一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于盤(pán)管表面處理方法領(lǐng)域，具體涉及一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田特別是天然氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，為了避免天然氣在集輸系統(tǒng)中形成水合物，往往需要通過(guò)加熱爐對(duì)天然氣進(jìn)行預(yù)加熱，提高天然氣溫度至水露點(diǎn)以上。目前最常用的加熱爐以水套爐為主，水套爐的基本結(jié)構(gòu)主要包括筒體、加熱盤(pán)管、火筒、煙管、煙囪和燃燒器等幾部分。加熱盤(pán)管布置在殼體的上部空間，為了在有限的空間內(nèi)，增加盤(pán)管換熱表面積，一般采用蛇形鋼管。
[0003]但是目前國(guó)內(nèi)的水套加熱爐受換熱材質(zhì)影響，同時(shí)蛇形盤(pán)管受爐體內(nèi)部結(jié)構(gòu)限制不能無(wú)限增加，往往熱效率較低，而加熱爐熱效率問(wèn)題影響著油氣田節(jié)能降耗工作和經(jīng)濟(jì)效益，因此，研宄提高加熱爐盤(pán)管換熱面積的方法，對(duì)于提高加熱爐熱效率具有最直接的工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的油氣田水套加熱爐換熱盤(pán)管換熱效率較低的問(wèn)題提供一種換熱盤(pán)管表面納米化的處理方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法，所述換熱盤(pán)管為蛇形鋼質(zhì)盤(pán)管，換熱盤(pán)管內(nèi)外表面均有由厚度為約500納米的納米晶構(gòu)成的致密層，包括如下步驟:
(1)將需處理的換熱盤(pán)管置于弱酸溶液A中浸泡處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；
(2)制備含Cr的電沉積溶液B:
(3)將步驟(I)中處理過(guò)的換熱盤(pán)管一端密封，將上述電沉積溶液B由另一端注入換熱盤(pán)管中，以換熱盤(pán)管為陰極，將金屬陽(yáng)極插入盤(pán)管中進(jìn)行電沉積；
(4)將步驟(3)處理過(guò)的換熱盤(pán)管取消密封并置入真空爐中退火處理，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層；
(5)將步驟(4)退火處理后的換熱盤(pán)管再次置于弱酸溶液A中處理，再次除去內(nèi)外表面的氧化物；
(6)將步驟(5)處理后的換熱盤(pán)管兩端密封，保持換熱盤(pán)管內(nèi)無(wú)水分，將換熱盤(pán)管置于水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)。
[0006]具體的，所述步驟(I)和步驟(5 )中的弱酸溶液A為PH值在1~5之間的草酸、硼酸或檸檬酸等中的一種或幾種混合的弱酸溶液。
[0007]具體的，所述步驟(2)中電沉積溶液B制備方法為:在水中加入濃度為200g/L~260g/L的003和0.2g/L~lg/L的硼酸，加熱至50°C ~55°C并連續(xù)攪拌，用稀H2SOjjf-PH值至2~4之間。
[0008]具體的，所述步驟(3)中的電沉積方法是以盤(pán)管為陰極，以金屬Pt或Pb為陽(yáng)極插入換熱盤(pán)管中進(jìn)行電沉積，其電流密度為50A/dm2~60A/dm2之間，沉積時(shí)間在30min~120min之間。
[0009]具體的，所述步驟(4)在真空爐中退火處理過(guò)程中將真空爐升溫至500°C -700°C并保溫10min~60min，之后停止加熱，然后將盤(pán)管冷卻至室溫。
[0010]具體的，所述步驟(6)中換熱盤(pán)管置于水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)釜中加入占空比5%~50%的水，升溫至100°C ~200°C之間，保溫5小時(shí)~14小時(shí)后取出。
[0011]本發(fā)明采用退火輔助電沉積的工藝方法在水套加熱爐換熱盤(pán)管的內(nèi)表面制備了納米Cr層，采用水熱處理的工藝方法，在水套加熱爐換熱盤(pán)管的外表面制備了納米氧化鐵層，分別提高了內(nèi)外表面的相對(duì)換熱面積，有利于提高加熱爐換熱盤(pán)管換熱效率，同時(shí)內(nèi)表面的Cr層同時(shí)具有抗腐蝕性能。本發(fā)明可在油氣田集輸站場(chǎng)加熱爐制造領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，在提升加熱爐熱效率的同時(shí)提高盤(pán)管的抗腐蝕性能。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為經(jīng)過(guò)本發(fā)明提供的處理方法處理后的換熱盤(pán)管管壁外表面結(jié)構(gòu)；
圖2為經(jīng)過(guò)本發(fā)明提供的處理方法處理后的換熱盤(pán)管管壁內(nèi)表面結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法，所述換熱盤(pán)管為蛇形鋼質(zhì)盤(pán)管，換熱盤(pán)管內(nèi)外表面均有由厚度為約500納米的納米晶構(gòu)成的致密層，
【具體實(shí)施方式】I
一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法其處理過(guò)程包括如下步驟:
Cl)將草酸加入水中，配成PH值為3的弱酸溶液A，將長(zhǎng)度為200mm、規(guī)格為DN100的A333所述換熱盤(pán)管置于前述溶液A中浸泡預(yù)處理2小時(shí)，除去內(nèi)外表面的氧化物。
[0014](2)制備電沉積溶液B:在水中加入濃度為260g/L的003和lg/L的硼酸，加熱至55 °C并連續(xù)攪拌，用稀H2SO4調(diào)整PH值為4 ；
(3)以步驟I中處理過(guò)的盤(pán)管一端用聚四氟乙烯塞子密封，將上述電鍍?nèi)芤築通過(guò)盤(pán)管開(kāi)口端注入盤(pán)管中，以盤(pán)管為陰極，將直徑10mm、長(zhǎng)10mm的金屬Pb棒插入盤(pán)管中作為為陽(yáng)極進(jìn)行電沉積，電流密度為60A/dm2，沉積時(shí)間90min ；
(4)將步驟3處理過(guò)的盤(pán)管取消密封并置入真空爐中，升溫至500°C并保溫30min，之后停止加熱，將盤(pán)管冷卻至室溫，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層(圖2);
(5)將步驟4退火后的盤(pán)管再次置于弱溶液A中處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；
(6)將步驟5處理后的盤(pán)管兩端用聚四氟乙烯塞子密封，保持管內(nèi)無(wú)水分，將盤(pán)管置于水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)釜加入占空比50%的水，升溫至200°C，保溫12小時(shí)后取出，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)(圖1)。
[0015]從圖1、圖1可以看出，經(jīng)過(guò)表面處理，換熱盤(pán)管表面呈現(xiàn)致密的納米層結(jié)構(gòu)，提高了相對(duì)表面積。
[0016]【具體實(shí)施方式】2
與【具體實(shí)施方式】I不同的是步驟(I)中弱酸溶液A由檸檬酸加入水中調(diào)制的PH為5的弱酸溶液；
步驟(2)中電沉積溶液B是在水中加入濃度為230g/L的003和0.6g/L的硼酸，加熱至50 °C并連續(xù)攪拌，用稀H2SO4調(diào)整PH值為3的電沉積溶液；
步驟(3)中使用的是金屬Pt，電流密度為55A/dm2，沉積時(shí)間120min ；
步驟(4)中升溫至700°C并保溫60min，之后停止加熱，將盤(pán)管冷卻至室溫；
步驟(6)中水熱反應(yīng)釜加入占空比30%的水，升溫至150°C之間，保溫5小時(shí)后取出。
[0017]得出的換熱盤(pán)管的內(nèi)外表面上的納米層更加致密。
[0018]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法，所述換熱盤(pán)管為蛇形鋼質(zhì)盤(pán)管，換熱盤(pán)管內(nèi)外表面均有由厚度為約500納米的納米晶構(gòu)成的致密層，其特征在于，包括如下步驟: (1)將需處理的換熱盤(pán)管置于弱酸溶液A中浸泡處理，除去內(nèi)外表面的氧化物； (2)制備含Cr的電沉積溶液B: (3)將步驟(I)中處理過(guò)的換熱盤(pán)管一端密封，將上述電沉積溶液B由另一端注入換熱盤(pán)管中，以換熱盤(pán)管為陰極，將金屬陽(yáng)極插入盤(pán)管中進(jìn)行電沉積； (4)將步驟(3)處理過(guò)的換熱盤(pán)管取消密封并置入真空爐中退火處理，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層； (5)將步驟(4)退火處理后的換熱盤(pán)管再次置于弱酸溶液A中處理，再次除去內(nèi)外表面的氧化物； (6)將步驟(5)處理后的換熱盤(pán)管兩端密封，保持換熱盤(pán)管內(nèi)無(wú)水分，將換熱盤(pán)管置于水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(I)中的弱酸溶液A為PH值在1~5之間的草酸、硼酸或檸檬酸等中的一種或幾種混合的弱酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(2)中電沉積溶液B制備方法為:在水中加入濃度為200g/L~260g/L的003和0.2g/L~lg/L的硼酸，加熱至50°C ~55°C并連續(xù)攪拌，用稀H2SO4調(diào)整PH值至2~4之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(3)中的電沉積方法是以盤(pán)管為陰極，以金屬Pt或Pb為陽(yáng)極插入換熱盤(pán)管中進(jìn)行電沉積，其電流密度為50A/dm2~60A/dm2之間，沉積時(shí)間在 30min~120min 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(4)在真空爐中退火處理過(guò)程中將真空爐升溫至500°C ~700°C并保溫10min~60min，之后停止加熱，然后將盤(pán)管冷卻至室溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種緩蝕劑預(yù)處理方法，其特征在于，所述步驟(6)中換熱盤(pán)管置于水熱反應(yīng)釜中，水熱反應(yīng)釜中加入占空比5%~50%的水，升溫至100°C ~200°C之間，保溫5小時(shí)~14小時(shí)后取出。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法。一種加熱爐換熱盤(pán)管的表面處理方法，包括如下步驟：將需處理的換熱盤(pán)管置于弱酸溶液A中浸泡處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；制備含Cr的電沉積溶液B：將上一步驟中處理過(guò)的換熱盤(pán)管一端密封，將電沉積溶液B由另一端注入換熱盤(pán)管中，以換熱盤(pán)管為陰極，將金屬陽(yáng)極插入盤(pán)管中進(jìn)行電沉積；將上一步驟處理過(guò)的換熱盤(pán)管取消密封并置入真空爐中退火處理，獲得內(nèi)表面納米化的Cr層；將上一步驟退火處理后的換熱盤(pán)管置于弱酸溶液A中處理，除去內(nèi)外表面的氧化物；將上一步驟處理后的換熱盤(pán)管兩端密封，保持換熱盤(pán)管內(nèi)無(wú)水分，將換熱盤(pán)管置于水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱處理，獲得納米化管壁外表面結(jié)構(gòu)。
【IPC分類(lèi)】C25D3-04, C25D7-04, B82Y40-00, C25D5-48
【公開(kāi)號(hào)】CN104726914
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510032903
【發(fā)明人】高繼峰, 王育明, 劉德緒, 龔金海, 范偉
【申請(qǐng)人】中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司, 中石化中原石油工程設(shè)計(jì)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日