[實用新型]一種空冷器管束結構

有效

• 申請號: 201721001059.8
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN207123210U
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 張國信;王昆鵬;李群生
• 申請（專利權）人: 中石化廣州工程有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司
• 主分類號: F28F9/18
• 分類號: F28F9/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于石油空冷器技術領域，涉及石油化工裝置中的空冷器，具體地說，涉及一種空冷器管束結構。

背景技術

石化裝置空冷器為工藝流程的重要設備。隨著流體溫度降低到結晶點，空冷器管內NH₄Cl、NH₄HS等腐蝕性銨鹽結晶析出，另外流體的流速大小、流態及其他腐蝕性物質也對換熱管管內產生腐蝕，為防止銨鹽堵塞管子和產生垢下腐蝕，普遍在空冷器前注水，稀釋后的物流為強腐蝕介質，形成管內壁沖蝕和濕硫化氫或氯離子的應力腐蝕，尤其以入口1000mm范圍內最為嚴重，對管束的損傷和設備的安全運行造成極大危害。目前，空冷器主要有以下三種措施防腐：

1)控制工藝參數，如流速、布置管線對稱性、物料雜質含量、溫度場、注水相態和水質等，但普遍存在參數不易控制和波動的缺點。

2)提高管束材質，根據流速和冷高分水NH₄HS含量等嚴重程度，分別選碳鋼、雙相鋼甚至鎳基合金等材料，但采用高等級材質成本較高。

3)改善管束入口結構，由于入口處腐蝕較嚴重，在空冷器入口段設置內套管，套管尾部圓滑過渡，減緩管頭腐蝕。該內套管結構，套管材質多為300系列不銹鋼或鎳基合金，套管易被腐蝕和脫落，如某煉廠檢修發現空冷器內套管消失的案例。

實用新型內容

為了解決現有技術存在的腐蝕較重、防腐蝕成本高的技術問題，本實用新型提供了一種空冷器管束結構，可有效解決空冷器換熱管入口及出口處管內腐蝕問題。

本實用新型提供的空冷器管束結構主要由管板、換熱管和金屬覆層組成，換熱管的管頭分為焊接段和脹接段，換熱管的管頭插入管板孔內以焊接段與管板孔端部相焊接，以脹接段與管板孔內壁相脹接，金屬覆層覆蓋于換熱管管頭內壁上及管板端面上形成連續致密覆層。

所述的金屬覆層為金屬噴涂層或金屬堆焊層，其目的在于解決傳統空冷器管束入口或出口的內套管結構在苛刻介質環境下腐蝕或沖蝕失效問題，同時該管子入口或出口的金屬覆層結構具有較高致密性、高耐磨、高耐蝕性和高強度，金屬覆層加強了防腐層與基體界面附著力，有較好抗垢下腐蝕、沖蝕、各類應力腐蝕和耐磨等能力，提升設備的長周期運行。

金屬覆層的厚度為0.5～3mm，金屬覆層的硬度為300～1000HV₁₀，金屬覆層與基體的結合強度為210～500MPa，金屬覆層的末端圓滑過渡，金屬覆層需進行熱處理。金屬覆層的材料為鐵基或鎳基材料。

金屬噴涂層采用熱噴涂的方式形成。熱噴涂用金屬材料包括合金粉末和金屬線材，包括鐵基、鎳基材料。熱噴涂是利用某種熱源(如激光、電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等)將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態，然后借助焰流本身或壓縮空氣以一定速度噴射到空冷器管子內表面，沉積而形成防止干銨鹽、濕銨鹽腐蝕的表面涂層的一種技術。

金屬堆焊層是用焊接方法形成的。金屬堆焊是用焊接方法(如自動堆焊、激光焊等)把金屬熔化，采用特殊技術，在管徑內較小空間以及管壁較薄的區域堆焊，堆焊金屬包括300系列不銹鋼、鎳基合金、硬質合金等。堆焊的金屬材料，能夠適應石化空冷器高壓、高流速、高Kp值以及存在各種腐蝕介質的工況。

本實用新型的金屬覆層的結構可靠性好，其中的耐磨、耐蝕金屬元素可根據介質腐蝕性調整，結合界面穩定，解決了高壓空冷器入口或出口的管子內壁腐蝕嚴重問題，即使管內N、S、Cl等雜質、溫度、濃度、流速等有波動，也具有穩定的防腐蝕效果，可以保證設備長周期安全運行。

附圖說明

圖1為本實用新型空冷器管束結構的結構示意圖。

圖中：1-管板，2-換熱管，3-金屬覆層，4-焊接段，5-脹接段，6-焊縫。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。

如附圖1所示，本實用新型提供的空冷器管束結構主要由管板1、換熱管2和金屬覆層3組成，換熱管2的管頭分為焊接段4和脹接段5，換熱管的管頭插入管板孔內以焊接段4與管板孔端部相焊接，形成焊縫6，換熱管的管頭以脹接段與管板孔內壁相脹接，金屬覆層3覆蓋于換熱管管頭內壁上及管板端面上形成連續致密覆層。

圖1中，所述換熱管2的外徑為φ19～φ50mm，換熱管管頭焊接段4與管板孔端部的焊接采用自動焊，脹接段5與管板孔內壁的脹接采用柔性脹接。

在管板1端面和每根換熱管2入口或出口內壁處，分別噴涂或堆焊約500mm長度的金屬覆層，金屬覆層為鐵基或鎳基材料，金屬覆層厚度約0.5～3mm，金屬覆層的硬度不小于300HV₁₀，金屬覆層與基體的結合強度不小于210MPa，金屬覆層的末端圓滑過渡，經熱處理。