專利名稱：耐蝕雙金屬管以及它在管束設(shè)備中的應(yīng)用的制作方法
耐蝕雙金屬管以及它在管束設(shè)備中的應(yīng)用
本發(fā)明涉及耐蝕雙金屬管和它在管束設(shè)備生產(chǎn)中的應(yīng)用。
更具體地說，本發(fā)明涉及雙金屬管，所述雙金屬管包括對(duì)放入其 中并與之接觸的有腐蝕性和/或侵蝕性作用的工作流體是有抗蝕力的，
所述雙金屬管被構(gòu)造為可以能便利地插入到在高壓和高侵蝕性的和/ 或腐蝕性的工作條件下用于熱交換操作的管束設(shè)備中。
所述高壓設(shè)備的構(gòu)造技術(shù)，不管它是否包括分解器、反應(yīng)器、分 離器、鍋爐及其他用于熱交換的設(shè)備， 一般包括能夠承受工作壓力的 緊湊的增強(qiáng)的主體組件，以保證最大的安全性和機(jī)械技術(shù)要求的持續(xù) 時(shí)間，所述設(shè)備裝備有必要的用于工作流體進(jìn)出的管道。
最廣泛的用于構(gòu)造增強(qiáng)主體的材料是碳素鋼，因?yàn)樗哂芯C合的 最優(yōu)的機(jī)械性能，只需要相對(duì)較低的成本，并且可以容易在市場上獲 得。為了使交換表面最大化， 一般在所述增強(qiáng)主體內(nèi)插入管束，在所 述管束的每個(gè)末端，帶有板或者穿孔的圓筒朝向流體收集或者分配室。
利用管束進(jìn)行的熱交換通過具有不同溫度的第二流體實(shí)現(xiàn)，所述第二 流體通常具有較低的侵蝕特性，該流體在所述交換器的另一側(cè)循環(huán)， 與所述管的外表面直接接觸。
在處理高度腐蝕性液體的化學(xué)工藝中，每個(gè)管和管板的兩個(gè)表面 中的至少一個(gè)和至少一部分所述增強(qiáng)主體的內(nèi)表面是暴露于所述流體 并與之直接接觸的，因此它們的表面必須完全鍍上由合適的金屬和/ 或金屬合金構(gòu)成的保護(hù)層。
通常在這樣的情況下用于熱交換的一些方法和設(shè)備是這樣描述
的，其中，例如專業(yè)出版物"Perry的化學(xué)工程手冊(cè)"(Perry ' s Chemical Engineering Handbook),美麥克勞-希爾刊物出版公司 (McGraw - Hill Book Co.)，第6版(1984)， 11-18頁。所述設(shè)備的 典型的實(shí)施例是在尿素合成的高壓循環(huán)工藝中插入的汽提器(stripper)所代表的。
目前在工廠中已經(jīng)有各種各樣的針對(duì)腐蝕和/或侵蝕的問題的解 決方法，以及其他在文獻(xiàn)中已經(jīng)提出的建議。實(shí)際上，有很多的金屬 和合金能在有極端地侵蝕性的生產(chǎn)狀況的設(shè)備內(nèi)部抵抗足夠地長的時(shí) 間，既便在生產(chǎn)工程中包括腐蝕性很強(qiáng)的流體，例如硝酸和尿素的混 合物。在這些金屬中，可以包括鉛、鈦、鋯、鉭、鈮和它們的各種等 級(jí)的合金，還包括很多的不銹鋼，例如奧氏體不銹鋼(AISI 316L尿 素等級(jí))，25/22/2 Cr/Ni/Mo型不銹鋼，奧氏體-鐵素體不銹鋼。
盡管它們的成本比不銹鋼更高，金屬例如鈦和鋯，由于它們的高 耐腐蝕性和令人滿意地機(jī)械性能，通常是優(yōu)選的用來生產(chǎn)在尿素和硝 酸的合成中使用的高壓熱交換設(shè)備中的管。特別的是，鋯是眾所周知 的對(duì)于與之接觸的工作流體的化學(xué)腐蝕和侵蝕作用具有優(yōu)良的抵抗 性，而鈦雖然具有與鋯基本上類似的耐腐蝕性，但是它對(duì)侵蝕作用的 抵抗性較差。
在已知技術(shù)中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)問題是，在使用特殊材料設(shè)計(jì)和生 產(chǎn)如上所述類型的熱交換器時(shí)，在各個(gè)暴露于腐蝕作用的表面之間的 耐久的密封接頭的設(shè)計(jì)和制造。實(shí)際上，眾所周知的是焊接處一直是 腐蝕性流體優(yōu)先腐蝕的位置，因?yàn)樗鼋饘俚木w結(jié)構(gòu)在連接區(qū)域具 有更高的不完全性。在不同的金屬的連接之間也存在非常大的問題， 因?yàn)橐环N金屬在另一種上可以容易地形成滲濾區(qū)域，還會(huì)由于不同的 化學(xué)能而導(dǎo)致不穩(wěn)定性，以及在形成的合金中導(dǎo)致不相容性(例如， 一方面是鈦或者鋯，而另一方面是不銹鋼或者碳鋼，在這兩方面之間)。
在管束交換器的特例中，例如，所述汽提器包括在高壓下的尿素 合成的循環(huán)(環(huán)路)。腐蝕問題的解決方法非常復(fù)雜，因?yàn)樗鲈O(shè)備獨(dú) 特的幾何結(jié)構(gòu)是為了允許在最大的控制和還原所述流體的溫度和成分 的條件下的配給，尤其是當(dāng)產(chǎn)生與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的熱交換時(shí)。還是在 這種情況下，已經(jīng)設(shè)計(jì)了相對(duì)成功的方法來防止與腐蝕性流體接觸的 帶有合適的鍍層的管板的表面及其他所述增強(qiáng)主體的表面的腐蝕，但 是并沒有成功的方法來解決在合理的設(shè)備成本下生產(chǎn)的問題，所述設(shè)
備能夠在更長的操作時(shí)間下運(yùn)行而不需要修理。
美國專利4，899，813 (屬于申請(qǐng)人)描述了垂直的管束設(shè)備的構(gòu)造
和應(yīng)用，所述設(shè)備尤其適合于對(duì)來自合成反應(yīng)器的尿素溶液進(jìn)行高壓
汽提操作。為了防止所述管的內(nèi)部區(qū)域的腐蝕，在氨基曱酸鹽發(fā)生熱 交換和分解的位置，即因此而產(chǎn)生的最大的侵蝕性流體的化學(xué)作用和
侵蝕作用的位置使用管束，所述管束包括雙金屬管，那就是說包括由 不銹鋼構(gòu)成的外部部分和由鋯構(gòu)成的具有很細(xì)的厚度(0.7 - 0.9毫米) 的內(nèi)部部分，內(nèi)部部分機(jī)械地連接外部部分，但是不是焊接連接。另
一方面，與尿素溶液接觸的所述交換器/汽提器的其他的部分是利用普 通的碳素鋼工藝構(gòu)造成所述增強(qiáng)主體，其內(nèi)部鍍有合適的不銹鋼。因 此，就解決了有關(guān)的管內(nèi)的腐蝕和侵蝕的問題。但是由于鋯的優(yōu)良的 抵抗性，形成特殊的鋼/鋯連接是非常困難的，它們不能有效率地直接 焊接在一起，并且同時(shí)也不能保證生產(chǎn)設(shè)備合理的經(jīng)濟(jì)性。
盡管通過應(yīng)用最近的技術(shù)可以得到優(yōu)良的結(jié)果，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 在所述交換器的某些區(qū)域，尤其是集中于圍繞所述汽提器的下部管板 和相應(yīng)的腔室中，仍然在有極端侵蝕性的流體的情況下出現(xiàn)了無法預(yù) 見的腐蝕現(xiàn)象。隨著時(shí)間的增加，相同的問題也出現(xiàn)在其它的在類似 的侵蝕性的情況下工作的管束設(shè)備中。
在極端條件下操作的管束交換器，它還可以設(shè)計(jì)成應(yīng)用由高性能 的金屬整體地構(gòu)成的管，所述金屬例如鋯、鈮或者鉭，但是所述交換 器的另一表面，即暴露在較少的侵蝕性的情況下的所述管板的表面和 所述流體的收集和分配區(qū)域的壁部，可以構(gòu)造出帶有包括不同的更方 便的和/或可取得的材料的鍍層，例如鈦或者不銹鋼，但是其抗腐蝕和 /或侵蝕能力較低。利用模擬的情況可以發(fā)現(xiàn)在維護(hù)保養(yǎng)或者修理現(xiàn)有 的交換器時(shí)，其中被腐蝕或者剝蝕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蝕力的材料構(gòu)成，另一方面，所述設(shè)備的其 他的出現(xiàn)較少腐蝕的表面還是使用相同的原始材料。在后者所述的情 況中，更加迫切地需要在不同的金屬之間形成耐久的連接，因?yàn)樗鼛?乎不可能在先前存在的板的構(gòu)造中加入新的鍍層，這是由于在每個(gè)表
面部件上具有大量的管，導(dǎo)致很難實(shí)施所述工藝。
然而，在上述的兩個(gè)例子中，仍然存在帶有所述保護(hù)鍍層的管板 與所述管的密封連接的問題。在所述板上的管的組件中可利用的機(jī)動(dòng) 空間是很小的，其中所述管以很小的間隔相互設(shè)置，這就使特殊的連 接工藝非常復(fù)雜，所述特殊的連接工藝是指為了密封連接那些不適合 用傳統(tǒng)的焊接技術(shù)連接的金屬的工藝，例如冷焊、固體焊接，或者通 過爆破或者復(fù)合擠壓等。
EP專利申請(qǐng)1577632描述了適合于在工廠中用于尿素合成的氨 基甲酸銨(ammonium carbamate)處理的管束交換器，其中所述管 束包括鍍有鋯的薄層的鈦管，所述管的側(cè)面與腐蝕性流體接觸，再利 用鈦-鈦焊接密封固定在所述管板上。所述鋯層不必延伸到所述管的整 體的長度，但是可以設(shè)置在遭受最劇烈的侵蝕性的腐蝕的管的區(qū)域。 用于獲得所述管的方法可以包含熱焊或者鍛造，以有助于在所述鋯層 和鈦表面之間形成金屬鍵。但是，在所述專利申請(qǐng)中提議的解決方法 不能達(dá)到令人完全滿意的程度，因?yàn)榭紤]到所述鈦管的機(jī)械特性，需 要非常大的厚度，這就減少了熱交換的效率。由于鈦相對(duì)鋯而言具有 較低的熱導(dǎo)率，所述問題變得更加嚴(yán)重。
美國專利申請(qǐng)2006027628給出了解決所述問題的不同的方法，通 過生產(chǎn)包括帶有中間管狀的金屬元件的管的管束，所述金屬元件基本 上由具有高抗蝕性能的金屬構(gòu)成，所述金屬固態(tài)焊接在管的一個(gè)或者 兩個(gè)端部，所述管帶有第二個(gè)雙層同軸的管狀的元件，其中一層是類 似的金屬作為中間部件，而另 一層適合于焊接所述板鍍層帶有的金屬。
但是，這也沒有提供令人完全滿意的答案，因?yàn)橐笏鰤毫υO(shè) 備包括與極端腐蝕性流體接觸的管，尤其是用于尿素合成循環(huán)的管束 設(shè)備，具有優(yōu)良的綜合的高耐用性、設(shè)計(jì)和構(gòu)造簡單，同時(shí)使成本降 低，并且符合最大的壓力機(jī)安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，設(shè)計(jì)用于高性能的管設(shè) 備存在的有關(guān)維護(hù)保養(yǎng)、修復(fù)和改進(jìn)調(diào)停的一些構(gòu)造問題仍然有一部 分沒有解決。
在申請(qǐng)人對(duì)于他自己的技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)的活動(dòng)中，申請(qǐng)人現(xiàn)
在已經(jīng)充分地滿足和解決了上述相關(guān)的要求和問題，這尤其是涉及帶 有包括不同的不銹鋼類型的抗蝕材料的管的管束設(shè)備，其中采用了獨(dú) 特的管的結(jié)構(gòu)類型。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)方面是涉及雙金屬管，所述雙金屬管包括
第一管狀的元件E1，包括從Zr、 Ta、 Nb和Al或者所述金屬的合金 中挑選出的金屬M(fèi)l,所述金屬均勻地在整個(gè)管的長度上延伸，適合 于抵抗與管的內(nèi)表面接觸的工作流體的侵蝕作用，和至少一個(gè)第二管 狀的元件E2，包括不同于Ml的第二金屬或者合金M2，該元件設(shè)置 在所述第一管狀的元件的外部圓周，位于接近它的一個(gè)端部的位置， 在小于所述管本身的長度的三分之一的區(qū)段，并且與所述元件El密 封連接。
本發(fā)明的第二方面涉及用于生產(chǎn)上述雙層金屬管的方法，從管開 始，所述管包括在它的整個(gè)的長度上具有的至少一個(gè)管狀的元件Eo， 所述管狀的元件由金屬M(fèi)1構(gòu)成，包括下列步驟
a) 設(shè)置所述Eo的端部的至少一個(gè)外表面，以構(gòu)造足夠接收第二 管狀的元件E2的長度，從而制造出合適的插座，優(yōu)選的是所述管的 外徑小于初始的直徑；
b) 設(shè)置管狀元件E2，使其長度等于或者小于Eo的長度的三分 之一，包括不同于Ml的金屬M(fèi)2，將所述管狀元件設(shè)置成至少環(huán)繞 一部分的所述插座；
c) 連接所述金屬M(fèi)l和M2的表面，至少利用所述管狀元件Eo 和E2之間的一部分的接觸面，從而在這樣獲得的雙金屬管的整個(gè)圓 周上形成密封連接，優(yōu)選的是通過壓力實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及適合于在高溫和高壓的條件下至少在兩 種流體之間有效率地進(jìn)行熱交換的管束設(shè)備，其中 一種流體在工藝操 作條件下具有高侵蝕性的特征，所述流體與所述管束的管的內(nèi)壁接觸，
所述管束包括中空的主體或者增強(qiáng)主體，適合于承受工作壓力，所述 主體包括在與所述高侵蝕性的流體接觸時(shí)能抵抗侵蝕的材料，在其中 心區(qū)域固定管束，所述管束通過兩個(gè)管板在端部支撐，該管板鉸鏈連
接在所述增強(qiáng)主體上，并且所述管板鍍有金屬M(fèi)3,所述金屬能抵抗 與之在表面上接觸的所述侵蝕性流體的腐蝕作用，其特征在于，所述 管束包括至少一個(gè)依照本發(fā)明所述的雙金屬管，所述雙金屬管插入在 所述管板中，從而在所述管狀元件E2的金屬M(fèi)2和所述管板的鍍層 金屬M(fèi)3之間，至少一個(gè)所述端部包括密封焊接。
依照本發(fā)明的又一個(gè)方面，涉及用于所述設(shè)備的生產(chǎn)方法和所述 方法本身在變化中的應(yīng)用，所述變化是在重組或者修理先前存在的設(shè) 備時(shí)利用之前介紹的所述雙金屬管。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它的目的將在下文的描述
中變得顯而易見。
在本文中使用的術(shù)語"合金"是相對(duì)某一種金屬而言，指的是一種 金屬的成分中包括至少40%重量的所述金屬。
在說明書和權(quán)利要求中所使用的術(shù)語"侵蝕"和"侵蝕作用"是指 工作流體與接觸的某種的金屬或者合金的表面的作用，是為了概括表 示移除或者改變形成表面的材料的性質(zhì)，也包括由于所述表面的化學(xué) 侵蝕而產(chǎn)生的侵蝕作用和由于沖擊力、摩擦及切削等物理去除工藝而 導(dǎo)致的沖蝕作用。
依照本說明書，所述術(shù)語"抗蝕"指的是相對(duì)于在特定工藝操作條 件下的流體，限定具有腐蝕指數(shù)小于O.lmm/年的材料，依照美國材料 試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)標(biāo)準(zhǔn)，A 262檔案C (不銹鋼腐蝕試驗(yàn))。為本領(lǐng) 域技術(shù)人員公知的是，用于非工業(yè)用途的材料腐蝕指數(shù)引用在多種手 冊(cè)中，例如在上述的"Perry的化學(xué)工程手冊(cè)"中的氨基甲酸銨 (Ammonium Carbamate)條目下的表23畫22至23 - 24。
在說明書和權(quán)利要求書中出現(xiàn)的所述術(shù)語"壓力焊接"和"密封焊 接"，參考下列從美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)標(biāo)準(zhǔn)VIIIDiv.l UW20 中的摘錄
壓力焊接是帶有這樣特征的焊接，即它根據(jù)機(jī)械特性從所述焊接 部分的擴(kuò)口施加壓力，從而滿足項(xiàng)目規(guī)定。
密封焊接實(shí)現(xiàn)這樣的目的，為了避免損失，它的尺寸不是由負(fù)載
的底部決定，所述負(fù)載的底部是前述的用于壓力焊接的。
在本文中使用的有關(guān)管狀元件El的所述術(shù)語"均勻的"和"均勻 "，指的是沒有由于在不同的金屬M(fèi)l之間的焊接或者其他的密封或者 壓力連接方法而導(dǎo)致的任何的中斷，這個(gè)定義不排除所述管狀元件的 區(qū)段或者厚度可以在所述管的各個(gè)區(qū)域而有所不同。
在本文中中有關(guān)兩種金屬主體之間相互作用而連接在一起(例如，
從管、管狀元件、金屬涂層、板或者金屬層中任意選出的兩種主體) 的所述術(shù)語"金屬連接"，指的是在所述金屬主體的接觸面或者區(qū)段之 間，其中各個(gè)組成部分(可以是相同的金屬或者不同的金屬)直接或 者間接地相互連接在一起，從而形成具有機(jī)械特征的連接，并且至少 與一種所述金屬具有相等數(shù)量級(jí)的分離抗力。依據(jù)這種定義，形成金 屬連接主體的例子如通過熔化焊接連接在一起的不同的金屬，具有或 者沒有熔化桿、銅焊、冷焊(摩擦焊接、爆炸焊)、互擠法(co -extrusion )、熱拉等類4以的工藝。
依照本發(fā)明所述的管不限制它的橫斷面由獨(dú)特的形狀組成，所述 管可以是圓形的、卵形的、矩形的或者其它的形狀，根據(jù)應(yīng)用的要求， 還可以是不規(guī)則的形狀。由于工藝和裝配的要求，也為了獲得最佳的 機(jī)械特性，優(yōu)選的是在所迷管的整個(gè)長度方向具有圓形截面。此外， 依照本發(fā)明所述的管不局限于縱向的感覺的線性形式，它也可以是拱 形、彎頭或者彎曲的形狀，盡管最普通的使用的是線性形式，這是為 了生產(chǎn)和裝配的簡便起見。
因?yàn)樗龉苡泻芏嗟膽?yīng)用，它的尺寸可以在很寬的范圍內(nèi)變動(dòng)。 為了在高壓差的情況下獲得最優(yōu)的性能，所述高壓差一般是從2至 30MPa，在所述外表面(外側(cè)，與熱流體接觸，普通帶有低壓、中壓 或者高壓蒸汽)和內(nèi)表面(與腐蝕性流體接觸)之間，所述管的內(nèi)徑 (或者所述區(qū)段的最大寬度)的范圍是5至150mm，優(yōu)選的是10至 100 mm，在沒有元件E2的所述管的中心區(qū)域，所述管狀元件El的 厚度的變化范圍是l至15mm，優(yōu)選的是從1.5至10mm，除了另外 的管狀元件與El同軸的情況之外。
優(yōu)選的用于元件El的金屬是鋯和鈮，尤其是鋯和它的包括至少 60。/。的Zr的合金，例如Zircalloy②合金和Zircadyne②合金，因?yàn)樗?們具有優(yōu)良的抗侵蝕和抗磨蝕能力與令人滿意地經(jīng)濟(jì)可利用性。
依照本發(fā)明所述的管還可以包括，除了所述元件El和E2之外， 其他的形成相應(yīng)的層的管狀元件，所述元件同軸地設(shè)置在元件El之 外，并且可以具有覆蓋所述管的整體長度或者只是較短長度的區(qū)段。 在這種情況下，所述管狀元件E1的厚度可以小于1 mm，例如從0.3 到5mm，所述元件E1的外周由金屬M(fèi)1形成，在這種情況下，有一 個(gè)或多個(gè)具有管狀的層與Ml整體的形成并靠近Ml，例如包括第三 的適合于承受所述壓差的金屬或者合金(例如不銹鋼)，不過它們是比 較廉價(jià)的，可以金屬連接在所述金屬M(fèi)l上或者與Ml筒單的接觸以 形成對(duì)其中的El起壓力支撐作用的結(jié)構(gòu)。所述一個(gè)或多個(gè)附加金屬 層優(yōu)選的是從包括在上述限定的與金屬M(fèi)2相關(guān)的金屬或者合金中選 擇出來的，但是它們不必和形成管狀元件E2的金屬相同，更優(yōu)選的 是所述第三金屬形成金屬連接，焊接或者連接所述金屬M(fèi)2。
依照本發(fā)明所述的所述多層管的非限制性的例子帶有附加的管狀 元件，其示意圖如圖3所示。在這種情況下，附加的管狀元件靠近所 述元件E2并且在所述管的中部的延伸，本發(fā)明還包括這樣的解決方 案，即所述附加的管狀元件覆蓋E1的整體長度，該元件或者元件E2 插入所述管的端部，設(shè)置在所述附加的管狀元件的圓周表面上。
依照本發(fā)明所述管的長度可以在很寬的限度內(nèi)變化，這與使用它 的設(shè)備的尺寸有關(guān)。通常，所述長度至少大于5倍的直徑，優(yōu)選的是 l至20米，更優(yōu)選的是2到10米。而所述第一管狀元件E1基本上在 所述管的全長延伸，第二元件E2在一個(gè)或者兩個(gè)末端延伸，或者靠 近末端，其長度優(yōu)選的是0.2至20%的總長，更優(yōu)選的是從1到10% 的總長。
所述E2的厚度可以依據(jù)與它的應(yīng)用相關(guān)的機(jī)械特性和設(shè)計(jì)的工 作條件便利地選擇。通常厚度可以是1至15 mm，優(yōu)選的是2到10 mm。 所述元件E2包括不同于Ml的金屬或合金M2，并且可以根據(jù)包
括雙金屬管的設(shè)備組成來適當(dāng)?shù)剡x擇。通常M2是從在所述設(shè)備中與 腐蝕性流體接觸并靠近所述管的連接的區(qū)域，適合與所述設(shè)備的保護(hù) 鍍層焊接的金屬或者合金中選擇出來的。就用于尿素的汽提器的交換 類型來說，例如，相對(duì)形成所述汽提器的分配和集合室的鍍層的金屬 而言，所述金屬M(fèi)2優(yōu)選的是從鈦或者它的一個(gè)合金，或者尿素等級(jí) 的不銹鋼中選擇出來的。典型的、非限制性的所述金屬材料的例子， 除了鈦及其相關(guān)的合金之外，還有美國鋼鐵學(xué)會(huì)(AISI) 316L鋼(尿 素等級(jí))，INOX 25/22/2 Cr/Ni/Mo鋼，特殊的奧氏體-鐵素體鋼。
金屬M(fèi)2特別優(yōu)選的是對(duì)氨基曱酸銨的侵蝕具有抵抗力的鈦和它 的合金。
依照所述本發(fā)明，在下文中將進(jìn)行更加詳細(xì)的描述，所述元件E2 可以在熱交換器中便利地與所述管板的鍍層密封焊接。作為在本領(lǐng)域 中普遍使用的技術(shù)，所述焊接優(yōu)選的是在所述板上形成所述管的壓力 連接區(qū)域，從而能抵抗由壓差導(dǎo)致的機(jī)械的壓力。相對(duì)于應(yīng)用的交換 器和它的結(jié)構(gòu)，所述元件E2可以便利地設(shè)置，從而使它的一個(gè)端部 與所述管末端配合，或者可以使其圓周地圍繞元件El插入的接近所 述管的開口的位置，從而使后者僅包括所述元件E1 (如

圖1B中的元 件3所示)。
依照一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述元件E2均勻地在所述雙金屬管的 端部部分的總長上延伸，到它的端部為止形成連續(xù)層。
依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，另一方面，所述元件E2可以凸出 較短的距離，優(yōu)選的是0.1到15cm，超過所述元件E1的長度。
此外，所述元件E2也可以具有大于在所述雙金屬管的中心區(qū)域 的外徑的外徑，以形成寬闊的支撐連接表面，以便在管板上進(jìn)行可能 的密封焊接。所述元件E2具有的厚度范圍優(yōu)選的是0.5至8mm，更 優(yōu)選的是1到4 mm,適用于在個(gè)別的支撐位置形成用于焊接所述雙 金屬管的底部，例如在熱交換器或者分解器的管板上。
在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明所述的管包括由純鋯或者包括至 少60%的鋯的合金構(gòu)成的管狀元件El，和至少一個(gè)由鈦或者它的一 種合金構(gòu)成的管狀元件E2，所述管狀元件E2設(shè)置在圍繞E1的圓周 上，接近所述管的末端，并且在接觸面金屬密封連接，優(yōu)選的是壓力 連接，至少在最接近所述管口的區(qū)域焊接。
依照特別優(yōu)選的實(shí)施例，所述雙金屬管包括兩種管狀元件E2，采 用相同的或不同的材料，每個(gè)管狀元件靠近所述管本身的一個(gè)端部設(shè) 置。所述結(jié)構(gòu)便于管束交換器的生產(chǎn)，其中的兩種管板包含金屬涂層 M3，所述金屬不同于之前限定的用于形成所述雙金屬管的內(nèi)壁的金屬 或者合金Ml。
依照本發(fā)明所述的管可以根據(jù)普通的金屬工藝制造，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以根據(jù)各自的情況適當(dāng)?shù)夭捎谩５?，申?qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的 新穎的和高效的用于生產(chǎn)所述管的方法，如上所述，這就是本發(fā)明的 第二目的。
在所述方法的步驟(a)中，在所述管Eo的一端或者兩端，對(duì)它 的外表面部分進(jìn)行處理，使它可以容納由金屬M(fèi)2構(gòu)成的第二管狀元 件E2。所述處理可以包括對(duì)所希望的部分進(jìn)行表面清理，以在它與所 述元件E2的表面獲得高效的連接，或者它可以包括除掉表面的金屬 薄層的處理，例如通過研磨或者車削，以得到插座，所述插座具有的 直徑(或者等效的尺寸，當(dāng)所述管不是圓形的時(shí))小于初始的直徑。 優(yōu)選的是要小0.1到2mm(根據(jù)零件的幾何形狀可以小得更多一些)， 這可以更好地容納所述元件E2。適當(dāng)?shù)那鍧嵑脱心スに嚢切┍绢I(lǐng) 域普遍采用的用于Ml類型的金屬的工藝。
表面處理工藝對(duì)于具有適合于所述元件E2的尺寸的長度的管的 部分和相關(guān)的裝配工藝是有影響的。通常，優(yōu)選的是制備具有長度比 在所述雙金屬管中的元件El和E2之間疊加的延伸部分大1到20 mm 的插座。
所述制造方法的步驟(b)是，將管狀元件E2設(shè)置在依照步驟(a) 制備的插座中。用于這個(gè)目的所述元件E2，如果是預(yù)成型的，除了在 插入階段因?yàn)閴毫蛘邤D壓而產(chǎn)生的可能的小的變形之外，具有與所 述插座對(duì)應(yīng)的內(nèi)徑。
在隨后的步驟(c)中，所述元件El和E2的表面相互接觸，對(duì) 它們進(jìn)行加工以獲得密封連接，通過形成金屬鍵可以在整體周長表面 上支撐突出的軸向力。依照已知的用于焊接金屬M(fèi)l和金屬M(fèi)2的工 藝，所述連接可以通過焊接實(shí)現(xiàn)，例如Ti和Zr，或者Al和Zr等， 或者可以通過爆破(即所謂的"爆炸焊接"，根據(jù)普通的英語術(shù)語)實(shí) 現(xiàn)，利用真空和/或熱拔，或者依靠不同的金屬的另一種結(jié)合和連接工 藝實(shí)現(xiàn)，從而在兩種元件E1和E2表面之間產(chǎn)生金屬鍵，因此確保所 述金屬管在穩(wěn)定的密封條件下工作。雖然不是必需的，依照本發(fā)明， 優(yōu)選的是，用于連接的區(qū)域(即所述M1和M2的密封連接的表面區(qū) 域)在盡可能大的表面上延伸，更優(yōu)選的是與在M1和M2之間的整 體連接和重疊區(qū)域重合。
依照所述方法的特別的實(shí)施例，本發(fā)明所述的雙金屬管可以這樣 制造，即通過在步驟(a)中制備的插座中設(shè)置金屬M(fèi)2的焊縫熔敷， 之后進(jìn)行必要的加工操作。所述變化允許本發(fā)明所述方法的步驟(b) 和(c)同時(shí)實(shí)行。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以采用上述方法其它的變化及其他的制造 所述雙金屬管的方法，通過應(yīng)用本領(lǐng)域的知識(shí)以滿足具體實(shí)施例的要 求。這包括制造出具有長度超出有關(guān)的操作長度的雙金屬管，之后再 去掉所述超出部分。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述雙金屬管這樣制造的，以致于所 述元件Tl和元件T2相互連接，優(yōu)選的是形成金屬鍵，所述金屬鍵沿 著具有截頭圓錐體剖面的接觸面形成，而不是圓柱形的剖面。在這種 情況下，用于制造所迷雙金屬管的要求的方法的步驟(a)包括在Eo 上制造具有截頭圓錐體形狀的插座，例如通過車削，優(yōu)選的是長度為 20至50 mm，并且所述Eo沿著所述截頭圓錐體剖面具有漸進(jìn)的和連 續(xù)減少的直徑，其范圍是0.5至6mm， 優(yōu)選的是從1到3 mm。 元件 E2，其內(nèi)表面是對(duì)應(yīng)的截頭圓錐體形狀，以配合和連接所述Eo的表 面，之后分別依照所迷方法的步驟(b)和(c)疊加并固定在所述錐 形座。
依照本發(fā)明所述的管可應(yīng)用于一些工業(yè)的化學(xué)工藝過程中，由于 它的新穎的和優(yōu)良的特性，允許在它的端部和帶有所述管的設(shè)備的至 少一個(gè)部分的防蝕層之間獲得密封連接，可以在它的整體長度上同時(shí) 對(duì)工作流體的侵蝕/腐蝕保持高的抗蝕力，因?yàn)榫哂杏蓸O高性能的材料
構(gòu)成的整體的管狀元件E1，沒有連接部分，或者，在任何情況下，在 表面上的不均勻以用于接觸所述腐蝕性流體，以及元件E2，所述E2 與El形成金屬的化學(xué)連接，用于在出口支撐位置密封插入，例如管 板，在標(biāo)準(zhǔn)的工藝操作條件下，所述元件作為一個(gè)整體，形成抵抗侵 蝕的組件。
因此，它可以這樣使用，例如，在壓力下，在帶有腐蝕性流體流 動(dòng)的設(shè)備中作為連接管道，或者優(yōu)選的是，用于適合于在中到高壓下 實(shí)現(xiàn)腐蝕性流體工藝的熱交換器的管束的制造。特別優(yōu)選的是，用于 熱交換器的制造，在所述熱交換器中還會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或者相轉(zhuǎn)變， 包括相互接觸的一些相的形成，其中由于氧化化學(xué)侵蝕產(chǎn)生的侵蝕作 用及由于湍流和相對(duì)容器壁的摩擦產(chǎn)生的沖蝕作用是相當(dāng)大的。所述 類型的設(shè)備包括在工廠中用于尿素的合成的氨基甲酸鹽汽提器。
所述設(shè)備通常在1到40MPa的壓力和70至300。C的溫度下工作， 帶有的混合物包括水、氨、二氧化碳和氨基甲酸銨，所述氨基曱酸銨 是根據(jù)下列化學(xué)方程由上述組合物生成的凝聚物。
[2 NH3+ C02 + nH20 —NH4OCONH2 nH20
所述優(yōu)選的工作條件是壓力為12-25 MPa,溫度為120至240。C。
如本發(fā)明特別涉及的制造尿素的普通的工業(yè)設(shè)備，上述設(shè)備包括 中壓或高壓部分，通常其容積為2,000到IOO，OOO公升。
因此本發(fā)明的另一個(gè)方面是涉及這樣的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于 在兩種流體之間進(jìn)行熱交換的 一 系列的管(管束熱交換器)，其中所述 管的內(nèi)壁相對(duì)普通的不銹鋼(腐蝕指數(shù)>0.2 mm/年)而言適合于接觸 具有高侵蝕特性的流體，其特征在于，至少一個(gè)，優(yōu)選的是一部分所 述管由依照本發(fā)明的權(quán)利要求1所述的雙金屬管構(gòu)成。更優(yōu)選的是，
所有的管都是依照本發(fā)明所述的雙金屬管。 依照本發(fā)明所述的壓力設(shè)備可以具有多樣的幾何形狀，包括內(nèi)部 形狀和外部形狀，這取決于它在應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)的功能。優(yōu)選的是按照 用于高壓或者中壓的典型的標(biāo)準(zhǔn)的管束式熱交換器構(gòu)造。因此它一般 是圓筒形，在圓筒的端部帶有兩個(gè)半球形的端蓋(頭蓋)，以更好地分 布?jí)毫ΑＴ谒霭肭蛐味松w上設(shè)有沿著所述圓柱體的開口，以作為流 體的進(jìn)出口，可以帶有導(dǎo)入傳感器和用于檢查的開口 (人用孔)，依照 使用的需要，它可以水平地或者垂直地設(shè)置，后者就是如上所述地的 用于尿素工藝的汽提器。
所述設(shè)備的外壁，幾乎完全支撐軸向的壓力，包括由高機(jī)械強(qiáng)度 的金屬或者合金、普通碳素鋼構(gòu)成的較厚的覆蓋物，也稱為增強(qiáng)主體，
具有經(jīng)過計(jì)算的能承受相關(guān)的壓力的厚度，通常是20至350 mm。在 高壓交換器中，根據(jù)實(shí)際需要承受的壓力，所述外壁可以具有不同的 相稱的厚度。通常，有0.2至5MPa的飽和蒸汽壓力與所述圓筒形的 中心區(qū)域接觸，其厚度范圍優(yōu)選的是從20至100mm，但是所述端蓋 的壁厚和所述圓柱體靠近端蓋的部分必須能承受來自工作流體的高 壓，因此相比較而言具有更大的厚度，優(yōu)選的是從80到300 mm。所 述外壁可以由單一層或者多層碳素鋼構(gòu)成，可以根據(jù)任何已知的工藝 方法組裝。
所述區(qū)域包括一系列管或者管束，可以與所述設(shè)備的內(nèi)部區(qū)別開， 因?yàn)樗鼈兺ǔＪ窍嗷テ叫械囊唤M，插入在兩個(gè)相對(duì)于所述設(shè)備的主軸 橫向定位的隔膜板或者板塊之上，還包括適合于承受壓差的通常由碳 素鋼構(gòu)成的平坦元件，其厚度為40至500 mm。在最普通的例子中， 兩個(gè)板中的每個(gè)分別設(shè)置在靠近兩個(gè)端蓋中的一個(gè)的位置，由此限定 了基本上為幾何圓柱形的中心容積。通過焊接將每個(gè)板密封固定在圓 形的壁上，從而在接近的腔室之間不會(huì)有材料的交換。換句話說，所 述管束可以U形連接在相同的板上，在相同的位置限定所述流體的入 口和出口區(qū)域，通過隔膜板分開，但是處于基本上相同的的壓力之下。
依照本發(fā)明所述的管束設(shè)備， 一系列的管固定在兩個(gè)管板或者相 同的板塊區(qū)段之間，其中具有相應(yīng)的通孔，從而允許流體在所述管的
端部的兩個(gè)腔室之間流過。第二流體，通常是水/蒸汽的混合物，在所 述中間腔室循環(huán)，通常在管壁的外側(cè)，以通過所述管壁實(shí)現(xiàn)熱交換。
根據(jù)方案規(guī)格的不同，所述管的數(shù)目是變化的，但是變化范圍一
般是在最少為2到用于大型設(shè)備的大約10000之間。優(yōu)選的是100至 6000根管，它們的直徑變化范圍是10至100mm。所述管的長度通常 與所述設(shè)備的中心體的長度一致，優(yōu)選的是從l至20m，它們一般是 直線形的，但是不排除所述管的形狀是曲線或者環(huán)形的，其厚度可以 變化，這取決于需要支撐的負(fù)載和直徑，變化范圍通常是2至25毫米， 中間隔膜板(也稱為"擋板")可以設(shè)置在中間腔室中以支撐所述管。 它們通常是由碳素鋼構(gòu)成，具有幾個(gè)毫米的厚度，因?yàn)樗鼈儾恍枰?受任何軸向壓力。
依照本發(fā)明優(yōu)選的方面，所述熱交換設(shè)備所有的的管都是依照本 發(fā)明所述的雙金屬管。
所述工作流體具有高侵蝕性的特征，例如氨基曱酸鹽和尿素的水 溶液，或者濃縮的硝酸溶液，位于設(shè)置在所述設(shè)備末端的端蓋的內(nèi)部， 在所述管內(nèi)流動(dòng)，形成更高壓的流體。飽和水蒸汽通常在0.2到5 MPa 的壓力范圍下流入所述中間腔室，在凝縮時(shí)，它們釋放必要的熱量， 例如用于所述氨基甲酸鹽的分解。
在該設(shè)備中，所述雙金屬管可以便利地壓力焊接在所述管板上， 以確保其必需的機(jī)械和密封穩(wěn)定性。所述管板通常由較厚的一層或多 層碳素鋼構(gòu)成，其中帶有通孔以便于所述管通過，并且在與工作流體 接觸的一側(cè)帶有一個(gè)或多個(gè)防蝕層。優(yōu)選的是，至少一個(gè)所述的防蝕 層由與構(gòu)成本發(fā)明所述的管的的元件E2的金屬或者合金相容的金屬 或者合金構(gòu)成，也就是說，依靠所述金屬或者合金，它可以形成焊接 或者密封連接，從而具有令人滿意地機(jī)械性能和耐腐蝕性。
例如，所述管板在所述管束的一側(cè)或者兩側(cè)鍍有鈦或者鈦合金層， 或者通過爆破連接固定于不銹鋼的中間層。所述層通過壓力焊接或者 密封焊接連接靠近表面上所述出口的的每個(gè)雙金屬管的元件E2，選擇 性地允許短區(qū)段的E2,例如1至5 cm,凸出所述板塊的表面。所述
防蝕層的厚度是適當(dāng)?shù)剡x擇的，如此以致于能夠在足夠長的時(shí)間內(nèi)抵
抗侵蝕，優(yōu)選的是2至20mm，更優(yōu)選的是3到15mm。
一般利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的適當(dāng)?shù)墓に囋谒霭鍓K的防蝕層 和所述管的端部之間實(shí)施焊接。這是特殊的但也是眾所周知的用于連 接由鈦或者鈦合金構(gòu)成的部件的工藝。
依照本發(fā)明所述雙金屬管可以優(yōu)選地用于替代在現(xiàn)有的熱交換器 中的管束的全部或者部分管。
依照本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例，所述管可以便利地用于替換現(xiàn)有的 熱交換器中的管束的一個(gè)或多個(gè)管，在維護(hù)保養(yǎng)或者改裝調(diào)停(或者 修理)過程中依照普通的方法進(jìn)行，所述熱交換器通常是應(yīng)用在工業(yè) 設(shè)備中的。所述修理操作可以獲得雙重目的，即通過替換現(xiàn)有的由于 某種原因不再起作用的和/或不能完全構(gòu)成整體的(例如由于侵蝕而導(dǎo) 致的薄化或者穿孔，從而促使管道封閉)的管，以修復(fù)所述交換器的 功能，和通過替代現(xiàn)有的由較低抗蝕力的材料構(gòu)成的管來提高所述設(shè) 備的性能和安全性。
因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的涉及修理或者改善適合于處理腐蝕性 流體的化工設(shè)備的管束的性能，其中所述流體接觸形成所述管束的管 的內(nèi)部部分，包括用依照本發(fā)明的雙金屬管來替代至少一個(gè)所述的管。
進(jìn)行所述的維護(hù)保養(yǎng)或者改裝的設(shè)備優(yōu)選的是熱交換器，更優(yōu)選 的是用于尿素合成循環(huán)的汽提器，其中的管板鍍有鈦或者它的一種合 金。依照優(yōu)選的實(shí)施例，依照本發(fā)明所述方法包括移除至少一個(gè)現(xiàn)有 的管，清潔因而形成的腔室，并在其上鉆孔，在每個(gè)腔室插入依照本 發(fā)明所述的具有適當(dāng)?shù)拈L度的雙金屬管，設(shè)置每個(gè)所述管的開口，從 而使它在短的區(qū)段凸出，通常是0.3到5cm，最后將管板的鍍層和每 個(gè)管的元件E2的外表面焊接在一起。
所述封閉的附圖提供了一些依照本發(fā)明的實(shí)施例的示意性的和非 限制性的例子。在圖中作用相同的部分用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖1示意性地表示依照本發(fā)明所述的管的兩個(gè)縱向的區(qū)段，分別 包括
(A) 僅設(shè)置在一端的元件E2
(B) 設(shè)置在兩端的元件E2，在上端，到所迷管的開口端為止， 在下端，位于稍微縮回的位置，允許均勻包括的元件El的金屬M(fèi)l 的區(qū)段凸出。
圖2示意性地表示了依照本發(fā)明所述的管插入在管板上的兩個(gè)例 子的詳細(xì)的截面圖，其中分別是
(A) 所述元件E2設(shè)置在所述管的端部區(qū)域，靠近板塊的鍍層焊
接
(B) 所述元件E2沿著所述管的軸線在外部區(qū)段延伸，超過所述 板塊的厚度。
圖3示意性地表示了類似于圖2的部分，但是涉及依照本發(fā)明所 述的管，在端部之間的中間部分，包括由不同的金屬構(gòu)成的兩種同軸 的鍍層，其中最里面的是管狀元件E2。
為了簡單明了和清楚地用圖形表示所述零件，圖中所示的不同元 件之間的比例不符合實(shí)際值。
下文的描述涉及依照本發(fā)明所述的管及其裝配的示意性的和非限 制性的例子，圖示的用于參考的方位和不同的部分之間的相對(duì)位置既 不是本發(fā)明的方面所描述的實(shí)際應(yīng)用的典型的實(shí)施例，也沒有限制它 的結(jié)構(gòu)。
參見圖1 (A),依照本發(fā)明所述雙金屬管包括均勻的和連續(xù)的具 有圓筒形的管狀元件1，所述圓筒形在所述管的總長上延伸，包括如 上所述的金屬M(fèi)l，優(yōu)選的是鋯或者它的一種合金。所述元件，通過 一種的普通的適合于承受高壓的制管工藝獲得，除了提供與流體接觸 的內(nèi)壁期望的抗蝕能力外，還帶有流體容器的功能，使所述管在大部 分的長度上能完全承受壓力，因此它具有足夠的厚度，以用于承受工 藝壓力。在所述雙金屬管的上部，所迷元件1的管壁的區(qū)段的厚度有 凹進(jìn)，其長度是管的整體的2至10%,以在其外表面上同心地設(shè)置由 金屬M(fèi)2組成的第二管狀元件2，優(yōu)選的是鈦或者它的一種合金。所 述金屬M(fèi)l和M2，具體地說是鋯和鈥，在所述元件1和2之間的接
觸面上金屬密封連接。所述兩種元件1和2是同心地設(shè)置在管(A) 的上部開口位置，所述元件2的厚度，在這種情況下有助于部分地反 襯(contrasting)所述管的內(nèi)部壓力，優(yōu)選的是元件1的厚度的20到 50%。
參見圖(B),所述雙金屬管包括均勻的和連續(xù)的由金屬M(fèi)1構(gòu)成 的具有圓筒形的管狀元件1,所述圓筒的形狀在所述管的整體長度上 延伸，在其上部有由金屬M(fèi)2構(gòu)成的第二管狀元件2，與圖1(A)中 的類似。在所述管的下部區(qū)段，所述元件l是這樣的形狀，即它的外 表面包括長度為2到10%的所述管的總長的凹槽，它是這樣制造的， 以致于元件1的較小的末端部分，即所述管口的大約0.5-3%，保持 為相對(duì)于管的中部沒有改變。所述管狀元件3由鈦或者它的一種合金 組成、優(yōu)選的是通過上述的一種工藝而金屬連接所述元件1，并相對(duì) 元件1同心地設(shè)置在所述的凹槽中。
參見圖2 (A)，依照本發(fā)明所述的雙金屬管由管狀元件1的組合 表示，所述管狀元件由金屬M(fèi)l構(gòu)成，對(duì)此圖中僅示出了一部分，所 述元件2由金屬M(fèi)2構(gòu)成，設(shè)置在所述管的端部，管道4用于流體的 流通，由所述管本身限定。所述管固定在由典型的熱交換器的管板構(gòu) 成的支撐上，所述熱交換器在壓力下處理腐蝕性很強(qiáng)的流體，例如在 工業(yè)的尿素合成工藝中的氨基甲酸銨的汽提器。在這種情況下，所述 管板包括增強(qiáng)主體5,通常是具有較大的厚度的由碳素鋼構(gòu)成穿孔金 屬片，適合于反襯所述壓力，和由耐蝕金屬構(gòu)成的抗蝕層6，其優(yōu)選 的是通過焊接或者其他的方法與M2形成耐久的密封連接。在圖2(A) 所述的例子中，所述鍍層6如果有必要也可以包含幾個(gè)金屬層，依照 現(xiàn)有技術(shù)，例如WO03/095060,通過密封和壓力連接，優(yōu)選的是在位 于所述雙金屬管的出口的外部的管狀元件2上通過焊縫7連接
也可以采用不同于圖2(A)中表示的替換的實(shí)施例，所有的例子 都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并沒有圖示出，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員 可以利用現(xiàn)有技術(shù)推斷出來。例如，可能的是，在所述板塊中插入一 個(gè)或多個(gè)觀測孔，或者其他的用于提高所述設(shè)備的安全性的元件。
圖2 (B)顯示了不同于圖2 (A)的實(shí)施例，其中依照本發(fā)明所 述管(在圖中還是用2表示)的管狀元件E2，延伸超過所述管板5的 厚度，從而使所述管板僅僅接觸外層的金屬M(fèi)。
在圖2 (A)和2 (B)示出的管束交換器中包括工藝方法，所述 管與所述管板的密封連接可以通過在類似的金屬之間通過焊接實(shí)現(xiàn)， 因?yàn)樵﨓2在金屬M(fèi)2，通過連接工藝設(shè)置在每個(gè)管的元件El上， 這可以在插入到所述管板上之前直接在所述管上實(shí)施，充分地滿足規(guī) 定用于所述類型的壓力設(shè)備的嚴(yán)格的安全要求。
因此，不需要在所述金屬M(fèi)l和形成所述板的鍍層的金屬之間實(shí) 施任何連接，使得所述交換器的制造更加容易，也更加經(jīng)濟(jì)，例如所 述金屬不能容易地相互焊接在一起的情況，或者與每種金屬之間形成 具有較低的抗蝕力的焊接的情況。依照本發(fā)明，實(shí)際上利用上述的工 藝方法，可以容易地實(shí)現(xiàn)E1和E2之間的連接，在環(huán)境空間下，利用 適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，不會(huì)出現(xiàn)由于典型的管板的工作空間的阻礙和限制，所 述管具有很高的空間密度(相互之間的平均間隔距離是3至5 cm), 并且由于所述部件的總尺寸，使得不可能使用不同于傳統(tǒng)焊接的工藝。
圖3顯示了如圖1所示的同樣類型的組件的另外的變化的實(shí)施例。 然而，在這種情況下可以觀察到所述管包括連續(xù)的和均勻的管狀元件 1,相當(dāng)于本發(fā)明所述的管狀元件El，其厚度小于之前的實(shí)施例，因 此，優(yōu)選的是將端部之間的占總長度的80至95%的大部分管段插入 到管8的內(nèi)部，所述管8由比Ml更經(jīng)濟(jì)的和容易獲得的金屬或者合 金構(gòu)成，它具有良好的機(jī)械性能，只不過具有較低的抗蝕力。在靠近 末端的區(qū)域，所述管8被由M2構(gòu)成的管狀元件2替代，其依照如上 所述的圖2所示的方法。優(yōu)選的是構(gòu)成所述元件2和元件8的金屬在 相互接觸的區(qū)域形成連接，在這種情況下不需要它們具有特殊的抗蝕 力，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ呛图訅赫羝佑|的。
為了圖示的簡單起見，圖2 (A)、 2(B)和3僅僅示意性地表示 了一個(gè)插入所述管板的管的末端的區(qū)域，通過所畫的草圖顯示了在所 述管板的相對(duì)側(cè)的管。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以根據(jù)多種應(yīng)用的要求，采用不同于如上 所述的本發(fā)明的實(shí)施例以形成明顯的變化方式，所有的這些方式都包 括在隨后的權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙金屬管，所述雙金屬管對(duì)于放入其中并與它的內(nèi)表面接觸的工作流體的侵蝕作用具有抗蝕力，包括朝向所述內(nèi)表面的第一管狀元件E1(1)，其由從Zr、Ta、Nb和Al或者所述金屬的合金中挑選出的金屬M(fèi)1構(gòu)成，并在整個(gè)管的長度上均勻地延伸，和至少一個(gè)第二管狀元件E2(2)，由不同于M1的第二金屬或者合金M2構(gòu)成，所述第二管狀元件設(shè)置在所述第一管狀的元件的外部圓周，位于接近它的一個(gè)端部的位置，在小于所述管本身的長度的三分之一的區(qū)段，并且與所述元件E1密封連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬管，包括兩種管狀元件E2，其采 用相同的或不同的材料，每個(gè)管狀元件靠近所述管的一個(gè)端部設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙金屬管，其中所述的元件El由鋯 或者帶有至少60%的鋯的合金構(gòu)成。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的雙金屬管，其中所述元件 E2的金屬M(fèi)2是從鈦、鈥合金和尿素等級(jí)的不銹鋼中選擇出來的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙金屬管，其中所述金屬M(fèi)2是從鈦或 者鈦合金中選擇出來的。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的雙金屬管，除了所述元件 El和E2之外，還包括至少一個(gè)圍繞El設(shè)置并與其外表面接觸的金 屬管狀元件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙金屬管，其中所述另一個(gè)管狀元件由 從鈦、鈦合金或者不銹鋼中選擇出來的金屬構(gòu)成，與E2連接并在所 述管本身的中部延伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所迷的雙金屬管，其中所述的另一個(gè)管狀元件 由適合于與所述E2的金屬M(fèi)2焊接的金屬構(gòu)成。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的雙金屬管，其中所述元 件E1的中部的厚度是l到15mm。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的雙金屬管，其中每個(gè)元 件E2具有的長度范圍是所述管的總長度的0.2到20%。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的雙金屬管，其中所述元 件E2具有的均勻的厚度范圍是l到15mm。
12. 用于制造依照權(quán)利要求1到11的任意一項(xiàng)所述的雙金屬管的 方法，從管Eo開始，所述管包括在它的整個(gè)的長度上具有的至少一 個(gè)管狀的元件Eo,所述管狀的元件由金屬M(fèi)1構(gòu)成，包括下列步驟a) 設(shè)置所述Eo的至少一個(gè)端部的外表面，以構(gòu)造足夠接收第二 管狀元件E2的長度，從而制造出合適的插座，優(yōu)選地，使所述管的 外徑小于初始的直徑；b) 設(shè)置管狀元件E2，使其長度等于或者小于Eo的長度的三分 之一，所述管狀元件由不同于Ml的金屬M(fèi)2構(gòu)成，將所述管狀元件 設(shè)置成至少環(huán)繞一部分所述插座的環(huán)；c) 連接所述金屬M(fèi)l和M2的表面，至少利用它們之間的一部分 的接觸面，從而在這樣形成的雙金屬管的整體圓周上形成密封連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在步驟a)中，有0.1到 2mm厚的金屬層從所述插座中除去。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中在步驟c)中，所述 兩種金屬M(fèi)l和M2在所述元件El和E2的表面延伸的所有的接觸區(qū) 域互相形成金屬鍵。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1到12的任意一項(xiàng)所述的管的應(yīng)用方法，所述 管應(yīng)用在工廠中的用于處理腐蝕性流體的設(shè)備中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的應(yīng)用方法，制造用于熱交換的管束插 入到所述設(shè)備中。
17. 依照權(quán)利要求15或16所述的應(yīng)用方法，其中所述設(shè)備構(gòu)成 為在工廠的高壓循環(huán)下用于尿素制造的氨基甲酸銨汽提器。
18. 用于在高壓下處理具有很強(qiáng)侵蝕性的流體的工業(yè)設(shè)備，其特 征在于它包括至少一個(gè)依照權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的雙金屬 管，優(yōu)選的是包括一系列所述的雙金屬管，所述管的內(nèi)表面用于與所 述流體接觸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，包括管束式熱交換器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中所述管束包括具有直徑范 圍是10到100 mm的100至6,000根雙金屬管。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，所述雙金屬管焊 接在管板上，其上鍍有至少一層對(duì)所述工作流體的侵蝕有抗蝕力的金 屬層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述金屬鍍層包括與所述 雙金屬管的元件E2的金屬相容的金屬M(fèi)3。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述金屬鍍層與所述元件 E2密封焊接。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的設(shè)備，其中所述鍍層和所述元件 E2由從鈦或者鈦合金中選擇出來的金屬M(fèi)2構(gòu)成。
25. —種修理或者改善適合于處理腐蝕性流體的化工設(shè)備的管束 的方法，其中所述流體接觸形成所述管束的管的內(nèi)壁，包括用依照本 發(fā)明所述的雙金屬管來替代至少一個(gè)所述管。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述設(shè)備包括鍍有由從鈦、 鈦合金或者不銹鋼中選擇出來的金屬的管板。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的方法，其中所述設(shè)備構(gòu)成為在高 壓循環(huán)下用于尿素合成工藝的汽提器。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25至27中任意一項(xiàng)所述的方法，包括移除至少 一個(gè)現(xiàn)有的管，清潔在所述管板中形成的凹槽，在每個(gè)凹槽中插入依 照本發(fā)明所述的具有適當(dāng)?shù)拈L度的雙金屬管，設(shè)置每個(gè)所述管的開口， 使它在短的區(qū)段凸出，通常是3到50 cm，并將管板的鍍層和每個(gè)管 的元件E2的外表面焊接在一起。
全文摘要
一種雙金屬管，包括至少一個(gè)管狀的第一金屬部件，所述第一金屬部件對(duì)于放入在管中并與之接觸的有腐蝕性和/或侵蝕性作用的工作流體是有抗蝕力的，所述第一金屬部件具有至少一個(gè)端部或者近似于端部的區(qū)域，在第一金屬部件外鍍有第二金屬層，所述第二金屬不同于第一金屬，并且相對(duì)第一金屬而言更適合于與支撐物密封焊接。管束設(shè)備用于在高溫和高壓下進(jìn)行熱交換操作，在工作流體具有高侵蝕性的條件下，所述管束包括至少一個(gè)具有上述特征的管。所述設(shè)備尤其是用作熱交換器和分解器，例如汽提器，在尿素合成的循環(huán)工藝中，具有高壓、高溫和高侵蝕性的工作流體等工況，并且其中所述管束包括至少一個(gè)具有上述特征的管。
文檔編號(hào)F28F19/00GK101097125SQ20071011209
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者A·賈納扎, D·圣菲利波, G·梅雷利, L·馬伊拉諾 申請(qǐng)人:斯南普羅吉蒂聯(lián)合股票公司