[实用新型]钽铜钢复合板管板换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种强腐蚀环境下使用的换热器，尤其硫酸浓缩工况下使用的钽铜钢复合板管板换热器。

背景技术

钽材应用于强腐蚀的工况，钽材特别是应用于废酸浓缩等环境中。钽材价值昂贵，制造钽制换热器时，换热器管板目前一般采用衬钽或钽钢复合板以降低造价。

换热器管板衬钽时耐腐蚀的钽板和强度支撑的钢板间连接不紧密，焊接时钽层易背侧氧化，导致钽层性能降低。同时衬钽结构承受压力低。衬钽换热器管板需要采用较厚的衬钽层。

换热器管板采用钽钢复合板时，钽复层与碳钢基层紧密结合，钽复层厚度比衬钽结构时薄。而因钽熔点3000℃，钢熔点为1500℃-1538℃，钽换热管与钽钢复合板钽层焊接时，钽表面熔化，焊接热量传导，热量传到基层时温度可能高于碳钢熔点，导致基层熔化，形成钽铁硬脆化合物。传递的热量甚至可使碳钢熔化和气化穿透钽层喷出。钽层厚度不足时，钽钢复合板焊接热影响，降低钽钢结合界面的结合强度和损坏钽层，因此换热器管板钽钢复合板常采用5-6mm甚至更厚的钽复层来避免焊接热对基层的影响。

钽材稀有、价值昂贵，换热器衬钽和钽钢复合板管板结构均需要采用较厚的钽层，导致设备造价很高。

实用新型内容

本实用新型目的是，提出一种钽铜钢复合板管板换热器，针对钽制换热器管板采用衬钽或钽钢复合板钢复合板结构的不足，该管板结构既足够的结构强度，同时可避免换热管与管板焊接时对基层不利影响。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案，钽铜钢复合板管板换热器，钽铜钢复合板为管板和换热器设备的壳体，钽铜钢复合板由表面钽板、中间铜板和钢基板构成的复合板；钽板厚度为2-3mm，中间铜板厚度为2-3mm；钽换热管穿入钽铜钢复合板的管板。

钽铜钢复合板管板换热器，在钽与钢爆炸复合板的基础上，增加中间层纯铜层。通过爆炸焊接工艺方式，形成钽+铜+钢三层金属复合板。本实用新型是用于强腐蚀环境下使用的换热器设备。

钽+铜+钢三层金属复合板制作的换热器复合板管板，加工成形后，与换热管组装焊接。钽层与钽管焊接时，两构件熔化连接，热量从管板表面钽层向管板内传导，热量传到铜层时，热量在铜层迅速向周围传递扩散，降低向基层传递的热量，避免基层产生熔化。同时纯铜层隔离，避免钽和铁之间在高温下相互扩散结合，形成铁钽硬脆组织。钽+铜+钢三层金属复合板结构，钽层厚度2-3mm,纯铜层2-3mm,减薄钽层厚度，充分发挥复合板结构节约希贵金属和降低制造成本的特点。

本实用新型的有益效果，换热器管板通过设计应用钽+铜+钢三层金属复合板结构，减薄钽层厚度，减少钽的消耗，节约希贵金属，降低换热器采购成本；降低加工制造难度和制造成本，提高换热器生产制造效率；同时提高钽制换热器质量和安全运行性能。

附图说明

图1是本实用新型的钽+铜+钢复合板爆炸成形示图；

图2是本实用新型的钽+铜+钢复合板管板示图；

图3是本实用新型的钽+铜+钢复合板管板与钽管组装示图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

在按图1形式，其中炸药1、钽层2、间隙支撑3、铜层4、钢基板5、钽换热管或称钽管6，把表面进行处理后的钽板、纯铜板、碳钢基板和炸药进行组装。引爆炸药，爆炸冲击作用使钽层与纯铜层高速碰撞和联接；钽层和纯铜层联合体，在爆炸冲击作用下，继续变形，高速碰撞基层，冶金结合成一体，形成钽+铜+钢复合板。钽+铜+钢复合板经过热处理、整形制成换热器管板坯料。

换热器钽+铜+钢复合板管板坯料，经过车削、钻孔和倒角等加工，加工成图2所示管板。钽换热管穿入钽+铜+钢复合板管板，图3所示组装结构。其中钽制换热器，根据钽换热管厚度和连接强度要求，具体确定钽管板与换热管连接部位的倒角角度和深度，一般倒角尺寸为（0~1.5）×45°，钽管伸出管板面0-2mm。钽层选择厚度2-3mm，满足接头强度倒角和焊接熔深的要求。纯铜层选择2-3mm，提供足够的强度和散热效率。

钽换热管与钽+铜+钢复合板管板进行焊接。采用钨极氩弧焊焊接，热量集中，焊缝形成足够熔深，氩气保护焊缝金属纯净和抗腐蚀性能优良。钽换热器换热管管口焊缝进行渗透检测和进行管壳程水压压力实验合格。钽换热管与钽+铜+钢复合板管板结构满足产品使用。