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    换热器的材料及防腐

    2015-08-20 10:08:33 擎立换热器 www.gzqingli.com 点击数:

       换热器的可用材料牌号较多,选用换热器的材料一般考虑的因素主要从结构、制造工艺、强度、压力、介质、腐蚀、安全性能方面来考虑。材料选择不当将会造成安全性能下降或失效,寿命降低。经济、合理、安全将是设计者选用材料首要考虑的因素。近年来,大量研制成功的新材料用于换热器中。一些进口材料的使用使换热器性能有显着提高(如1.25Cr、0.5MoSi、2.25Cr-1Mo等),给使用者带来了显着的经济效益。同时,在标准的更新中也淘汰了一些低性能的材料。材料技术的发展同时也提高了换热性能,扩大了其使用场合。

     换热器

      (一)换热器的材料

       材料一般分为金属材料和非金属材料,金属材料又分为黑色金属和有色金属。下面将介绍常用材料的牌号及性能。

      1.黑色金属材料

     (1)壳体用板材一般选用工艺性能良好、焊接性能好的镇静钢,如:Q235-B、Q235-C、20R,目前国内标准已取消Q235-A和Q235-A.F沸腾钢。

     (2)锻件一般选用20锻件,35锻件很少使用,原因是可焊性较差、易产生裂纹。

     (3)管材一般选用10、20、20G。

      2.低合金钢 一般低合金钢分为碳钢和CrMo钢。CrMo钢主要优点是高温强度较好,并且具有高温下耐氢腐蚀性能,机械性能较好,无氢脆现象,韧性较好,焊接性能也较好。

     (1)壳体板材一般采用16MnR、16MnRH、15MnVR、15CrMoR、15CrMoRH、18MnMoNbR、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

     (2)换热管一般选用16Mn、15MnV、12CrMo、15CrMo、12Cr2Mo、1Cr5Mo、12Cr1MoVG、09Cr2AlMoV,1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

     (3)锻件一般选用16Mn、20MnMo、15MnV、20MnMoNb、15CrMo、35CrMo、12Cr1Mo、12Cr2Mo1、1Cr5Mo、1.25Cr0.5MoSi、2.25Cr-1Mo。

      3.低温用钢 低温用钢一般指设计温度≤-20℃的钢材。高合金钢一般均可用于低温状态。低合金钢在低温状态下使用应具有良好的韧性,且金属组织稳定。

     (1)壳体用板材一般选用16MnDR、09Mn2VDR、07MnNiCrMoVDR、09MnNiDR、15MoNiDR。

     (2)传热管一般选用16MnD、09MnD。

     (3)锻件选用16MnD、09Mn2VD、09MnNiD、16MnMoD、20MnMoD、08MnNiCrMoD、10Ni3MoVD。

      4.高合金钢 高合金钢又分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、和奥氏体不锈钢。马氏体不锈钢对铁离子、亚硫酸气体、硫化氢和环烷酸具有抗腐蚀作用。但马氏体组织热处理具有淬硬性、焊接性能较差、易产生裂纹。铁素不锈钢对氧化性酸、硝酸、碱性溶液、无氯温水、苯和洗涤剂有良好的耐蚀性,但焊接性能差、易产生裂纹。奥氏体不锈钢有稳定的组织,有良好的耐蚀性,低温性能好,一般适用于-50~-196℃范围使用,用量较大。为此选用高合金钢应根据不同介质和温度,选用不同组织的不锈钢,一般选用牌号如下。

     (1)壳体板材 0Cr13Al、0Cr13、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3、00Cr18Ni5Mo3Si2。

     (2)传热管 0Cr13、OCr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、OCr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni13Mo3。

     (3)锻件 0Cr13、0Cr18Ni19、0Cr18Ni10Ti、OCr17Ni14Mo2、00Cr19Ni10、00Cr17Ni14Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2。

      5.有色金属及合金

     (1)铜及铜合金 铜又分为紫铜和黄铜(也称海军铜),由于具有良好的导热性、塑性好,低温冲击韧性好,在深冷中应用较多。紫铜在空气预热器中使用较多。黄铜在稀硫酸、亚硫酸、中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸、苯性碱中抗腐蚀良好,因此,海水冷却器中应用较普遍。海军铜牌号一般为H62、H65、H70-1、H70Sn-1。

      (2)铝及合金 铝在大气中形成致密的氧化保护膜,故在中性溶液、弱酸中稳定性好,铝镁合金在海水冷却器中使用有良好的抗蚀性。

      (3)镍及合金 镍有很高的强度和塑性,在碱及碱液中形成氧化膜而具有良好的抗腐蚀性能,在盐酸、氯气、有机酸中耐腐蚀较好,抗高温可达900℃。

      6.稀有金属 钛、钽和锆及其合金具有很强的耐腐蚀性,但价格昂贵,使用量很小。目前,常减压装置常压塔顶冷却器和空冷器对钛使用较多,以延长设备寿命。

      7.非金属材料 用来制造换热器的非金属材料主要有石墨、玻璃钢、陶瓷纤维复合材料、氟塑料等。非金属材料主要用于强腐蚀介质的场合,如有硝酸、浓硫酸、盐酸、苛性碱、过氧化物等介质的场合。由于管壁热阻较高,所以传热效率较低,且强度低,耐温耐压低,抗冲击性能也较差。

      (二)换热器的防腐

       换热器的使用量大,包括在新建项目、改造项目、更新项目中的使用。而在更新项目中,主要是对损坏的换热器进行更换。损坏的原因一般由腐蚀造成,据统计,大概占有90%以上。全国每年由于腐蚀更换的换热器投资约20亿元,为此防腐成为技术发展的重点。近年来防腐研究经费投入很大,但技术发展缓慢,效果不明显。由于石油工业中的原油开采已进入中后期,石油中含酸值逐年增加,腐蚀逐年加重。再则中东含酸原油进口量猛增,设备防腐的投资也越来越大。因此,抗腐材料及防腐措施尤为重要。目前,换热器防腐有如下几种措施。

       1.防腐涂层 一般采用非金属涂层,常用的水冷器有防腐、防垢涂料847和901,还有Ni-P镀,但在油气系统使用较多的是涂陶瓷,现场证明效果较好。但由于换热器一般可达6m长,在长度上涂均匀很难做到。如果有一个点状缺陷没涂到腐蚀将会加剧,所以涂均匀是控制质量的重要因素。

       2.金属涂层 一般有镀Ni、镀Ti、镀铜等,工艺效果虽好,但造价昂贵是阻碍使用的障碍。

       3.金属堆焊 一般采用碳钢、CrMo钢堆焊不锈钢较多,用来抗硫化氢和酸腐蚀。该方法造价较低,效果很好,一般化肥、乙烯、炼油中加氢、重整、预加氢使用很多。另外,还有复合板、双向钢管用量也较大,效果较好。

       4.缓蚀剂 目前炼油装置、化工装置多采用一脱四注的方式较多,效果也较明显。国外也有露点腐蚀处注水的方式,控制露点腐蚀。

       虽然采取了很多措施,但多数场合收效不大,目前已趋于使用稀有金属,提高腐蚀技术将是新世纪的关键课题,也是广州擎立一直在改进的技术。

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