DE3247568C2 - - Google Patents
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- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verbund-Reaktorrohr für
das thermische Cracken oder Reformieren von Kohlenwasser
stoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Die hier angesprochenen Reaktoren für das thermische
Cracken und Reformieren von Kohlenwasserstoffen liegen
in Form von Röhren vor, durch die die Kohlenwasserstoffe
in flüssiger oder Gasform unter hohem Druck und hohen
Temperaturen geleitet werden, so daß in Gegenwart oder
Abwesenheit einer Katalysatorschicht ein thermisches
Cracken oder Reformieren erfolgt. Das bislang für solche
Reaktoren verwendete Material ist ein austenitischer
hitzebeständiger oder warmfester Fe-Cr-Ni-Stahl, der ei
ne große Menge Ni und Cr enthält und ganz allgemein für
Vorrichtungen eingesetzt wird, die bei hohen Temperaturen
angewandt werden. Dabei ist es die übliche Praxis, den
Ni-Gehalt zu steigern, um die Hitzebeständigkeit des Röh
renmaterials zu erhöhen, so daß dieses bei höheren Tem
peraturen eingesetzt werden kann.
Da das thermische Cracken oder Reformieren von Kohlenwas
serstoffen mit der Abscheidung von festem Kohlenstoff be
gleitet wird, ergibt sich dann, wenn die Reaktion unter
Verwendung eines solchen Reaktorrohrs aus dem oben ange
sprochenen Fe-Cr-Ni-Stahl fortgesetzt wird, unvermeidbar
die Abscheidung von festem Kohlenstoff, der sich auf der
Wandoberfläche (der inneren Wandoberfläche, der äußeren
Wandoberfläche oder sowohl der inneren als auch der äu
ßeren Wandoberfläche in Abhängigkeit von der Abwendung des
Reaktorrohrs) die mit den Kohlenwasserstoffen in Kontakt
steht, abscheidet und ansammelt. Wenn diese Abscheidung
von festem Kohlenstoff nicht beseitigt wird, ergibt sich
nicht nur eine Beeinträchtigung der Strömung des die Koh
lenwasserstoffe enthaltenden Fluids durch das Rohr, son
dern auch eine bemerkenswerte Verminderung des gesamten
Wärmeübertragungskoeffizienten bezüglich der Reaktions
wärme, die über die Außenseite des Rohrs zugeführt oder
abgeführt wird, so daß der Betrieb nur unter Schwierigkei
ten fortgesetzt werden kann. Als Ergebnis davon ist eine
periodische Betriebsabschaltung zur Entfernung der Kohlen
stoffabscheidungen mit Hilfe verschiedenartiger Verfahrens
weisen, beispielsweise des Entkokens, notwenig, wenn
gleich der Reaktor in der Regel kontinuierlich betrieben
werden soll. Weiterhin werfen die oben angesprochenen her
kömmlichen Reaktorrohre Probleme auf, wie die Beeinträch
tigung des Röhrenmaterials durch eine Carburierung über
die Reaktionswandoberfläche, was insbesondere zu einer
bemerkenswerten Verminderung der Duktilität und der Ge
fahr der Rißbildung als Folge der Versprödung des Röhren
materials unter den einwirkenden hohen Drücken führt.
So wird in der US-PS 32 62 983 ein Verbund-Reaktorrohr
beschrieben, dessen mit den Kohlenwasserstoffen in Kon
takt kommende Reaktionsschicht einen Nickelgehalt von ma
ximal 1,5% aufweist. Bei dem in der US-PS 32 48 441 be
schriebenen Reaktorrohr wird die Kohlenstoffabscheidung
dadurch verhindert, daß das Kontaktmaterial einen hohen
Mangangehalt von 10 bis 20% und einen Maximalgehalt von
etwa 0,75% Nickel aufweist. Bei diesen bereits bekannten
Verbund-Reaktorrohren kommt es jedoch noch zu Kohlen
stoffablagerungen an der Kontakt- bzw. Reaktionsschicht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verbund-Reaktor
rohr zu schaffen, mit dem die Kohlenstoffabscheidung im
Inneren des Reaktiorrohrs, d. h. an der Reaktionsschicht,
unterdrückt wird.
Zur Lösung der oben angesprochenen Probleme wurden inten
sive Untersuchungen durchgeführt, wobei sich überraschen
derweise gezeigt hat, daß der Grund für die erheblichen
Kohlenstoffabscheidungen auf Reaktorröhren auf hitzebe
ständigem Fe-Cr-Ni-Stahl darin zu sehen ist, daß das in
dem Stahlmaterial enthaltene Nickel die Abscheidung von
festem Kohlenstoff aus den Kohlenwasserstoffen auf der
Röhrenoberfläche katalytisch beschleunigt und daß eine
Beziehung besteht zwischen der Menge der festen Kohlen
stoffabscheidungen und dem Ni-Gehalt in dem Röhrenmate
rial, so daß es durch eine Begrenzung des Ni-Gehalts mög
lich ist, die Abscheidung von festem Kohlenstoff auf der
Röhrenoberfläche zu inhibieren und zu verhindern. Weiter
hin hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch Ein
bringen geeingneter Mengen Mn und Nb in das Stahlmaterial
des Reaktorrohrs die Carburierung der Rohrwandoberfläche
in wirksamer Weise eingeschränkt und damit eine Ver
schlechterung oder Beeinträchtigung des Röhrenmaterials
verhindert werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist daher das Verbund-Reaktorrohr für das
thermische Cracken oder Reformieren von Kohlenwasserstof
fen gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen be
sonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsge
genstands.
Die Erfindung betrifft daher ein Verbund-Reaktorrohr für
das thermische Cracken oder Reformieren von Kohlenwasser
stoffen mit einer mit den Kohlenwasserstoffen in Kontakt
kommenden Reaktionsschicht, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Reaktionsschicht aus einem hitzebeständigen Stahl,
der die folgenden Bestandteile in den folgenden Mengenver
hältnissen in Gewichtsprozent enthält:
0,01 bis 1,5% C,
bis zu 3% Si,
6 bis 15% Mn,
13 bis 30% Cr,
bis zu 0,15% N,
bis zu 3% Nb,
bis zu 10% Ni,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,
bis zu 3% Si,
6 bis 15% Mn,
13 bis 30% Cr,
bis zu 0,15% N,
bis zu 3% Nb,
bis zu 10% Ni,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,
und die Deckschicht, die die Reaktionsschicht bedeckt und
mit ihr an der Grenzschicht verschmolzen ist, aus einem
hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahl, der die folgenden Bestand
teile in den folgenden Mengenverhältnissen in Gewichtspro
zent enthält:
0,1 bis 0,6% C,
bis zu 2,5% Si,
bis zu 2% Mn,
20 bis 30% Cr,
18 bis 40% Ni,
bis zu 0,15% N,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,
bis zu 2,5% Si,
bis zu 2% Mn,
20 bis 30% Cr,
18 bis 40% Ni,
bis zu 0,15% N,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,
bestehen.
Die Erfindung umfaßt ein Verbund-Reaktorrohr, dessen Reak
tionsschicht (innere Wandschicht), die mit den Kohlenwas
serstoffen in Kontakt steht, aus einem hitzebeständigen
oder warmfesten Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl, der frei ist von Nickel, oder
einem hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Mn-Nb-Stahl mit einem Ni-Ge
halt von bis zu 10% besteht, so daß das Material keine
wesentliche katalytische beschleunigende Wirkung auf die
Abscheidung von festem Kohlenstoff ausübt, und dessen Reak
tionsschicht mit einer Außenschicht bedeckt ist, die aus
einem herkömmlichen Material für Hochtemperaturanwendungs
zwecke, beispielsweise einem hitzebeständigen oder warm
festen Fe-Cr-Ni-Stahl besteht. Mit Hilfe dieses doppel
schichtigen Aufbaus des Reaktorrohrs wird es möglich,
die Abscheidung von bei der Reaktion gebildetem festem
Kohlenstoff weitgehend zu verhindern und einen stabilen
Betrieb ohne die Notwendigkeit der Durchführung von Ent
kokungsmaßnahmen während längerer Zeit sicherzustellen,
wobei gleichzeitig die notwenigen Eigenschaften des bei
hohen Temperaturen und hohen Drücken zu betreibenden Reak
tionsrohrs beibehalten werden.
Die Erfindung betrifft gemäß einer Ausführungsform ein
Verbund-Reaktorrohr für das thermische Cracken oder Re
formieren von Kohlenwasserstoffen, mit dem die Abschei
dung von festem Kohlenstoff auf der Reaktoroberfläche
verhindert und die Carburierung über die Rohroberfläche
inhibiert werden, indem die Reaktionsschicht des Reaktor
rohrs in der Reaktionszone, die mit den Kohlenwasserstof
fen in Kontakt kommt, aus einem hitzebeständigen oder
warmfesten Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl, der 0,3 bis 1,5 Gew.-% C,
bis zu 3 Gew.-% Si, 6 bis 15 Gew.-% Mn, 20 bis 30 Gew.-%
Cr, bis zu 3 Gew.-% Nb, bis zu 0,15 Gew.-% N und im we
sentlichen Fe und vermeidbare Verunreinigungen als Rest
enthält, oder aus einem hitzebeständigen oder warmfesten
Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl besteht, den man dadurch erhält, daß
man eine gewisse Menge des Fe durch Ni in einer Menge von
bis zu 10% ersetzt, und die Deckschicht, die die Reak
tionsschicht bedeckt und mit ihr durch Verschmelzen an
der Grenzschicht verbunden ist, aus einem hitzebeständi
gen oder warmfesten Fe-Cr-Ni-Stahl, der 0,1 bis 0,6 Gew.-%
C, bis zu 2,5 Gew.-% Si, bis zu 2 Gew.-% Mn, 20 bis
30 Gew.-% Cr, 18 bis 40 Gew.-% Ni, bis zu 0,15 Gew.-%
N und als Rest im wesentlichen Fe und unvermeidbare Ver
unreinigungen enthält, oder einem hitzebeständigen oder
warmfesten Fe-Cr-Ni-Stahl, den man durch Ersetzen einer
gewissen Menge des Fe durch eines oder mehrere Elemente
aus der Mo, W und Nb umfassenden Gruppe in einer Gesamt
menge von bis zu 5 Gew.-% erhält, bestehen.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeich
nungen zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnitten dargestellte Sei
tenansicht eines erfindungsgemäßen Verbund-Reaktor
rohrs;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II
der Fig. 1;
Fig. 3 und 4 Schnittansichten von weiteren Ausfüh
rungsformen erfindungsgemäßer Verbund-Reaktorrohre;
Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Bezie
hung zwischen dem Ni-Gehalt des Reaktorrohr
materials und der Menge des auf der Reak
tionsschichtoberfläche abgeschiedenen Menge
festen Kohlenstoffs verdeutlicht;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Kohlen
stoffzunahme durch Carburieren der Reak
tionsschicht verdeutlicht; und
Fig. 7 eine graphische Darstellung, die die Menge
der festen Kohlenstoffabscheidungen auf der
Reaktionsschichtoberfläche verdeutlicht.
Wenn die Reaktionszone des Rohrs, die mit den Kohlen
wasserstoffen in Kontakt kommt, die innere Oberfläche
des Rohrs darstellt, besteht die Reaktionsschicht 1 im
Inneren des Rohrs, wie es in den Fig. 1 und 2 darge
stellt ist, aus einem hitzebeständigen ferritischen oder
martensitischen Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl, der frei ist von Ni, oder
aus einem ferritischen, ferritisch-austenitischen oder
martensitischen hitzebeständigen oder warmfesten Fe-Cr-
Ni-Mn-Nb-Stahl, der bis zu etwa 10% Ni enthält.
Die Deckschicht 2, die die Außenseite der Reaktionsschicht
1 überdeckt, besteht aus einem hitzebeständigen austeniti
schen Fe-Cr-Ni-Stahl, der üblicherweise für Röhren dieser
Art verwendet wird und ist an der Grenzfläche 3 mit dem Ma
terial der oben genannten Reaktionsschicht 1 durch Ver
schmelzen verbunden, so daß sich eine Doppelschichtstruk
tur ergibt. Wenn die Reaktionszone des Rohrs, die mit
den Kohlenwasserstoffen in Kontakt kommt, auf der äußeren
Oberfläche des Rohrs vorliegt, ist im Gegensatz zu den
obigen Ausführungen die Reaktionsschicht 1 mit der oben
angegebenen chemischen Zusammensetzung auf der Außensei
te angeordnet, während die Deckschicht 2 mit der angege
benen chemischen Zusammensetzung im Inneren vorliegt, wie
es durch die Fig. 3 verdeutlicht wird.
Wenn sowohl die innere Oberfläche als auch die äußere
Oberfläche des Reaktorrohrs die Reaktionszone bildet,
können auf beiden Oberflächen Reaktionsschichten 1,1,
angeordnet werden, so daß die Deckschicht 2 zwischen den
beiden Reaktionsschichten 1,1 vorliegt, wie es in der
Fig. 4 dargestellt ist.
Die Fig. 5 verdeutlicht die Beziehung zwischen der Menge
der festen Kohlenstoffabscheidungen (in mg/cm²) und dem
Ni-Gehalt (%) des Reaktorrohrs aus einem hitzebeständi
gen Fe-Cr-Ni-Stahl (18% Cr, 0,8% C, 1,5% Si, 1,1%
Mn, 0,05% N, bis zu 35% Ni und 43,5 bis 78,55% Fe).
Die hierzu angewandten experimentellen Bedingungen sind
die folgenden: Zugeführte Ethanmenge: 400 cm³/min, S/C=
1,5 (wobei S/C für das H₂O/atomarer Kohlenstoff-Molver
hältnis steht), Einleitungsdauer des gasförmigen Ethans:
1 Stunde, Innendurchmesser des Rohrs: 110 mm, Temperatur:
900°C.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, steigt die Menge
der festen Kohlenstoffabscheidungen mit zunehmendem Ni-
Gehalt des Rohrmaterials an. Wenn beispielsweise der Ni-
Gehalt des hitzeständigen Fe-Cr-Ni-Stahls, der bislang
für Reaktorröhren dieses Typs verwendet worden ist, etwa
35% beträgt, so ist mit einem solchen herkömmlichen
Reaktorrohr eine bemerkenswerte Abscheidung von festem
Kohlenstoff unvermeidbar. Dies beruht, wie bereits er
wähnt, darauf, daß das an der Oberfläche der Rohrwandun
gen vorliegende Nickel die Abscheidung von festem Kohlen
stoff katalytisch beschleunigt. Auf der Grundlage experi
menteller Ergebnisse wird erfindungsgemäß der Maximalge
halt des Nickels auf bis zu 10,0% oder vorzugsweise etwa
5,0% begrenzt, um die Abscheidung von festem Kohlen
stoff weitgehend zu inhibieren und zu verhindern.
Die Deckschicht 2, die die Reaktionsschicht 1 bedeckt,
kann aus einem hitzebeständigen austenitischen Fe-Cr-Ni-
Stahl, wie er üblicherweise für Röhren dieses Typs ver
wendet wird, bestehen. Die chemische Zusammensetzung ei
nes solchen Stahls kann beispielsweise die folgende (in
Gewichtsprozent) sein: 20 bis 30% Cr, 18 bis 40% Ni,
0,01 bis 0,6% C, bis zu 2,5% Si, bis zu 2,0% Mn, bis
zu 0,15% N und Rest im wesentlichen Fe und unvermeidba
re herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei bei die
ser chemischen Zusammensetzung des Stahls eine ge
wisse Menge des Fe durch eines oder mehrere Elemente aus
der Mo, W und Nb umfassenden Gruppe ersetzt sein kann,
wobei die Gesamtmenge dieser Elemente bis zu 5,0% be
trägt.
Erfindungsgemäß besteht die Reaktionsschicht 1 aus einem
hitzebeständigen Stahl, der frei ist von Nickel oder Nik
kel in einer Menge von zu 10% enthält, die keine wesentliche kataly
tische Wirkung im Hinblick auf die Abscheidung von fe
stem Kohlenstoff ausübt, wobei die Deckschicht 2 die
Reaktionsschicht 1 bedeckt und die Reaktionsschicht 1
und die Deckschicht 2 durch Verschmelzen an der Grenz
schicht miteinander verbunden sind.
Das in dieser Weise aufgebaute Verbund-Reaktorrohr mit einer
Doppelschichtstruktur, bei der die Deckschicht 2 die
Reaktionsschicht 1 bedeckt und an der Grenzfläche mit
der Reaktionsschicht 1 verschmolzen ist, inhibiert die Ab
scheidung von festem Kohlenstoff an der Reaktionsschicht
oberfläche in wirksamer Weise, wobei gleich
zeitig die mechanischen Eigenschaften, wie die Hochtempe
raturfestigkeit und die Hochtemperaturdauerstandfestig
keit durch den hitzebeständigen austenitischen Fe-Cr-Ni-
Stahl sichergestellt werden, so daß das Verbund-Reaktorrohr in
vorteilhafter Weise bei hohen Drücken und hohen Tempera
turen eingesetzt werden kann.
Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
zufolge kann der hitzebeständige Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl ein
Material sein, das 20 bis 30% Cr, 0,3 bis 1,5% C, bis
zu 3% Si, 6 bis 15% Mn, bis zu 3% Nb, bis zu 0,15% N
und als Rest im wesentlichen Fe enthält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der hitzebe
ständige Fe-Cr-Mn-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt
ein Material sein, in dem ein Teil des Eisens des hitze
beständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Stahls durch bis zu 10% Ni er
setzt ist, d. h. ein hitzebeständiger Stahl aus 20 bis
30% Cr, bis zu 10% Ni, 0,3 Bis 1,5% C, bis zu 3% Si,
6 bis 15% Mn, bis zu 3% Nb, bis zu 0,15% N und im we
sentlichen Fe als Rest.
Der hitzebeständige Stahl zur Bildung der Deckschicht
ist ein austenitischer wärmebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl,
wie er üblicherweise als Material für Röhren die
ses Typs verwendet wird. Der Stahl
enthält erfindungsgemäß 20 bis 30% Cr, 18 bis 40% Ni, 0,1 bis 0,6 C, bis
zu 2,5% Si, bis zu 2% Mn, bis zu 0,15% N und im we
sentlichen Fe als Rest. Vorzugsweise ist bei einem Stahl dieser
Zusammensetzung ein Teil des Fe durch eines
oder mehrere Elemente aus der Mo, W und Nb umfassenden
Gruppe in einer Gesamtmenge von bis zu 5% ersetzt.
Die Fig. 6 verdeutlicht die Ergebnisse eines Carburie
rungstests, der durchgeführt wurde, um den Einfluß von
in dem Rohrmaterial enthaltenem Mn und Nb auf die Car
burierung des Reaktorrohrs zu verdeutlichen. Die hierbei
angewandten Carburierungsbedingungen sind die folgenden:
Carburierungsbehandlung über die innere Wandoberfläche
des Rohrs unter Verwendung eines festen Carburierungs
mittels;
Behandlungstemperatur: 1100°C
Behandlungsdauer: 500 h
Behandlungstemperatur: 1100°C
Behandlungsdauer: 500 h
Für diesen Test wurden die folgenden drei Reaktorrohr
proben A, B und C verwendet.
Innere Reaktionsschicht:
Schichtdicke: 2 mm
Hitzebeständiger Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt (25% Cr, 5% Ni, 0,6% C, 2,0% Si, 8,1% Mn, 0,45% Nb und 0,05% N, Rest Fe),
Hitzebeständiger Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt (25% Cr, 5% Ni, 0,6% C, 2,0% Si, 8,1% Mn, 0,45% Nb und 0,05% N, Rest Fe),
Äußere Deckschicht:
Schichtdicke: 10 mm
Hitzebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl (25% Cr, 35% Ni, 0,48% C, 1,5% Si, 1,0% Mn, 0,05% N, Rest Fe).
Hitzebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl (25% Cr, 35% Ni, 0,48% C, 1,5% Si, 1,0% Mn, 0,05% N, Rest Fe).
Innere Reaktionsschicht:
Schichtdicke: 2 mm
Hitzebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt (25% Cr, 5% Ni, 1,0% C, 2,0% Si, 1,1% Mn, 0,05% N, Rest Fe),
Hitzebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt (25% Cr, 5% Ni, 1,0% C, 2,0% Si, 1,1% Mn, 0,05% N, Rest Fe),
Äußere Deckschicht:
Schichtdicke: 10 mm
Gleicher hitzebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl, wie
er für das oben beschriebene Reaktorrohr A
verwendet wurde.
Schichtdicke: 12 mm
Gleicher hitzebeständiger Fe-Cr-Ni-Stahl, wie er für
die äußere Deckschicht des oben beschriebenen Reak
torrohrs A verwendet wird.
Die in der Fig. 6 dargestellten Kurven A, B bzw. C zei
gen die mit den Reaktorrohren A, B und C erhaltenen Er
gebnisse. Wie aus dieser Figur zu erkennen ist, ergibt
sich im Fall des Reaktorrohrs C mit dem einschichtigen
Aufbau aus dem Material, wie es für herkömmliche Reak
torrohre verwendet wird (0,4% C, 25% Cr, 1% Mn, 35%
Ni, Rest Fe) eine Kohlenstoffzunahme als Folge des Carbu
rierens in der Rohrwandoberfläche von mehr als 2,0%, was
auf eine deutliche Carburierung des Inneren der Rohrwan
dung hinweist.
Im Fall des Verbund-Reaktorrohrs B, dessen In
nenschicht aus einem Rohrmaterial mit niedrigem Nickelge
halt besteht (1% C, 25% Cr, 1% Mn, 5% Ni, Rest Fe) ist die
Kohlenstoffzunahme wesentlich geringer als im Fall des
oben beschriebenen herkömmlichen Reaktorrohrs. Im Fall des
erfindungsgemäßen Verbund-Reaktorrohrs A, bei dem die Innenschicht aus einem Mate
rial gebildet ist, das einen niedrigen Nickelgehalt auf
weist und Nb sowie eine große Menge enthält (0,6% C,
25% Cr, 8% Mn, 0,5% Nb, 5% Ni, Rest Fe), ist die Kohlen
stoffzunahme als Folge der Carburierung extrem gering und
beträgt weniger als etwa 0,3%. Dieser Effekt im Hinblick
auf die Inhibierung der Carburierung wird erfindungsgemäß erzielt, wenn
Mn und Nb zugesetzt werden. Es wird
also durch Mn und Nb ein Anti-Carburierungseffekt erreicht,
wenn die Reaktionsschicht 1, die die Reak
tionszone definiert, aus dem Material gebildet ist, welches
Nb und eine große Menge Mn enthält. Dabei beträgt der Mn-
Gehalt erfindungsgemäß mindestens 6%, wobei jedoch bei einem übermäßig
großen Mn-Gehalt die Duktilität beeinträchtigt wird und
Gußprodukte beim Verfestigen nach dem Gießvorgang zur
Rißbildung neigen, so daß die Obergrenze des Mn-Gehalts
bei etwa 15% liegen sollte. Wenn Nb in einer großen Men
ge enthalten ist, ergibt sich während der Verwendung bei
hohen Temperaturen eine Ausscheidung einer Sigma-Phase,
wodurch die Duktilität erheblich beeinträchtigt wird, so
daß die Obergrenze des Nb-Gehalts 3% beträgt.
Die Fig. 7 vermittelt anhand einer graphischen Darstel
lung einen Vergleich der Mengen der festen Kohlenstoff
abscheidungen auf der Rohrwandoberfläche bei einem Test
des thermischen Crackens und Reformierens von Kohlenwas
serstoffen, bei dem das Innere des Rohrs als Reaktions
zone verwendet wird und wobei die drei Reaktorrohre D,
E und F aus einem Material, das eine große Menge Mn und
Nb enthält, oder einem Material mit niedrigem Mn-Gehalt
gebildet sind.
Die hierbei angewandten Testbedingungen sind die folgen
den: Ethanzufuhr: 400 cm³/min, S/C=1,5, Temperatur:
900°C, Reaktionsdauer: 1 Stunde, Innendurchmesser des
Reaktorrohrs: 110 mm.
Die Verbund-Reaktorrohre D und E besitzen einen doppelschichti
gen Aufbau mit einer Reaktionsschicht (Dicke 2 mm) im
Inneren und einer Deckschicht (Dicke 10 mm) an der Au
ßenseite. Die Innenschicht des Reaktorrohrs D besteht
aus dem erfindungsgemäßen hitzebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl mit nied
rigem Nickelgehalt, der Nb und eine große Menge Mn ent
hält, während die Reaktionsschicht des Reaktorrohrs E
aus einem hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahl mit niedrigem
Nickelgehalt, der nur eine sehr geringe Mn-Menge enthält,
gebildet ist. Die Deckschichten bestehen in beiden Fäl
len aus einem hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahl, der übli
cherweise als Material für die Reaktorröhren der be
schriebenen Art verwendet wird.
Das Reaktorrohr F ist ein herkömmliches Reaktorrohr ein
schichtigen Aufbaus aus dem gleichen Röhrenmaterial, wie
es für die Deckschicht der oben beschriebenen Reaktorroh-
re A und B verwendet wird. Die chemischen Zusammensetzun
gen der Materialien der genannten Reaktorrohre ist die
folgende:
Reaktionsschicht des Verbund-Reaktorrohrs D: 24,2% Cr, 4,8% Ni,
0,56% C, 1,9% Si, 8,81% Mn, 0,51% Nb, 0,05% N, Rest
Fe.
Reaktionsschicht des Verbund-Reaktorrohrs E: 25,2% Cr, 4,3% Ni,
0,96% C, 1,76% Si, 1,34% Mn, 0,05% N, Rest Fe.
Reaktorrohr F: 25,1% Cr, 35,5% Ni, 0,43% C, 1,3%Si, 1,2% Mn, 0,05% N, Rest Fe.
Reaktorrohr F: 25,1% Cr, 35,5% Ni, 0,43% C, 1,3%Si, 1,2% Mn, 0,05% N, Rest Fe.
Die Balken D, E und F der Fig. 7 zeigen die Ergebnisse,
die mit den oben angesprochenen Reaktorrohren D, E und F
erhalten worden sind. Wie aus dieser Figur erkennbar ist,
ist die Menge der festen Kohlenstoffabscheidungen auf der
Rohrwandungsoberfläche des Verbund-Reaktorrohrs D, dessen Reak
tionsschicht aus dem erfindungsgemäßen hitzebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-
Stahl mit niedrigem Ni-Gehalt, der Nb und eine große Men
ge Mn enthält, wesentlich niedrigere als die des Reaktor
rohrs F, das aus einem üblichen hitzebeständigen Fe-Cr-
Ni-Stahl gefertigt ist. Dies trifft auch auf das Reaktor
rohr E zu, dessen Reaktionsschicht aus einem hitzebestän
digen Fe-Cr-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt besteht,
der eine geringere Menge Mn und kein Nb enthält, und ein
außergewöhnlich geringes Verkokungsverhalten zeigt. Aus
den obigen Angaben ist erkennbar, daß selbst dann, wenn
eine große Menge Mn neben Nb in einem hitzebeständigen
Fe-Cr-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt mit bis zu 10% enthalten ist,
die die
Kohlenstoffabscheidung inhibierende Wirkung nicht be
einträchtigt wird, aus diesem Experimenten ist weiter
hin abzulesen, daß das Verbund-Reaktorrohr, dessen die Reaktions
zone bildende Reaktionsschicht aus dem erfindungsgemäßen hitzebeständigen
Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl oder Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl mit definier
ten Ni-, Mn- und Nb-Gehalten gebildet ist, sich nur sehr
geringe Mengen von festen Kohlenstoffabscheidungen auf
der Rohrwandungsoberfläche ergeben und die Materialien
eine außergewöhnlich hohe Carburierungsbeständigkeit be
sitzen. Die Gründe zur Spezifizierung des C-Gehalts des
hitzebeständigen Stahls sind die folgenden.
Wenn bei dem erfindungsgemäßen hitzebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb- oder Fe-Cr-
Mn-Nb-Ni-Stahl der Kohlenstoffgehalt zu niedrig ist,
scheidet sich eine Sigma-Phase während der Verwendung
bei hohen Temperaturen ab, was zu einer deutlichen Ver
schlechterung der Duktilität führt. Andererseits ist
die Verfestigungstemperatur der geschmolzenen Legierung
um so höher, je niedriger der Kohlenstoffgehalt ist, so
daß beim Schleudergießen des erfindungsgemäßen Verbund-Reaktor
rohrs mit zweischichtigem Aufbau in der nachfolgend ange
gebenen Weise die geschmolzene Legierung der Reaktions
schicht sich schnell nach dem Gießen verfestigt, so daß
ein unzureichendes Verschmelzen an der Grenzschicht zwi
schen der Reaktionsschicht und der Deckschicht verursacht
wird, so daß das Gießen des Verbund-Reaktorrohrs mit zweischichti
gem Aufbau schwierig wird. Diese Schwierigkeiten können
jedoch durch Steigerung des Kohlenstoffgehalts überwun
den werden. Wenn der Kohlenstoffgehalt jedoch hoch ist,
ergibt sich bei der Verwendung des Reaktorrohrs bei hohen
Temperaturen eine Verschlechterung der Eigenschaften der
Materialien der Deckschicht als Folge der Diffusion des
Kohlenstoffs von der Reaktionsschicht zu der Deckschicht.
Demzufolge ist der Kohlenstoffgehalt mit einer Menge von
0,3 bis 1,5% definiert.
Die Gehalte der in der Reaktionsschicht enthaltenen Ele
mente Cr, Si und N sind aus den folgenden Gründen in der
oben angegebenen Weise definiert:
Cr bewirkt zusammen mit Ni eine Austenitisierung des Stahlgußgefüges und steigert in dieser Weise die Hoch temperaturfestigkeit und die Oxidationsbeständigkeit. Der Cr-Gehalt muß zur Erzielung der erforderlichen Fe stigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei einer Tempera tur insbesondere oberhalb von 1000°C mindestens 20% be tragen. Der genannte Effekt steigt mit zunehmendem Cr- Gehalt an, wobei jedoch bei einem zu großen Cr-Gehalt ei ne Verschlechterung der Duktilität bei der Verwendung auf tritt, so daß die Obergrenze bei 30% festgesetzt ist.
Cr bewirkt zusammen mit Ni eine Austenitisierung des Stahlgußgefüges und steigert in dieser Weise die Hoch temperaturfestigkeit und die Oxidationsbeständigkeit. Der Cr-Gehalt muß zur Erzielung der erforderlichen Fe stigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei einer Tempera tur insbesondere oberhalb von 1000°C mindestens 20% be tragen. Der genannte Effekt steigt mit zunehmendem Cr- Gehalt an, wobei jedoch bei einem zu großen Cr-Gehalt ei ne Verschlechterung der Duktilität bei der Verwendung auf tritt, so daß die Obergrenze bei 30% festgesetzt ist.
Si dient während des Schmelzens des Gußstahls als Des
oxidationsmittel und verbessert darüber hinaus die Be
ständigkeit gegen das Carburieren. Jedoch sollte der Si-
Gehalt höchstens 3,0% betragen, da eine übermäßig gro
ße Si-Menge die Schweißbarkeit beeinträchtigt.
N dient in Form einer festen Lösung zur Stabilisierung
und Verstärkung der Austenitphase, bildet mit Nb und Cr
Nitride und Carbonitride und bildet durch feine Disper
sion und Ausscheidung von Nitriden und Carbonitriden ein
Gefüge mit geringer Korngröße, was zur Verbesserung der
Dauerstandfestigkeit beiträgt. Vorzugsweise liegt die
Obergrenze des N-Gehalts bei 0,15%, da die Anwesenheit
überschüssigen Stickstoffs eine übermäßige Ausscheidung
von Nitriden und Carbonitriden und die Bildung von gro
ben Nitridteilchen und Carbonitridteilchen und damit
eine Beeinträchtigung der Schweißbarkeit verursacht.
Von den gegebenenfalls in der Deckschicht enthaltenen
Elementen Nb, Mo und W trägt Nb zu einer Verbesserung
der Gießbarkeit bei und bildet auch Carbonitride, die
in feiner Form in der Austenitphase dispergiert werden,
wodurch die austenitische Matrix verstärkt wird, eine
deutliche Steigerung der Dauerstandfestigkeit erreicht
wird und gleichzeitig ein feineres Gußgefüge und eine
verbesserte Schweißbarkeit erzielt werden. Wenn der Ge
halt dieses Elements jedoch zu groß wird, verschlech
tert sich die Dauerstandfestigkeit und es ergibt sich
eine Verminderung der Duktilität. Demzufolge liegt die
Obergrenze des Nb-Gehalts vorzugsweise bei 5%.
Nb enthält im allgemeinen Ta, welches jedoch die glei
chen Wirkungen ausübt wie Nb, so daß für den Fall, daß
Nb Ta enthält, die Gesamtmenge an Nb und Ta 5% betragen
sollte.
Mo und W bilden ebenfalls Carbonitride und verfestigen
das Austenitgefüge in gleicher Weise wie Nb, wobei ihre
Wirkung durch die gleichzeitige Anwesenheit von Nb ver
stärkt wird. Wenn jedoch die Gesamtmenge an Nb+Mo+W
5% übersteigt, so ergibt sich ebenso wie im Fall der An
wendung von Nb allein eine Verminderung der Duktilität,
wobei die Anwendung überschüssiger Mengen dieser Elemen
te aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig ist. Unabhän
gig davon, ob diese Elemente einzeln oder gemeinsam ein
gesetzt werden, sollte die Gesamtmenge an Mo und/oder W
vorzugsweise höchstens 5% betragen.
Das erfindungsgemäße Verbund-Reaktorrohr mit zweischichtigem Auf
bau wird vorzugsweise mit Hilfe eines Schleudergußver
fahrens hergestellt. Bei dem Gießvorgang wird eine
Schmelze des hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahls, der eine
größere Menge Ni enthält, zur Bildung der äußeren Deck
schicht in die Schleudergußform gegossen, um in dieser
Weise die Deckschicht mit der gewünschten Dicke zu bil
den. Unmittelbar nach der Verfestigung des Materials
bis zu der inneren Oberfläche wird eine Schmelze aus
einem hitzebeständigen
Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl oder einem hit
zebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl mit einem Nickel
gehalt bis zu 10% zur Bildung der inneren Reaktionsschicht einge
gossen, um die Reaktionsschicht mit der gewünschten Dik
ke zu bilden. Dann wird bis zur Beendigung des Gießvor
gangs das Drehen der Form fortgesetzt. In dieser Weise
bilden die innere Reaktionsschicht und die äußere Deck
schicht gemeinsam eine dünne Schmelzschicht an ihrer Be
rührungsfläche, wodurch ein Rohr mit zwei Schichten ge
bildet wird, die metallurgisch miteinander verbunden sind.
Bei dem oben angesprochenen Gießvorgang ist es bevorzugt,
zur sicheren Schmelzverbindung der beiden Schichten an
ihrer Grenzfläche einen hitzebeständigen Stahl zur Aus
bildung der Reaktionsschicht einzusetzen, der eine nie
drigere Schmelztemperatur besitzt als der hitzebeständi
ge Stahl zur Bildung der Deckschicht. Die erwünschte An
passung der Schmelztemperaturen läßt sich ohne weiteres
durch entsprechende Einstellung der chemischen Zusammen
setzungen der hitzebeständigen Stähle innerhalb der oben
definierten Bereiche, namentlich über ihren Kohlenstoff
gehalt, erreichen. Es ergeben sich keine besonderen Ein
schränkungen in bezug auf die Gießbedingungen. Die Gieß
temperatur der Metallschmelze kann so eingestellt werden,
daß sie beispielsweise 150°C höher liegt als die Schmelz
temperatur, die üblicherweise angewandt wird, und man
kann, falls es erforderlich ist, die innere Oberfläche
der Reaktionsschicht gegen eine Luftoxidation zu schüt
zen, ein geeignetes Fließmittel in üblicher Weise anwen
den.
Bei dem herkömmlichen Schleudergießverfahren zur Herstel
lung zweischichtiger Rohre ist es übliche Praxis, die
Reaktionsschicht zu gießen, bevor die innere Oberfläche
der Deckschicht verfestigt ist, da sich ein unvollstän
diges Verschmelzen der beiden Schichten an der Grenzflä
che und damit eine unzureichende Verbindung der Schichten
dann ergeben kann, wenn die Schmelze zur Ausbildung der
Reaktionsschicht erst dann eingegossen wird, nachdem die
Deckschicht bis zu der inneren Oberfläche verfestigt ist.
Wenngleich mit Hilfe dieser Methode eine feste Verbin
dung der beiden Schichten erreicht werden kann, ergibt
sich ein zu starkes Vermischen der geschmolzenen Legie
rungen für die beiden Schichten, so daß es nicht nur un
möglich wird, jeder Schicht die gewünschte Dicke zu ver
leihen, sondern daß auch die Zusammensetzung der die ver
schiedenen Schichten bildenden Legierungen von der ange
strebten Zusammensetzung abweichen, so daß demzufolge das
gewünschte doppelschichtige Rohr nicht erhalten werden
kann. Wenn im Fall des erfindungsgemäßen doppelschichti
gen Verbund-Rohrs die Reaktionsschicht gegossen wird, nachdem die
Deckschicht sich bis zu ihrer inneren Oberfläche verfe
stigt hat, so daß kein übermäßiges Vermischen der beiden
Schichten auftritt, können die oben angesprochenen Nach
teile vermieden werden und man erhält dennoch mit Hilfe
dieses Gießvorgangs (Vergießen der Reaktionsschicht nach
der Verfestigung der inneren Oberfläche der Deckschicht)
eine feste Verbindung der beiden Schichten. Der Grund für
dieses Verhalten ist darin zu sehen, daß der erfindungs
gemäß für die Bildung der Reaktionsschicht verwendete
hitzebeständige Stahl der oben definierten Zusammenset
zung einen weiten Temperaturbereich zwischen dem Beginn
und dem Ende der Verfestigung aufweist, so daß selbst
dann, wenn die Schmelze für die Reaktionsschicht mit der
verfestigten inneren Oberfläche der Deckschicht in Kon
takt kommt, sie sich nicht sofort verfestigt, so daß
eine geeignete Dicke der geschmolzenen Schicht an der
Grenzschicht erreicht wird. Weiterhin ergibt sich in
diesem Fall ein Schmelzen der Deckschicht in übermäßig
großem Ausmaß, so daß die genannte Schmelzschicht eine
minimale Dicke aufweist, die dazu erforderlich ist, die
beiden Schichten fest miteinander zu verbinden, was zur
Folge hat, daß eine ideale Doppelschichtstruktur erhal
ten wird.
Für die Herstellung des Doppelschichtrohrs ist es wei
terhin möglich, eine kombinierte Methode anzuwenden, die
das Schleudergußverfahren mit einem Spritzverfahren kom
biniert, indem zunächst ein einschichtiges gegossenes
Rohr durch Schleuderguß gebildet wird und dieses durch
Besprühen an seiner Oberfläche mit der gewünschten Le
gierung bedeckt wird. Wenn jedoch das oben beschriebe
ne Schleudergußverfahren angewandt wird, ist es nicht
nur möglich, eine feste Verbindung der beiden Schichten
zu erreichen, sondern auch jeder Schicht die gewünschte
Dicke zu verleihen und die geeignete chemische Zusammen
setzung für die Legierung einer jeden Schicht auszuwäh
len, so daß die angestrebten Materialeigenschaften ohne
weiteres erzielt werden können.
Beispielsweise kann man das erfindungsgemäße Verbund-Reaktorrohr
durch Schleuderguß in der Weise herstellen, daß man eine
Metallschmelze aus einem hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahl
mit einem hohen Ni-Gehalt (25,5% Cr, 35,0% Ni, 0,45%
C, 1,0% Si, 0,8% Mn, 0,06% N, Rest im wesentlichen
Fe) für die Deckschicht und eine Metallschmelze aus ei
nem hitzebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl (25,5% Cr, 0,6%
C, 2,0% Si, 9,1% Mn, 0,45% Nb, 0,05% N, Rest im we
sentlichen Fe) für die Reaktionsschicht in einem Hochfre
quenzschmelzofen verwendet, dann 20 kg der Legierungs
schmelze für die Deckschicht in die Schleudergußform
gießt unter Bildung einer Deckschicht mit einem Außen
durchmesser von 134 mm, einer Dicke von 15 mm und einer
Länge von 500 mm, wonach man unmittelbar nach der Verfe
stigung der inneren Oberfläche 10 kg der Legierungs
schmelze zur Ausbildung der Reaktionsschicht eingießt
unter Bildung einer Reaktionsschicht mit einer Dicke
von 10 mm, wobei man das Reaktorrohr G erhält, welches
einen konzentrischen Doppelschichtaufbau aufweist, bei
dem die Legierung für die innere Schicht und die äußere
Schicht nicht miteinander vermischt sind, aber metallur
gisch an ihrer Grenzfläche miteinander verschmolzen sind.
Eine weitere Methode zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Verbund-Reaktorrohrs besteht darin, in der oben beschriebenen Wei
se eine Metallschmelze für einen hitzebeständigen Fe-Cr-
Ni-Stahl mit hohem Ni-Gehalt (26,0% Cr, 35,9% Ni,
0,44% C, 1,2% Si, 1,0% Mn, 0,04% N, Rest im wesent
lichen Fe) zur Bildung der Deckschicht zu bereiten und
zur Ausbildung der Reaktionsschicht einer Legierungs
schmelze für einen hitzebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl
mit niedrigem Nickelgehalt (25,3% Cr, 6,5% Ni, 0,55%
C, 1,3% Si, 12,2% Mn, 0,65% Nb, 0,06% N, Rest im we
sentlichen Fe) herzustellen und diese Materialien in der
oben beschriebenen Weise durch Schleuderguß zu vergießen,
wobei man 20 kg der Legierungsschmelze für die Deckschicht
und 10 kg der Legierungsschmelze für die Reaktionsschicht
verwendet und in dieser Weise das Reaktorrohr H mit kon
zentrischem Doppelschichtaufbau erhält, bei dem die Le
gierungen für die innere Schicht und die äußere Schicht
nicht miteinander vermischt sind und dennoch metallur
gisch miteinander verbunden sind. Dann werden die inne
ren Reaktionsschichten der in dieser Weise erhaltenen
Reaktorrohre G und H bearbeitet unter Bildung einer
Wandstärke von 2 mm bzw. eines Innendurchmessers von
101 mm, wonach die in dieser Weise erhaltenen Rohre ei
nem Test im Hinblick auf die Abscheidung von festem Koh
lenstoff (Antiverkokungs-Test) und dem Carburierungstest
unterworfen werden. Bei diesen Tests sind die angewandten
Bedingungen die gleichen, wie sie für die oben beschrie
benen Tests angegeben sind. Bei dem Reaktorrohr G be
trägt die Menge der festen Kohlenstoffabscheidungen
0,08 mg/cm², während das Ausmaß der Carburierung (Zunah
me der C-Menge) in einer Tiefe von 0,5 mm 1,5 mm 2,6 mm
bzw. 5,5 mm von der Rohrwandoberfläche 0,30%, 0,25%,
0,14% bzw. 0,017% beträgt.
Im Fall des Reaktorrohrs H beträgt die Menge der festen
Kohlenstoffabscheidungen 0,12 mg/cm² und das Ausmaß der
Carburierung (Zunahme des C-Gehalts) in einer Tiefe von
0,5 mm, 1,5 mm 2,5 mm bzw. 5,5 mm 0,25%, 0,21%, 0,11%
bzw. 0,05%.
Beide Verbund-Reaktorrohre G und H besitzen ein überlegenes Anti-
Verkokungsverhalten und eine hohe Beständigkeit gegen Car
burieren im Vergleich zu dem einschichtigen Reaktorrohr,
das aus dem herkömmlichen hitzebeständigen Stahl besteht,
der für die Ausbildung der Außenschicht verwendet wird
(siehe die Kurve C der Fig. 6 und die Balkendarstellung
F der Fig. 7).
Wie bereits erwähnt, weist das erfindungsgemäße Verbund-Reaktor
rohr eine Reaktionsschicht aus einem hitzebeständigen
Fe-Cr-
Mn-Nb-Stahl oder einem hitzebeständigen Fe-Cr-Mn-Nb-Ni-
Stahl mit einem Nickelgehalt von bis zu 10% auf, wodurch die Ab
scheidung von festem Kohlenstoff auf der Rohrwandungs
oberfläche durch chemische Reaktion mit Kohlenwasser
stoffen in wirksamer Weise inhibiert wird.
Wenn die Reaktionsschicht aus einem hitzebeständi
gen Fe-Cr-Mn-Nb-Stahl oder einem hitzebeständigen Fe-Cr-
Mn-Nb-Ni-Stahl mit niedrigem Nickelgehalt besteht, wer
den die festen Kohlenstoffabscheidungen und die Carbu
rierung erfindungsgemäß in wirksamer Weise unterbunden. Da die Reaktions
schicht mit einem hitzebeständigen austenitischen Fe-Cr-
Ni-Stahl mit hohem Nickelgehalt bedeckt ist, die mit der
Reaktionsschicht verbunden ist, besitzt das Verbund-Reaktorrohr
die notwendigen Hochtemperatureigenschaften, die dazu
notwendig sind, daß es Temperaturen oberhalb 500°C und
oberhalb des Atmosphärendrucks liegenden Drücken zu wi
derstehen vermag. Wenn es damit bei hohen Temperaturen
und hohen Drücken für das thermische Cracken von Kohlen
wasserstoffen allein oder in Form von Mischungen mit
Dampf, sauerstoffhaltigen Gasen etc. zur Bildung nie
drigmolekularer Kohlenwasserstoffe oder für die Herstel
lung einer gasförmigen Mischung, die Wasserstoff oder
Kohlenoxid enthält, verwendet wird, so ermöglicht es
während langer Zeitdauern die Aufrechterhaltung eines
stabilen Betriebs, ohne daß Probleme auftreten, die
durch die Abscheidung von festem Kohlenstoff oder durch
die Verschlechterung oder die Beschädigung des Rohrma
terials als Folge der Carburierung verursacht sind.
Claims (7)
1. Verbund-Reaktorrohr für das thermische Cracken oder
Reformieren von Kohlenwasserstoffen mit einer mit den Koh
lenwasserstoffen in Kontakt kommenden Reaktionsschicht, da
durch gekennzeichnet, daß die Reaktionsschicht (1) aus ei
nem hitzebeständigen Stahl, der die folgenden Bestandteile
in den folgenden Mengenverhältnissen in Gewichtsprozent
enthält:
0,01 bis 1,5% C,
bis zu 3% Si,
6 bis 15% Mn,
13 bis 30% Cr,
bis zu 0,15% N,
bis zu 3% Nb,
bis zu 10% Ni,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,und die Deckschicht (2), die die Reaktionsschicht (1) be deckt und mit ihr an der Grenzschicht verschmolzen ist, aus einem hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahl, der die folgenden Bestandteile in den folgenden Mengenverhältnissen in Ge wichtsprozent enthält:0,1 bis 0,6% C,
bis zu 2,5% Si,
bis zu 2% Mn,
20 bis 30% Cr,
18 bis 40% Ni,
bis zu 0,15% N,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,bestehen.
bis zu 3% Si,
6 bis 15% Mn,
13 bis 30% Cr,
bis zu 0,15% N,
bis zu 3% Nb,
bis zu 10% Ni,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,und die Deckschicht (2), die die Reaktionsschicht (1) be deckt und mit ihr an der Grenzschicht verschmolzen ist, aus einem hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Stahl, der die folgenden Bestandteile in den folgenden Mengenverhältnissen in Ge wichtsprozent enthält:0,1 bis 0,6% C,
bis zu 2,5% Si,
bis zu 2% Mn,
20 bis 30% Cr,
18 bis 40% Ni,
bis zu 0,15% N,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen,bestehen.
2. Reaktorrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reaktionsschicht (1) aus einem hitzebeständigen Fe-
Cr-Mn-Nb-Stahl besteht, der einen C-Gehalt von 0,3 bis 1,5%,
einen Mn-Gehalt von 6 bis 15%, einen Cr-Gehalt von 20
bis 30% und schließlich einen Nb-Gehalt von bis zu 3%
aufweist.
3. Reaktorrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reaktionsschicht (1) aus einem hitzebeständigen Fe-
Cr-Mn-Nb-Ni-Stahl besteht, der einen C-Gehalt von 0,3 bis
1,5%, einen Mn-Gehalt von 6 bis 15%, einen Cr-Gehalt von
20 bis 30% und schließlich einen Ni-Gehalt von bis zu 10%
und einen Nb-Gehalt von bis zu 3% aufweist.
4. Reaktorrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Teil des Fe in der Deckschicht (2) des Reaktorrohrs durch eines oder mehrere Ele
mente aus der Mo. W und Nb umfassenden Gruppe in einer Gesamtmenge von bis zu 5
Gew.-% ersetzt ist.
5. Reaktorrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reaktionsschicht (1) die Innenschicht und die Deckschicht (2) die Außenschicht
des Reaktorrohres darstellen.
6. Reaktorrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Reaktionsschicht (1) die Außenschicht und die Deckschicht (2) die Innenschicht
des Reaktionsrohres darstellen.
7. Reaktorrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des Reaktorrohres Reaktions
schichten (1) vorliegen und die Deckschicht (2) zwischen den Reaktionsschichten (1)
angeordnet ist.
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---|---|---|---|
JP20885281A JPS58109589A (ja) | 1981-12-23 | 1981-12-23 | 炭化水素類の熱分解・改質反応用管 |
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DE3247568A1 DE3247568A1 (de) | 1983-06-30 |
DE3247568C2 true DE3247568C2 (de) | 1989-02-02 |
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FR (1) | FR2518565B1 (de) |
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- 1982-12-22 GB GB08236419A patent/GB2116209B/en not_active Expired
Also Published As
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FR2518565B1 (fr) | 1988-05-27 |
GB2116209B (en) | 1985-08-29 |
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