BR112020006835B1

BR112020006835B1 - Substrato de aço para produção de revestimento de superfície resistente a coque, peças compreendendo o dito substrato, método para produzir uma superfície

Info

Publication number: BR112020006835B1
Application number: BR112020006835-7A
Authority: BR
Inventors: Hany Farag; Leslie Benum; Vasily Simanzhenkov; Billy Santos; Kathleen Donnelly; Nobuyuki Sakamoto; Kunihide Hashimoto; Michael Gyorffy
Original assignee: Nova Chemicals Corporation; Kubota Corporation
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2022-09-27
Also published as: ES2927278T3; US20210214831A1; EP3692181B1; US11859291B2; KR102448160B1; US20190100833A1; KR20200060760A; KR20220035284A; US11035031B2; JP6929455B2; EP3692181A1; MX2020002967A; CA2981416A1; BR112020006835A2; JP2022000539A; WO2019069183A1; JP2021505757A; KR102374407B1; JP7147026B2

Abstract

A presente invenção refere-se a um substrato de aço compreendendo de 0,01 a 0,60 % em peso de La, de 0,0 a 0,65 % em peso de Ce; de 0,06 a 1,8 % em peso de Nb até 2,5% em peso de um ou mais elementos traço e carbono e silício podem ser tratados em uma atmosfera oxidante para produzir um revestimento de superfície resistente a coque de MnCr2O4 tendo uma espessura de até 5 mícrons.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A presente invenção refere-se a revestimento melhorado sobre aço inoxidável. A superfície é resistente ao coque em aplicações onde ela é exposta a hidrocarbonetos em temperaturas elevadas. A superfície é mais fina do que muitos dos aços de baixo coque disponíveis e tem estabilidade melhorada. O aço subjacente é um aço inoxidável modificado.

TÉCNICA ANTERIOR

[002]Há técnica significativa no nome de Benum atribuído a NOVA Chemicals (International) S.A. referente a superfícies de baixo coque sobre aços inoxidáveis. Ilustrativo da técnica é U.S. 6.899.966 expedido em 31 de maio de 2005. Tipicamente, a superfície sobre o aço inoxidável compreende uma mistura de óxidos de MnCr2O4, MnSiO3, e Mn2SiO4. A camada de óxido de cobertura tem uma espessura de pelo menos cerca de 1 micrômetro (US2005/0257857). O substrato de aço da presente invenção compreende de 0,20 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb até 2,5% em peso de um ou mais elementos traço e carbono e silício que estão ausentes do substrato nas patentes observadas acima.

[003]A patente norte-americana 8.906.822 expedida em 9 de dezembro de 2014 para Petrone et al., atribuída a BASF Qtech Inc. ensina um revestimento protetor sobre uma superfície de aço inoxidável onde há uma primeira região compreendendo MnxOy, MnCr2O, ou combinações dos mesmos onde x e y são números inteiros entre 1 e 7, e uma segunda região compreendendo tungstênio. O componente de tungstênio está ausente da superfície da presente invenção.

[004]O documento U.S. 7.396.597 expedido em 8 de julho de 2008 e pedido norte-americano publicado 2010/0034690 publicado em 11 de fevereiro de 2010 ambos no nome de Nishiyama et al., atribuídos a Sumitomo Metal Industries, Ltd. são de interesse. A patente 597 ensina um aço inoxidável tendo uma camada esgotada de Cr. A camada é produzida pela remoção de uma camada de escala de óxido produzida pelo aquecimento do metal base. Isto ensina contra a substância da presente invenção que mantém a camada superficial de óxido. O pedido 690 ensina um metal substrato que compreende 0,5 a 5% em peso de Cu que é maior do que no substrato da presente invenção. Além disso, o aço do pedido 690 não parece ter um revestimento de óxido.

[005]A modalidade 10 de GB 2 159 542 publicado em 4 de dezembro de 1985 atribuído a Man Maschinenfabrick Augsburg Nurnberg é de interesse. A modalidade ensina a produção de um revestimento de superfície tipo feltro de MnCr2O4 tendo uma espessura de 1 a 2 micrômetros e abaixo daquela uma camada densa de Cr2O3 cerca de 4 micrômetros que penetrou na borda do grão para a camada superficial de MnCr2O4. A liga de substrato compreende cerca de 20% em peso de Cr, cerca de 33% em peso de Ni, 4% em peso de Mn, menos do que 1% em peso de Si, menos do que 1% em peso de Ti menos do que 1% em peso de Al e o equilíbrio de ferro. A referência ensina que o substrato revestido é resistente à oxidação adicional. A liga da presente invenção é distinta daquela da referência.

[006]A presente invenção busca prover um substrato de aço com um revestimento tendo resistência melhorada à formação de coque.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007]A presente invenção provê um substrato de aço compreendendo de 40 a 55% em peso de Ni, de 30 a 35% em peso de Cr, de 15 a 25% em peso de Fe, de 1,0 a 2,0% em peso de Mn, de 0,01 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb e um ou mais elementos traço e carbono e silício tendo em sua superfície uma camada externa compreendendo um espinélio da fórmula:

[008]MnxCr3-xO4 em que x é de 0,5 a 2 tendo uma espessura de 1,5 a 4,0 micrômetros de espessura e uma camada intermediária entre a camada superficial e o substrato compreendendo Cr2O3 tendo uma espessura de 1 a 1,7 micrômetros.

[009]Em uma modalidade adicional, o substrato de aço compreende ainda de 0,4 a 0,6, em algumas modalidades de 0,4 a 0,5% em peso de C, menos do que 1,5, em algumas modalidades menos do que 1,2% em peso de Si, de 0,01 a 0,20% em peso de Ti, de 0,05 a 0,25, em algumas modalidades de 0,05 a 0,12% em peso de Mo, e menos do que 0,25, em algumas modalidades menos do que 0,1, em modalidades adicionais menos do que 0,06% em peso de Cu.

[010]Em uma modalidade adicional, o substrato de aço compreende uma camada externa e a camada intermediária cobrindo não menos do que 85% da superfície da camada de substrato.

[011]Em uma modalidade adicional, o aço, a camada externa e a camada intermediária cobrem não menos do que 95% da superfície da camada de substrato.

[012]Em uma modalidade adicional, na camada externa x é de 0,8 a 1,2.

[013]Em uma modalidade adicional, a camada externa tem uma espessura de 1,5 a 2,0 micrômetros e a camada intermediária tem uma espessura de 1,0 a 1,7 micrômetros.

[014]Em uma modalidade adicional, a camada externa consiste essencialmente em MnCr2O4.

[015]Em uma modalidade adicional, é provida uma peça fabricada compreendendo o aço acima tendo pelo menos uma superfície tendo a camada externa e intermediária.

[016]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo (tubulação ou passagem) tendo a camada externa e intermediária em sua superfície interna.

[017]Em uma modalidade adicional, é provido um reator tendo a camada externa e intermediária em sua superfície interna.

[018]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno como acima compreendendo ainda em sua superfície interna uma ou mais contas ou aletas (paralelas) em que o ângulo de interseção da aleta ou conta com o eixo do tubo longitudinal é teta (θ), em um passo (p) das aletas em S a circunferência (S=πD onde D é o diâmetro interno do tubo).

[019]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno como acima em que as contas ou aletas internas são contínuas.

[020]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno como acima em que as contas ou aletas internas são descontínuas.

[021]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno como acima em que as contas ou aletas internas são descontínuas e o comprimento do arco circular total da aleta(s) é TW = wxn onde w é o comprimento do arco circular projetado em um plano e n é o número de aletas em uma volta da linha helicoidal.

[022]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno como acima tendo em sua superfície externa uma série de protuberâncias fechadas tendo: i) uma altura máxima de 3 a 15% do diâmetro externo da bobina; ii) uma superfície de contato com uma bobina, ou uma base, cuja área é 0,1%-10% da área de seção transversal externa da bobina; iii) um formato geométrico que tem uma superfície externa relativamente grande contendo um volume relativamente pequeno, selecionado do grupo consistindo em: um tetraedro (pirâmide com uma base triangular e 3 faces que são triângulos equiláteros); uma pirâmide quadrada Johnson (pirâmide com uma base quadrada e lados que são triângulos equiláteros); uma pirâmide com 4 lados do triângulo isósceles; uma pirâmide com lados do triângulo isósceles (por exemplo, se ela for uma pirâmide de quatro lados, a base não pode ser um quadrado, ela poderia ser um retângulo ou um paralelogramo); uma seção de uma esfera (por exemplo, uma hemiesfera ou menos); uma seção de um elipsoide (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando uma elipse é girada através de seu eixo principal ou secundário); uma seção de uma gota (tear drop) (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando um elipsoide deformado não uniformemente é girado ao longo do eixo de deformação); uma seção de uma parábola (por exemplo, seção através do formato ou volume formado quando uma parábola é girada em torno do seu eixo principal - uma hemiesfera (ou menos) deformada), tal como, por exemplo, tipos diferentes de asas delta. Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno como acima tendo uma ou mais contas ou aletas em sua superfície interna e em sua superfície externa uma série de protuberâncias fechadas tendo: i) uma altura máxima de 3 a 15% do diâmetro externo da bobina; ii) uma superfície de contato com uma bobina, ou uma base, cuja área é 0,1%-10% da área de seção transversal externa da bobina; iii) um formato geométrico que tem uma superfície externa relativamente grande contendo um volume relativamente pequeno, selecionado do grupo consistindo em: um tetraedro (pirâmide com uma base triangular e 3 faces que são triângulos equiláteros); uma pirâmide quadrada Johnson (pirâmide com uma base quadrada e lados que são triângulos equiláteros); uma pirâmide com 4 lados do triângulo isósceles; uma pirâmide com lados do triângulo isósceles (por exemplo, se ela for uma pirâmide de quatro lados, a base não pode ser um quadrado, ela poderia ser um retângulo ou um paralelogramo); uma seção de uma esfera (por exemplo, uma hemiesfera ou menos); uma seção de um elipsoide (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando uma elipse é girada através de seu eixo principal ou secundário); uma seção de uma gota (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando um elipsoide deformado não uniformemente é girado ao longo do eixo de deformação); uma seção de uma parábola (por exemplo, seção através do formato ou volume formado quando uma parábola é girada em torno do seu eixo principal - uma hemiesfera (ou menos) deformada), tal como, por exemplo, tipos diferentes de asas delta.

[023]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno tendo uma seção transversal circular (anular) e em sua superfície externa de 1 a 8 aletas verticais longitudinais substancialmente lineares tendo uma seção transversal triangular, as ditas aletas tendo: (i) um comprimento de 10 a 100% do comprimento da passagem da bobina; (ii) uma base tendo uma largura de 3% a 30% do diâmetro externo da bobina, cuja base tem contato contínuo com, ou é integralmente parte da passagem da bobina; (iii) uma altura de 10% a 50% do diâmetro externo da bobina; (v) um peso de 3% a 45% do peso total da passagem da bobina; e (vi) absorvendo mais energia radiante do que elas irradiam.

[024]Em uma modalidade adicional, é provido um tubo de forno tendo uma seção transversal circular (anular) e em sua superfície interna uma conta ou uma aleta como acima e em sua superfície externa de 1 a 8 aletas verticais longitudinais substancialmente lineares tendo uma seção transversal triangular, as ditas aletas tendo: (i) um comprimento de 10 a 100% do comprimento da passagem da bobina; (ii) uma base tendo uma largura de 3% a 30% do diâmetro externo da bobina, cuja base tem contato contínuo com, ou é integralmente parte da passagem da bobina; (iii) uma altura de 10% a 50% do diâmetro externo da bobina; (v) um peso de 3% a 45% do peso total da passagem da bobina; e (vi) absorvendo mais energia radiante do que elas irradiam.

[025]Em uma modalidade adicional, é provido um método para fazer uma superfície compreendendo uma camada externa compreendendo um espinélio da fórmula: MnxCr3-xO4 em que x é de 0,5 a 2 tendo uma espessura de 1,5 a 4,0 micrômetros de espessura; e uma camada intermediária entre a camada superficial e o substrato compreendendo Cr2O3 tendo uma espessura de 1 a 1,7 micrômetros cobrindo pelo menos 85% de uma superfície de um substrato de aço compreendendo de 40 a 55% em peso de Ni, de 30 a 35% em peso de Cr, de 15 a 25% em peso de Fe, de 1,0 a 2,0% em peso de Mn, de 0,01 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb até 2,5% em peso de um ou mais elementos traço e carbono e silício compreendendo em uma atmosfera oxidante: 1) aquecimento do aço a partir da temperatura ambiente em uma taxa de 10 a 15°C/min até uma temperatura de 220°C a 240°C e retenção do aço nesta temperatura de 1,5 a 3 horas; 2) aquecimento do aço em uma taxa de 1 a 5°C/min até uma temperatura de 365 a 375°C - e retenção do aço nesta temperatura de 1 a 3 horas; 3) aquecimento do aço em uma taxa de 1 a 5°C/min até 1000°C a 1100°C e retenção do aço nesta temperatura por de 4 a 8 horas; e 4) resfriamento do aço em uma taxa de 1°C a 2,5°C em uma temperatura de 18 a 25°C.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[026]A Figura 1 é uma SEM da seção transversal de um tubo de saída da presente revelação após 5 anos em operação em um craqueador de etileno.

[027]A Figura 2 é uma SEM de uma seção no tubo de entrada até a caixa quente de um forno de craqueamento de etano. A seção radiante do forno tem 2 compartimentos denominados caixa fria e uma caixa quente.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES INTERVALOS DE NÚMEROS

[028]Exceto nos exemplos operacionais ou onde indicado de outra forma, todos os números ou expressões referentes a quantidades de ingredientes, condições de reação, etc. usados no relatório descritivo e reivindicações devem ser entendidos como modificados em todos os casos pelo termo “cerca de”. Consequentemente, a menos que indicado o contrário, os parâmetros numéricos apresentados no seguinte relatório descritivo e reivindicações em anexo são aproximações que podem variar dependendo das propriedades que a presente invenção deseja obter. No mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes ao escopo das reivindicações, cada parâmetro numérico deve ser pelo menos construído à luz do número de dígitos significativos relatados e pela aplicação de técnicas de arredondamento comuns.

[029]Apesar de que as faixas e parâmetros numéricos apresentando o amplo escopo da invenção são aproximações, os valores numéricos apresentados nos exemplos específicos são relatados com a maior precisão possível. Quaisquer valores numéricos, no entanto, contêm inerentemente certos erros que resultam necessariamente do desvio padrão encontrado em suas respectivas medições de teste.

[030]Da mesma forma, deve ser entendido que qualquer faixa numérica recitada aqui é destinada a incluir todas as subfaixas incluídas nela. Por exemplo, uma faixa de “1 a 10” é destinada a incluir todas as subfaixas entre e incluindo o valor mínimo recitado de 1 e o valor máximo recitado de 10; ou seja, tendo um valor mínimo igual a ou maior do que 1 e um valor máximo igual a ou menor do que 10. Visto que as faixas numéricas reveladas são contínuas, elas incluem todo valor entre os valores mínimo e máximo. A menos que expressamente indicado o contrário, as várias faixas numéricas especificadas neste pedido são aproximações.

[031]Todas as faixas composicionais expressas aqui são limitadas no total a e não excedem 100 por cento (por cento em volume ou por cento em peso) na prática. Onde múltiplos componentes podem estar presentes em uma composição, a soma das quantidades máximas de cada componente pode exceder 100 por cento, com o entendimento que, e como aqueles versados na técnica entendem prontamente que as quantidades dos componentes atualmente usadas se conformarão ao máximo de 100 por cento.

[032]O substrato de aço da presente invenção compreende de 40 a 55% em peso, em algumas modalidades de 40 a 45% em peso de Ni, de 30 a 35% em peso, em algumas modalidades de 33 a 35% em peso de Cr, de 15 a 25% em peso, em algumas modalidades de 20 a 25% em peso de Fe, de 1,0 a 2,0% em peso de Mn, de 0,01 a 0,60, em algumas modalidades de 0,20 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb e um ou mais elementos traço e carbono e silício. Em algumas modalidades, o carbono, silício e elementos traço compreendem de 0,4 a 0,6% em peso de C, menos do que 1,5, em algumas modalidades menos do que 1,2% em peso de Si, de 0,01 a 0,20, em algumas modalidades de 0,10 a 0,20% em peso de Ti, de 0,05 a 0,25, em algumas modalidades de 0,05 a 0,15% em peso de Mo, e Cu menos do que 0,25, em algumas modalidades menos do que 0,06% em peso. Tipicamente, o peso total percentual do carbono, silício e elementos traço varia de 0,60 a 2,20% em peso, em algumas modalidades de 0,7 a 1,5% em peso.

[033]Um método de produção da superfície da presente invenção é pelo tratamento do aço inoxidável moldado (isto é, peça que pode ter sido trabalhada a frio antes do tratamento) em um processo que pode ser caracterizado como um processo de aquecimento/imersão/resfriamento. O processo compreende em uma atmosfera oxidante: 1) aquecimento do aço a partir da temperatura ambiente em uma taxa de 10 a 15°C/min em algumas modalidades de 12 a 14°C/min na faixa de 220 a 240°C em algumas modalidades de 225 a 235°C e retenção do aço nesta temperatura de 1,5 a 3 horas tipicamente de 2 a 2,5 horas; 2) aquecimento do aço em uma taxa de 1 a 5°C/min em algumas modalidades de 2 a 3°C/min até de 365 a 375°C, em algumas modalidades de 370 a 374°C, e retenção do aço nesta temperatura de 1 a 3 horas tipicamente de 1 a 2 horas; 3) aquecimento do aço em uma taxa de 1 a 5°C/min, em algumas modalidade de 2 a 3°C/min até de 1000 a 1100°C em alguns casos de 1050 a 1090°C retenção do aço nesta temperatura por de 4 a 8 horas, tipicamente de 5 a 7 horas; 4) resfriamento do aço em uma taxa de 1 a 2,5°C/min até uma temperatura de 18 a 25°C.

[034]Preferivelmente, o ambiente oxidante compreende ar, em algumas modalidades de 40 a 50% em peso de ar e o equilíbrio de um ou mais gases inertes, preferivelmente nitrogênio, argônio ou misturas dos mesmos.

[035]A taxa de resfriamento para o aço inoxidável tratado deve ser tal de modo a prevenir a separação da superfície tratada. A taxa de resfriamento para o aço após o último tratamento térmico deve ser menor do que cerca de 2,5°C por minuto.

[036]Outros métodos para a provisão da superfície da presente invenção serão aparentes àqueles versados na técnica. Por exemplo, o aço inoxidável poderia ser tratado com um processo de revestimento apropriado, por exemplo, como revelado na patente norte-americana No. 3.864.093.

[037]A camada externa e a camada intermediária cobrem não menos do que 85% da superfície da camada de substrato. Em algumas modalidades, a camada externa e a camada intermediária cobrem não menos do que 95%, da superfície da camada de substrato. Em algumas modalidades da invenção, a camada externa tem uma espessura de 1,5 a 2,0 micrômetros e a camada intermediária tem uma espessura de 1,0 a 1,7 micrômetros.

[038]A superfície externa no substrato tratado tipicamente compreende não menos do que 85% em peso, preferivelmente não menos do que 90% em peso do composto da fórmula:

[039]MnxCr3-xO4 em que x é de 0,5 a 2. Em algumas modalidades, x pode ser de 0,8 a 1,2. Mais preferivelmente, x é 1 (MnCr2O4). Preferivelmente, a superfície compreende não menos do que 85% em peso, em algumas modalidades, mais do que 95% em peso, do composto da fórmula MnxCr3-xO4. Outros óxidos que podem estar presentes na superfície podem compreender óxidos de Mn, Si selecionados do grupo consistindo em MnO, MnSiO3, Mn2SiO4 e misturas dos mesmos. Estes óxidos devem estar presentes em quantidades menores do que 5% em peso, preferivelmente menores do que 1% em peso. A camada superficial pode compreender até 5% em peso, preferivelmente menos do que 1% em peso de Cr2O3 onde o MnxCr3-xO4 não cobre completamente a superfície.

[040]Geralmente, o substrato de aço é fabricado em um formato acabado tal como um tubo ou tubulação, um vaso tal como um tambor ou cilindro, um pistão, uma válvula, etc. Uma peça fabricada ou moldada particularmente útil é uma tubulação ou tubo ou uma passagem ou bobina do forno. Tais tubulações ou tubos podem ser usados nos fornos de craqueamento. O interior do tubo é tratado para produzir a superfície que é resistente a coque. Isto melhorará o tempo de funcionamento do tubo ou tubulação no forno.

[041]Geralmente, no craqueamento a vapor, uma matéria-prima (por exemplo, um alcano C2-4 tal como etano ou uma parafina superior tal como uma nafta) é alimentada em uma forma gasosa a um tubo, tubulação ou bobina tipicamente tendo um diâmetro externo variando de 1,5 a 8 polegadas (por exemplo, os diâmetros externos típicos são 2 polegadas cerca de 5 cm; 3 polegadas cerca de 7,6 cm; 3,5 polegadas cerca de 8,9 cm; 6 polegadas cerca de 15,2 cm e 7 polegadas cerca de 17,8 cm). O tubo ou tubulação atravessa um forno tendo uma seção de craqueamento geralmente mantida em uma temperatura de cerca de 900°C a 1100°C e o gás de saída geralmente tem uma temperatura de cerca de 800°C a 900°C. À medida que a matéria-prima passa através da seção de craqueamento, ela libera hidrogênio (e outros subprodutos) e se torna insaturada (por exemplo, etileno). O tempo de permanência da alimentação que passa através da seção de craqueamento é curto geralmente menor do que um décimo de um segundo e pode ser tão curto quanto milissegundos. As condições operacionais típicas tais como taxas de temperatura, pressão e fluxo para tais processos são bem-conhecidas por aqueles versados na técnica.

[042]Sob as condições acima, é altamente desejável ter uma grande transferência de calor do forno para dentro do fluido (gás) que se move através do interior da tubulação ou tubo.

[043]Em uma modalidade da invenção, o tubo pode compreender ainda uma modificação da superfície interna para melhorar a transferência de calor tal como uma aleta ou conta helicoidal ou estriamento ou uma combinação dos mesmos no interior do tubo. Um exemplo de uma nervura ou conta espiral interna é descrito, por exemplo, na patente norte-americana No. 5.950.718 expedida em 14 de setembro de 1999 para Sugitani et al., atribuída a Kubota Corporation. As aletas ou contas formam uma projeção helicoidal sobre a superfície interna do tubo. O ângulo de interseção da aleta ou conta com o eixo do tubo longitudinal é teta (θ), em um passo (p) das aletas em S a circunferência (S=πD onde D é o diâmetro interno do tubo). O passo p da aleta que é formada por uma projeção helicoidal ou conta única é igual à distância de avanço axial de um ponto na projeção helicoidal para uma volta completa em torno do eixo do tubo, (isto é, avanço L=πD/tan θ). O passo (p) da aleta helicoidal pode ser determinado opcionalmente como o espaçamento (distância axial) entre as projeções helicoidais adjacentes para a mesma projeção helicoidal (quando existem projeções helicoidais paralelas). Geralmente, a aleta(s) interna pode ter uma altura de 1 a 15 mm, um passo de 20 a 350 mm em um ângulo de interseção (θ) de 15° a 45°, preferivelmente de 25° a 45°.

[044]As aletas ou contas internas podem ser contínuas como descrito acima ou podem ser descontínuas.

[045]No caso de um tubo tendo um diâmetro interno D de cerca de 30 a 150 mm, por exemplo, o ângulo de inclinação θ pode ser de cerca de 15 a cerca de 85 graus, e o passo p, cerca de 20 a 400 mm. O passo p é aumentado ou diminuído para ajuste dependendo do ângulo de inclinação θ da hélice e o número N de hélices (p=E/N em que E é avanço da hélice).

[046]A altura H (a altura de projeção da superfície interna do tubo) das aletas é, por exemplo, cerca de um trigésimo a um décimo do diâmetro interno do tubo. O comprimento L das aletas é, por exemplo, cerca de 5 a 100 mm, e é determinado, por exemplo, de acordo com o diâmetro interno D do tubo e o número de aletas divididas ao longo de cada volta do local helicoidal.

[047]Se uma aleta descontínua tiver um comprimento de arco circular (quando projetado em um plano) w e o número de aletas em uma volta da linha helicoidal é n. O comprimento do arco circular total TW das aletas é então TW=w xn

[048]A proporção do comprimento do arco circular total TW de aletas descontínuas para o comprimento circunferencial C (C=πD) da superfície interna do tubo, a saber, R (R=TW/C), é preferivelmente cerca de 0,3 a 0,8 a fim de assegurar uma perda de pressão minimizada enquanto permite que as aletas helicoidais promovam a transferência de calor para o fluido dentro do tubo. Se este valor for muito pequeno, o efeito de promover a transferência de calor será menor, enquanto se o valor for excessivamente grande, resultará uma perda de pressão excessiva.

[049]As aletas helicoidais podem ser formadas eficientemente como contas por um método de sobreposição tal como soldagem plasma com adição de pó (soldagem PTA).

[050]Em uma modalidade adicional, a tubulação ou tubo pode ter aletas ou protuberâncias externas para aumentar o calor radiante absorvido pelo tubo das paredes e queimadores do forno. Estas protuberâncias são descritas na patente norte-americana 8.790.602 expedida em 29 de julho de 2014 para Petela et al., atribuída a NOVA Chemicals (International) S.A.

[051]De acordo com a presente invenção, a superfície externa da bobina, pelo menos em uma porção de uma ou mais passagens na seção radiante de forno de craqueamento, é aumentada com protuberâncias relativamente pequenas.

[052]As protuberâncias podem ser espaçadas uniformemente ao longo da passagem ou espaçadas não uniformemente ao longo da passagem. A proximidade das protuberâncias umas com as outras pode mudar ao longo do comprimento da passagem ou as protuberâncias podem ser espaçadas uniformemente, mas somente em porções do tubo ou ambos. As protuberâncias podem ser mais concentradas na extremidade superior da passagem na seção radiante do forno.

[053]As protuberâncias podem cobrir de 10% a 100% (e todas as faixas entre elas) da superfície externa da passagem da bobina. Em algumas modalidades da invenção, as protuberâncias podem cobrir de 40 a 100%, tipicamente de 50% a 100%, geralmente de 70% a 100% da superfície externa da passagem da bobina radiante. Se protuberâncias não cobrirem a passagem da bobina inteira, mas cobrirem menos do que 100% da passagem, elas podem ser localizadas no fundo, meio ou topo da passagem.

[054]Uma base da protuberância está em contato com a superfície da bobina externa. Uma base de uma protuberância tem uma área não maior do que 0,1%-10% da área de seção transversal da bobina. A protuberância pode ter formato geométrico, tendo uma superfície externa relativamente grande que contém um volume relativamente pequeno, tal como, por exemplo, tetraedros, pirâmides, cubos, cones, uma seção através de uma esfera (por exemplo, hemisférica ou menos), uma seção através de um elipsoide, uma seção através de um elipsoide deformado (por exemplo, uma gota) etc. Alguns formatos úteis para uma protuberância incluem: um tetraedro (pirâmide com uma base triangular e 3 faces que são triângulos equiláteros); uma pirâmide quadrada Johnson (pirâmide com uma base quadrada e lados que são triângulos equiláteros); uma pirâmide com 4 lados do triângulo isósceles; uma pirâmide com lados do triângulo isósceles (por exemplo, se ela for uma pirâmide de quatro lados, a base não pode ser um quadrado, ela poderia ser um retângulo ou um paralelogramo); uma seção de uma esfera (por exemplo, uma hemiesfera ou menos); uma seção de um elipsoide (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando uma elipse é girada através de seu eixo principal ou secundário); e uma seção de uma gota (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando um elipsoide deformado não uniformemente é girado ao longo do eixo de deformação); uma seção de uma parábola (por exemplo, seção através do formato ou volume formado quando uma parábola é girada em torno do seu eixo principal - uma hemiesfera (ou menos) deformada), tal como, por exemplo, tipos diferentes de asas delta.

[055]A seleção do formato da protuberância é amplamente baseado na facilidade de fabricação da passagem ou tubo. Um método para a formação de protuberâncias na passagem é por fundição em um molde tendo o formato da protuberância na parede do molde. Isto é eficaz para formatos relativamente simples. As protuberâncias também podem ser produzidas pela usinagem da superfície externa de um tubo de fundição tal como pelo uso do dispositivo de serrilhamento, por exemplo, um rolo serrilhado.

[056]Os formatos acima são sólidos fechados.

[057]O tamanho da protuberância deve ser cuidadosamente selecionado. Quanto menor o tamanho, maior é a razão de superfície para volume de uma protuberância, mas pode ser mais difícil de fundir ou usinar tal textura. Além disso, no caso de protuberâncias excessivamente pequenas, o benefício de sua presença pode se tornar gradualmente reduzido com o tempo devido ao assentamento de diferentes impurezas na superfície da bobina. No entanto, as protuberâncias não precisam ser idealmente simétricas. Por exemplo, uma base elíptica poderia ser deformada em um formato de gota, e se assim moldado, preferivelmente, a “cauda” pode apontar para baixo quando a passagem é posicionada no forno.

[058]Uma protuberância pode ter uma altura (Lz) acima da superfície da bobina radiante de 3% a 15% do diâmetro externo da bobina, e todas as faixas entre elas, preferivelmente de 3% a 10% do diâmetro externo da bobina.

[059]Em uma modalidade, a concentração das protuberâncias é uniforme e cobre completamente a superfície da bobina externa. No entanto, a concentração também pode ser selecionada com base no fluxo de radiação no local da passagem da bobina (por exemplo, alguns locais podem ter um maior fluxo do que outros - cantos do forno).

[060]Ao projetar as protuberâncias, cuidado deve ser tomado tal que elas absorvam mais energia radiante do que elas podem irradiar. Isto pode ser reafirmado visto que a transferência de calor através da base da protuberância para dentro da bobina deve exceder aquela transferida para a superfície equivalente em uma bobina sem aletas nas mesmas condições operacionais. Se as concentrações das protuberâncias se tornarem excessivas e se sua geometria não for selecionada apropriadamente, elas podem começar a reduzir a transferência de calor, devido a efeitos térmicos de resistência condutora excessiva, que anula o propósito da protuberância. As protuberâncias projetadas e fabricadas apropriadamente aumentarão o calor radioativo e convectivo líquido transferido para uma bobina de gases de combustão fluidos circundantes, chama e forno refratário. Seu impacto positivo sobre a transferência de calor radioativa não é somente porque mais calor pode ser absorvido através da superfície da bobina externa aumentada de modo que a área de contato entre os gases de combustão e a bobina é aumentada, mas também porque a perda de calor relativa através da superfície da bobina radiante é reduzida, visto que a superfície da bobina não é mais suave. Consequentemente, visto que uma protuberância irradia energia para seu entorno, parte desta energia é distribuída para e capturada por outras protuberâncias, assim, ela é redirecionada de volta à superfície da bobina. As protuberâncias também aumentarão a transferência de calor convectiva para uma bobina, devido ao aumento na superfície da bobina externa que está em contato com o gás de combustão fluido, mas também pelo aumento da turbulência ao longo da superfície da bobina e pela redução da espessura de uma camada limite.

[061]Em uma modalidade alternativa, a superfície externa do tubo ou bobina ou passagem de forno pode compreender uma ou mais aletas longitudinais. As tubulações ou tubos para passagens de forno tendo aletas longitudinais externas são descritos, por exemplo, na patente norte-americana 9.132.409 expedida em 15 de setembro de 2015 para Petela et al, atribuída a NOVA Chemicals (International) S.A.

[062]De acordo com este aspecto da invenção, uma ou mais aletas verticais longitudinais são adicionadas à superfície externa da bobina do processo, pelo menos a uma porção de uma ou mais passagens na seção radiante de forno de craqueamento.

[063]Tipicamente, poderia haver de 1 a 8, preferivelmente de 1 a 4, mais preferivelmente 1 ou 2 aletas verticais longitudinais, na superfície externa de pelo menos uma porção da passagem única da bobina ou, preferivelmente, em mais do que uma passagem da bobina. Se mais do que uma aleta estiver presente, as aletas podem estar radialmente espaçadas uniformemente em torno da circunferência externa da passagem da bobina (por exemplo, duas aletas espaçadas 180° ou quatro aletas espaçadas 90° à parte na circunferência externa da passagem da bobina). No entanto, o espaçamento das aletas poderia ser assimétrico. Por exemplo, para duas aletas o espaçamento poderia ser de 160° a 200° radialmente à parte na circunferência externa da bobina radiante e duas aletas poderiam ser espaçadas de 60° a 120° radialmente à parte.

[064]As aletas verticais longitudinais podem ter vários formatos de seção transversal, tais como retangular, quadrado, triangular, trapezoidal ou um perfil retangular afunilado mais fino em sua superfície superior do que a base. Um formato trapezoidal pode não ser totalmente intencional, mas pode surgir do processo de fabricação, por exemplo, quando é muito difícil ou oneroso para fabricar (por exemplo, fundição ou usinagem) uma seção transversal triangular.

[065]As aletas podem se estender de 10% a 100% (e todas as faixas entre elas) do comprimento da passagem da bobina. No entanto, o comprimento (Lh) da aleta e local da aleta não precisam ser uniformes ao longo de todas as passagens da bobina. Em algumas modalidades da invenção, a aleta poderia se estender de 15 a 100%, tipicamente de 30% a 100%, geralmente de 50% a 100% do comprimento da passagem da bobina radiante e ser localizada no fundo, meio ou topo da passagem da bobina. Em modalidades adicionais da invenção, a aleta poderia se estender de 15% a 95%, preferivelmente de 25% a 85% do comprimento da passagem da bobina e ser localizada centralmente ao longo da bobina ou ser deslocado para o topo ou para o fundo da passagem.

[066]Uma aleta pode ter em sua base na circunferência externa da bobina radiante, uma largura (Ls) de 3% a 30% do diâmetro externo da bobina, tipicamente de cerca de 6% a 25%, preferivelmente de 7% a 20%, mais preferivelmente de 7,5% a 15% do diâmetro externo da bobina.

[067]Uma aleta pode ter uma altura (Lz) acima da superfície da bobina radiante de 10% a 50% do diâmetro externo da bobina e todas as faixas entre elas, preferivelmente de 10% a 40%, tipicamente de 10% a 35% do diâmetro externo da bobina. As aletas colocadas ao longo das passagens da bobina podem não ter tamanhos idênticos em todos os locais na seção radiante, visto que o tamanho da aleta pode ser selecionado com base no fluxo de radiação no local da passagem da bobina (por exemplo, alguns locais podem ter um maior fluxo do que outros - dos cantos do forno).

[068]Ao projetar a aleta, cuidado deve ser tomado de modo que a aleta absorva mais energia radiante do que ela pode irradiar. Isto pode ser reafirmado visto que o calor sendo transferido da aleta para dentro da bobina (através da base da aleta na superfície externa da bobina) deve ser maior do que o calor transferido através da mesma área sobre a superfície da bobina sem aletas. Se a aleta se tornar muito grande (muito alta ou muito larga) a aleta pode começar a reduzir a transferência de calor, devido aos efeitos térmicos da resistência condutora excessiva (por exemplo, a aleta irradia e dá mais calor do que ela absorve), que anula o propósito da aleta. Sob as condições de operação/uso, a transferência de calor através da base da aleta para dentro da bobina deve exceder aquele calor transferido para a superfície equivalente em uma bobina sem aletas nas mesmas condições.

[069]Em uma modalidade adicional, as aletas são substancialmente mais espessas. De acordo com esta modalidade, as aletas terão uma espessura em sua base de não menos do que cerca de 33% do raio do tubo de forno, tipicamente cerca de 40%, desejavelmente não menos do que cerca de 45%, em algumas modalidades até 50% do raio do tubo. As aletas são espessas ou curtas. Elas têm uma razão de altura para largura máxima de cerca de 0,5 a 5, tipicamente 1 a 3. Os lados (bordas) da aleta podem ser paralelos ou ser levemente afunilado para dentro em direção à borda externa da aleta. O ângulo de conicidade deve ser não mais do que cerca de 15°, tipicamente cerca de 10° ou menos para dentro em relação à linha central da aleta. A borda da aleta pode ser plana, apontada (em um ângulo de 30° a 45° de cada superfície) ou ter um nariz arredondado sem corte. As aletas podem ter um formato de seção transversal na forma de uma parábola que se estende para o exterior, paralelogramo, de um formato em “V” sem corte. Em alguns casos, preferivelmente para aletas longitudinais, a seção transversal da aleta pode ser em formato de “E” (monólito com extensões longitudinais paralelas (tendo ranhuras paralelas).

[070]Em uma modalidade, pelo menos uma superfície da aleta principal tem uma matriz de ranhuras abertas para o exterior em uma padrão regular ou semirregular cobrindo pelo menos 10% da área de superfície de pelo menos uma superfície da aleta principal (por exemplo, topo ou fundo para aletas ou lados horizontais para aletas longitudinais), as ditas ranhuras tendo uma profundidade de menos do que um quarto, em alguns casos de um oitavo a um décimo da espessura da aleta máxima. A matriz pode cobrir não menos do que 25%, em alguns casos não menos do que 50%, preferivelmente maior do que 75%, mais preferivelmente maior do que 85% até 100% da área de superfície de uma ou mais das superfícies da aleta principais. A matriz poderia estar na forma de linhas paralelas, retas ou onduladas, paralelas com ou em um ângulo do eixo principal da aleta, linhas cruzadas, linhas onduladas, quadrados ou retângulos. As ranhuras podem estar na forma de um V aberto para o exterior, um V aberto para o exterior truncado, um U aberto para o exterior e um canal lateral paralelo aberto para o exterior.

[071]As aletas podem ser transversais ou paralelas (por exemplo, longitudinais) ao eixo principal do tubo de forno. As aletas transversais poderiam estar em um ângulo de cerca de 0° a 25° perpendicular em relação ao eixo principal do tubo de forno. No entanto, é mais oneroso e difícil de fazer aletas transversais em um ângulo perpendicular ao eixo principal do tubo. As aletas transversais podem ter um formato selecionado de um círculo, uma elipse ou um polígono com lados N onde N é um número inteiro maior do que ou igual a 3. Em algumas modalidades, N é de 4 a 12. A superfície(s) principal para as aletas transversais são a face superior e inferior da aleta. As aletas transversais devem ser espaçadas pelo menos duas vezes em alguns casos de 3 a 5 vezes, o diâmetro externo do tubo de forno.

[072]As aletas longitudinais podem ter um formato de um paralelogramo, uma parte de uma elipse ou círculo e um comprimento de cerca de 50% do comprimento do tubo de forno (algumas vezes referido como passagem) na seção radiante até 100% do comprimento do tubo de forno na seção radiante e todas as faixas entre elas.

[073]A base da aleta longitudinal pode ser não menor do que um quarto do raio do tubo de forno, em alguns casos de 1/4 a 3/4 tipicamente de cerca de 1/3 a 3/4 ou em alguns casos 1/3 a 5/8 em outros casos de 1/3 a 1/2 do raio do tubo de forno. As aletas são espessas ou curtas. Elas têm uma razão de altura para largura máxima de cerca de 0,5 a 5, tipicamente 1 a 3. Os lados (bordas) da aleta podem ser paralelos ou ser levemente afunilados para dentro em direção à ponta da aleta. O ângulo de conicidade deve ser não mais do que cerca de 15°, tipicamente cerca de 10° ou menos para dentro em relação à linha central da aleta. A borda de ponta ou líder da aleta pode ser plana, afunilada (em um ângulo de 30° a 45° das superfícies de topo e de fundo da aleta), ou ter um nariz arredondado sem corte. A borda líder da aleta longitudinal será tipicamente paralela ao eixo central do tubo de forno. Em casos onde a aleta se estende menos do que 100% do comprimento do tubo de forno, a borda líder da aleta, em geral, será paralela ao eixo central do tubo de forno e então o ângulo para dentro da parede do tubo de forno em um ângulo entre cerca de 60° e 30° tipicamente 45°. Em alguns casos, a aleta pode terminar em uma superfície perpendicular plana em relação à superfície do tubo.

[074]A presente invenção será agora ilustrada pelo seguinte exemplo não limitante.

[075]Uma nova formulação de liga de base de aço inoxidável foi projetada com o propósito de gerar uma camada de revestimento protetor que previne o crescimento de coque catalítico e a deposição sobre sua superfície de material incrustante quando usado em um forno de craqueamento de etano. A composição da liga (% em peso) é apresentada na Tabela n° 1 e comparada com o estado anterior do produto da técnica. A nova formulação contém Lantânio e Cério. Outra variação pode conter somente Lantânio. TABELA 1

[076]O aço do estado da técnica e o novo aço foram formados em tubos de forno a serem usados na seção radiante de um forno de craqueamento a vapor. Os tubos foram submetidos a um tratamento térmico como descrito acima para gerar uma superfície de baixo coque no interior do tubo.

[077]A cobertura de filme de óxido na superfície interna do tubo feito com o aço da invenção foi medida quantitativamente usando software de análise de imagens. A cobertura superficial de proteção da camada de óxido variou entre 99,7% e 100%. Após a vida em operação (5-6 anos) em um dos craqueadores a vapor NOVA Chemicals Corporation, a cobertura superficial de óxido ainda é 99% quando calculado usando a mesma técnica. Esta estabilidade e proteção intensificadas de óxido superficial caracterizadas pela ausência da separação de camadas de óxido são uma característica desta nova formulação.

[078]A análise de SEM-EDX da seção transversal mostrou que a camada de óxido total não excedeu 3,5 μm. Esta camada foi feita de uma camada superior de espinélio (MnCr2O4) variando entre 1,5 e 2,0 μm de espessura e uma camada de fundo mais fina Cr2O3 variando entre 1,0 e 1,7 μm de espessura. A espessura máxima da camada de óxido desta nova formulação foi de 3,5 μm em comparação ao aço do estado da técnica que é de 10 μm.

[079]Após testar a nova formulação de aço a 1100°C em um ambiente oxidante por 100 horas, a espessura da camada de óxido aumentou de 3,5 a 10 μm em comparação ao aço do estado da técnica que aumentou de 10 a 42 μm.

[080]Após 5 anos em operação comercial, a camada de óxido de proteção ainda estava intacta como demonstrado por uma análise em seção transversal de SEM-EDX de uma bobina removida de um dos craqueadores a vapor NOVA Chemicals Corporation (Figura 1).

[081]SEM’s foram feitas da seção transversal da bobina de saída confirmando a presença de uma camada uniforme contínua com alta concentração de oxigênio, cromo e manganês formando a camada de óxido de proteção. A análise de EDX também confirmou a ausência de ferro e níquel na camada superior de óxido de proteção. A camada superficial de óxido é estável sob uso convencional em um craqueador a vapor e não se separa.

[082]Esta nova formulação de substrato de aço é projetada de modo que haja um crescimento controlado/limitado no tamanho do cristalito cobrindo a superfície que intensifica a estabilidade da superfície de óxido, gera uma superfície mais compacta e aumenta a robustez de superfície de óxido.

[083]O tamanho do cristalito no ANK400H do estado da técnica anterior aumentou de 0,5 a 5-10 μm mediante a exposição ao teste de oxidação a 1100°C por 100 horas. A nova formulação submetida às mesmas condições de teste aumenta somente de 0,5 a 3 μm.

[084]Após a vida em operação, o tamanho do cristalito não cresceu em tamanho como descrito na Figura 2, assim, provendo uma proteção confiável da superfície e confirmando a eficácia do controle do tamanho do cristalito.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[085]Um substrato de aço compreendendo de 40 a 55% em peso de Ni, de 30 a 35% em peso de Cr, de 15 a 25% em peso de Fe, de 1,0 a 2,0% em peso de MN, de 0,01 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb e um ou mais elementos traço e carbono e silício tendo em sua superfície uma camada externa compreendendo um espinélio da fórmula: MnxCr3-xO4 em que x é de 0,5 a 2 tendo uma espessura de 1,5 a 4,0 micrômetros de espessura e uma camada intermediária entre a camada superficial e o substrato compreendendo Cr2O3 tendo uma espessura de 1 a 1,7 micrômetros provê proteção contra depósitos de carbono em reações químicas.

Claims

1. Substrato de aço CARACTERIZADO pelo fato de que compreende de 40 a 55% em peso de Ni, de 30 a 35% em peso de Cr, de 15 a 25% em peso de Fe, de 1,0 a 2,0% em peso de Mn, de 0,01 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb e um ou mais elementos traço e carbono e silício, compreendendo ainda opcionalmente de 0,4 a 0,6% em peso de C, menos do que 1,5% em peso de Si, de 0,01 a 0,20% em peso de Ti, de 0,05 a 0,25% em peso de Mo, e menos do que 0,25% em peso de Cu, tendo em sua superfície uma camada externa compreendendo um espinélio da fórmula: MnxCr3-xO4 em que x é de 0,5 a 2 tendo uma espessura de 1,5 a 4,0 micrômetros de espessura e uma camada intermediária entre a camada externa e o substrato compreendendo Cr2O3 tendo uma espessura de 1 a 1,7 micrômetro.

2. Substrato de aço, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada externa e a camada intermediária cobrem não menos do que 85% da superfície da camada de substrato.

3. Substrato de aço, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada externa e a camada intermediária cobrem não menos do que 95% da superfície da camada de substrato.

4. Substrato de aço, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que na camada externa x tem uma espessura de 0,8 a 1,2 micrômetro.

5. Substrato de aço, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada externa tem uma espessura de 1,5 a 2,0 micrômetros e a camada intermediária tem uma espessura de 1,0 a 1,7 micrômetro.

6. Substrato de aço, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada externa consiste essencialmente em MnCr2O4.

7. Peça fabricada CARACTERIZADA pelo fato de que compreende o substrato de aço, como definido na reivindicação 1, tendo pelo menos uma superfície tendo a camada externa e intermediária.

8. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que é um tubo tendo a camada externa e intermediária em sua superfície interna.

9. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que é um reator tendo a camada externa e intermediária em sua superfície interna.

10. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda em sua superfície interna uma ou mais contas ou aletas contínuas ou descontínuas em que o ângulo de interseção das aletas ou contas com o eixo do tubo longitudinal é teta (θ), em um passo (p) das aletas em S a circunferência (S=πD onde D é o diâmetro interno do tubo).

11. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que tem em sua superfície externa uma série de protuberâncias fechadas tendo: i) uma altura máxima de 3 a 15% do diâmetro externo da bobina; ii) uma superfície de contato com uma bobina, ou uma base, cuja área é 0,1% a 10% da área de seção transversal externa da bobina; iii) um formato geométrico que tem uma superfície externa relativamente grande contendo um volume relativamente pequeno, selecionado do grupo consistindo em um tetraedro (pirâmide com uma base triangular e 3 faces que são triângulos equiláteros); uma pirâmide quadrada Johnson (pirâmide com uma base quadrada e lados que são triângulos equiláteros); uma pirâmide com 4 lados do triângulo isósceles; uma pirâmide com lados do triângulo isósceles (por exemplo, se ela for uma pirâmide de quatro faces, a base não pode ser um quadrado, ela pode ser um retângulo ou um paralelogramo); uma seção de uma esfera (por exemplo, uma hemiesfera ou inferior); uma seção de um elipsoide (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando uma elipse é girada através de seu eixo principal ou secundário); uma seção de uma gota (tear drop) (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando um elipsoide deformado não uniformemente é girado ao longo do eixo de deformação); uma seção de uma parábola (por exemplo, seção através do formato ou volume formado quando uma parábola é girada em torno do seu eixo principal - uma hemiesfera (ou inferior) deformada), tal como, por exemplo, tipos diferentes de asas delta.

12. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que tem em sua superfície externa uma série de protuberâncias fechadas tendo: i) uma altura máxima de 3 a 15% do diâmetro externo da bobina; ii) uma superfície de contato com uma bobina, ou uma base, cuja área é 0,1%-10% da área de seção transversal externa da bobina; iii) um formato geométrico que tem uma superfície externa relativamente grande contendo um volume relativamente pequeno, selecionado do grupo consistindo em um tetraedro; uma pirâmide quadrada Johnson (pirâmide com uma base quadrada e lados que são triângulos equiláteros); uma pirâmide com 4 lados do triângulo isósceles; uma pirâmide com lados do triângulo isósceles (por exemplo, se ela for uma pirâmide de quatro lados, a base não pode ser um quadrado, ela pode ser um retângulo ou um paralelogramo); uma seção de uma esfera (por exemplo, uma hemiesfera ou inferior); uma seção de um elipsoide (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando uma elipse é girada através de seu eixo principal ou secundário); uma seção de uma gota (por exemplo, uma seção através do formato ou volume formado quando um elipsoide deformado não uniformemente é girado ao longo do eixo de deformação); uma seção de uma parábola (por exemplo, seção através do formato ou volume formado quando uma parábola é girada em torno do seu eixo principal - uma hemiesfera (ou inferior) deformada), tal como, por exemplo, tipos diferentes de asas delta.

13. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma seção transversal circular e tendo em sua superfície externa de 1 a 8 aletas verticais longitudinais substancialmente lineares tendo uma seção transversal triangular, as ditas aletas tendo: (i) um comprimento de 10 a 100% do comprimento da passagem da bobina; (ii) uma base tendo uma largura de 3% a 30% do diâmetro externo da bobina, cuja base tem contato contínuo com, ou é integralmente parte da passagem da bobina; (iii) uma altura de 10% a 50% do diâmetro externo da bobina; (iv) um peso de 3% a 45% do peso total da passagem da bobina; e (v) absorvendo mais energia radiante do que elas irradiam.

14. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma seção transversal circular e em sua superfície externa de 1 a 8 aletas verticais longitudinais substancialmente lineares tendo uma seção transversal triangular, as ditas aletas tendo: (i) um comprimento de 10 a 100% do comprimento da passagem da bobina; (ii) uma base tendo uma largura de 3% a 30% do diâmetro externo da bobina, cuja base tem contato contínuo com, ou é integralmente parte da passagem da bobina; (iii) uma altura de 10% a 50% do diâmetro externo da bobina; (iv) um peso de 3% a 45% do peso total da passagem da bobina; e (v) absorvendo mais energia radiante do que elas irradiam.

15. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que as contas ou aletas internas são contínuas.

16. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que as contas ou aletas internas são descontínuas.

17. Peça fabricada, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que as contas ou aletas internas são descontínuas e o comprimento do arco circular total da aleta(s) é TW = wxn em que w é o comprimento do arco circular projetado em um plano e n é o número de aletas em uma volta da linha helicoidal.

18. Método para produzir uma superfície que compreende uma camada externa compreendendo um espinélio da fórmula: MnxCr3-xO4 em que x é de 0,5 a 2 tendo uma espessura de 1,5 a 4,0 micrômetros de espessura; e uma camada intermediária entre a camada externa e o substrato compreendendo Cr2O3 tendo uma espessura de 1 a 1,7 micrômetro cobrindo pelo menos 85% de uma superfície de um substrato de aço compreendendo de 40 a 55% em peso de Ni, de 30 a 35% em peso de Cr, de 15 a 25% em peso de Fe, de 1,0 a 2,0% em peso de Mn, de 0,01 a 0,60% em peso de La, de 0,0 a 0,65% em peso de Ce; de 0,06 a 1,8% em peso de Nb até 2,5% em peso de um ou mais elementos traço e carbono e silício, compreendendo ainda opcionalmente de 0,4 a 0,6% em peso de C, menos do que 1,5% em peso de Si, de 0,01 a 0,20% em peso de Ti, de 0,05 a 0,25% em peso de Mo, e menos do que 0,25% em peso de Cu; CARACTERIZADO pelo fato de que compreende em uma atmosfera oxidante: 1) aquecer o aço a partir da temperatura ambiente em uma taxa de 10 a 15 °C/min até uma temperatura de 220 °C a 240 °C e reter o aço nesta temperatura de 1,5 a 3 horas; 2) aquecer o aço em uma taxa de 1 a 5 °C/min até uma temperatura de 365 a 375 °C e reter o aço nesta temperatura de 1 a 3 horas; 3) aquecer o aço em uma taxa de 1 a 5 °C/min a 1000 °C até 1100 °C e reter o aço nesta temperatura por 4 a 8 horas; e 4) resfriar o aço em uma taxa de 1 °C a 2,5 °C até uma temperatura de 18 a 25 °C.