1、1科 研 项 目 建 议 书项目名称： 热交换器制作关键技术攻关 承担单位： 水口山有色公司机电总厂 单位地址： 湖南常宁松柏镇 邮编： 421513 项目负责人： 张红焰 电话： 13974745302 职务职称： 高级工程师 填报日期：2013 年 9 月 12 日2一、立项依据1. 国内热交换器生产情况：以前，热交换器的换热管一般都使用低碳钢，当热交换器的温度较高时易产生高温氧化，温度低时又会出现露点腐蚀。因此，虽然设计时经常在热交换器的气体进口处设置了保护层，但换热管的使用寿命仍不长，特别是在系统不稳定的情况下，换热管的损坏更快。目前，随着渗铝钢应用的日益普及，在设计新热交换器时逐步把
2、换热管材料改换成低碳钢渗铝，实践证明，采取这种措施能延长使用寿命一倍以上。2、渗铝钢的优点：硫酸生产装置的特点是高温、腐蚀性强，因此在不同的工段应根据介质的特点选取不同的材料以求得到最好的应用效果。国内同型企业多年的实践表明，渗铝钢在硫酸行业的应用取得良好的效果并有着广阔的应用前景。2.1.耐热性钢材渗铝后，与原来未渗铝的同种钢材相比其使用温度约可提高 300。例如：一般碳素钢使用温度上限为 500，渗铝后可使用到 800。3铝和氧有非常强的亲和力，极易形成 Al2O3，渗铝钢表面铁铝合金层是当铝浓度大于 8%时，在高温下渗层中的铝与空气中氧形成的三氧化二铝，该层三氧化二铝薄膜是致密的，无孔的
3、和连续的，它能阻止氧和其他某些有害气体的侵蚀。因此渗铝钢在高温空气，高温 SO2 气体、高温 S 等介质中有较好的耐热性和耐蚀性，此外，铝的存在，还能有效地降低钢材对有机硫化物热分解的催化作用，从而降低其腐蚀率。2.2 耐高温硫化物腐蚀渗铝是目前提高钢材耐硫化物腐蚀最有效的手段。高温 H2S 中渗铝钢的耐蚀性腐蚀量（毫克/厘米 2）材料 母 材 渗铝后 提高倍数试验条件低碳钢 1.02 0.035 2918-8 钢 0.29 0.036 8在 6% H2S 中 480试验 24 小时低碳钢 173.5 0.6 29018-8 钢 35.5 0.1 365在 100% H2S 中 650试验 2
4、4小时42.3 耐磨性渗铝钢表面生成的氧化铝层和铝一铁合金层，具有很高的硬度值，据测定，渗铝钢表面的显微硬度值可达 HV900 左右。因此，它的耐磨性（例如泥沙磨损、化工过程中的固体物料磨损）很好。渗铝钢力学、物理性能与焊接性能：1、渗铝钢的各种机械性能，均保持原钢材的机械性能。2、钢材渗铝后不影响其导热性能。3、渗铝钢焊接必须使用渗铝钢专用焊条 A312SL 型。2.4 必要性：我公司目前硫酸系统较多，设备、管路众多。渗铝技术的应用既可拓宽我厂产品销路，提升技术含量，亦可缓解各厂矿维修压力，提高系统使用寿命，提高经济效益。3、目前我厂生产的热交换器存在以下主要问题：2.1 热交换器内部管路要
5、求使用渗铝管，我厂没有采用。2.2 底部筒体和顶棚内壁要求渗铝，由于设备技术限制没有实施。2.3 根据多年使用经验，用户要求在所有冷却管下部接 1 米长的 316L 管，由于设备技术问题无法有效对接。52.4 鉴于本公司热交换器及相关硫酸处理设备较多，本厂建议攻克该项技术难关。二、本项目实施主要内容、技术关键及预期目标1、渗铝技术的学习、引进和推广。1.1、国内通行的渗铝方法：固体粉末包埋扩散渗铝； 液体热浸扩散渗铝； 气体渗铝； 涂刷和喷涂渗铝； 静电喷涂渗铝； 电泳沉积渗铝； 熔融盐电解渗铝； 中频高频料浆快速感应渗铝等多种方法。1.2、根据实用性和方便性原则，我们决定选用涂刷和喷涂渗铝方
6、式。2.热交换器换热管与管板的焊接技术。在硫酸装置中，热交换器的换热管与管板连接大都采用涨接或先涨后焊，效果不错。但当换热管改为渗铝管后，由于渗铝层硬、脆且可塑性差，因此涨接较困难，有时涨接时不得不磨去钢管两端的渗铝层，工作量很大。且涨接时容易破坏渗层外致密的保护层，考虑到硫酸中的换热器都是常压设备（若是压力容器则另当考虑），根据同行业的经验，换热管与管板的连接采用渗铝钢焊条焊接较好。这种结构的换热器已有十年的使用业绩。远高于本企业一到五年的使用寿命。63.换热管与 316L 管的对接技术：由于换热管数量众多，且焊接后必须穿孔，因此对焊缝要求较高。必须采用管接对焊机。为保证接缝处的高温耐腐性能
7、，必须采用同类不锈钢焊丝焊接。4、预期目标：4.1、掌握渗铝技术成为我厂核心技术之一，并推广应用到本厂其它产品中去。4.2、本项目的实施，使用我厂具备生产热交换器的生产技术能力。拓宽产品市场。三、进度安排：1.2013.8 月技术摸底及设备咨询。2.2013.9 月组织科协相关人员到相关技术单位参观学习。3.2013.10 月相关设备采购。4.到 2014.6 前相关技术、设备到位并使用成功。四、主要研究人员项目主要研究人员登记表项目负责人姓 名 性别 年龄 职务、职称 专业在本项目中承担的主要工作工 作 单 位7张红焰 男 47 高级工程师 机械制造 项目负责 人 技术办主要参加人员姓 名
8、性别 年龄 职务、职称 专业在本项目中承担的主要工作工 作 单 位万小平 男 38 科长 机械 生产组织 生产室李国云 男 40 高级工程师 机械 技术指导 供应室李建军 男 38 科长 机械 设备选用 安环室王飞跃 男 36 组长 焊工 生产实践 金工车间五、经费预算序号 预算科目名称 经费金额（万元）1 仪器、设备费 15.92 材料费 13 测试化验加工费 0.54 燃料动力费 0.55 技术引进费 16 差旅费 27 会议费 18 出版/文献/信息传播/知识产权事务费9 劳务费 1810 专家咨询费 111 管理费用 2.112 其他费用 0.5合计 26.5六、经济、社会效益分析1.我公司热交换器及管路预计在 600 万元以上，平均使用寿命四年，使用渗铝等技术，可使用寿命提高一半以上。年可创直接经济效益 75 万元。2.由于新技术的应用，硫酸系统的其它相关设备设施都可以应用提高，减少维护维修时间。同时机电总厂可以提高并开发新的产品平台，拓宽节能环保产品市场，社会效益更为可观。附件 项目计划购置研发设备明细表序号主要设备仪器名称 规格型号数量(台 /套)单价（万元）费用（万元）1 高效喷沙机 AC-2 2 0.7 1.492 电弧喷涂设机 SX-600 1 2.5 2.53 螺杆式压风机 8 立方 1 4 44 管子对接焊机 1 8 8567费用合计（万元） 15.9
