高压甲铵冷凝器换热管制造技术

本发明专利技术提供了一种高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于由铁素体－奥氏体双相不锈钢制成。本发明专利技术安装在高压甲铵冷凝器内，以取代纯奥氏体不锈钢３１６Ｌ制造的换热管。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种高压甲铵冷凝器换热管。1958年荷兰Stamicarbon公司专利技术了CO1汽提法尿素生产工艺，世界上现有67%的尿素采用这种生产工艺生产，该生产工艺中的关键设备-高压甲铵冷凝器换热管一直是选用纯奥氏体不锈钢316L制成的(最新尿素用材标准Stamicarbon 18005L版1985年10月仍规定使用316L)。纯奥氏体不锈钢用作高压甲铵冷凝器换热管，对于管程的甲铵介质具有较好的耐腐蚀性。然而纯奥氏体不锈钢316L却有着这类不锈钢的自身缺点，屈服极限低，对含氯高温水有较强的应力腐蚀敏感性。高压甲铵冷凝器壳侧是150℃含CL-高温水，换热管受力达到纯奥氏体不锈钢316L屈服极限的79～80%(泸州天然气化工厂、重庆大学研究报告，将发表在《化工机械》93年N。1)，是应力腐蚀多发的敏感部位，国内外许多设备都发生这类缺陷(《大氮肥》及第四～六届尿素年会均有报道)，成为限定设备使用寿命的主要因素，国内报废的四台高压甲铵冷凝器均是因为换热管应力腐蚀所致。再者由于纯奥氏体不锈钢316L换热管应力腐蚀，常常造成设备在使用中发生泄漏，致使整个装置中途停工停产，破坏了尿素装置长周期运行的特点，已经给国家造成数亿元经济损失。因此迫切需要一种新材料取代纯奥氏体不锈钢316L，并且要求这种材料的抗尿素腐蚀能力不低于纯奥氏体不锈钢316L，对高温水应力腐蚀具有更强的抵抗能力。本专利技术的目的在于提供一种采用铁素体-奥氏体双相不锈钢制成的高压甲铵冷凝器换热管。本专利技术提供了一种高压甲铵冷凝器换热管，采用铁素体-奥氏体双相不锈钢制成。上述铁素体-奥氏体双相不锈钢为OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢，也可以为OOCr27Ni7Mo3或OOCr25Ni5Mo3双相不锈钢。上述OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢中的C≤0.03%，Cr＝21.5～23%，Ni＝5～6.5%，Mo＝2.5～3.5%，S≤0.003，P≤0.003。所述OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢要经1020～1050℃固溶处理。采用OOCr22Ni6Mo3制造高压甲铵冷凝器换热管具有如下优点1.OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢具有比纯奥氏体不锈钢316L低的热膨胀系数(316L的热膨胀系数为17×10-6l/℃，OOCr22Ni6Mo3的热膨胀系数为13.5×10-6l/℃)，在使用中换热管的热膨胀伸长量小于316L制造的换热管的，因此高压甲胺冷凝器膨胀节结构和安装形式不作改动，降低换热管内外温差应力24%，并能够降低列管上下温差应力。采用OOCr22Ni6Mo3制造的换热管，其管子外表应力腐蚀多发区总应力(静应力和动应力)比316L制造的换热管低12.6%(316L换热管最大总应力为141.50～143.81MPa，OOCr22Ni6Mo3换热管的最大总应力为123.66～125.98MPa)。2.OOCr22Ni6Mo3的屈服极限在使用温度可达330MPa，比316L的高出83%，材料受力与自身屈服极限之比δ总应力/δ0.2，316L的为0.786～0.799，OOCr22Ni6Mo3为0.375～0.382，OOCr22Ni6Mo3制造的换热管对生产操作具有很大弹性范围，能够避免设备使用中压力波动，引起的列管损坏。3.在含CL-的高温水中，OOCr22Ni6Mo3换热管的抗应力腐蚀能力，无论是适应CL-的浓度、温度都大大优于316L换热管。4.在高压甲铵冷凝器中用OOCr22Ni6Mo3换热管其抗应力腐蚀能力比316L换热管高出10倍以上，从而解决了316L的应力腐蚀问题。5.OOCr22Ni6Mo3不同热处理状态对抗尿素腐蚀的能力都显著超越316L。6.OOCr22Ni6Mo3焊后有较高的冲击性能和较高的奥氏体含量，这对于保证焊接区强度和耐腐蚀性，优于其它双相不锈钢。7.OOCr22Ni6Mo3对两个脆变温度的敏感性较小，不增加设备制造难度。8.OOCr22Ni6Mo3的导热系数(α＝15.83kcal/mh℃)比316L(α＝14.66kcal℃)高，设备传热能力提高1.6%，不降低设备能力。附图说明图1本专利技术的结构示意图。附图1描述了本专利技术的实施例。本专利技术的高压甲铵冷凝器换热管(1)由铁素体-奥氏体双相不锈钢制成。所述铁素体-奥氏体双相不锈钢为OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢，OOCr22Ni6Mo3中的C＝0.03%，Cr＝21.5%，Ni＝5%，Mo＝2.5%，S＝0.003，P＝0.003，并且经过1020℃的固溶处理。换热管(1)为一外径为Φ25mm的空心园柱体，其壁厚为2～2.5mm，本实施例的壁厚为2.5mm，长12m。使用时换热管(1)呈三角形地分布在高压甲铵冷凝器内的管板(2)上，其上下两端分别与上、下管板(2)焊接连接，采用高CrNiMo低C作焊材，例如OOCr25Ni22Mn4Mo2N，OOCr27Ni31Mo4N等焊材。换热管(1)溶深0.8～1.5mm，设备制造时可以连续焊接4小时，不会引起材料的耐腐蚀性降低。附表1给出了OOCr22Ni6Mo3与316L在20～200℃的热膨胀系数。附表2给出了OOCr22Ni6Mo3与316L在170℃的导热系数。表11 <p>表5 两种材料的受力情况 表6 两种材料分别做换热管时,距上管端0.4米处外壁静应力计算权利要求1.一种高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于由铁素体--奥氏体双相不锈钢制成。2.根据权利要求1所述的高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于所述铁素体-奥氏体双相不锈钢为OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢。3.根据权利要求1或2所述的高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于所述OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢中的C≤0.03%，Cr＝21.5～23%，Ni＝5～6.5%，Mo＝2.5～3.5%，S≤0.003，P≤0.003。4.根据权利要求1或2所述的高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于所述OOCr22Ni6Mo3双相不锈钢经1020～1050℃的固溶处理。全文摘要本专利技术提供了一种高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于由铁素体-奥氏体双相不锈钢制成。本专利技术安装在高压甲铵冷凝器内，以取代纯奥氏体不锈钢316L制造的换热管。文档编号F28F1/00GK1089717SQ9311535公开日1994年7月20日 申请日期1993年10月29日 优先权日1993年1月8日专利技术者胡锡章, 任晓善, 韩文安, 陈晓军, 邹铎 申请人:泸州天然气化学工业公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压甲铵冷凝器换热管，其特征在于由铁素体－－奥氏体双相不锈钢制成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡锡章，任晓善，韩文安，陈晓军，邹铎，
申请(专利权)人：泸州天然气化学工业公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]