[发明专利]一种抗结焦合金材料处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料处理领域，更进一步说，涉及一种抗结焦合金材料处理方法。

背景技术

乙烯生产过程中，裂解炉管内壁不可避免的会产生表面结焦和金属基体渗碳，其会造成两种不良后果。一方面，结焦会导致炉管内径变小，压降增加，装置处理量减少和导致管壁热阻增加，炉管传热系数降低，能耗增加。为此，裂解炉通常必须每隔30-60天停工停产一次进行清焦处理。这种频繁的清焦处理严重降低了生产效率，增加了生产成本。另一方面，炉管表面所沉积的碳会扩散到金属基体形成碳化物，增加材料的脆性，并进而会引起金属粉末化。这些因渗碳引起的材料损伤会与清焦处理过程中的热循环相互作用，大大缩短裂解炉管的寿命。因此，炉管结焦问题是乙烯生产过程中迫切解决的难题。

依据结焦机理，目前国内外主要釆用的抑制结焦方法有添加结焦抑制剂、表面预处理技术、新型炉管、强化传热技术。无论是添加结焦抑制剂、表面预处理，还是强化传热的方法，其主要针对的是现常使用的HK-40、HP-40、HP-45、35Cr45Ni钢材质炉管，而改善炉管材料不仅可以抑制表面催化结焦，还可以有效的提高炉管传热效率，明显地的减少结焦。最具典型的是S&W公司以及Linde公司研制的陶瓷裂解炉管可以从结焦机理上可避免结焦问题。Incoloy公司开发的合金MA956(Fe-20Cr-45Al-0.5Ti-0.5Y₂0₃)不仅具有很高的耐蠕变强度，而且能够有效地抑制结焦和渗碳。在实验室规模上，这种新炉管材料与普通的25Cr35Ni合金相比，其结焦速度降低了50％，且几乎不发生渗碳；瑞典Sandvik公司开发了一种改良型辐射管APMT，由Fe-Cr-Al合金通过迅速凝固工艺制成，具有优越的抗渗碳性，可以减轻焦的形成，延长运行周期，增加乙烯收率；由JGC公司和Special Metals公司联合开发的铁基热抗氧化扩散的增强(ODS)合金，有高的抗蠕变强度和高的抗腐蚀性，可延长裂解炉运行周期和提高生产能力；美国Oak Ridgel国家实验室开发了一种裂解炉管新材料，这种新材料炉管表面覆盖有一层3.2mm厚的铝化合物，在炉管制造过程中，通过共挤出、共铸造把铝化合物掺入炉管中，与普通的Cr-Ni不锈钢炉管相比，在抑制结焦和防渗碳性能上提高了一个数量级。

US5630887、US6824883、US7488392、CN200810104741.9、CN200810104742.3、CN201210190196.6专利均介绍了一种在特定气氛中处理不锈钢表面提高其抗结焦渗碳性能的技术。以上专利的主要技术创新要点是在特别建造的处理炉内和在特定的氧化处理条件下，在不锈钢表面形成以Mn_xCr_3-xO₄尖晶石为主的氧化膜，但是上述专利并未对不锈钢合金材料中Mn、Si的含量和关系进行详细界定，而且处理合金材料的气氛气体中不含烃类。

如何对合金材料进行处理，以提高裂解炉管的抗结焦抗渗碳能力是目前需要解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种抗结焦合金材料处理方法。通过对抗结焦合金材料进行低氧分压气氛处理，在合金材料表面形成抗结焦、抗渗碳保护膜。

本发明的目的是提供一种抗结焦合金炉管处理方法。

包括:

对抗结焦合金材料进行低氧分压气氛处理，在合金材料表面抗结焦、抗渗碳保护膜；

所述的低氧分压气氛气体包括氧化性气体和还原性气体和/或惰性气体；氧化性气体选自CO₂、CO、H₂O、O₂中的至少一种，还原性气体烃类、NH₃、H₂、裂解气中的至少一种，惰性气体选自N₂、Ar、He中的一种或多种；

所述抗结焦合金材料含铬在20到50wt％之间，优选在30到40wt％之间，次要元素锰和硅的含量由以下公式控制确定：