(yán)實(shí)充滿箱內(nèi)工件與工件間、工件與箱體間的所有空間，工件之間最小間距為10mm，依據(jù)工件大小在層間放置1-2支熱電偶，熱電偶需加金屬護(hù)套，引線從透氣孔穿出，加滿滲鋁劑后將箱體按要求密封。為了換熱管內(nèi)防腐的滲鋁劑便于清理，需增加一定比率型砂(比例1%)，以確保潰散性；⑷將滲箱放進(jìn)加熱爐內(nèi)，按設(shè)定的工藝曲線升溫、恒溫、降溫、停爐冷卻到一定溫度時(shí)，即溫升速度小于300°C /h，恒溫溫度為700-900°C，恒溫時(shí)間4_6h條件下滲箱出爐。滲箱表面降到40°C以下時(shí)，打開滲箱工件與滲鋁劑一起出箱、工件與滲鋁劑劑分離、工件清理、檢查驗(yàn)收入庫(kù)、滲劑回收再用。本發(fā)明所涉及的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁的工作機(jī)理滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法是將被滲工件和固體粉末滲鋁劑，按一定要求裝入一個(gè)特制的箱體內(nèi)密閉，放進(jìn)加熱爐內(nèi)，按一定的要求加熱、恒溫，在加熱過(guò)程中滲鋁劑內(nèi)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)、使?jié)B劑中的鋁原子活化、從而將鋁原子滲透(擴(kuò)散)到鋼表層基體內(nèi)，在鋼表層基體內(nèi)形成一層鐵招合金的過(guò)程。滲層的組織及硬度與鋁含量的關(guān)系。根據(jù)鐵鋁合金狀態(tài)圖，隨著滲層中鋁含量的增加、在滲層中依次出現(xiàn)鋁在α鐵中的固熔體、Fe3Al、FeAl、FeAl2和少量的Fe2Al5及FeAl3等，滲層組織、硬度及鋁含量有以下對(duì)應(yīng)關(guān)系a滲層表面主要成份是FeAl2和少量的Fe2Al5及FeAl315這層最硬在HVa(l550(THVo.o5650左右，這層的鋁含量在45% (wt)左右；b第二層主要成份是Al4C3相，灰色棒狀；(3第三層主要成份是？41、硬度值!1\(153001^(|.(15500左右，這層鋁含量32%(被)左右；d第四層主要成份是Fe3Al,硬度在HVaQ5400以下，這層鋁含量在14%以下；e第五層Al在α鐵中的固熔體，硬度在HVQ.Q5300以下，鋁含量在10%(wt)以下。f第六層為貧碳區(qū)。g第七層為富碳區(qū)。滲鋁層分為以上七層僅為理論上的表述，在實(shí)際上有些層可能不存在，有些即使存在層間也沒有明顯界限。3、固體粉末滲劑作用將多種金屬與非金屬材料按一定比例配好，在特定的環(huán)境下冶煉成合金、然后將此合金磨成20(Γ300目的粉末，這種合金粉末稱為滲鋁劑。其作用有以下四個(gè)一是作為熱載體，使被其包埋的工件均勻受熱；二是作為填充材料、嚴(yán)密充滿工件與工件，工件與滲箱間的所有空間，使工件無(wú)法變形；三是此滲劑具有除去工件表面浮銹功能，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)滲劑中的某些成份與工件上的氧化鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，除去工件上的銹；因是滲劑與混合其中的鋁粉、催滲劑等在加熱過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)，使鋁原子活化達(dá)到進(jìn)入鋼表面基體的條件。 ①滲劑、換熱管分層裝填在滲箱內(nèi)，根據(jù)換熱換長(zhǎng)度，滲箱可分為立式、臥式；②箱內(nèi)設(shè)置熱電偶，便于進(jìn)行溫度控制；③采用固體粉末包層埋，接觸充分、擴(kuò)散均勻，工件不需酸洗除銹。在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)酸性污染物排放；④是滲劑可長(zhǎng)期使用，有效地降低了生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，其特征在于步驟是 ⑴將多種金屬與非金屬材料按比例配好，在400°C以下密閉冶煉成固態(tài)合金，然后將此合金磨成20(Γ300目的粉末，這種合金粉末稱為滲鋁劑； ⑵將被滲工件分層裝入滲箱內(nèi)，然后向滲箱內(nèi)裝入滲鋁劑，邊裝滲鋁劑邊振動(dòng)滲箱，使?jié)B鋁劑嚴(yán)實(shí)充滿箱內(nèi)工件與工件間以及工件與箱體間的所有空間，工件之間最小間距為10mm，依據(jù)工件大小在層間放置1-2支熱電偶，熱電偶需加金屬護(hù)套，引線從透氣孔穿出，加 兩滲招劑后將箱體常封； ⑶將滲箱放進(jìn)加熱爐內(nèi)，按溫升速度小于300°C /h、恒溫溫度為700-900°C、恒溫時(shí)間4-6h加熱，之后滲箱出爐； ⑷當(dāng)滲箱表面溫度降到40°C以下時(shí)，打開滲箱工件與滲鋁劑一起出箱、工件與滲鋁劑劑分離、工件清理、檢查驗(yàn)收入庫(kù)、滲劑回收再用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，其特征在于所述滲鋁劑的原料構(gòu)成及其重量百分比范圍是 鋁粉 80-85% ； 石墨粉 10% ； 其他材料占5-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，其特征在于所述其他材料包括氫氧化鈉、葡萄糖酸鈉、玻璃粉、NaF, NH4C1、耐火泥，其重量比例為氫氧化鈉葡萄糖酸鈉玻璃粉:NaF =NH4Cl :耐火泥=1:0. 3 :4:1:0. 8:15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，其特征在于在步驟⑵中，所述滲鋁劑添加總量的重量比例為1%的型砂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于換熱管內(nèi)外壁防腐的滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，為滲箱層埋式擴(kuò)散滲鋁方法，適用于非HCl環(huán)境換熱設(shè)備的換熱管內(nèi)外壁防腐。經(jīng)過(guò)本方法滲鋁后的換熱管，其整體機(jī)械性能基本保持不變，而表面滲鋁層具有優(yōu)異的抗高溫氧化性能和耐腐蝕性能，且還具有很好的抗?jié)B碳性和抗?jié)B氫性,滲鋁層在240℃~500℃范圍內(nèi)具有優(yōu)異的抗高溫S、H2S、S02、S03和RCOOH(環(huán)炕酸〉的腐蝕能力；在120℃以下低溫濕環(huán)境中有優(yōu)良的抗H2S、CO、CO2、NH3、HCN、HNO3和海水等介質(zhì)的腐蝕能力，尤其是抗H2S腐蝕，對(duì)不銹鋼的具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。該滲箱結(jié)構(gòu)型式和滲劑配比、工藝方法操作簡(jiǎn)單，省時(shí)，省力，環(huán)境污染小。因此在石油、化工、冶金、電力等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C23C10/50GK103014614SQ20121055584
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者杜林川, 丁曉偉, 白金中 申請(qǐng)人:天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司