【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造双层换热壁的方法，该双层壁特别用于装配换热器类型的设备。这种换热器应用在化学工业或能源领域中。
技术介绍
1、换热器是一种用于将热能从第一流体转移到第二流体但不将它们混合的设备。
2、存在各种类型的双流体换热器，包括装配有所谓“双层”换热壁的换热器，该换热壁包括两层，这些层具有不同的或相同的厚度，并且用于与传热流体中的一种传热流体发生接触。
3、双层壁的特殊结构的优点在于为配备有该壁的换热器赋予增强的安全性，因为每一层都以冗余方式确保双重功能，即，避免两种传热流体接触的流体密封功能以及承受传热流体的压力的功能。
4、这种双重功能特别重要，例如，在换热器装配诸如化学反应器等机器的情况下，必须在第一流体(比如反应性熔融金属或金属盐，例如基于钠、锂或钾)与第二流体(比如水)之间安全有效地进行热量的交换。这是因为装配这种机器的换热壁的任何故障都会对操作产生严重后果，因为传热介质与待冷却的介质具有化学反应性。在该具体情况下，除了流体的静态压力和表面的腐蚀之外，使用过程中的应变还产生自热源应力以及由操作周期所施加的疲劳应变或由热工水力系统所引起的振动。
5、大多数双层换热壁都设想在两层之间留有机械空隙或间隙。
6、通过将该间隙连接到检测系统，则可以在两层中的一层的完整性受到损害之前，就检测到从第二层的刺穿处出来的流体的存在。
7、然而，该间隙的存在对于换热壁的导热性能而言是特别有害的，而且使得不可以有效地应对形成它的第一层和第二层同时被刺穿的假
8、为了提高双层换热壁的热导率，已经提出了至少部分地填充第一层与第二层之间存在的间隙。
9、由此，文献us2013/0205861(在本说明书的其余部分中引用为文献[1])提出了一种用于制造由双层管形成的换热壁的方法，其中，在对外管的内表面和内管的外表面进行抛光的步骤之后，将编织线插置在由外管和内管形成的间隙中，然后实施拉伸和热处理。
10、文献cn 203928838(引用为文献[2])提出了一种用于制造同样由双层管形成的换热壁的方法，该方法包括用金属粉末填充内管与外管之间的间隙的步骤。通过提供温度的径向分布，该金属粉末赋予双层管良好的导热性，并且还使得可以减弱与突然的热转变相关的退化风险。
11、文献us2013/070889(引用为文献[3])提出了一种用于制造双层管的方法，该方法实施了对由内管插入外管内部所形成的组件进行冷加工的步骤，其中：
12、-或是外管由具有按质量计至少2％的铬的铁素体钢制成，在它的内表面上包括一层厚度在10μm到30μm之间的、含有铬的氧化皮层，并且内管由具有按质量计至少2％的铬的钢或合金制成，在它的外表面上包括一层氧化皮层，该外表面在至少0.1mm厚度上进行加工和/或研磨，
13、-或是内管由具有按质量计至少2％的铬的铁素体钢制成，在它的外表面上包括一层厚度在10μm到30μm之间的、含有铬的氧化皮层，并且外管由具有按质量计至少2％的铬的钢或合金制成，在它的内表面上包括一层氧化皮层，该内表面在至少0.1mm厚度上进行加工和/或研磨。
14、实施文献[3]的方法中所实施的冷加工步骤，以便实现外部厚度的5％到30％的减少率。
15、文献gb 2241339(引用为文献[4])也提出了一种用于制造换热壁的方法，该换热壁包括三个同心金属管，这些金属管在其界面处紧密接触，以便确保三个管之间良好的热接触。这种紧密接触可以通过钎焊或焊接获得。在文献[4]中，中间管可以由基于铁或钢的材料制成，而内管和外管可以由铜或铜合金制成。
16、虽然它们提高了双层管的导热性能，但文献[1]至文献[4]中描述的制造方法具有对于预期操作过于有害的导热性。
17、因此，本专利技术的目的在于提出一种用于制造双层换热壁的方法，该双层换热壁具有流体密封性和对传热流体的压力的耐受性的双重功能，特别是通过抵抗疲劳缺陷的扩展，则该双层换热壁在使用过程中提供完整性的最大保证，以使热导性的损失最小。
技术实现思路
1、前述目的以及其他目的通过一种用于制造包括第一层和第二层的双层换热壁的方法来实现，第一层和第二层是金属的。
2、根据本专利技术，该制造方法包括以下连续步骤(i)至(v)，可选地包括(vi)，
3、(i)提供：
4、.用于形成第一层且具有厚度e1的第一金属片，
5、.用于形成第二层且具有厚度e2的第二金属片，以及
6、.具有厚度e3的铁fe0叶片，厚度e3在10μm到100μm之间，有利地在50μm到100μm之间；
7、(ii)组装第一金属片和第二金属片以及铁fe0叶片，叶片插置在第一金属片与第二金属片之间，
8、(iii)以1mpa的最小压力对在前一步骤结束时获得的组件进行机械压制；
9、(iv)对在步骤(iii)结束时获得的压制组件进行周边焊接；
10、(v)对在步骤(iv)结束时获得的焊接组件进行热处理，该热处理通过热等静压来实施，热等静压在800℃到1200℃之间的温度下、在108pa到2.108pa之间的压力下且在1小时到3小时之间的时间进行；
11、并且，可选地，
12、(vi)进行补充处理，诸如弯曲、弯折、淬火、正火时效或退火。
13、根据本专利技术的方法，使得可以在第一层与第二层之间形成由纯铁制成的金属中间相。该中间相具有延展性和致密性，并且填充了第一金属片与第二金属片之间存在的间隙的整个初始体积，由此使得可以确保第一层与第二层之间均匀的机械接合。该第一层与第二层之间不存在空隙，使得可以避免这两层相对于彼此的移动：由于这两层现在仅形成单个壁，因此它们在随后的机械应力或成形期间以与整体壁相同的方式变形。由于根据本专利技术的制造方法，我们获得一种在热等静压的热处理步骤之后不需要校准几何质量的双层壁。
14、由纯铁制成的金属中间相还使得可以通过确保第一层与第二层之间非常良好的热传递，使双层壁具有出色的导热性能，其效果在于提高装配有这种双层壁的换热器的效率。意料之外且令人惊讶的是，专利技术人发现这种由铁fe0制成的致密延展性中间相所提供的热导率大于或等于等效固体壁热导率的80％，或者在使用铁fe0叶片的特定情况下甚至大于95％。
15、金属铁中间相的这种延展性还使得可以偏转和/或停止任何疲劳裂纹(特别是在大量周期之后可能在两层中的一层内形成并扩展的疲劳裂纹)的扩展，由此保持另一层的完整性。特别地，当疲劳裂纹偏转时，它们会在延展性金属中间相中扩展，由此在室温下将使用寿命延长30％。
16、该铁中间相还以不渗透性为特征，使得其能够避免来自两层之间的裂纹的流体毛细扩展。
17、根据本专利技术的方法使得可以制造一种具有厚度etot的双层壁。
18、根据本专利技术的方法包括上述步骤(i)至(v)，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造包括第一层和第二层的双层换热壁的方法，所述第一层和所述第二层是金属的，该制造方法的特征在于，其包括以下连续步骤(i)至(v)，任选地包括(vi)：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(i)和(ii)分别由以下步骤(i')和(ii')替换:
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述铁Fe0涂层通过在所述第二金属片的表面中的一个表面上冷喷涂铁粉末Fe0而获得。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，焊接步骤(iv)通过用不可熔电极的电弧焊接方法来实施，适当时在存在填充金属的情况下实施。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括清洁所述第一金属片的表面和所述经涂覆的第二金属片的表面的步骤，该清洁步骤在组装步骤(ii)或(ii')之前实施。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括研磨所述第一金属片和所述第二金属片的步骤，该研磨步骤在所述组装步骤(ii)或(ii')之前实施。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括至少一个研磨组件的步骤，这个或这些研磨步骤在焊
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其在机械压制步骤(iii)与焊接步骤(iv)之间和/或在焊接步骤(iv)与热处理步骤(v)之间不包括脱气步骤。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第一金属片和所述第二金属片由包括铁的材料生产，所述材料有利地选自铁Fe0和钢。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述第一金属片和所述第二金属片的材料相同。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述第一金属片和所述第二金属片的厚度e1和e2在1mm到30mm之间，有利地在1mm到5mm之间，并且优选地在1mm到2mm之间。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于制造包括第一层和第二层的双层换热壁的方法，所述第一层和所述第二层是金属的，该制造方法的特征在于，其包括以下连续步骤(i)至(v)，任选地包括(vi)：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(i)和(ii)分别由以下步骤(i')和(ii')替换:
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述铁fe0涂层通过在所述第二金属片的表面中的一个表面上冷喷涂铁粉末fe0而获得。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，焊接步骤(iv)通过用不可熔电极的电弧焊接方法来实施，适当时在存在填充金属的情况下实施。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括清洁所述第一金属片的表面和所述经涂覆的第二金属片的表面的步骤，该清洁步骤在组装步骤(ii)或(ii')之前实施。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括研磨所述第一金属片和所述第二金属片的步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·索宁，
申请(专利权)人：法国原子能源和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：
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