一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于盤管表面處理方法領(lǐng)域，具體涉及一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田特別是天然氣田開發(fā)生產(chǎn)中，為了避免天然氣在集輸系統(tǒng)中形成水合物，往往需要通過加熱爐對天然氣進(jìn)行預(yù)加熱，提高天然氣溫度至水露點以上。目前最常用的加熱爐以水套爐為主，水套爐的基本結(jié)構(gòu)主要包括筒體、加熱盤管、火筒、煙管、煙囪和燃燒器等幾部分。加熱盤管布置在殼體的上部空間，為了在有限的空間內(nèi)，增加盤管換熱表面積，一般采用蛇形鋼管。
[0003]但是目前國內(nèi)的水套加熱爐受換熱材質(zhì)影響，同時蛇形盤管受爐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)限制不能無限增加，往往熱效率較低，而加熱爐熱效率問題影響著油氣田節(jié)能降耗工作和經(jīng)濟(jì)效益，因此，研宄提高加熱爐盤管換熱面積的方法，對于提高加熱爐熱效率具有最直接的工程應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的油氣田水套加熱爐換熱盤管換熱效率較低的問題提供一種換熱盤管表面納米化的處理方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法，所述換熱盤管為蛇形鋼質(zhì)盤管，換熱盤管內(nèi)外表面均有由厚度為約500納米的納米晶構(gòu)成的致密層，包括如下步驟:
(1)將需處理的換熱盤管置于弱酸溶液A中浸泡處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；
(2)制備含Cr的電沉積溶液B:
(3)將步驟(I)中處理過的換熱盤管一端密封，將上述電沉積溶液B由另一端注入換熱盤管中，以換熱盤管為陰極，將金屬陽極插入盤管中進(jìn)行電沉積；
(4)將步驟(3)處理過的換熱盤管取消密封并置入真空爐中退火處理，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層；
(5)將步驟(4)退火處理后的換熱盤管再次置于弱酸溶液A中處理，再次除去內(nèi)外表面的氧化物；
(6)將步驟(5)處理后的換熱盤管兩端密封，保持換熱盤管內(nèi)無水分，將換熱盤管置于水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)。
[0006]具體的，所述步驟(I)和步驟(5 )中的弱酸溶液A為PH值在1~5之間的草酸、硼酸或檸檬酸等中的一種或幾種混合的弱酸溶液。
[0007]具體的，所述步驟(2)中電沉積溶液B制備方法為:在水中加入濃度為200g/L~260g/L的003和0.2g/L~lg/L的硼酸，加熱至50°C ~55°C并連續(xù)攪拌，用稀H2SOjjf-PH值至2~4之間。
[0008]具體的，所述步驟(3)中的電沉積方法是以盤管為陰極，以金屬Pt或Pb為陽極插入換熱盤管中進(jìn)行電沉積，其電流密度為50A/dm2~60A/dm2之間，沉積時間在30min~120min之間。
[0009]具體的，所述步驟(4)在真空爐中退火處理過程中將真空爐升溫至500°C -700°C并保溫10min~60min，之后停止加熱，然后將盤管冷卻至室溫。
[0010]具體的，所述步驟(6)中換熱盤管置于水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)釜中加入占空比5%~50%的水，升溫至100°C ~200°C之間，保溫5小時~14小時后取出。
[0011]本發(fā)明采用退火輔助電沉積的工藝方法在水套加熱爐換熱盤管的內(nèi)表面制備了納米Cr層，采用水熱處理的工藝方法，在水套加熱爐換熱盤管的外表面制備了納米氧化鐵層，分別提高了內(nèi)外表面的相對換熱面積，有利于提高加熱爐換熱盤管換熱效率，同時內(nèi)表面的Cr層同時具有抗腐蝕性能。本發(fā)明可在油氣田集輸站場加熱爐制造領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，在提升加熱爐熱效率的同時提高盤管的抗腐蝕性能。
【附圖說明】
[0012]圖1為經(jīng)過本發(fā)明提供的處理方法處理后的換熱盤管管壁外表面結(jié)構(gòu)；
圖2為經(jīng)過本發(fā)明提供的處理方法處理后的換熱盤管管壁內(nèi)表面結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明提供一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法，所述換熱盤管為蛇形鋼質(zhì)盤管，換熱盤管內(nèi)外表面均有由厚度為約500納米的納米晶構(gòu)成的致密層，
【具體實施方式】I
一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法其處理過程包括如下步驟:
Cl)將草酸加入水中，配成PH值為3的弱酸溶液A，將長度為200mm、規(guī)格為DN100的A333所述換熱盤管置于前述溶液A中浸泡預(yù)處理2小時，除去內(nèi)外表面的氧化物。
[0014](2)制備電沉積溶液B:在水中加入濃度為260g/L的003和lg/L的硼酸，加熱至55 °C并連續(xù)攪拌，用稀H2SO4調(diào)整PH值為4 ；
(3)以步驟I中處理過的盤管一端用聚四氟乙烯塞子密封，將上述電鍍?nèi)芤築通過盤管開口端注入盤管中，以盤管為陰極，將直徑10mm、長10mm的金屬Pb棒插入盤管中作為為陽極進(jìn)行電沉積，電流密度為60A/dm2，沉積時間90min ；
(4)將步驟3處理過的盤管取消密封并置入真空爐中，升溫至500°C并保溫30min，之后停止加熱，將盤管冷卻至室溫，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層(圖2);
(5)將步驟4退火后的盤管再次置于弱溶液A中處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；
(6)將步驟5處理后的盤管兩端用聚四氟乙烯塞子密封，保持管內(nèi)無水分，將盤管置于水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)釜加入占空比50%的水，升溫至200°C，保溫12小時后取出，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)(圖1)。
[0015]從圖1、圖1可以看出，經(jīng)過表面處理，換熱盤管表面呈現(xiàn)致密的納米層結(jié)構(gòu)，提高了相對表面積。
[0016]【具體實施方式】2
與【具體實施方式】I不同的是步驟(I)中弱酸溶液A由檸檬酸加入水中調(diào)制的PH為5的弱酸溶液；
步驟(2)中電沉積溶液B是在水中加入濃度為230g/L的003和0.6g/L的硼酸，加熱至50 °C并連續(xù)攪拌，用稀H2SO4調(diào)整PH值為3的電沉積溶液；
步驟(3)中使用的是金屬Pt，電流密度為55A/dm2，沉積時間120min ；
步驟(4)中升溫至700°C并保溫60min，之后停止加熱，將盤管冷卻至室溫；
步驟(6)中水熱反應(yīng)釜加入占空比30%的水，升溫至150°C之間，保溫5小時后取出。
[0017]得出的換熱盤管的內(nèi)外表面上的納米層更加致密。
[0018]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法，所述換熱盤管為蛇形鋼質(zhì)盤管，換熱盤管內(nèi)外表面均有由厚度為約500納米的納米晶構(gòu)成的致密層，其特征在于，包括如下步驟: (1)將需處理的換熱盤管置于弱酸溶液A中浸泡處理，除去內(nèi)外表面的氧化物； (2)制備含Cr的電沉積溶液B: (3)將步驟(I)中處理過的換熱盤管一端密封，將上述電沉積溶液B由另一端注入換熱盤管中，以換熱盤管為陰極，將金屬陽極插入盤管中進(jìn)行電沉積； (4)將步驟(3)處理過的換熱盤管取消密封并置入真空爐中退火處理，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層； (5)將步驟(4)退火處理后的換熱盤管再次置于弱酸溶液A中處理，再次除去內(nèi)外表面的氧化物； (6)將步驟(5)處理后的換熱盤管兩端密封，保持換熱盤管內(nèi)無水分，將換熱盤管置于水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(I)中的弱酸溶液A為PH值在1~5之間的草酸、硼酸或檸檬酸等中的一種或幾種混合的弱酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中電沉積溶液B制備方法為:在水中加入濃度為200g/L~260g/L的003和0.2g/L~lg/L的硼酸，加熱至50°C ~55°C并連續(xù)攪拌，用稀H2SO4調(diào)整PH值至2~4之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中的電沉積方法是以盤管為陰極，以金屬Pt或Pb為陽極插入換熱盤管中進(jìn)行電沉積，其電流密度為50A/dm2~60A/dm2之間，沉積時間在 30min~120min 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(4)在真空爐中退火處理過程中將真空爐升溫至500°C ~700°C并保溫10min~60min，之后停止加熱，然后將盤管冷卻至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(6)中換熱盤管置于水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)釜中加入占空比5%~50%的水，升溫至100°C ~200°C之間，保溫5小時~14小時后取出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法。一種加熱爐換熱盤管的表面處理方法，包括如下步驟：將需處理的換熱盤管置于弱酸溶液A中浸泡處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；制備含Cr的電沉積溶液B：將上一步驟中處理過的換熱盤管一端密封，將電沉積溶液B由另一端注入換熱盤管中，以換熱盤管為陰極，將金屬陽極插入盤管中進(jìn)行電沉積；將上一步驟處理過的換熱盤管取消密封并置入真空爐中退火處理，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層；將上一步驟退火處理后的換熱盤管置于弱酸溶液A中處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；將上一步驟處理后的換熱盤管兩端密封，保持換熱盤管內(nèi)無水分，將換熱盤管置于水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】C25D3-04, C25D7-04, B82Y40-00, C25D5-48
【公開號】CN104726914
【申請?zhí)枴緾N201510032903
【發(fā)明人】高繼峰, 王育明, 劉德緒, 龔金海, 范偉
【申請人】中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司, 中石化中原石油工程設(shè)計有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月23日