[发明专利]一种加热炉换热盘管的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明属于盘管表面处理方法领域，具体涉及一种加热炉换热盘管的表面处理方法。

背景技术

在油气田特别是天然气田开发生产中，为了避免天然气在集输系统中形成水合物，往往需要通过加热炉对天然气进行预加热，提高天然气温度至水露点以上。目前最常用的加热炉以水套炉为主，水套炉的基本结构主要包括筒体、加热盘管、火筒、烟管、烟囱和燃烧器等几部分。加热盘管布置在壳体的上部空间，为了在有限的空间内,增加盘管换热表面积，一般采用蛇形钢管。

但是目前国内的水套加热炉受换热材质影响，同时蛇形盘管受炉体内部结构限制不能无限增加，往往热效率较低，而加热炉热效率问题影响着油气田节能降耗工作和经济效益，因此，研究提高加热炉盘管换热面积的方法，对于提高加热炉热效率具有最直接的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的油气田水套加热炉换热盘管换热效率较低的问题提供一种换热盘管表面纳米化的处理方法。

本发明的技术方案是：

一种加热炉换热盘管的表面处理方法，所述换热盘管为蛇形钢质盘管，换热盘管内外表面均有由厚度为约500纳米的纳米晶构成的致密层，包括如下步骤：

（1）将需处理的换热盘管置于弱酸溶液A中浸泡处理，除去内外表面的氧化物；

（2）制备含Cr的电沉积溶液B：

（3）将步骤（1）中处理过的换热盘管一端密封，将上述电沉积溶液B由另一端注入换热盘管中，以换热盘管为阴极，将金属阳极插入盘管中进行电沉积；

（4）将步骤（3）处理过的换热盘管取消密封并置入真空炉中退火处理，获得内表面纳米化的Cr层；

（5）将步骤（4）退火处理后的换热盘管再次置于弱酸溶液A中处理，再次除去内外表面的氧化物；

（6）将步骤（5）处理后的换热盘管两端密封，保持换热盘管内无水分，将换热盘管置于水热反应釜中进行水热处理，获得纳米化管壁外表面结构。

具体的，所述步骤（1）和步骤（5）中的弱酸溶液A为PH值在1~5之间的草酸、硼酸或柠檬酸等中的一种或几种混合的弱酸溶液。

具体的，所述步骤（2）中电沉积溶液B制备方法为：在水中加入浓度为200g/L~260g/L的CrO₃和0.2g/L~1g/L的硼酸，加热至50℃~55℃并连续搅拌，用稀H₂SO₄调整PH值至2~4之间。

具体的，所述步骤（3）中的电沉积方法是以盘管为阴极，以金属Pt或Pb为阳极插入换热盘管中进行电沉积，其电流密度为50A/dm²~60A/dm²之间，沉积时间在30min~120min之间。

具体的，所述步骤（4）在真空炉中退火处理过程中将真空炉升温至500℃~700℃并保温10min~60min，之后停止加热，然后将盘管冷却至室温。

具体的，所述步骤（6）中换热盘管置于水热反应釜中，水热反应釜中根据实际情况需要加入一定体积的水，升温至100℃~200℃之间，保温5小时~14小时后取出。

本发明采用退火辅助电沉积的工艺方法在水套加热炉换热盘管的内表面制备了纳米Cr层，采用水热处理的工艺方法，在水套加热炉换热盘管的外表面制备了纳米氧化铁层，分别提高了内外表面的相对换热面积，有利于提高加热炉换热盘管换热效率，同时内表面的Cr层同时具有抗腐蚀性能。本发明可在油气田集输站场加热炉制造领域得以广泛应用，在提升加热炉热效率的同时提高盘管的抗腐蚀性能。

附图说明

图1为经过本发明提供的处理方法处理后的换热盘管管壁外表面结构；

图2为经过本发明提供的处理方法处理后的换热盘管管壁内表面结构。

具体实施方式

本发明提供一种加热炉换热盘管的表面处理方法，所述换热盘管为蛇形钢质盘管，换热盘管内外表面均有由厚度为约500纳米的纳米晶构成的致密层，

具体实施方式1

一种加热炉换热盘管的表面处理方法其处理过程包括如下步骤：

（1）将草酸加入水中，配成PH值为3的弱酸溶液A，将长度为200mm、规格为DN100的A333所述换热盘管置于前述溶液A中浸泡预处理2小时，除去内外表面的氧化物。