耐蚀双金属管以及它在管束设备中的应用制造技术

一种双金属管，包括至少一个管状的第一金属部件，所述第一金属部件对于放入在管中并与之接触的有腐蚀性和／或侵蚀性作用的工作流体是有抗蚀力的，所述第一金属部件具有至少一个端部或者近似于端部的区域，在第一金属部件外镀有第二金属层，所述第二金属不同于第一金属，并且相对第一金属而言更适合于与支撑物密封焊接。管束设备用于在高温和高压下进行热交换操作，在工作流体具有高侵蚀性的条件下，所述管束包括至少一个具有上述特征的管。所述设备尤其是用作热交换器和分解器，例如汽提器，在尿素合成的循环工艺中，具有高压、高温和高侵蚀性的工作流体等工况，并且其中所述管束包括至少一个具有上述特征的管。

【技术实现步骤摘要】
耐蚀双金属管以及它在管束设备中的应用本专利技术涉及耐蚀双金属管和它在管束设备生产中的应用。更具体地说，本专利技术涉及双金属管，所述双金属管包括对放入其 中并与之接触的有腐蚀性和/或侵蚀性作用的工作流体是有抗蚀力的，所述双金属管被构造为可以能便利地插入到在高压和高侵蚀性的和/ 或腐蚀性的工作条件下用于热交换操作的管束设备中。所述高压设备的构造技术，不管它是否包括分解器、反应器、分 离器、锅炉及其他用于热交换的设备， 一般包括能够承受工作压力的 紧凑的增强的主体组件，以保证最大的安全性和机械技术要求的持续 时间，所述设备装备有必要的用于工作流体进出的管道。最广泛的用于构造增强主体的材料是碳素钢，因为它具有综合的 最优的机械性能，只需要相对较低的成本，并且可以容易在市场上获 得。为了使交换表面最大化， 一般在所述增强主体内插入管束，在所 述管束的每个末端，带有板或者穿孔的圆筒朝向流体收集或者分配室。利用管束进行的热交换通过具有不同温度的第二流体实现，所述第二 流体通常具有较低的侵蚀特性，该流体在所述交换器的另一侧循环， 与所述管的外表面直接接触。在处理高度腐蚀性液体的化学工艺中，每个管和管板的两个表面 中的至少一个和至少一部分所述增强主体的内表面是暴露于所述流体 并与之直接接触的，因此它们的表面必须完全镀上由合适的金属和/ 或金属合金构成的保护层。通常在这样的情况下用于热交换的一些方法和设备是这样描述的，其中，例如专业出版物"Perry的化学工程手册"(Perry ' s Chemical Engineering Handbook),美麦克劳-希尔刊物出版公司 (McGraw - Hill Book Co.)，第6版(1984)， 11-18页。所述设备的 典型的实施例是在尿素合成的高压循环工艺中插入的汽提器(stripper)所代表的。目前在工厂中已经有各种各样的针对腐蚀和/或侵蚀的问题的解 决方法，以及其他在文献中已经提出的建议。实际上，有很多的金属 和合金能在有极端地侵蚀性的生产状况的设备内部抵抗足够地长的时 间，既便在生产工程中包括腐蚀性很强的流体，例如硝酸和尿素的混 合物。在这些金属中，可以包括铅、钛、锆、钽、铌和它们的各种等 级的合金，还包括很多的不锈钢，例如奥氏体不锈钢(AISI 316L尿 素等级)，25/22/2 Cr/Ni/Mo型不锈钢，奥氏体-铁素体不锈钢。尽管它们的成本比不锈钢更高，金属例如钛和锆，由于它们的高 耐腐蚀性和令人满意地机械性能，通常是优选的用来生产在尿素和硝 酸的合成中使用的高压热交换设备中的管。特别的是，锆是众所周知 的对于与之接触的工作流体的化学腐蚀和侵蚀作用具有优良的抵抗 性，而钛虽然具有与锆基本上类似的耐腐蚀性，但是它对侵蚀作用的 抵抗性较差。在已知技术中经常出现的一个问题是，在使用特殊材料设计和生 产如上所述类型的热交换器时，在各个暴露于腐蚀作用的表面之间的 耐久的密封接头的设计和制造。实际上，众所周知的是焊接处一直是 腐蚀性流体优先腐蚀的位置，因为所述金属的晶体结构在连接区域具 有更高的不完全性。在不同的金属的连接之间也存在非常大的问题， 因为一种金属在另一种上可以容易地形成渗滤区域，还会由于不同的 化学能而导致不稳定性，以及在形成的合金中导致不相容性(例如， 一方面是钛或者锆，而另一方面是不锈钢或者碳钢，在这两方面之间)。在管束交换器的特例中，例如，所述汽提器包括在高压下的尿素 合成的循环(环路)。腐蚀问题的解决方法非常复杂，因为所述设备独 特的几何结构是为了允许在最大的控制和还原所述流体的温度和成分 的条件下的配给，尤其是当产生与化学反应有关的热交换时。还是在 这种情况下，已经设计了相对成功的方法来防止与腐蚀性流体接触的 带有合适的镀层的管板的表面及其他所述增强主体的表面的腐蚀，但 是并没有成功的方法来解决在合理的设备成本下生产的问题，所述设备能够在更长的操作时间下运行而不需要修理。美国专利4，899，813 (属于申请人)描述了垂直的管束设备的构造和应用，所述设备尤其适合于对来自合成反应器的尿素溶液进行高压汽提操作。为了防止所述管的内部区域的腐蚀，在氨基曱酸盐发生热 交换和分解的位置，即因此而产生的最大的侵蚀性流体的化学作用和侵蚀作用的位置使用管束，所述管束包括双金属管，那就是说包括由 不锈钢构成的外部部分和由锆构成的具有很细的厚度(0.7 - 0.9毫米) 的内部部分，内部部分机械地连接外部部分，但是不是焊接连接。另一方面，与尿素溶液接触的所述交换器/汽提器的其他的部分是利用普 通的碳素钢工艺构造成所述增强主体，其内部镀有合适的不锈钢。因 此，就解决了有关的管内的腐蚀和侵蚀的问题。但是由于锆的优良的 抵抗性，形成特殊的钢/锆连接是非常困难的，它们不能有效率地直接 焊接在一起，并且同时也不能保证生产设备合理的经济性。尽管通过应用最近的技术可以得到优良的结果，但是已经发现了 在所述交换器的某些区域，尤其是集中于围绕所述汽提器的下部管板 和相应的腔室中，仍然在有极端侵蚀性的流体的情况下出现了无法预 见的腐蚀现象。随着时间的增加，相同的问题也出现在其它的在类似 的侵蚀性的情况下工作的管束设备中。在极端条件下操作的管束交换器，它还可以设计成应用由高性能 的金属整体地构成的管，所述金属例如锆、铌或者钽，但是所述交换 器的另一表面，即暴露在较少的侵蚀性的情况下的所述管板的表面和 所述流体的收集和分配区域的壁部，可以构造出带有包括不同的更方 便的和/或可取得的材料的镀层，例如钛或者不锈钢，但是其抗腐蚀和 /或侵蚀能力较低。利用模拟的情况可以发现在维护保养或者修理现有 的交换器时，其中被腐蚀或者剥蚀的管可以用新管替代，所述新管由 比原始材料具有更好的抗蚀力的材料构成，另一方面，所述设备的其 他的出现较少腐蚀的表面还是使用相同的原始材料。在后者所述的情 况中，更加迫切地需要在不同的金属之间形成耐久的连接，因为它几 乎不可能在先前存在的板的构造中加入新的镀层，这是由于在每个表面部件上具有大量的管，导致很难实施所述工艺。然而，在上述的两个例子中，仍然存在带有所述保护镀层的管板 与所述管的密封连接的问题。在所述板上的管的组件中可利用的机动 空间是很小的，其中所述管以很小的间隔相互设置，这就使特殊的连 接工艺非常复杂，所述特殊的连接工艺是指为了密封连接那些不适合 用传统的焊接技术连接的金属的工艺，例如冷焊、固体焊接，或者通 过爆破或者复合挤压等。EP专利申请1577632描述了适合于在工厂中用于尿素合成的氨 基甲酸铵(ammonium carbamate)处理的管束交换器，其中所述管 束包括镀有锆的薄层的钛管，所述管的侧面与腐蚀性流体接触，再利 用钛-钛焊接密封固定在所述管板上。所述锆层不必延伸到所述管的整 体的长度，但是可以设置在遭受最剧烈的侵蚀性的腐蚀的管的区域。 用于获得所述管的方法可以包含热焊或者锻造，以有助于在所述锆层 和钛表面之间形成金属键。但是，在所述专利申请中提议的解决方法 不能达到令人完全满意的程度，因为考虑到所述钛管的机械特性，需 要非常大的厚度，这就减少了热交换的效率。由于钛相对锆而言具有 较低的热导率，所述问题变得更加严重。美国专利申请20060本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双金属管，所述双金属管对于放入其中并与它的内表面接触的工作流体的侵蚀作用具有抗蚀力，包括朝向所述内表面的第一管状元件Ｅ１（１），其由从Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ和Ａｌ或者所述金属的合金中挑选出的金属Ｍ１构成，并在整个管的长度上均匀地延伸，和至少一个第二管状元件Ｅ２（２），由不同于Ｍ１的第二金属或者合金Ｍ２构成，所述第二管状元件设置在所述第一管状的元件的外部圆周，位于接近它的一个端部的位置，在小于所述管本身的长度的三分之一的区段，并且与所述元件Ｅ１密封连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A贾纳扎，L马伊拉诺，G梅雷利，D圣菲利波，
申请(专利权)人：斯南普罗吉蒂联合股票公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]