Труба нагревательной печи, способ ее использования и способ ее изготовления

Труба нагревательной печи, способ ее использования и способ ее изготовления

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в крекинговых печах. Предложена труба нагревательной печи, которая выполнена с учетом прохождения через нее жидкости, содержащей углерод. Труба нагревательной печи выполнена из сплава на основе железа, содержащего дисперсно упрочняющие оксиды редкоземельного металла 17-26 мас.% Cr и 2-6 мас.% Al. Способ изготовления трубы нагревательной печи включает изготовление двух элементов трубы и соединение их путем диффузионной сварки через металлическую вставку. Техническим результатом изобретения является повышение производительности оборудования путем снижения закоксовываемости. 4 с. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

Изобретение относится к трубе нагревательной печи, способу использования трубы нагревательной печи и способу изготовления трубы нагревательной печи. Более конкретно, настоящее изобретение относится к трубе нагревательной печи, недостатками которой являются коксование и закоксовывание во время работы при высокой температуре, такой как труба крекинг-печи этиленовой установки, к способу использования такой трубы нагревательной печи и способу изготовления такой трубы нагревательной печи.

В трубе крекинг-печи этиленовой установки, которая используется, например, в качестве трубы нагревательной печи, возникает проблема коксования, связанная с тем, что на внутренней поверхности трубы выделяется и осаждается углерод в атмосфере газа, включающего углерод, который содержится, например, в углеводороде, когда температура находится в диапазоне температур, где происходит осаждение углерода. Если коксование происходит на внутренней поверхности трубы нагревательной печи, то во время работы установки могут возникать серьезные проблемы, такие как перегрев и засорение. Поэтому необходимо часто удалять кокс для устранения осажденного углерода посредством отжига в атмосфере пара при высокой температуре, и для того, чтобы осуществить удаление кокса, необходимо временно останавливать установку, что приводит к значительному снижению производительности.

Известные технологии, разработанные для решения этой проблемы, включают трубу нагревательной печи, выполненную из материала, имеющего оксидную пленку, содержащую А1 и расположенную на поверхности, образованной с помощью добавления 1-10% А1 в сплав на основе железа или материала, имеющего слой с высоким содержанием А1, образованный посредством алюминирования поверхности основного сплава.

Наиболее близким аналогом заявленной трубы нагревательной печи, способа ее использования и изготовления является известная из заявки Японии 02-156049, опубликованной 15.06.1990, труба нагревательной печи с высоким сопротивлением закоксовыванию, предназначенная для транспортировки этилена и выполненная из сплава на основе железа, содержащего 15-20 вес.% хрома, до 2 вес.% алюминия и редкоземельные элементы.

В этих известных технических решениях стойкость к закоксовыванию является сравнительно высокой, однако ее еще недостаточно для того, чтобы использовать трубу в качестве трубы нагревательной печи и действующей промышленной печи.

Задачей настоящего изобретения является создание трубы нагревательной печи, которая имеет высокое сопротивление закоксовыванию и обеспечивает предотвращение снижения производительности благодаря удалению кокса, и способа использования и изготовления трубы нагревательной печи.

В случае трубы нагревательной печи, которая подвергается закоксовыванию, например, в случае трубы крекинг-печи этиленовой установки, глубина закоксовывания на внутренней поверхности трубы нагревательной печи регулярно измеряется для предотвращения разрушения трубы нагревательной печи, которое может быть вызвано закоксовыванием. Так как работа установки должна прерываться при каждом измерении, производительность ее значительно снижается.

Сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла, который является ферритным сплавом с высоким содержанием хрома (20Cr-5Al-Fe), известен как сплав, который имеет превосходную прочность при высоких температурах и сопротивление закоксовыванию по сравнению с известными материалами. Поэтому такой сплав применяется в трубе нагревательной печи, включая способы соединения с использованием сварки плавлением, сварки трением, пайки твердым припоем или способом механического соединения.

Однако, при способе сварки плавлением посредством дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа и электронно-лучевой сварки, в который входит плавление зон соединения, частицы оксидов находятся на поверхности и функция дисперсного упрочнения, которая является особенностью редкоземельного сплава на основе железа, утрачивается, при этом понижается рабочая высокая температура до половины или менее. При способе сварки трением, в котором не происходит плавление материала, прочность при высокой температуре не падает очень сильно, но высокое давление при соединении приводит к образованию больших заусенцев в области соединения трубы нагревательной печи, которые перекрывают поток жидкости, проходящей в трубе нагревательной печи.

При твердой пайке нельзя получить высокое значение теплостойкости, так как точка плавления присадочного металла при твердой пайке намного ниже, чем у основного материала, а при способе механического соединения, таком как клепка и привинчивание, чрезвычайно трудно поддерживать герметичность при высокой температуре, поэтому оба способа не подходят для соединения труб нагревательной печи.

Таким образом, известные способы соединения имеют недостатки, связанные с тем, что они не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к зонам соединения труб нагревательной печи, включая закоксовывание, герметичность и высокую надежность, а также максимальную прочность при высокой температуре и стойкость к закоксовыванию.

Учитывая вышесказанное, задача настоящего изобретения заключается в выполнении трубы нагревательной печи, которая в большей степени обеспечивает предотвращение падения производительности, вызванное измерением закоксовывания, и в создании способа изготовления трубы нагревательной печи.

Как упомянуто выше, задача настоящего изобретения заключается в выполнении трубы нагревательной печи, которая обеспечивает решение проблем, возникающих в трубе нагревательной печи, используемой для жидкости, которая содержит углерод, например, содержащийся в углеводороде, и в создании способа использования трубы нагревательной печи и способа изготовления трубы нагревательной печи.

Другими словами, задача настоящего изобретения заключается в выполнении трубы нагревательной печи, которая обеспечивает хорошую стойкость к коксованию и предотвращает по возможности большего падения производительности благодаря удалению кокса, и в создании способа использования трубы нагревательной печи и способа изготовления трубы нагревательной печи.

Технический результат достигается тем, что труба нагревательной печи для протока жидкости, содержащей углеводород или окись углерода, выполнена из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла и содержащего 17-26 маc.% хрома и 2-6 маc.% алюминия.

В трубе нагревательной печи один ее элемент, выполненный из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, содержащего 17-26 маc.% хрома и 2-6 маc.% алюминия, и другой ее элемент, выполненный из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла или теплостойкого сплава, соединены путем диффузионной сварки через металлическую вставку.

В этой конфигурации по меньшей мере один элемент трубы нагревательной печи выполнен из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, который имеет хорошую стойкость к закоксовыванию, поэтому интервал для замены трубы нагревательной печи может быть значительно большим, чем у известной нагревательной печи, используемой для этиленовой установки, и, следовательно, можно уменьшить стоимость замены трубы нагревательной печи вследствие развития закоксовывания и можно предотвратить падение производительности, так как увеличивается интервал между прерываниями в работе установки из-за измерения глубины закоксовавания.

Кроме того, в этой конфигурации можно значительно уменьшить стоимость установки за счет использования элемента трубы нагревательной печи, выполненного из теплостойкого сплава для части длинной трубы нагревательной печи этиленовой установки.

При этом труба нагревательной печи обеспечивает протекание жидкости, содержащей серу в количестве не более 100 ppm в единицах атомного веса при температуре 550-1000^oС.

С помощью этой конфигурации можно уменьшить коксование на сплаве на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, и теплостойком сплаве, поэтому интервал между операциями удаления кокса может быть значительно увеличен по сравнению с известной трубой нагревательной печи, и, следовательно, можно предотвратить падение производительности из-за простоя, связанного с удалением кокса.

Предпочтительно, труба нагревательной печи дополнительно содержит короткую соединительную трубку, в которую вставляют край одного элемента трубы нагревательной печи и край другого ее элемента, и соединяют их при помощи короткой соединительной трубки путем диффузионной сварки в состоянии, когда края одного и другого элемента трубы нагревательной печи и короткая соединительная трубка контактируют под давлением, созданным при помощи средства герметизации, через металлическую вставку, расположенную между соединяемыми краями элементов трубы нагревательной печи и короткой соединительной трубкой.

В этой конфигурации край на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и край на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на другой стороне соединены посредством короткой соединительной трубы, которая облегчает в процессе изготовления центровку элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и элемента трубы нагревательной печи на другой стороне.

Средство герметизации содержит коническую поверхность, подобную внешней поверхности короткой соединительной трубки, при этом натяжное устройство обеспечивает зацепление и контакт с конической поверхностью короткой соединительной трубки в радиальном направлении, а металлическая вставка формируется путем нанесения гальванического покрытия.

В этой конфигурации края на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и элемента трубы нагревательной печи на другой стороне могут надежно контактировать под давлением с короткой соединительной трубой простой структуры.

В этой конфигурации вставной металл может быть просто и надежно размещен между краями на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и элемента трубы нагревательной печи на другой стороне и короткой соединительной трубы.

Предпочтительно, труба нагревательной печи используется при температуре 550-1200^oС.

С помощью этой конфигурации можно предотвратить хрупкие изломы, вызванные хрупкостью, возникающей при температуре 475^oС, и можно получить достаточную стойкость к закоксовыванию.

Технический результат достигается также посредством способа использования трубы нагревательной печи, в котором жидкость, содержащую углеводород или окись углерода, пропускают через трубу, выполненную из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, содержащего 17-26 маc.% хрома и 2-6 маc.% алюминия.

В этой структуре сплав на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, имеет очень хорошую стойкость к коксованию, поэтому можно уменьшить коксование при работе этиленовой установки, и интервал между операциями удаления кокса может быть значительно расширен, по сравнению с известной трубой крекинг-печи, и, следовательно, можно предотвратить падение производительности, связанное с удалением кокса.

В способе использования трубы нагревательной печи используют дополнительный элемент трубы нагревательной печи, выполненный из теплостойкого сплава и соединенный с ней путем диффузионной сварки через металлическую вставку. В этой конфигурации элемент трубы нагревательной печи, выполненный из теплостойкого сплава, используют для части длинной трубы нагревательной печи этиленовой установки, которая обеспечивает значительное уменьшение стоимости установки.

Целесообразно, способ использования трубы нагревательной печи выполняют с возможностью прохождения жидкости, содержащей серу в количестве не более 100 ppm в единицах атомного веса при температуре 550-1000^oС.

В этой конфигурации можно уменьшить коксование на сплаве на основе железа, дисперсно-упрочненного редкоземельным металлом, и теплостойком сплаве, поэтому интервал между операциями удаления кокса может быть значительно расширен по сравнению с известной трубой нагревательной печи, и, следовательно, можно предотвратить падение производительности, связанное с удалением кокса.

Предпочтительно, способ изготовления трубы нагревательной печи включает изготовление трубы, содержащей один элемент, выполненный из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла и содержащего 17-26 маc.% хрома и 2-6 маc.% алюминия, и другой элемент, выполненный из дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла сплава на основе железа или из теплостойкого сплава, соединенные путем диффузионной сварки через металлическую вставку при выполнении следующих этапов: формирования или подсоединения металлической вставки, по меньшей мере, к краю одного элемента трубы нагревательной печи и к краю другого элемента трубы нагревательной печи, обеспечения контакта под давлением края одного элемента трубы нагревательной печи с краем другого элемента непосредственно или через промежуточный элемент и осуществления диффузионной сварки одного элемента трубы нагревательной печи и другого элемента трубы нагревательной печи путем нагрева металлической вставки.

В этой конфигурации по меньшей мере один элемент трубы нагревательной печи выполняют так, чтобы труба нагревательной печи была выполнена из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла с хорошей стойкостью к закоксовыванию, поэтому интервал между заменами нагревательной печи может быть значительно расширен по сравнению с известной трубой нагревательной печи при использовании ее в этиленовой установке, и, следовательно, можно предотвратить падение производительности.

Предпочтительно, в способе изготовления трубы нагревательной печи металлическую вставку формируют путем нанесения гальванического покрытия.

В этой конфигурации вставной металл просто и надежно располагают между краями на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и элементом трубы нагревательной печи на другой стороне и короткой соединительной трубой.

Также целесообразно, в способе изготовления трубы нагревательной печи в качестве промежуточного элемента используют короткую соединительную трубку, в которую вставляют край одного элемента трубы нагревательной печи и край другого ее элемента, и соединяют их с помощью соединительной трубки путем диффузионной сварки в состоянии, когда края одного и другого элемента трубы нагревательной печи и короткой соединительной трубки контактируют под давлением, созданным с помощью средства герметизации, через металлическую вставку, расположенную между краями соединяемых элементов трубы нагревательной и короткой соединительной трубкой.

В этой конфигурации край на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и край на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на другой стороне соединяют посредством короткой соединительной трубы в виде промежуточного элемента, который обеспечивает в процессе изготовления центровку элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и элемента трубы нагревательной печи на другой стороне.

При этом, средство герметизации содержит коническую поверхность, подобную внешней поверхности короткой соединительной трубки, а натяжное устройство обеспечивает зацепление и контакт с конической поверхностью короткой соединительной трубки в радиальном направлении. В этой конфигурации края на стороне соединения элемента трубы нагревательной печи на одной стороне и элемента трубы нагревательной печи на другой стороне могут надежно контактировать под давлением с короткой соединительной трубкой простой структуры.

Далее представлено описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: На фиг.1 изображена таблица результатов после проверки стойкости к коксованию, стойкости к окислению при высокой температуре и механических характеристик различных составов сплавов, включающих сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла, для трубы нагревательной печи.

На фиг. 2 изображен график, на котором приведено сравнение стойкости к коксованию сплава Fе-20Сr-5Аl-Y₂O₃, который является одним из материалов трубы нагревательной печи, аустенитного сплава, который является известным материалом, и сплава Fe-20Сr-5Аl.

На фиг.3 изображена таблица результатов проверки влияния S на стойкость к коксованию для сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, трубы нагревательной печи и для аустенитного теплостойкого сплава известной трубы нагревательной печи1.

На фиг.4 изображен вид в перспективе основной части трубы нагревательной печи.

На фиг. 5 изображен вид в перспективе, показывающий элементы и натяжное устройство трубы нагревательной печи.

На фиг. 6 изображен вид в поперечном сечении сбоку основной части трубы нагревательной печи.

На фиг.7 изображен вид в перспективе основной части трубы нагревательной печи.

На фиг. 8 изображен вид в перспективе, показывающий элементы и натяжное устройство трубы нагревательной печи.

На фиг. 9 изображен вид в поперечном сечении сбоку, относящийся к изготовлению трубы нагревательной печи.

На фиг.10 изображен вид в поперечном сечении сбоку основной части, показывающий другой вариант осуществления трубы нагревательной печи.

На фиг.11 изображен вид в поперечном сечении сбоку основной части, показывающий другой вариант осуществления трубы нагревательной печи.

На фиг.12 изображен вид в поперечном сечении сбоку основной части, показывающий другой вариант осуществления трубы нагревательной печи.

Ниже со ссылкой на чертежи описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, относящийся к трубе нагревательной печи, способу использования трубы нагревательной печи и способу изготовления трубы нагревательной печи. На чертежах те же самые позиции и обозначения используются для тех же самых элементов во избежание излишних объяснений.

Труба нагревательной печи, согласно настоящему изобретению, является трубой нагревательной печи, которая используется для прохождения жидкости, содержащей углеводород или монооксид углерода, такой как труба крекинг-печи этиленовой установки, и выполнена из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, с использованием ферритного, с добавлением Аl, с высоким содержанием хрома сплава железа, в качестве основания, а более конкретно, иттрий сплава на основе железа, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl.

На фиг.1 показан результат проверки на стойкость к коксованию, стойкость к окислению при более высокой температуре и механические характеристики (прочность, пластичность при повышенных температурах) для различных составов сплавов, которые включают иттрий сплав на основе железа, который используется для трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению. Стойкость к коксованию в этом случае оценивается на основании известной проверки на осаждение углерода.

Другими словами, подготавливают образец (с размерами 41045 мм) для каждого сплава, поверхность которого полируют с помощью абразивной бумаги (с шагом сетки 600) и подвергают окислению под действием пара при температуре 950^oС, при этом каждый образец погружают в твердое вещество, вызывающее закоксовывание, производят закоксовывание при температуре 1100^oС, производят окисление в атмосфере при температуре 1100^oС и затем повторяют коксование и удаление кокса 10 раз, затем на каждом образце проверяют изменения веса перед и после коксования, и о стойкости к коксованию судят в зависимости от степени изменения веса.

Проверка на коксование проводилась при следующих условиях. Источник газа - бензол (0,5 г/ч), газ-носитель - аргон (16 Ммл/мин), доля добавки S - 1 ppm или менее, температура - 800^oС и время - 8 ч.

Стойкость к окислению при высокой температуре, прочность и пластичность при высокой температуре являются критериями, по которым судят, можно ли практически использовать каждый материал сплава для трубы нагревательной печи, принимая во внимание состояние, где устанавливают трубу нагревательной печи, то есть, нагревается ли внешняя поверхность с помощью горелки, проходит ли жидкость при высокой температуре и требуется ли механическая прочность, достаточная для части установки.

На фиг.1 используются обозначения: - практически достаточно, - возможно, - практически недостаточно и * - невозможно, и в таблице на фиг.1 образцы 8-15, то есть, из иттриевого сплава на основе железа, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl, подходят для трубы нагревательной печи в условиях стойкости к коксованию и по другим характеристикам.

С другой стороны, на фиг.2 показан результат сравнения аустенитного теплостойкого сплава (сталь с высоким содержанием Ni и высоким содержанием Сr), сплав Fe-20Cr-5Al и сплав Fe-20Cr-5Аl-Y₂O₃, который является одним из материалов трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению, обеспечивающих стойкость к коксованию, а более конкретно изменение веса перед и после коксования.

Хотя сталь с высоким содержанием Ni и высоким содержанием Сr и сплав Fe-20Cr-5Al изготавливают в процессе плавления, сплав Fе-20Сr-5Аl-Y₂O₃ трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению является дисперсно-упрочненным сплавом, полученным с помощью порошковой металлургии.

Сначала подготавливают образец (с размером 41045 мм) для каждого сплава, поверхность которого полируют с помощью абразивной бумаги (шаг сетки 600) и производят окисление под действием пара при температуре 950^oС, при этом каждый образец погружают в твердое вещество, вызывающее закоксовывание, производят закоксовывание при температуре 1100^oС, окисляют в атмосфере при температуре 1100^oС и затем повторяют коксование и удаление кокса 10 раз, после чего для каждого образца проверяют изменения веса перед и после коксования.

Проверка на коксование проводилась при следующих условиях. Источник газа - бензол (0,5 г/ч), газ - носитель - аргон 16 (Nмл/мин), доля добавки S - 1 ppm или менее, температура - 800^oС и время - 8 ч.

Как показано на фиг.2, изменение веса перед и после коксования сплава Fе-20Сr-5Аl-Y₂O₃ трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению остается все еще меньше, чем у сплава Fe-20Cr-5Al с превосходной стойкостью к коксованию, которая обеспечивает, что добавление оксида иттрия в сплав Fe-20Cr-5Al улучшает стойкость к коксованию.

Результат сравнения между образцами 5 и 8 на фиг.1 также показывает, что добавление оксида иттрия в сплав Fe-20Cr-5Al обеспечивает улучшение стойкости к коксованию. Таблица на фиг.1 ясно показывает, что ферритный и с высоким содержанием хрома сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl, имеет относительно хорошую стойкость к коксованию и, в частности, иттрий сплав на основе железа образцов 8 и 15 приводит к крайне низким изменениям веса перед и после коксования, приблизительно 1 мг/см², показывая хорошую стойкость к коксованию, как видно на фиг.2 для сплава Fе-20Сr-5Аl-Y₂O₃ по сравнению со сталью с высоким содержанием Ni и высоким содержанием Сr и сплавом Fe-20Cr-5Al.

Материал, который содержит 28 мас.% или более Сг и 8 мас.% или более Аl, имеет низкую пластичность, а более конкретно - разрывное удлинение, и материал, который содержит 14 мас.% или менее Сr, имеет низкую стойкость к окислению в зоне высоких температур, поэтому оба этих материала имеют недостатки при их практическом использовании в качестве материала для труб нагревательных печей, и материал, где оксид иттрия не добавлялся, имеет низкую прочность при высокой температуре, поэтому этот материал трудно применять в трубах нагревательных печей.

С другой стороны, иттриевые сплавы на основе железа образцов 5- 15, где добавлялся оксид иттрия, имеет лучшую стойкость к коксованию и прочность при высоких температурах. В результате становится ясно, что сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла, который содержит 19-26 мас. % Сr и 3-6 мас.% Аl, подходит для материала труб нагревательных печей.

Труба нагревательной печи согласно настоящему изобретению выполнена из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельных металлов, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl, и способ использования трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению обеспечивает пропускание углеводорода или монооксида углерода через трубу нагревательной печи, выполненную из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла с вышеупомянутым составом.

И так как сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl, имеет очень хорошую стойкость к коксованию, как упоминалось выше, труба нагревательной печи согласно настоящему изобретению, и способ использования трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению, обеспечивают уменьшение коксования, вызываемое работой установки, и обеспечивают значительное увеличение интервала между операциями удаления кокса по сравнению с известными решениями.

Увеличение интервала между операциями удаления кокса в этом способе ведет к значительному повышению производительности установки и огромному экономическому эффекту, который включает уменьшение стоимости удаления кокса, уменьшение тепловой усталости вследствие операций остановки и повторного запуска установки при удалении кокса и увеличение срока эксплуатации.

В случае труб крекинг-печи этиленовой установки, где температура стенки трубы превышает 1000^oС, в некоторых участках достигая даже 1100^oС, требуется точное управление работой установки с настоящим аустенитным теплостойким сплавом, поскольку точка плавления только приблизительно на 150-200^oС больше температуры 1100^oС, но если использовать сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла согласно настоящему изобретению, который имеет точку плавления 1480^oС для труб нагревательной печи, можно дополнительно увеличить безопасность и даже упростить работу установки.

Так как труба нагревательной печи этиленовой установки является очень длинной, то с экономической точки зрения предпочтительно использовать трубу нагревательной печи согласно настоящему изобретению только для тех участков, где возникают проблемы с коксованием, использованием трубы нагревательной печи, выполненной из известных материалов для других участков, и соединением этих труб для создания сплошной трубы нагревательной печи.

Хорошо известно, что добавление состава, содержащего серу, в жидкость, которая проходит через трубу нагревательной печи, является эффективным для управления процессом коксования.

На фиг. 3 показан результат проверки влияния серы на стойкость к коксованию для сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl и аустенитный теплостойкий сплав (сталь 25Cr-35Ni) известной трубы нагревательной печи.

Тестирование процесса коксования проводилось при следующих условиях. Источник газа - 10% матана+водород, добавка - сульфид диметила, 0 ррm, 200 ppm (S= 100 ppm в единицах атомного веса), температура - 900^oС, 1000^oС, 1100^oС и время - 5 ч.

На фиг.3 представлено сравнение стойкости к коксованию в зависимости от материала, количества добавки соединения, содержащего серу, и температуры при величине изменения веса, вызванного коксованием сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, в случае, когда добавляют соединение, содержащее серу.

При температуре 900^oС и 1000^oС изменение веса, вызванное коксованием, уменьшается за счет добавления соединения, содержащего серу, как для сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла согласно настоящему изобретению, так и к аустенитному теплостойкому сплаву, который является материалом, выбранным для сравнения (известным материалом), как показано в таблице на фиг.3.

С другой стороны, при температуре 1100^oС изменение веса, вызванное коксованием, уменьшается за счет добавления соединения, содержащего серу, в случае сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла согласно настоящему изобретению, но изменение веса, вызванное коксованием, имеет тенденцию к увеличению за счет добавления соединения, содержащего серу, в случае аустенитного теплостойкого сплава, который является материалом, выбранным для сравнения (известным материалом).

Таким образом ясно, что добавление 100 ppm серы в единицах атомного веса улучшает стойкость к коксованию как сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, так и аустенитного теплостойкого сплава при температуре 1000^oС или менее.

Поэтому в трубе нагревательной печи, образованной посредством соединения трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению, выполненной из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, и трубы нагревательной печи, выполненной из аустенитного теплостойкого сплава, получают хорошую стойкость к коксованию при добавлении 100 ppm или менее серы в единицах атомного веса в жидкость, которая проходит через трубу и при использовании трубы при температуре 1000^oС или менее и 550^oС или более, где сплав на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, согласно настоящему изобретению, не приводит к хрупким разрушениям (при температуре 475^oС) и, следовательно, трубу нагревательной печи можно использовать в среде углеводородов, где легко происходит коксование.

Введение добавки серы в количестве более 100 ppm (в единицах атомного веса) не подходит для промышленных целей, так как возникают проблемы, связанные с коррозией, и проблемы, связанные с устранением серы при последовательной обработке.

При добавлении серы в жидкость, которая проходит через трубу нагревательной печи, можно использовать диметилсульфид и диметилдисульфид, и можно ожидать достаточно хорошего эффекта при добавлении газа сероводорода. Как описано выше, стоимость установки можно значительно уменьшить, если трубу нагревательной печи этиленовой установки выполнить сплошной за счет соединения трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению, выполненной из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, и трубы нагревательной печи, выполненной из аустенитного теплостойкого сплава, другими словами, используя трубу нагревательной печи, выполненную из аустенитного теплостойкого сплава для части сплошной трубы нагревательной печи.

Если жидкость, содержащая 100 ppm или менее серы в единицах атомного веса, проходит через трубу нагревательной печи, выполненную с помощью соединения трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению, выполненной из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, и трубы нагревательной печи, выполненной из аустенитного теплостойкого сплава, с использованием трубы нагревательной печи, работающей в диапазоне температур 550-1000^oС, можно уменьшить коксование на сплаве на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, и аустенитном теплостойком сплаве, и, следовательно, можно значительно расширить интервал между операциями удаления кокса по сравнению с известными решениями.

Увеличение интервала между операциями удаления кокса в этом способе значительно повышает производительность установки, и экономический эффект настоящего изобретения становится огромным, который включает уменьшение стоимости удаления кокса, уменьшение тепловой усталости вследствие операций остановки и запуска установки при удалении кокса и увеличение срока эксплуатации. На фиг.4-6 показаны труба нагревательной печи, выполненная посредством соединения нагревательной печи согласно настоящему изобретению, и трубы нагревательной печи, выполненной из известного материала, и способ изготовления трубы нагревательной печи.

Труба 1 нагревательной печи (фиг.4) выполнена путем соединения элемента 10 трубы нагревательной печи на одной стороне, выполненной из трубы нагревательной печи согласно настоящему изобретению, выполненной из сплава на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, который содержит 19-26 мас.% Сr и 3-6 мас.% Аl, с элементом 20 трубы нагревательной печи на другой стороне, выполненной из аустенитного теплостойкого сплава, которые соединены через вставной металл посредством диффузионного сцепления.

Элемент 10 трубы нагревательной печи на одной стороне и элемент 20 трубы нагревательной печи на другой стороне трубы 1 нагревательной печи соединены через короткую соединительную трубу 30, выполненную из аустенитного теплостойкого сплава, который является тем же самым материалом, что и материал элемента 20 трубы нагревательной печи на другой стороне.

Для элемента 20 трубы нагревательной печи на другой стороне можно использовать не только аустенитный теплостойкий сплав, но также и сплав на основе железа, дисперсно-упрочненного оксидами редкоземельного металла, который является тем же самым материалом, что и материал элемента 10 трубы нагревательной печи на одной стороне.

Для соединительной короткой трубы 30 также можно использовать не только аустенитный теплостойкий сплав, но и сплав на основе железа, дисперсно-упрочненный оксидами редкоземельного металла, который является тем же самым материалом, что и материал элемента 10 трубы нагревательной печи на одной стороне.

Трубу 1 нагревательной печи выполняют с использованием следующих процессов.

Сначала внешнюю поверхность краев на стороне соединения элемента 10 трубы нагревательной печи на одной стороне (внешний диаметр - 70 мм, толщина стенки - 5 мм) и элемента 20 трубы нагревательной печи на другой стороне, размер которого является таким же, как и у элемента 10 трубы нагревательной печи на одной стороне (внешний диаметр - 70 мм, толщина стенки - 5 мм), притирают в диапазоне расстояний 30 мм от края соответствующего элемента трубы, который будет иметь шероховатость поверхности 25 S.

Затем получают пленку М из сплава Ni - 4% В, которая используется в качестве вставного металла, с толщиной 50 мкм посредством гальванопокрытия на внешней поверхности края на стороне соединения элемента 10 трубы нагревательной печи на одной стороне и на внешней поверхности края на стороне соединения элемента 20 трубы нагревательной печи на другой стороне, которые полируют способом, описанным