CN110579131A - 高度防腐换热器 - Google Patents

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庞澄龙
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Jiangyin Yalong Heat Transfer Equipment Co Ltd
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    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了一种高度防腐换热器，所述换热器采用铜合金制造，并在换热器各工作面进行防腐处理，制成所述铜合金的材料中各元素的质量百分比为：Zr：0.07％、Cr：0.05％、LA：0.008％Ni：4.9％、Sn：0.18％、Al：3.5％、Zr：0.07％、Cr：0.05％、LA：0.008％、余量为Cu及不可避免的杂质；在换热器各工作面进行防腐处理具体是在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层，所述的防腐防垢涂层包括带钛元素的内层和钛纳米外层，内层厚度为85‑90nm，钛纳米外层厚度为100‑120nm，内层与换热器工作面相复合接触。本发明工艺巧妙合理，通过具有特别的防腐性能的铜合金作为材料，再在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层的做法，达到高度防腐的作用，使用寿命更长，值得推广。

Description

高度防腐换热器
技术领域
本发明属于换热器领域，尤其涉及一种高度防腐换热器。
背景技术
换热器广泛应用于石油化工、煤化工、氧化铝、电厂、清洁能源利用等工业过程中，它由换热管或换热板与壳体共同连接构成。在用于液体工质换热时，尤其是液体工质中含有易腐蚀易结垢的物质，换热器长期运行过程中会出现结垢腐蚀现象，会给企业生产带来巨大的损失。目前工业上使用的液体换热器通常采用不锈钢材料，尽管大大增加了材料成本和 制造成本用来减少腐蚀，但仍然不能从根本上解决防腐问题，如果液体中硫离子、氯离子含量稍高，仍会在其焊缝处造成孔蚀现象，导致壳体、换热管或换热板失效。工业上使用的换热器面临的另一大难题是内部结垢问题。液体中存在有各种盐类，随着温度的升高，溶解度降低，会在换热器内沉积下来，日积月累在换热器内表面形成 一层致密、坚硬的水垢。由于水垢的传热系数极低，因而换热器的热效率不断下降。此外水垢长期在换热器内部积聚，还会堵塞进出水管，造成出水不畅或不能出水的问题，定期清理使企业耗费大量人力、物力。另一方面。现有的铜合金材料子的耐腐蚀性以及加工性能仍然需要做进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高度防腐换热器。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
高度防腐换热器，所述换热器采用铜合金制造，并在换热器各工作面进行防腐处理，制成所述铜合金的材料中各元素的质量百分比为：Zr：0 .07％、Cr：0 .05％、LA：0 .008％Ni：4 .9％、Sn：0 .18％、Al：3 .5％、Zr：0 .07％、Cr：0 .05％、LA：0 .008％、余量为Cu及不可避免的杂质；在换热器各工作面进行防腐处理具体是在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层，所述的防腐防垢涂层包括带钛元素的内层和钛纳米外层，内层厚度为85-90nm，钛纳米外层厚度为100-120nm，内层与换热器工作面相复合接触，成品制造完成后，将换热板组放置在2-3MPA下进行压力承受实验，通过试压的换热板组包装后等待出货。
作为优选，所述铜合金材料的生产工艺，包括以下步骤： (1)将各原料按比例混合后在2000±30℃下进行熔炼；熔炼后将熔液温度降至1050-1070℃并浇注、然后成铸件；(2)将铸件加热至950℃，保温2h后热轧成板坯，整理后得板带； (3)将板带加热至760℃，保温2.5h，之后以30℃/min的降温速度降至 360℃，随后空冷至室温；(4)对经步骤(3)处理后的板带进行冷轧，将冷轧后的板带加热340℃，保温3h； (5)将经步骤(4)处理后的板带进行切边、精轧得板带成品，将该板带成品进行退火处理；最后将退火后的板带成品进行清洗、剪切，即得所述铜合金材料产品。
作为优选，在换热器内壁和换热管或换热板的表面涂覆防腐防垢涂层。
作为优选，所述的涂层的涂覆方法为浸渍法。
作为优选，防腐防垢涂层的制备工艺包括以下步骤：
(1)将换热器工作面表面除锈抛光抛光达到100nm；
(2)在超声波作用下碱洗、酸洗和蒸馏水洗，然后在醇类溶液反应10min然后快速风干；
(3)喷涂内层：将步骤(2)处理后的换热器工作面进行喷涂，喷涂完毕后，均质化处理，通过旋转或高频振动实现内层与金属基体充分融合；
(4)利用电加热炉对喷涂均质处理后的产品进行加热烘烤，烘烤温度在 650℃，从室温逐步升温至烘烤温度，再逐步降温至室温；
(5)清洗用蒸馏水清洗，对产品进行检测，要求表面粗糙度小于40nm；
(6)喷涂钛纳米层将氟钛酸铵、硼酸分别配制成均一的溶液，过滤得到澄清溶液，将步骤(5)处理后的换热器工作面进行喷涂；喷涂完毕后，开展均质化处理，通过旋转或 高频振动实现内层与钛纳米层充分融合；
(7)用电加热炉对喷涂均质处理后的产品进行加热烘烤，烘烤温度在 650℃，从室温逐步升温至烘烤温度，再逐步降温至室温；
(8)清洗用蒸馏水清洗，对产品进行检测，此时涂层表面蒸馏水接触角为89度，表面能为30 mJ/ m 2。
本发明的有益效果是：
本发明工艺巧妙合理，通过具有特别的防腐性能的铜合金作为材料，其中，加入的Cr可有效增强铜合金材料的强度和耐磨性，加入的Zr，可消除铜合金中的有害杂质，而 Zr和LA配合作用，可明显细化铜合金的晶粒，且使晶粒均匀，可有效提高铜合金材料的的耐腐蚀性以及加工性能，再配以合适量的Ni、Sn、Al，使铜合金的机械强度以及耐腐蚀性有优异，且生产工艺通过严格控制各个阶段的温度参数，使最终制备得到的铜合金材料的综合性能达到最佳，具有优异的耐腐蚀性、机械强度以及加工性能；而在在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层的做法，可以进一步增强产品的防腐性能，故达到高度防腐的作用，让其适用于更广范围的溶液换热处理，使用寿命更长，值得推广。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明换热器的工作面结构示意图；
其中1-换热器工作面；2-内层；3-钛纳米外层。
具体实施方式
如图1所示，高度防腐换热器，所述换热器采用铜合金制造，并在换热器各工作面进行防腐处理，制成所述铜合金的材料中各元素的质量百分比为：Zr：0 .07％、Cr：0.05％、LA：0 .008％Ni：4 .9％、Sn：0 .18％、Al：3 .5％、Zr：0 .07％、Cr：0 .05％、LA：0.008％、余量为Cu及不可避免的杂质；在换热器各工作面进行防腐处理具体是在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层，所述的防腐防垢涂层包括带钛元素的内层和钛纳米外层，内层厚度为85-90nm，钛纳米外层厚度为100-120nm，内层与换热器工作面相复合接触，成品制造完成后，将换热板组放置在2-3MPA下进行压力承受实验，通过试压的换热板组包装后等待出货。
所述铜合金材料的生产工艺，包括以下步骤： (1)将各原料按比例混合后在2000±30℃下进行熔炼；熔炼后将熔液温度降至1050-1070℃并浇注、然后成铸件； (2)将铸件加热至950℃，保温2h后热轧成板坯，整理后得板带； (3)将板带加热至760℃，保温2.5h，之后以30℃/min的降温速度降至 360℃，随后空冷至室温；(4)对经步骤(3)处理后的板带进行冷轧，将冷轧后的板带加热340℃，保温3h； (5)将经步骤(4)处理后的板带进行切边、精轧得板带成品，将该板带成品进行退火处理；最后将退火后的板带成品进行清洗、剪切，即得所述铜合金材料产品。
在换热器内壁和换热管或换热板的表面涂覆防腐防垢涂层。
所述的涂层的涂覆方法为浸渍法。
防腐防垢涂层的制备工艺包括以下步骤：
(1)将换热器工作面表面除锈抛光抛光达到100nm；
(2)在超声波作用下碱洗、酸洗和蒸馏水洗，然后在醇类溶液反应10min然后快速风干；
(3)喷涂内层：将步骤(2)处理后的换热器工作面进行喷涂，喷涂完毕后，均质化处理，通过旋转或高频振动实现内层与金属基体充分融合；
(4)利用电加热炉对喷涂均质处理后的产品进行加热烘烤，烘烤温度在 650℃，从室温逐步升温至烘烤温度，再逐步降温至室温；
(5)清洗用蒸馏水清洗，对产品进行检测，要求表面粗糙度小于40nm；
(6)喷涂钛纳米层将氟钛酸铵、硼酸分别配制成均一的溶液，过滤得到澄清溶液，将步骤(5)处理后的换热器工作面进行喷涂；喷涂完毕后，开展均质化处理，通过旋转或 高频振动实现内层与钛纳米层充分融合；
(7)用电加热炉对喷涂均质处理后的产品进行加热烘烤，烘烤温度在 650℃，从室温逐步升温至烘烤温度，再逐步降温至室温；
(8)清洗用蒸馏水清洗，对产品进行检测，此时涂层表面蒸馏水接触角为89度，表面能为30 mJ/ m 2。
本发明工艺巧妙合理，通过具有特别的防腐性能的铜合金作为材料，其中，加入的Cr可有效增强铜合金材料的强度和耐磨性，加入的Zr，可消除铜合金中的有害杂质，而 Zr和LA配合作用，可明显细化铜合金的晶粒，且使晶粒均匀，可有效提高铜合金材料的的耐腐蚀性以及加工性能，再配以合适量的Ni、Sn、Al，使铜合金的机械强度以及耐腐蚀性有优异，且生产工艺通过严格控制各个阶段的温度参数，使最终制备得到的铜合金材料的综合性能达到最佳，具有优异的耐腐蚀性、机械强度以及加工性能；而在在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层的做法，可以进一步增强产品的防腐性能，故达到高度防腐的作用，让其适用于更广范围的溶液换热处理，使用寿命更长，值得推广。。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.高度防腐换热器，其特征在于，所述换热器采用铜合金制造，并在换热器各工作面进行防腐处理，制成所述铜合金的材料中各元素的质量百分比为：Zr：0 .07％、Cr：0 .05％、LA：0 .008％Ni：4 .9％、Sn：0 .18％、Al：3 .5％、Zr：0 .07％、Cr：0 .05％、LA：0 .008％、余量为Cu及不可避免的杂质；在换热器各工作面进行防腐处理具体是在换热器工作面上涂覆防腐防垢涂层，所述的防腐防垢涂层包括带钛元素的内层和钛纳米外层，内层厚度为85-90nm，钛纳米外层厚度为100-120nm，内层与换热器工作面相复合接触，成品制造完成后，将换热板组放置在2-3MPA下进行压力承受实验，通过试压的换热板组包装后等待出货。
2.根据权利要求1所述的高度防腐换热器，其特征在于，所述铜合金材料的生产工艺，包括以下步骤： (1)将各原料按比例混合后在2000±30℃下进行熔炼；熔炼后将熔液温度降至1050-1070℃并浇注、然后成铸件； (2)将铸件加热至950℃，保温2h后热轧成板坯，整理后得板带； (3)将板带加热至760℃，保温2.5h，之后以30℃/min的降温速度降至 360℃，随后空冷至室温；(4)对经步骤(3)处理后的板带进行冷轧，将冷轧后的板带加热340℃，保温3h； (5)将经步骤(4)处理后的板带进行切边、精轧得板带成品，将该板带成品进行退火处理；最后将退火后的板带成品进行清洗、剪切，即得所述铜合金材料产品。
3.根据权利要求1所述的高度防腐换热器，其特征在于，在换热器内壁和换热管或换热板的表面涂覆防腐防垢涂层。
4.根据权利要求1所述的高度防腐换热器，其特征在于，所述防腐防垢涂层的涂覆方法为浸渍法。
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