專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫爐管的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過(guò)噴涂來(lái)解決高溫爐管滲碳以及結(jié)焦的方法。
背景技術(shù)：
高溫爐管是煉油廠和化工廠提供熱源的設(shè)備，其作用是將介質(zhì)(油料或氣體)加熱至工藝所需要的溫度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及石油化工工藝的日益進(jìn)步，為了獲得高質(zhì)量的石油化工產(chǎn)品，降低提煉過(guò)程中的成本消耗，各種改進(jìn)高溫爐管的設(shè)計(jì)得到了推廣和應(yīng)用。高溫爐管在生產(chǎn)中主要應(yīng)用于裂解爐管和轉(zhuǎn)化爐管。爐管內(nèi)壁接觸的是原料流體(有一定內(nèi)壓)，外壁為高溫燃燒氣體。石油化工行業(yè)的乙烯裂解爐管在高溫碳?xì)浠衔锘旌蜌夥罩泄ぷ鳎細(xì)浠衔锪呀忉尫懦龌钚蕴荚?，不斷向管壁滲透、擴(kuò)散，造成爐管滲碳。由于滲碳層與非滲碳層之間膨脹系數(shù)存在差異，以及滲碳層的形成造成爐管力學(xué)性能的顯著下降，在交變溫度的作用下，爐管易于產(chǎn)生裂紋，直至發(fā)生斷裂，重者爆炸燃燒， 輕者停工停產(chǎn)。為了解決滲碳造成的影響，生產(chǎn)中常使用的清焦方法如下
I、利用高速流動(dòng)的水蒸氣對(duì)焦垢層的沖刷作用以及水蒸氣在高溫下與焦炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化碳和氫氣清除管內(nèi)結(jié)焦，這種方法在發(fā)明專(zhuān)利一種管式裂解爐在線清焦的方法CN200710120653. 3和實(shí)用新型專(zhuān)利在線清焦裝置CN201020501506. 8中已經(jīng)有所介紹，但是這種清焦過(guò)程中爐管易發(fā)生堵塞，清焦效果較差，而且額外的加熱爐和需要的備用高溫爐管都大大增加了清焦的成本。2、通過(guò)改進(jìn)爐管材料來(lái)防止?jié)B碳的方法，在爐管成分設(shè)計(jì)中加入Cr，Ni等微量元素或稀土元素來(lái)提高爐管的力學(xué)性能，改善管材的抗?jié)B碳性能，但是微量元素或稀土元素的加入將同樣面臨清焦成本過(guò)高的問(wèn)題。3、通過(guò)改善爐管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)來(lái)防止?jié)B碳的方法也越來(lái)越被人們所關(guān)注，此方法中通過(guò)改變爐管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)和形狀，在管口設(shè)計(jì)內(nèi)螺旋葉片等結(jié)構(gòu)改變?cè)蠚怏w的路徑，使氣體產(chǎn)生亂流從而防止管內(nèi)壁結(jié)焦，但是此種方法使高爐管內(nèi)容易產(chǎn)生滯留層，也會(huì)導(dǎo)致局部嚴(yán)重結(jié)焦的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問(wèn)題，提供一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，通過(guò)對(duì)高溫爐管內(nèi)壁噴涂碳化物難以形成的涂層，并對(duì)涂層進(jìn)行鏡面加工，在高溫爐管內(nèi)壁形成一層鏡面涂層，這種涂層不會(huì)產(chǎn)生滯留層，將大大減小滲碳，避免結(jié)焦的產(chǎn)生。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是首先對(duì)高溫爐管的內(nèi)壁進(jìn)行表面預(yù)處理，然后在高溫爐管的內(nèi)壁通過(guò)等離子噴涂技術(shù)制備一層不易形成碳化物的涂層，最后對(duì)涂層進(jìn)行鏡面加工處理，從而在高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層。
所述表面預(yù)處理具體步驟包括使用有機(jī)溶劑或/和堿液進(jìn)行清洗，然后進(jìn)行表面粗化處理。所述等離子噴涂具體工藝參數(shù)為高溫爐管預(yù)熱溫度為100_15(TC、噴涂距離為 60-100mm、噴涂角度為45-60度、工作氣流量為I. 5-2. 5m3/h、送粉氣流量為O. 6-0. 8 m3/h、 電功率為25-35kW。所述不易形成碳化物的涂層是由下述成分的涂料噴涂而成Ni的質(zhì)量百分含量為45%-55%，Cr的質(zhì)量百分含量為15%_40%，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為10%_20%，Mn的質(zhì)量百分含量為5%-30%。所述不易形成碳化物的涂層的涂料的粒度為50-300 μ m。所述不易形成碳化物的涂層的厚度為O. 5_5cm。所述鏡面加工處理具體步驟包括車(chē)削加工處理和機(jī)械拋光處理。所述高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層的表面粗糙度為O. 08-0. 5 μ m。所述堿液采用質(zhì)量濃度10%_15%的氫氧化鈉溶液。本發(fā)明的顯著效果是對(duì)高溫爐管進(jìn)行預(yù)處理之后，在高溫爐管內(nèi)壁通過(guò)等離子噴
涂技術(shù)噴涂一層不易形成碳化物的涂層，然后對(duì)此涂層進(jìn)行鏡面加工處理，獲得的鏡面涂
層不會(huì)產(chǎn)生滯留層，從而可以使得爐管的滲碳大大減小，避免結(jié)焦的產(chǎn)生，這種方法處理的
高溫爐管熱傳導(dǎo)穩(wěn)定，也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱過(guò)燒的現(xiàn)象，不需要進(jìn)行清焦處理，減少了額外的加
熱爐和的備用高溫爐管的使用，成本大大降低，節(jié)能環(huán)保，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效 .、/■
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圖I為一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于具體實(shí)施例。實(shí)施例I
一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，
首先，對(duì)高溫爐管的內(nèi)壁進(jìn)行表面預(yù)處理，表面預(yù)處理具體步驟包括使用10%的NaOH 堿溶液和丙酮溶液清洗高溫爐管內(nèi)壁的凈化處理過(guò)程和對(duì)其內(nèi)壁表面進(jìn)行表面粗化處理。 堿液和丙酮溶液清洗的目的是除去工件表面的污垢，如氧化皮、油潰等。粗化處理的目的是增加涂層和高溫爐管表面之間的接觸面，使凈化處理過(guò)的表面更加活化，提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度。同時(shí)，高溫爐管表面粗化還可改變涂層中殘余應(yīng)力的分布。常用的粗化處理方法有噴砂、機(jī)械加工、電拉毛以及噴涂自粘結(jié)材料作中間過(guò)渡層
坐寸ο然后，在高溫爐管的內(nèi)壁通過(guò)等離子噴涂技術(shù)制備一層不易形成碳化物的涂層， 等離子噴涂具體工藝參數(shù)為高溫爐管預(yù)熱溫度為150°C、噴涂距離為60mm、噴涂角度為45 度、工作氣流量為I. 5m3/h、送粉氣流量為O. 6 m3/h、電功率為35kW。預(yù)熱的目的是為了消除高溫爐管內(nèi)壁的水分和濕氣，提高噴涂粒子與工件接觸時(shí)
4的界面溫度，并減少涂層界面應(yīng)力，避免涂層開(kāi)裂。等離子噴涂方法弧柱細(xì)，電流密度大，氣體電離充分，能量集中、溫度高，能熔化高熔點(diǎn)和高硬度材料，可噴涂的材料極為廣泛，又由于噴涂粉末被加熱的溫度高，獲得的動(dòng)能大(粒子可被加速到亞音速甚至超音速)，得到的涂層致密度高，結(jié)合強(qiáng)度好。不易形成碳化物的涂層采用下述成分的涂料噴涂而成Ni的質(zhì)量百分含量為 55%, Cr的質(zhì)量百分含量為15%，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為10%，Mn的質(zhì)量百分含量為20%，涂料的粒度為50 μ m ;噴涂形成的不易形成碳化物涂層的厚度為5cm。涂層中的Cr將形成不含F(xiàn)eO的Cr氧化膜，阻止產(chǎn)生滲碳，高溫爐管不產(chǎn)生滲碳， 從而防止產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象，高溫爐管的壽命增加。最后，對(duì)涂層進(jìn)行鏡面加工處理，鏡面加工處理具體步驟包括車(chē)削加工處理和機(jī)械拋光處理；高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層的表面粗糙度為O. 08 μ m，從而在高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層。通過(guò)上述方法制備的內(nèi)壁噴涂鏡面涂層的高溫爐管可以避免結(jié)焦的問(wèn)題，應(yīng)用于裂解爐管和轉(zhuǎn)化爐管之中。實(shí)施例2
一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，
首先，對(duì)高溫爐管的內(nèi)壁進(jìn)行表面預(yù)處理，表面預(yù)處理具體步驟包括使用15%的NaOH 堿溶液清洗高溫爐管內(nèi)壁，然后對(duì)其內(nèi)壁表面進(jìn)行表面粗化處理。然后，在高溫爐管的內(nèi)壁通過(guò)等離子噴涂技術(shù)制備一層不易形成碳化物的涂層， 等離子噴涂具體工藝參數(shù)為高溫爐管預(yù)熱溫度為100°c、噴涂距離為100mm、噴涂角度為 60度、工作氣流量為2. 5m3/h、送粉氣流量為O. 8 m3/h、電功率為25kW。所述不易形成碳化物的涂層采用下述成分涂料噴涂而成Ni的質(zhì)量百分含量為 45%，Cr的質(zhì)量百分含量為40%，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為10%，Mn的質(zhì)量百分含量為5%，涂料的粒度為300 μ m ;噴涂形成碳化物涂層的厚度為O. 5cm。最后，對(duì)涂層進(jìn)行鏡面加工處理，從而在高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層，鏡面加工處理具體步驟包括車(chē)削加工處理和機(jī)械拋光處理，高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層的表面粗糙度為O. 5 μ m。通過(guò)上述方法制備的內(nèi)壁噴涂鏡面涂層的高溫爐管可以避免結(jié)焦的問(wèn)題，應(yīng)用于裂解爐管和轉(zhuǎn)化爐管之中。實(shí)施例3
一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，
首先，對(duì)高溫爐管的內(nèi)壁進(jìn)行表面預(yù)處理，表面預(yù)處理具體步驟包括使用10%的KOH堿溶液和乙醇溶液清洗高溫爐管內(nèi)壁，然后對(duì)其內(nèi)壁表面進(jìn)行表面粗化處理。然后，在高溫爐管的內(nèi)壁通過(guò)等離子噴涂技術(shù)制備一層不易形成碳化物的涂層， 所述等離子噴涂具體工藝參數(shù)為高溫爐管預(yù)熱溫度為120°C、噴涂距離為80mm、噴涂角度為50度、工作氣流量為2m3/h、送粉氣流量為O. 7 m3/h、電功率為30kW。所述不易形成碳化物的涂層采用下述成分涂料噴涂而成Ni的質(zhì)量百分含量為 50%，Cr的質(zhì)量百分含量為20%，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為20%，Mn的質(zhì)量百分含量為10%，涂料的粒度為100 μ m ;形成碳化物涂層的厚度為3cm。
最后，對(duì)涂層進(jìn)行鏡面加工處理，從而在高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層，鏡面加工處理具體步驟包括車(chē)削加工處理和機(jī)械拋光處理，高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層的表面粗糙度為O. I μ m。通過(guò)上述方法制備的內(nèi)壁噴涂鏡面涂層的高溫爐管可以避免結(jié)焦的問(wèn)題，應(yīng)用于裂解爐管和轉(zhuǎn)化爐管之中。
權(quán)利要求
1.一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是首先對(duì)高溫爐管的內(nèi)壁進(jìn)行表面預(yù)處 理，然后在高溫爐管的內(nèi)壁通過(guò)等離子噴涂技術(shù)制備一層不易形成碳化物的涂層，最后對(duì) 涂層進(jìn)行鏡面加工處理，從而在高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述表面預(yù)處理 具體步驟包括使用有機(jī)溶劑或/和堿液進(jìn)行清洗，然后進(jìn)行表面粗化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述等離子噴 涂具體工藝參數(shù)為高溫爐管預(yù)熱溫度為100-150°C、噴涂距離為60-100mm、噴涂角度為 45-60度、工作氣流量為1. 5-2. 5m3/h、送粉氣流量為0. 6-0. 8 m3/h、電功率為25_35kW。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述不易形成碳 化物的涂層是由下述成分的涂料噴涂而成Ni的質(zhì)量百分含量為45%-55%，Cr的質(zhì)量百分 含量為15%-40%，F(xiàn)e的質(zhì)量百分含量為10%-20%，Mn的質(zhì)量百分含量為5%_30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述不易形成碳 化物的涂層的涂料的粒度為50-300 u m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述不易形成碳 化物的涂層的厚度為0. 5-5cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述鏡面加工處 理具體步驟包括車(chē)削加工處理和機(jī)械拋光處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述高溫爐管內(nèi) 壁得到鏡面涂層的表面粗糙度為0. 08-0. 5 u m。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，其特征是所述堿液采用質(zhì) 量濃度10%-15%的氫氧化鈉溶液。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫爐管的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過(guò)噴涂來(lái)解決高溫爐管滲碳與結(jié)焦的方法，另外還涉及該方法制備的高溫爐管。一種防止高溫爐管結(jié)焦的方法，首先對(duì)高溫爐管的內(nèi)壁進(jìn)行表面預(yù)處理，然后在高溫爐管的內(nèi)壁通過(guò)等離子噴涂技術(shù)制備一層不易形成碳化物的涂層，最后對(duì)涂層進(jìn)行鏡面加工處理，從而在高溫爐管內(nèi)壁得到鏡面涂層。本發(fā)明的顯著效果是獲得的鏡面涂層不會(huì)產(chǎn)生滯留層，從而可以使得爐管的滲碳大大減小，避免結(jié)焦的產(chǎn)生，這種方法處理的高溫爐管熱傳導(dǎo)穩(wěn)定，也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱過(guò)燒的現(xiàn)象，不需要進(jìn)行清焦處理，減少了額外的加熱爐和的備用高溫爐管的使用，成本大大降低，節(jié)能環(huán)保，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
文檔編號(hào)C10G9/16GK102605311SQ201210032579
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者譚毅 申請(qǐng)人:譚毅