專利名稱：鋁合金表面蒸發(fā)式空冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)屬于空氣冷卻+噴淋水冷的組合式冷卻設(shè)備，主要用于石化、電力、煤化工等大型流體冷卻裝置，該技術(shù)領(lǐng)域首次涉及到鋁合金空冷器產(chǎn)品的設(shè)計和制造。
背景技術(shù)：
表面蒸發(fā)式空冷器具有良好的換熱性能，其結(jié)構(gòu)的上部為水霧冷卻器管束(件2)，下部為噴淋水冷卻器管束(件5)，在兩段管束之間設(shè)置了一套噴淋裝置，使用循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)進行循環(huán)冷卻，而循環(huán)水對換熱管的外表面構(gòu)成了嚴重的腐蝕。目前光管部分大多數(shù)采用碳鋼鍍鋅材料，這種鍍鋅管在不進行冷加工和焊接的前提下具有很好的耐水腐蝕性能，但空冷器的鍍鋅管必須要和管板進行連接，要么焊接，要么脹接，這樣就對換熱管的鍍鋅表層進行了破壞。部分企業(yè)在鍍鋅管腐蝕嚴重的情況下將材質(zhì)升級為304，甚至316L，但這幾種材質(zhì)都屬于奧氏體不銹鋼，對于循環(huán)水中的氯離子仍然非常敏感，材質(zhì)的提高并不能提聞設(shè)備的使用壽命。發(fā)明專利200610125139.4 “表面蒸發(fā)式空冷器水流在線除垢裝置”是一種被動的除垢防腐措施，并沒有涉及到如何用先進材料來解決防腐的問題。實用新型專利201020584125.0和200820193401.3 “新型表面蒸發(fā)式空冷器”僅涉及到兩種不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也沒有涉及到如何解決循環(huán)水的氧化腐蝕和氯離子的應(yīng)力腐蝕問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是開發(fā)設(shè)計一種全鋁合金材料的表面蒸發(fā)式空冷器，其熱交換材料和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)均用鋁合金材料，以解決設(shè)備的腐蝕問題。1、水霧冷卻器管束(件2):
管束的翅片式換熱管的基管和翅片管都用鋁合金材料。管箱部分的管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等可以全部用鋁合金材料，也可以全部用碳鋼材料。當管箱全部用鋁合金材料時，管子與管板的連接形式為焊接，當管箱全部用碳鋼材料時，管子與管板的連接形式為強度脹接。絲堵墊片:用工業(yè)純鋁，聚四氟乙烯等材料。側(cè)梁板、橫梁、吊耳:可以全部用鋁合金材料，也可以全部用碳鋼材料。2、噴淋冷卻器管束(件5):
管束的換熱管為鋁合金材料。管箱部分的管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等可以全部用鋁合金材料，也可以全部用碳鋼材料。當管箱全部用鋁合金材料時，管子與管板的連接形式為焊接，當管箱全部用碳鋼材料時，管子與管板的連接形式為強度脹接。絲堵墊片:用工業(yè)純鋁或聚四氟乙烯等材料。
側(cè)梁板、橫梁、吊耳:可以全部用鋁合金材料，也可以全部用碳鋼材料。3、噴淋系統(tǒng)(件4)、上水管(件6)、百葉窗和水箱(件7):主要是循環(huán)水的腐蝕，全部用鋁合金材料。


圖！為總圖，件！為風機，件2為水霧冷卻器管束，件3為U型彎管，件4為噴淋系統(tǒng)，件5為噴淋冷卻器管束,件6為上水管,件7為百葉窗和水箱,件8為循環(huán)水泵。圖2為水霧冷卻器管束，件2-1為管箱，2-2為接管，件2_3為法蘭，件2_4為翅片管，件2-5為側(cè)梁。圖3為噴淋冷卻器管束，件5-1為管箱，5-2為接管，件5_3為法蘭，件5_4為光管，件5-5為側(cè)梁。
具體實施例方式鋁及鋁合金極易與空氣中的氧結(jié)合，生成致密的氧化膜，以阻止腐蝕介質(zhì)向材料內(nèi)部深入，所以有良好的耐腐蝕性能。本發(fā)明的技術(shù)方向，是選用具有良好性能的鋁合金材料，通過焊接的方式將表面蒸發(fā)式空冷器所有循環(huán)水接觸的部件焊接成一個整體，以克服管外循環(huán)水的氧化腐蝕和氯離子的應(yīng)力腐蝕問題，以及管內(nèi)油氣中硫化氫的腐蝕問題。同時，鋁合金表面光滑，循環(huán)水中的礦物質(zhì)和微生物不容易在表面形成污垢，所以不會產(chǎn)生氯離子的垢下腐蝕，也就不需要使用如發(fā)明專利200610125139.4所述的專用除垢裝置了。
具體實施方式
如下:
1、水霧冷卻器管束:
1.1管箱(件2-1)的選材和制造:
在流體腐蝕比較嚴重的情況下，管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等選用抗拉強度高于300MPa，延伸率大于10%的鋁合金材料?？紤]到絲堵板的強度，絲堵板應(yīng)提供鍛件材料，并不得以完全退火狀態(tài)交貨，應(yīng)以強化熱處理或穩(wěn)定化熱處理的方式交貨。采用焊接的方式將全鋁合金管箱的管板、絲堵板、側(cè)板、蓋板、接管和法蘭焊接在一起。在流體腐蝕不嚴重的情況下，管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等也可以用碳鋼和低合金材料，此時的鋁合金管與管板采用脹接的方式進行連接。1.2翅片管(件2-4)的選材和制造:
基管材質(zhì)選用抗拉強度低于400MPa，延伸率大于15%的鋁合金管。一般工業(yè)用鋁合金只單方面考慮了提升材料的強度，而犧牲了材料的塑性?？紤]到換熱管在使用過程中的熱膨脹問題和管端與管板的脹接問題，材料一定要有良好的塑性，否則材料難以適用制造和使用條件。要滿足抗拉強度低于400MPa，延伸率大于15%這樣的條件，就需要從合金化和熱處理制度兩方面進行要求和選材，或在訂貨技術(shù)要求中進行注明。1.3管子與管板的連接方式:當管板和管子均為鋁合金時，采用焊接或脹焊并用。當管板為碳鋼、管子為鋁合金時，采用強度脹。
1.4絲堵墊片:用工業(yè)純鋁或聚四氟乙烯等材料。1.5側(cè)梁板、橫梁、吊耳等，也可以全部用鋁合金材料。2、噴淋冷卻器管束:
2.1管箱(件2-1)的選材和制造:
與水霧冷卻器的管箱一樣，在流體腐蝕比較嚴重的情況下，管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等選用抗拉強度高于300MPa，延伸率大于10%的鋁合金材料?？紤]到絲堵板的強度，絲堵板應(yīng)提供鍛件材料，并不得以完全退火狀態(tài)交貨，應(yīng)以強化熱處理或穩(wěn)定化熱處理的方式交貨。采用焊接的方式將全鋁合金管箱的管板、絲堵板、側(cè)板、蓋板、接管和法蘭焊接在一起。在流體腐蝕不嚴重的情況下，管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等也可以用碳鋼和低合金材料，此時的鋁合金管與管板采用脹接的方式進行連接。2.2光管(件2-4)的選材和制造:
光管材質(zhì)與水霧冷卻器的翅片式換熱管一樣，選用抗拉強度低于400MPa,延伸率大于15%的鋁合金管。2.3管子與管板的連接方式:當管板和管子均為鋁合金時，采用焊接或脹焊并用。當管板為碳鋼、管子為鋁合金時，采用強度脹。2.4絲堵墊片:用工業(yè)純鋁或聚四氟乙烯等材料。2.5側(cè)梁板、橫梁、吊耳等，也可以全部用鋁合金材料。3、U型管(件3)、噴淋裝置(件4)、上水管(件6)，以及百葉窗和水箱(件7)等全部用鋁合金材料，采用專用焊接設(shè)備進行焊接。選用抗拉強度低于400MPa，延伸率大于15%的鋁合金材料。
性能優(yōu)勢
1、輕量化:由于鋁合金材料的輕量化設(shè)計，可以為裝置中的構(gòu)架節(jié)省大量支撐材料。2、耐流體介質(zhì)腐蝕:鋁合金具有良好的耐腐蝕性能，可以在除堿液、鹽酸、硫酸銅等以外的大多數(shù)介質(zhì)環(huán)境中使用，與不銹鋼材料相比，具有耐氯離子應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)越的特點。3、耐大氣腐蝕:由于是整體鋁合金材料設(shè)計，其空冷器的外表面耐大氣腐蝕性能優(yōu)越，尤其適合在海邊的大氣環(huán)境中使用，克服了碳鋼加涂料防腐使用周期不長的特點。4、經(jīng)濟性:一般有腐蝕的場合都選用價值比較高的銅及銅合金材料，或高等級的不銹鋼材料，鋁合金的重量僅相當于鐵基金屬的三分之一，相當于銅及銅合金重量的30%，在可以替代的場合，其經(jīng)濟性是相當明顯的。
權(quán)利要求
1.一種表面蒸發(fā)式空冷器，它是由風機(件1)，水霧冷卻器管束(件2)，u型彎管(件3)，噴淋系統(tǒng)(件4)，噴淋冷卻器管束(件5)，上水管(件6)，百葉窗及水箱(件7)，循環(huán)水泵(件8)所組成，其所述水霧冷卻器管束的管箱(件2-1)及翅片管(件2-4);噴淋冷卻器管束的管箱(件5-1)及換熱管(件5-4);上水管(件6);百葉窗和水箱(件7)均用鋁合金制造。
2.如權(quán)利要求書I所述的水霧冷卻器管束的管箱(件2-1)和噴淋冷卻器管束的管箱(件5-1)，當管箱材料全部采用鋁合金材料時，管板、管箱蓋板、接管、法蘭、絲堵板、絲堵等選用抗拉強度高于300MPa，延伸率大于10%的鋁合金材料進行制造。
3.如權(quán)利要求書I所述的水霧冷卻器管束的翅片管(件2-4)、噴淋冷卻器管束的換熱管(件5-4)材質(zhì)選用抗拉強度低于400MPa，延伸率大于15%的鋁合金管。
4.如權(quán)利要求書所述的U型管(件3)、噴淋裝置(件4)、上水管(件6)及百葉窗和水箱(件7)，選用抗拉強度低于400MPa，延伸率大于15%的鋁合金進行制造。
全文摘要
一種表面蒸發(fā)式空冷器，它是由風機(件1)，水霧冷卻器管束(件2)，U型彎管(件3)，噴淋系統(tǒng)(件4)，噴淋冷卻器管束(件5)，上水管(件6)，百葉窗及水箱(件7)，循環(huán)水泵(件8)所組成，其所述水霧冷卻器管束的管箱(件2-1)及翅片管(件2-4)；噴淋冷卻器管束的管箱(件5-1)及換熱管(件5-4)；上水管(件6)；百葉窗及水箱(件7)均用不同強度等級的鋁合金進行制造。
文檔編號F28F21/08GK103105076SQ20131005501
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者束潤濤 申請人:武漢市潤之達石化設(shè)備有限公司, 束潤濤