ES2927278T3 - Superficie protectora mejorada sobre acero inoxidable - Google Patents

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Hany Farag
Leslie Benum
Vasily Simanzhenkov
Billy Santos
Kathleen Donnelly
Nobuyuki Sakamoto
Kunihide Hashimoto
Michael Gyorffy
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Kubota Corp
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Nova Chemicals Corp
Kubota Corp
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Abstract

Un sustrato de acero del que comprende de 0,01 a 0,60 en peso. % de La, de 0,0 a 0,65 en peso. % de Ce; de 0,06 a 1,8 en peso. Puede tratarse un % de Nb hasta un 2,5 % en peso de uno o más elementos traza y carbono y silicio en una atmósfera oxidante para producir un revestimiento superficial resistente al coque de MnCr2O4 con un espesor de hasta 5 micras. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Superficie protectora mejorada sobre acero inoxidable
Campo técnico
La presente invención se refiere a un recubrimiento mejorado sobre acero inoxidable. La superficie es resistente a la coquización en aplicaciones donde está expuesta a hidrocarburos a temperaturas elevadas. La superficie es más delgada que muchos de los aceros de baja coquización disponibles y tiene una estabilidad mejorada. El acero subyacente es un acero inoxidable modificado.
Técnica anterior
Existe un arte significativo a nombre de Benum asignado a NOVA Chemicals (International) S.A. relacionado con superficies de baja coquización en aceros inoxidables. Ilustrativo de la técnica es el documento U.S. 6.899.966 emitido el 31 de mayo de 2005. Normalmente, la superficie del acero inoxidable comprende una mezcla de óxidos de MnCr2O4, MnSiO3 y Mn2SiO4.
La capa de óxido de cubierta tiene un espesor de al menos aproximadamente 1 micrómetro
(documento US2005/0257857). El sustrato de acero de la presente invención comprende de 0,20 a 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb hasta el 2,5 % en peso de uno o más oligoelementos y carbono y silicio que están ausentes del sustrato en las patentes mencionadas anteriormente.
La patente de EE. UU. 8,906,822 emitida el 9 de diciembre de 2014 de Petrone et al., asignada a BASF Qtech Inc. enseña un recubrimiento protector sobre una superficie de acero inoxidable donde hay una primera región que comprende MnXOy, MnCr2O o combinaciones de los mismos donde x e y son números enteros entre 1 y 7 y una segunda región que comprende tungsteno. El componente de tungsteno está ausente de la superficie de la presente invención.
El documento US 7,396,597 emitido el 8 de julio de 2008 y la solicitud publicada en EE. UU. 2010/0034690 publicada el 11 de febrero de 2010, ambas a nombre de Nishiyama et al., asignado a Sumitomo Metal Industries, Ltd. son de interés. Las patentes 597 enseñan un acero inoxidable que tiene una capa empobrecida en Cr. La capa se produce eliminando una capa de incrustaciones de óxido producida al calentar el metal base. Esto enseña en contra de la sustancia de la presente invención que mantiene la capa superficial de óxido. La solicitud 690 enseña un sustrato de metal que comprende del 0,5 al 5 % en peso de Cu que es mayor que en el sustrato de la presente invención. Además, el acero de la solicitud 690 no parece tener un revestimiento de óxido.
La realización 10 del documento GB 2159542 publicada el 4 de diciembre de 1985 asignada a Man Maschinenfabrick Augsburg Nurnberg es de interés. La realización enseña la producción de un revestimiento superficial similar al fieltro de MnCr2O4 que tiene un espesor de 1 a 2 micrómetros y debajo de eso una capa densa de C^ 3 de aproximadamente 4 micrómetros que penetraron en el límite de grano para el MnCr2O4 capa superficial. La aleación del sustrato comprende aproximadamente el 20 % en peso de Cr, aproximadamente el 33 % en peso de Ni, el 4 % en peso de Mn, menos del 1 % en peso de Si, menos del 1 % en peso de Ti, menos del 1 % en peso de Al y el resto hierro. La referencia enseña que el sustrato revestido es resistente a la oxidación adicional. La aleación de la presente invención es distinta de la de referencia.
El documento US 2006/086431 A1 describe un acero inoxidable que comprende al menos el 20 % en peso de Cr y al menos el 1,0 % en peso de Mn, adaptado para soportar un recubrimiento que tiene un espesor de 1 a 10 micrómetros de una espinela de fórmula MnXCr3-xO4 en donde x es de 0,5 a 2.
La presente invención busca proporcionar un sustrato de acero con un recubrimiento superior que tenga una resistencia mejorada a la formación de coque.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona un sustrato de acero que comprende del 40 al 55 % en peso de Ni, del 30 al 35 % en peso de Cr, del 15 al 25 % en peso de Fe, del 1,0 al 2,0 % en peso de Mn, del 0,01 al 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb y uno o más oligoelementos y carbono y silicio que tiene en su superficie una capa externa que comprende una espinela de fórmula:
MnXCr3xO4 en donde x es de 0,5 a 2 con un espesor de 1,5 a 4,0 micrómetros de espesor y una capa intermedia entre la capa superficial y el sustrato que comprende Cr2O3 que tiene un espesor de 1 a 1,7 micrómetros.
En otra realización, el sustrato de acero comprende además del 0,4 al 0,6, en algunas realizaciones del 0,4 al 0,5 % en peso de C, menos del 1,5, en algunas realizaciones, menos del 1,2 % en peso de Si, del 0,01 al 0,20 % en peso de Ti, del 0,05 al 0,25, en algunas realizaciones del 0,05 al 0,12 % en peso de Mo, y menos del 0,25, en algunas realizaciones inferior a 0,1, en realizaciones adicionales, menos del 0,06 % en peso de Cu.
En otra realización, el sustrato de acero comprende una capa exterior y la capa intermedia que cubre no menos del 85 % de la superficie de la capa de sustrato.
En otra realización, la capa exterior y la capa intermedia de acero cubren no menos del 95 % de la superficie de la capa de sustrato.
En otra realización en la capa exterior, x es de 0,8 a 1,2.
En otra forma de realización, la capa exterior tiene un grosor de 1,5 a 2,0 micrómetros y la capa intermedia tiene un grosor de 1,0 a 1,7 micrómetros.
En otra realización, la capa exterior consiste esencialmente en MnCr2O4.
En otra realización, se proporciona una pieza fabricada que comprende el acero anterior que tiene al menos una superficie que tiene la capa exterior e intermedia.
En otra realización, se proporciona un tubo (tubería o paso) que tiene la capa externa e intermedia en su superficie interna.
En otra realización, se proporciona un reactor que tiene la capa exterior e intermedia en su superficie interna.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno como el anterior que comprende además en su superficie interna uno o más cordones o aletas (paralelas) en las que el ángulo de intersección de la aleta o cordón con el eje longitudinal del tubo es theta (0), en un paso (p) de las aletas en S la circunferencia (3=nD donde D es el diámetro interior del tubo).
En otra realización, se proporciona un tubo de horno como el anterior en donde los cordones o aletas internos son continuos.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno como el anterior en donde los cordones o aletas internos son discontinuos.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno como el anterior, en donde los cordones o aletas internos son discontinuos y la longitud total del arco circular de la(s) aleta(s) es TW = wxn, donde w es la longitud del arco circular proyectada en un plano y n es el número de aletas en una vuelta de la línea helicoidal.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno como el anterior que tiene en su superficie externa una serie de protuberancias cerradas que tienen:
i) una altura máxima del 3 al 15 % del diámetro exterior de la bobina;
ii) una superficie de contacto con una bobina, o una base, cuya área es el 0,1 %-10% del área de la sección transversal externa de la bobina;
iii) una forma geométrica que tiene una superficie externa relativamente grande que contiene un volumen relativamente pequeño, seleccionados del grupo que consiste en:
un tetraedro (pirámide de base triangular y 3 caras que son triángulos equiláteros);
una pirámide cuadrada de Johnson (pirámide de base cuadrada y lados que son triángulos equiláteros); una pirámide con 4 lados de triángulo isósceles;
una pirámide con lados de triángulos isósceles (por ejemplo, si es una pirámide de cuatro caras, la base puede no ser un cuadrado, podría ser un rectángulo o un paralelogramo);
una sección de una esfera (por ejemplo, un hemisferio o menos);
una sección de un elipsoide (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando una elipse se gira a través de su eje mayor o menor);
una sección de una lágrima (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando un elipsoide deformado no uniformemente se gira a lo largo del eje de deformación);
una sección de una parábola (por ejemplo, sección a través de la forma o el volumen formado cuando una parábola se gira sobre su eje mayor, una semiesfera deformada (o menos),
tal como, por ejemplo, diferentes tipos de alas delta.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno como el anterior que tiene uno o más cordones o aletas en su superficie interna y en su superficie externa una serie de protuberancias cerradas que tienen
i) una altura máxima del 3 al 15 % del diámetro exterior de la bobina;
ii) una superficie de contacto con una bobina, o una base, cuya área es el 0,1 %-10 % del área de la sección transversal externa de la bobina;
iii) una forma geométrica que tiene una superficie externa relativamente grande que contiene un volumen relativamente pequeño, seleccionados del grupo que consiste en:
un tetraedro (pirámide de base triangular y 3 caras que son triángulos equiláteros);
una pirámide cuadrada de Johnson (pirámide de base cuadrada y lados que son triángulos equiláteros); una pirámide con 4 lados de triángulo isósceles;
una pirámide con lados de triángulos isósceles (por ejemplo, si es una pirámide de cuatro caras, la base puede no ser un cuadrado, podría ser un rectángulo o un paralelogramo);
una sección de una esfera (por ejemplo, un hemisferio o menos);
una sección de un elipsoide (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando una elipse se gira a través de su eje mayor o menor);
una sección de una lágrima (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando un elipsoide deformado no uniformemente se gira a lo largo del eje de deformación);
una sección de una parábola (por ejemplo, sección a través de la forma o el volumen formado cuando una parábola se gira sobre su eje mayor, una semiesfera deformada (o menos), tal como, por ejemplo, diferentes tipos de alas delta.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno que tiene una sección transversal circular (anular) y en su superficie externa de 1 a 8 aletas verticales longitudinales sustancialmente lineales que tienen una sección transversal triangular, teniendo dichas aletas: (i) una longitud del 10 al 100 % de la longitud del paso de la bobina; (ii) una base que tiene una anchura del 3 % al 30 % del diámetro exterior de la bobina, cuya base tiene contacto continuo con, o es parte integral del paso de la bobina; (iii) una altura del 10 % al 50 % del diámetro exterior de la bobina; (v) un peso del 3 % al 45 % del peso total del paso de la bobina; y (vi) adsorber más energía radiante de la que irradian.
En otra realización, se proporciona un tubo de horno que tiene una sección transversal circular (anular) y en su superficie interna una perla o una aleta como anteriormente y en su superficie externa de 1 a 8 aletas verticales longitudinales sustancialmente lineales que tienen una sección transversal triangular, teniendo dichas aletas: (i) una longitud del 10 al 100 % de la longitud del paso de la bobina; (ii) una base que tiene una anchura del 3 % al 30 % del diámetro exterior de la bobina, cuya base tiene contacto continuo con, o es parte integral del paso de la bobina; (iii) una altura del 10 % al 50 % del diámetro exterior de la bobina; (v) un peso del 3 % al 45 % del peso total del paso de la bobina; y (vi) adsorber más energía radiante de la que irradian.
En otra realización, se proporciona un método para fabricar una superficie que comprende una capa exterior que comprende una espinela de fórmula:
MnXCr3-xO4 en donde x es de 0,5 a 2 y tiene un espesor de 1,5 a 4,0 micrómetros de espesor; y
una capa intermedia entre la capa superficial y el sustrato que comprende Cr2O3 que tiene un espesor de 1 a 1,7 micrómetros que cubre al menos el 85 % de la superficie de un sustrato de acero que comprende del 40 al 55 % en peso de Ni, del 30 al 35 % en peso de Cr, del 15 al 25 % en peso de Fe, del 1,0 al 2,0 % en peso de Mn, del 0,01 al 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb hasta el 2,5 % en peso de uno o más oligoelementos y carbono y silicio que comprende en una atmósfera oxidante:
1) calentar el acero desde temperatura ambiente a una velocidad de 10 a 15 °C/min hasta una temperatura de 220 °C a 240 °C y mantener el acero a esta temperatura de 1,5 a 3 horas;
2) calentar el acero a una velocidad de 1 a 5 °C/min a una temperatura de 365 a 375 °C y mantener el acero a esta temperatura de 1 a 3 horas;
3) calentar el acero a una velocidad de 1 a 5 °C/min a una temperatura de 1000 °C a 1100 °C y mantener el acero a esta temperatura durante de 4 a 8 horas; y
4) enfriar el acero a una velocidad de 1 °C a 2,5 °C a una temperatura de 18 a 25 °C.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una SEM de la sección transversal de un tubo de salida de la presente divulgación después de 5 años de funcionamiento en un craqueador de etileno.
La figura 2 es un SEM de una sección en el tubo de entrada a la caja caliente de un horno de craqueo de etano. La sección radiante del horno tiene 2 compartimentos llamados caja fría y una caja caliente.
Descripción de realizaciones
Intervalos numéricos
Excepto en los ejemplos operativos, o donde se indique de otro modo, se entiende que todos los números y expresiones que hagan referencia a cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc., usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". En consecuencia, salvo que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la siguiente memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades que desea obtener la presente invención. Como mínimo y sin por ello pretender limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al ámbito de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe interpretarse al menos a la luz del número de las cifras significativas indicadas y aplicando las técnicas de redondeo rutinarias.
Aunque los intervalos y parámetros numéricos que exponen el alcance amplio de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se notifican de la manera más precisa posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene de forma inherente determinados errores que resultan necesariamente de la desviación típica encontrada en sus mediciones de ensayo respectivas.
Asimismo, debe entenderse que cualquier intervalo numérico mencionado en el presente documento tiene la intención de incluir todos los subintervalos incluidos en el mismo. Por ejemplo, se entiende que un intervalo de "1 a 10" incluye todos los subintervalos entre y que incluyen el valor mínimo mencionado de 1 y el valor máximo mencionado de 10; es decir, que tiene un valor mínimo igual a o mayor que 1 y un valor máximo igual a o menor que 10. Como los intervalos numéricos divulgados son continuos, incluyen cualquier valor entre los valores mínimo y máximo. Salvo que se indique expresamente de otro modo, los diversos intervalos numéricos especificados en esta solicitud son aproximaciones.
Todos los intervalos de composición expresados en este documento están limitados en total a y no exceden de 100 por ciento (porcentaje en volumen o porcentaje en peso) en la práctica. Cuando pueden estar presentes en una composición múltiples componentes, la suma de las máximas cantidades de cada componente puede superar el 100 por ciento, entendiendo que, y como los expertos en la materia comprenderán fácilmente, las cantidades de los componentes realmente usadas se ajustarán al máximo del 100 por ciento.
El sustrato de acero de la presente invención comprende del 40 al 55 %en peso, en algunas realizaciones del 40 al 45 % en peso de Ni, del 30 al 35 % en peso, en algunas realizaciones del 33 al 35 % en peso de Cr, del 15 al 25 % en peso, en algunas realizaciones del 20 al 25 % en peso de Fe, del 1,0 al 2,0 % en peso de Mn, del 0,01 al 0,60, en algunas realizaciones del 0,20 al 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb y uno o más oligoelementos y carbono y silicio. En algunas realizaciones, el carbono, el silicio y los oligoelementos comprenden del 0,4 al 0,6 % en peso de C, menos del 1,5, en algunas realizaciones, menos del 1,2 % en peso de Si, del 0,01 al 0,20, en algunas realizaciones del 0,10 al 0,20 % en peso de Ti, del 0,05 al 0,25, en algunas realizaciones del 0,05 al 0,15 % en peso de Mo, y Cu menos del 0,25, en algunas realizaciones inferior al 0,06 % en peso. Por lo general, el porcentaje en peso total de carbono, silicio y oligoelementos oscila del 0,60 al 2,20 % en peso, en algunas realizaciones del 0,7 al 1,5 % en peso.
Un método para producir la superficie de la presente invención es tratar el acero inoxidable conformado (es decir, la parte que puede haber sido trabajada en frío antes del tratamiento) en un proceso que podría caracterizarse como un proceso de calentamiento/remojo/enfriamiento. El proceso comprende en una atmósfera oxidante:
1) calentar el acero desde la temperatura ambiente a una velocidad de 10 a 15 °C/min en algunas realizaciones de 12 a 14 °C/min en el rango de 220 a 240 °C en algunas realizaciones de 225 a 235 °C y mantener el acero a esta temperatura de 1,5 a 3 horas normalmente de 2 a 2,5 horas;
2) calentar el acero a una velocidad de 1 a 5 °C/min en algunas realizaciones de 2 a 3 °C/min a de 365 a 375 °C, en algunas realizaciones de 370 a 374 °C y manteniendo el acero a esta temperatura de 1 a 3 horas, normalmente de 1 a 2 horas;
3) calentar el acero a una velocidad de 1 a 5 °C/min, en algunas realizaciones de 2 a 3 °C/min a de 1000 a 1100 °C en algunos casos de 1050 a 1090 °C manteniendo el acero a esta temperatura de 4 a 8 horas, normalmente de 5 a 7 horas;
4) enfriar el acero a una velocidad de 1 a 2,5 °C/min a una temperatura de 18 a 25 °C.
Preferentemente, el ambiente oxidante comprende aire, en algunas realizaciones del 40 al 50 % en peso de aire y el resto uno o más gases inertes, preferentemente nitrógeno, argón o mezclas de los mismos.
La velocidad de enfriamiento del acero inoxidable tratado debe ser tal que evite el desconchado de la superficie tratada. La velocidad de enfriamiento del acero después del último tratamiento térmico debe ser inferior a 2,5 °C por minuto.
Otros métodos para proporcionar la superficie de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica. Por ejemplo, el acero inoxidable podría tratarse con un proceso de revestimiento apropiado, por ejemplo, como se describe en la patente de EE.UU. N° 3.864.093.
La capa exterior y la capa intermedia cubren no menos del 85 % de la superficie de la capa de sustrato. En algunas realizaciones, la capa exterior y la capa intermedia cubren no menos del 95 %, de la superficie de la capa de sustrato. En algunas realizaciones de la invención, la capa exterior tiene un espesor de 1,5 a 2,0 micrómetros y la capa intermedia tiene un espesor de 1,0 a 1,7 micrómetros.
La superficie exterior del sustrato tratado normalmente comprende no menos del 85 % en peso, preferentemente no menos del 90 % en peso del compuesto de fórmula:
MnxCr3-xO4 en donde x es de 0,5 a 2. En algunas realizaciones, x puede ser de 0,8 a 1,2. Lo más preferentemente, x es 1 (MnCr2O4). Preferentemente, la superficie comprende no menos del 85 % en peso, en algunas realizaciones, más del 95 % en peso, del compuesto de la fórmula MnXCr3-xO4. Otros óxidos que pueden estar presentes en la superficie pueden comprender óxidos de Mn, Si seleccionado del grupo que consiste en MnO, MnSiO3, Mn2SiO4 y mezclas de los mismos. Estos óxidos deben estar presentes en cantidades inferiores al 5 % en peso, preferentemente inferior al 1 % en peso. La capa superficial puede comprender hasta el 5 % en peso, preferentemente, menos del 1 % en peso de Cr2O3 donde el MnXCr3xO4 no cubre completamente la superficie.
Generalmente, el sustrato de acero se fabrica en una forma acabada, como un tubo o tubería, un recipiente como un tambor o cilindro, un pistón, una válvula, etc. Una pieza o forma fabricada particularmente útil es una tubería o tubo o un paso de horno o bobina. Dichos tubos o tuberías pueden utilizarse en hornos de craqueo. El interior de la tubería se trata para producir una superficie resistente a la coquización. Esto mejorará la longitud de recorrido del tubo o tubería en el horno.
En general, en el craqueo al vapor de una materia prima (por ejemplo, un alcano C2-4, tal como etano o una parafina superior, tal como nafta) se alimenta en forma gaseosa a un tubo, tubería o bobina que normalmente tiene un diámetro exterior que oscila entre 3,81 y 20,3 cm (1,5 y 8 pulgadas) (por ejemplo, los diámetros exteriores típicos son de aproximadamente 5 cm (2 pulgadas); aproximadamente 7,6 cm (3 pulgadas); aproximadamente 8,9 cm (3,5 pulgadas); aproximadamente 15,2 cm (6 pulgadas) y aproximadamente 17,8 cm (7 pulgadas). El tubo o tubería pasa a través de un horno que tiene una sección de craqueo generalmente mantenida a una temperatura de aproximadamente 900 °C a 1100 °C y el gas de salida generalmente tiene una temperatura de aproximadamente 800 °C a 900 °C. A medida que la materia prima pasa a través de la sección de craqueo, libera hidrógeno (y otros subproductos) y se vuelve insaturado (por ejemplo, etileno). El tiempo de residencia de la alimentación que pasa a través de la sección de craqueo es corto, generalmente menos de una décima de segundo y puede ser tan corto como milisegundos. Las condiciones típicas de operación tales como la temperatura, la presión y los caudales para dichos procesos son bien conocidos por los expertos en la técnica.
En las condiciones anteriores, es altamente deseable tener una transferencia de calor tan grande desde el horno hacia el fluido (gas) que se mueve a través del interior de la tubería o tubo.
En una realización de la invención, el tubo puede comprender además una modificación de la superficie interna para mejorar la transferencia de calor, como una aleta helicoidal, un cordón o una estría o una combinación de los mismos en el interior del tubo. Un ejemplo de una nervadura o reborde en espiral interna se describe, por ejemplo, en la patente de EE.UU. N.° 5,950,718 emitida el 14 de septiembre de 1999 a Sugitani et al., asignada a Kubota Corporation. Las aletas o cordón forman una proyección helicoidal sobre la superficie interior del tubo. El ángulo de intersección de la aleta o talón con el eje longitudinal del tubo es theta (0), en un paso (p) de las aletas en S la circunferencia (3=nD donde D es el diámetro interior del tubo). El paso p de la aleta que está formada por una sola proyección helicoidal o cordón es igual a la distancia de avance axial de un punto en la proyección helicoidal para una vuelta completa alrededor del eje del tubo, (es decir, plomo L=nD/tan 0). El paso (p) de la aleta helicoidal se puede determinar opcionalmente como la separación (distancia axial) entre las proyecciones helicoidales adyacentes para la misma proyección helicoidal (cuando hay proyecciones helicoidales paralelas). Generalmente, la(s) aleta(s) interna(s) puede(n) tener una altura de 1 a 15 mm, un paso de 20 a 350 mm en un ángulo de intersección (0) de 15° a 45°, preferentemente, de 25° a 45°.
Las aletas o cordones internos pueden ser continuos como se ha descrito anteriormente o pueden ser discontinuos.
En el caso de un tubo que tenga un diámetro interior D de aproximadamente 30 a 150 mm, por ejemplo, el ángulo de inclinación 0 puede ser de aproximadamente 15 a aproximadamente 85 grados, y el paso p, de aproximadamente 20 a 400 mm. El paso p aumenta o disminuye para el ajuste dependiendo del ángulo de inclinación 0 de la hélice y el número N de hélices (p = E/N donde E es el avance de la hélice).
La altura H (la altura de proyección desde la superficie interna del tubo) de las aletas es, por ejemplo, aproximadamente un trigésimo a un décimo del diámetro interior del tubo. La longitud L de las aletas es, por ejemplo, de aproximadamente 5 a 100 mm, y se determina, por ejemplo, de acuerdo con el diámetro interior D del tubo y el número de aletas divididas a lo largo de cada vuelta del lugar geométrico helicoidal.
Si una aleta discontinua tiene una longitud de arco circular (proyectada en un plano) w y el número de aletas en una vuelta de línea helicoidal es n. La longitud total del arco circular TW de las aletas es entonces TW=w xn.
La proporción de la longitud total del arco circular TW de las aletas discontinuas a la longitud circunferencial C (C=nD) de la superficie interna del tubo, a saber, R (R=TW/C), es preferentemente de aproximadamente 0,3 a 0,8 para asegurar una pérdida de presión mínima mientras se permite que las aletas helicoidales promuevan la transferencia de calor al fluido dentro del tubo. Si este valor es demasiado pequeño, el efecto para promover la transferencia de calor será menor, mientras que si el valor es excesivamente grande, se producirá una pérdida de presión excesiva.
Las aletas helicoidales se pueden formar eficientemente como cordón mediante un método de superposición como la soldadura con polvo de plasma (soldadura PTA).
En otra realización, la tubería o el tubo pueden tener aletas o protuberancias externas para aumentar el calor radiante absorbido por el tubo desde las paredes del horno y los quemadores. Estas protuberancias se describen en la patente de Estados Unidos 8.790.602 concedida el 29 de julio de 2014 a Petela. etal., cedida a NOVA Chemicals (International) S.A.
De acuerdo con la presente invención, la superficie externa de la bobina, al menos en una parte de uno o más pasos en la sección radiante del horno de craqueo, está aumentado con protuberancias relativamente pequeñas.
Las protuberancias pueden estar espaciadas uniformemente a lo largo del paso o espaciadas irregularmente a lo largo del paso. La proximidad de las protuberancias entre sí puede cambiar a lo largo del paso o las protuberancias pueden estar espaciadas uniformemente pero solo en partes del tubo, o en ambas. Las protuberancias pueden estar más concentradas en el extremo superior del paso en la sección radiante del horno.
Las protuberancias pueden cubrir del 10 % al 100 % (y todos los intervalos intermedios) de la superficie externa del paso de la bobina. En algunas realizaciones de la invención, las protuberancias pueden cubrir del 40 al 100%, normalmente del 50% al 100%, generalmente del 70% al 100% de la superficie externa del paso de la bobina radiante. Si las protuberancias no cubren todo el paso de la bobina, pero cubren menos del 100 % del paso, se pueden ubicar en la parte inferior, media o superior del paso.
Una base de protuberancia está en contacto con la superficie de la bobina externa. La base de una protuberancia tiene un área que no supera el 0,1 %-10 % del área de la sección transversal de la bobina. La protuberancia puede tener forma geométrica, que tiene una superficie externa relativamente grande que contiene un volumen relativamente pequeño, tal como, por ejemplo, tetraedros, pirámides, cubos, conos, una sección a través de una esfera (por ejemplo, hemisférica o menos), una sección a través de un elipsoide, una sección a través de un elipsoide deformado (por ejemplo, una lágrima), etc. Algunas formas útiles para una protuberancia incluyen:
un tetraedro (pirámide de base triangular y 3 caras que son triángulos equiláteros);
una pirámide cuadrada de Johnson (pirámide de base cuadrada y lados que son triángulos equiláteros); una pirámide con 4 lados de triángulo isósceles;
una pirámide con lados de triángulos isósceles (por ejemplo, si es una pirámide de cuatro caras, la base puede no ser un cuadrado, podría ser un rectángulo o un paralelogramo);
una sección de una esfera (por ejemplo, un hemisferio o menos);
una sección de un elipsoide (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando una elipse se gira a través de su eje mayor o menor); y
una sección de una lágrima (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando un elipsoide deformado no uniformemente se gira a lo largo del eje de deformación);
una sección de una parábola (por ejemplo, sección a través de la forma o el volumen formado cuando una parábola se gira sobre su eje mayor, una semiesfera deformada (o menos), tal como, por ejemplo, diferentes tipos de alas delta.
La selección de la forma de la protuberancia se basa en gran medida en la facilidad de fabricación del paso o tubo. Un método para formar protuberancias en la pasada es colando en un molde que tenga la forma de la protuberancia en la pared del molde. Esto es efectivo para formas relativamente simples. Las protuberancias también se pueden producir mecanizando la superficie externa de un tubo fundido, como por ejemplo mediante el uso de un dispositivo moleteado, por ejemplo, un rodillo moleteado.
Las formas anteriores son sólidos cerrados.
El tamaño de la protuberancia debe seleccionarse cuidadosamente. Cuanto menor sea el tamaño, mayor será la relación superficie/volumen de una protuberancia, pero puede ser más difícil fundir o mecanizar dicha textura. Además, en el caso de protuberancias excesivamente pequeñas, el beneficio de su presencia puede reducirse gradualmente con el tiempo debido al asentamiento de diferentes impurezas en la superficie de la bobina. Sin embargo, las protuberancias no necesitan ser idealmente simétricas. Por ejemplo, una base elíptica podría deformarse en forma de lágrima y, si se forma así, preferentemente la "cola" puede apuntar hacia abajo cuando la pasada se coloca en el horno.
Una protuberancia puede tener una altura (Lz) por encima de la superficie de la bobina radiante del 3 % al 15 % del diámetro exterior de la bobina, y todos los intervalos intermedios, preferentemente del 3 % al 10 % del diámetro exterior de la bobina.
En una realización, la concentración de las protuberancias es uniforme y cubre completamente la superficie externa de la bobina. Sin embargo, la concentración también se puede seleccionar en función del flujo de radiación en la ubicación del paso de la bobina (por ejemplo, algunas ubicaciones pueden tener un flujo más alto que otras, las esquinas del horno).
Al diseñar las protuberancias, se debe tener cuidado para que absorban más energía radiante de la que pueden irradiar. Esto puede replantearse ya que la transferencia de calor a través de la base de la protuberancia hacia la bonina debe exceder la transferencia de calor a la superficie equivalente en una bobina desnuda sin aletas en las mismas condiciones operativas. Si las concentraciones de las protuberancias se vuelven excesivas y si su geometría no se selecciona adecuadamente, pueden comenzar a reducir la transferencia de calor, debido a los efectos térmicos de una resistencia conductora excesiva, lo que anula el propósito de la protuberancia. Las protuberancias adecuadamente diseñadas y fabricadas aumentarán el calor neto de radiación y convección transferido a un serpentín desde los gases de combustión que fluyen alrededor, refractario a la llama y horno. Su impacto positivo en la transferencia de calor por radiación no solo se debe a que se puede absorber más calor a través de la mayor superficie externa del serpentín, por lo que aumenta el área de contacto entre los gases de combustión y la bonina, sino también porque se reduce la pérdida de calor relativa a través de la superficie de la bobina radiante, ya que la superficie de la bobina ya no es lisa. En consecuencia, como una protuberancia irradia energía a su entorno, parte de esta energía es entregada y capturada por otras protuberancias, por lo tanto, se redirige de nuevo a la superficie de la bobina. Las protuberancias también aumentarán la transferencia de calor por convección a un serpentín, debido al aumento de la superficie externa del serpentín que está en contacto con el gas de combustión que fluye, sino también aumentando la turbulencia a lo largo de la superficie de la bobina y reduciendo el espesor de una capa límite.
En una realización alternativa, la superficie externa de la tubería o serpentín o paso del horno puede comprender una o más aletas longitudinales. Las tuberías o tubos para pasos de horno que tienen aletas longitudinales externas se describen, por ejemplo, en la patente de EE. UU. 9.132.409 emitida el 15 de septiembre de 2015 a Petela et al, cedida a NOVA Chemicals (International) S.A.
De acuerdo con este aspecto de la invención, se añaden una o más aletas verticales longitudinales a la superficie externa de la bobina de proceso, al menos a una porción de uno o más pasos en la sección radiante del horno de craqueo.
Habitualmente, puede haber de 1 a 8, preferentemente de 1 a 4, más preferentemente 1 o 2 aletas verticales longitudinales, en la superficie externa de al menos una parte de la bobina de un solo paso o, preferentemente, en más de un paso de bobina. Si hay más de una aleta presente, las aletas pueden estar separadas radialmente de manera uniforme alrededor de la circunferencia exterior del paso de la bobina (por ejemplo, dos aletas separadas 180° o cuatro aletas separadas 90° en la circunferencia exterior del paso de la bobina). Sin embargo, el espaciado de las aletas podría ser asimétrico. Por ejemplo, para dos aletas, la separación podría ser de 160° a 200° radialmente separadas en la circunferencia externa de la bobina radiante y dos aletas podrían estar separadas de 60° a 120° radialmente separadas.
Las aletas verticales longitudinales pueden tener varias formas de sección transversal, tal como rectangular, cuadrada, triangular, trapezoidal, o un perfil rectangular cónico más delgado en su superficie superior que la base. Una forma trapezoidal puede no ser del todo intencional, pero pueden surgir del proceso de fabricación, por ejemplo, cuando es demasiado difícil o costoso fabricar (por ejemplo, fundición o máquina) una sección transversal triangular.
Las aletas pueden extenderse del 10 % al 100 % (y todos los intervalos intermedios) de la longitud del paso de la bobina. Sin embargo, la longitud (Lh) de la aleta y la ubicación de la aleta no necesitan ser uniformes a lo largo de todos los pasos de la bobina. En algunas realizaciones de la invención, la aleta podría extenderse del 15 al 100 %, normalmente del 30 % al 100 %, generalmente del 50 % al 100 % de la longitud del paso de la bobina radiante y estar ubicado en la parte inferior, media o superior del paso de la bobina. En otras realizaciones de la invención, la aleta podría extenderse del 15 % al 95 %, preferentemente del 25 % al 85 % de la longitud del paso de la bobina y estar ubicado centralmente a lo largo de la bobina o estar desplazado hacia la parte superior o inferior del paso.
Una aleta puede tener en su base en la circunferencia externa de la bobina radiante, una anchura (Ls) del 3 % al 30 % del diámetro exterior de la bobina, normalmente aproximadamente del 6 % al 25 %, preferentemente del 7 % al 20 %, lo más preferentemente del 7,5 % al 15 % del diámetro exterior de la bobina.
Una aleta puede tener una altura (Lz) por encima de la superficie de la bobina radiante del 10 % al 50 % del diámetro exterior de la bobina y todos los intervalos intermedios, preferentemente del 10 % al 40 %, normalmente del 10 % al 35 % del diámetro exterior de la bobina. Las aletas colocadas a lo largo de los pasos de la bobina pueden no tener tamaños idénticos en todas las ubicaciones de la sección radiante, ya que el tamaño de la aleta se puede seleccionar en función del flujo de radiación en la ubicación del paso de la bobina (por ejemplo, algunas ubicaciones pueden tener un flujo más alto que otras, las esquinas del horno).
Al diseñar la aleta, se debe tener cuidado de modo que la aleta absorba más energía radiante de la que puede irradiar. Esto puede replantearse ya que el calor que se transfiere de la aleta a la bobina (a través de la base de la aleta en la superficie externa de la bobina) debe ser mayor que el calor transferido a través de la misma área en la superficie de la bobina desnuda sin aleta. Si la aleta se vuelve demasiado grande (demasiado alta o demasiado ancha), la aleta puede comenzar a reducir la transferencia de calor, debido a los efectos térmicos de una resistencia conductora excesiva (por ejemplo, la aleta irradia y cede más calor del que absorbe), lo que anula el propósito de la aleta. En las condiciones de operación/uso, la transferencia de calor a través de la base de la aleta hacia la bobina debe exceder la transferencia de calor a la superficie equivalente en una bobina desnuda sin aletas en las mismas condiciones.
En otra realización, las aletas son sustancialmente más gruesas. De acuerdo con esta realización, las aletas tendrán un espesor en su base de no menos de aproximadamente el 33 % del radio del tubo del horno, normalmente de aproximadamente el 40 %, deseablemente no menos de aproximadamente el 45 %, en algunas realizaciones hasta el 50 % del radio del tubo. Las aletas son gruesas o rechonchas. Tienen una relación de altura a anchura máxima de aproximadamente 0,5 a 5, normalmente de 1 a 3. Los lados (bordes) de la aleta pueden ser paralelos o estar ligeramente ahusados hacia el borde externo de la aleta. El ángulo de conicidad no debe ser superior a aproximadamente 15°, normalmente de aproximadamente 10° o menos hacia adentro en relación con la línea central de la aleta. El borde de la aleta puede ser plano, puntiagudo (en un ángulo de 30° a 45° desde cada superficie), o tienen una nariz roma y redondeada. Las aletas pueden tener una forma de sección transversal en forma de parábola que se extiende hacia afuera, paralelogramo, de forma de "V" roma. En algunos casos, preferentemente para aletas longitudinales, la sección transversal de la aleta puede tener forma de "E" (monolito con extensiones longitudinales paralelas (que tiene ranuras paralelas).
En una realización, al menos una superficie principal de la aleta tiene una serie de ranuras abiertas hacia afuera en un patrón regular o semirregular que cubre al menos el 10 % del área superficial de al menos una superficie principal de la aleta (por ejemplo, la parte superior o inferior para aletas horizontales o laterales para aletas longitudinales), teniendo dichas ranuras una profundidad de menos de un cuarto, en algunos casos de un octavo a un décimo del espesor máximo de la aleta. La matriz puede cubrir no menos del 25 %, en algunos casos no menos del 50 %, preferentemente más del 75 %, lo más preferentemente mayor del 85 % hasta el 100 % del área superficial de una o más superficies principales de la aleta. La matriz podría tener la forma de líneas paralelas, recta u ondulada, paralela o en un ángulo desde el eje mayor de la aleta, líneas cruzadas, lineas onduladas, cuadrados o rectángulos. Las ranuras pueden tener la forma de una V abierta hacia el exterior, una V truncada abierta hacia afuera, una U abierta hacia el exterior y un canal de lados paralelos abierto hacia el exterior.
Las aletas pueden ser transversales o paralelas (por ejemplo, longitudinales) al eje principal del tubo del horno. Las aletas transversales podrían estar en un ángulo de aproximadamente 0° a 25° con respecto a la perpendicular con respecto al eje principal del tubo del horno. Sin embargo, es más costoso y difícil fabricar aletas transversales en un ángulo perpendicular al eje mayor del tubo. Las aletas transversales pueden tener una forma seleccionada de un círculo, una elipse o un polígono de N lados donde N es un número entero mayor o igual a 3. En algunas realizaciones, N es de 4 a 12. La(s) superficie(s) principal(es) para las aletas transversales son la cara superior e inferior de la aleta. Las aletas transversales deben estar separadas al menos dos veces, en algunos casos de 3 a 5 veces, el diámetro exterior del tubo del horno.
Las aletas longitudinales pueden tener forma de paralelogramo, una parte de una elipse o círculo y una longitud de aproximadamente el 50 % de la longitud del tubo del horno (a veces denominado paso) en la sección radiante hasta el 100 % de la longitud del tubo del horno en la sección radiante y todos los intervalos intermedios.
La base de la aleta longitudinal no podrá ser inferior a la cuarta parte del radio del tubo del horno, en algunos casos de 1/4 a 3/4 normalmente de aproximadamente 1/3 a 3/4 o en algunos casos de 1/3 a 5/8 en otros casos de 1/3 a 1/2 del radio del tubo del horno. Las aletas son gruesas o rechonchas. Tienen una relación de altura a anchura máxima de aproximadamente 0,5 a 5, normalmente de 1 a 3. Los lados (bordes) de la aleta pueden ser paralelos o estar ligeramente ahusados hacia la punta de la aleta. El ángulo de conicidad no debe ser superior a aproximadamente 15°, normalmente de aproximadamente 10° o menos hacia adentro en relación con la línea central de la aleta. La punta o borde de ataque de la aleta puede ser plano, ahusado (en un ángulo de 30° a 45° desde las superficies superior e inferior de la aleta), o tener una punta redondeada y roma. El borde delantero de la aleta longitudinal normalmente será paralelo al eje central del tubo del horno. En los casos en que la aleta se extienda menos del 100 % de la longitud del tubo del horno, el borde delantero de la aleta será en su mayor parte paralelo al eje central del tubo del horno y luego formará un ángulo con la pared del tubo del horno. entre aproximadamente 60° y 30° normalmente 45°. En algún caso, la aleta puede terminar en una superficie plana perpendicular a la superficie del tubo.
La presente invención se ilustrará ahora mediante el siguiente ejemplo no limitante.
Se diseñó una nueva formulación de aleación a base de acero inoxidable con el fin de generar una capa protectora que impida el crecimiento de coque catalítico y la deposición de material incrustante en su superficie cuando se utiliza en un horno de craqueo de etano. La composición de la aleación (% en peso) se presenta en la Tabla n.° 1 y se compara con el estado de la técnica anterior. La nueva formulación contiene lantano y cerio. Otra variación puede contener solo lantano.
TABLA 1
Figure imgf000010_0001
El acero de última generación y el acero nuevo se formaron en tubos de horno para ser utilizados en la sección radiante de un horno de craqueo a vapor. Los tubos se sometieron a un tratamiento térmico como se describe anteriormente para generar una baja superficie de coquización en el interior del tubo.
La cobertura de la película de óxido sobre la superficie interna de la tubería fabricada con el acero de la invención se midió cuantitativamente utilizando un software de análisis de imágenes. La cobertura de la superficie de la capa de óxido de protección varió entre el 99,7 % y el 100 %. Después de la vida en operación (5-6 años) en uno de los craqueadores a vapor de NOVA Chemicals Corporation, la cobertura de la superficie de óxido sigue siendo del 99 % calculada con la misma técnica. Esta estabilidad y protección mejoradas contra el óxido de la superficie, caracterizada por la falta de desconchado de la capa de óxido, es una característica de esta nueva formulación.
El análisis SEM-EDX de la sección transversal mostró que la capa de óxido total no superaba los 3,5 pm. Esta capa estaba hecha de una espinela superior (MnCr2O4) capa que varía entre 1,5 y 2,0 pm de espesor y una capa inferior más delgada de Cr2O3 que varía entre 1,0 y 1,7 pm de espesor. El espesor máximo de la capa de óxido de esta nueva formulación fue de 3,5 pm en comparación con el acero de última generación que es de 10 pm.
Después de probar la nueva formulación de acero a 1100 °C en un entorno oxidante durante 100 horas, el espesor de la capa de óxido aumentó de 3,5 a 10 pm en comparación con el acero de última generación, que aumentó de 10 a 42 pm.
Después de 5 años en operación comercial, la capa protectora de óxido aún estaba intacta, como lo demostró un análisis de sección transversal SEM-EDX de una bobina extraída de uno de los craqueadores a vapor de NOVA Chemicals Corporation (Figura 1).
Se tomaron SEM de la sección transversal del serpentín de salida que confirmaron la presencia de una capa uniforme continua con una concentración alta de oxígeno, cromo y manganeso que forma la capa protectora de óxido. El análisis EDX también confirmó la ausencia de hierro y níquel en la capa superior de óxido de protección. La capa de óxido superficial es estable bajo uso convencional en un craqueador de vapor y no se astilla.
Esta nueva formulación de sustrato de acero está diseñada para que haya un crecimiento controlado/limitado en el tamaño de cristalito que cubre la superficie, lo que mejora la estabilidad de la superficie del óxido, genera una superficie más compacta y aumenta la robustez superficial del óxido.
El tamaño de los cristalitos en el ANK400H de última generación aumentó de 0,5 a 5-10 pm tras la exposición a la prueba de oxidación a 1100 °C durante 100 horas. La nueva formulación sometida a las mismas condiciones de prueba aumenta solo de 0,5 a 3 pm.
Después de la vida en funcionamiento, el tamaño del cristalito no creció como se muestra en la Figura 2, proporcionando así una protección superficial fiable y confirmando la eficacia del control del tamaño de los cristalitos.
Aplicabilidad industrial
Un sustrato de acero que comprende del 40 al 55 % en peso de Ni, del 30 al 35 % en peso de Cr, del 15 al 25 % en peso de Fe, del 1,0 al 2,0 % en peso de Mn, del 0,01 al 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb y uno o más oligoelementos y carbono y silicio que tiene en su superficie una capa externa que comprende una espinela de fórmula:
MnxCr3-xO4
en donde x es de 0,5 a 2 con un espesor de 1,5 a 4,0 micrómetros de espesor y una capa intermedia entre la capa superficial y el sustrato que comprende Cr2O3 que tiene un espesor de 1 a 1,7 micrómetros brinda protección contra los depósitos de carbón en las reacciones químicas.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un sustrato de acero que comprende del 40 al 55 % en peso de Ni, del 30 al 35 % en peso de Cr, del 15 al 25 % en peso de Fe, del 1,0 al 2,0 % en peso de Mn, del 0,01 al 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb y uno o más oligoelementos y carbono y silicio, que comprende opcionalmente además del 0,4 al 0,6 % en peso de C, menos del 1,5 % en peso de Si, del 0,01 al 0,20 % en peso de Ti, del 0,05 al 0,25 % en peso de Mo y menos del 0,25 % en peso de Cu; que tiene en su superficie una capa externa que comprende una espinela de fórmula:
MnxCr3-xO4
en donde x es de 0,5 a 2 que tiene un espesor de 1,5 a 4,0 micrómetros y una capa intermedia entre la capa exterior y el sustrato que comprende Cr2O3 que tiene un espesor de 1 a 1,7 micrómetros.
2. El sustrato de acero según la reivindicación 1, en donde la capa exterior y la capa intermedia cubren no menos del 85 % de la superficie de la capa de sustrato.
3. El sustrato de acero según la reivindicación 2, en donde la capa exterior y la capa intermedia cubren no menos del 95 % de la superficie de la capa de sustrato.
4. El sustrato de acero según la reivindicación 3, en donde en la capa exterior x tiene un espesor de 0,8 a 1,2 micrómetros.
5. El sustrato de acero según la reivindicación 4, en donde la capa exterior tiene un espesor de 1,5 a 2,0 micrómetros y la capa intermedia tiene un espesor de 1,0 a 1,7 micrómetros.
6. El sustrato de acero según la reivindicación 5, en donde la capa externa consiste esencialmente en MnCr2O4.
7. Una pieza fabricada que comprende el sustrato de acero de la reivindicación 1, que tiene al menos una superficie que tiene las capas externa e intermedia.
8. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 7 que es un tubo que tiene las capas externa e intermedia sobre su superficie interna.
9. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 7 que es un reactor que tiene las capas externa e intermedia en su superficie interna.
10. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 8 que comprende además en su superficie interna uno o más cordones o aletas continuas o discontinuas en donde el ángulo de intersección de las aletas o los cordones con el eje longitudinal del tubo es theta (0), en un paso (p) de las aletas en S la circunferencia (S=nD donde D es el diámetro interior del tubo).
11. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 8, que tiene en su superficie externa una serie de protuberancias cerradas que tienen
i) una altura máxima del 3 al 15 % del diámetro exterior de la bobina;
ii) una superficie de contacto con una bobina, o una base, cuya área es el 0,1 %-10% del área de la sección transversal externa de la bobina;
iii) una forma geométrica que tiene una superficie externa relativamente grande que contiene un volumen relativamente pequeño, seleccionada del grupo que consiste en un tetraedro (pirámide con una base triangular y 3 caras que son triángulos equiláteros);
una pirámide cuadrada de Johnson (pirámide de base cuadrada y lados que son triángulos equiláteros); una pirámide con 4 lados de triángulo isósceles;
una pirámide con lados de triángulos isósceles (por ejemplo, si es una pirámide de cuatro caras, la base puede no ser un cuadrado, podría ser un rectángulo o un paralelogramo);
una sección de una esfera (por ejemplo, un hemisferio o menos);
una sección de un elipsoide (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando se gira una elipse a través de su eje mayor o menor);
una sección de una lágrima (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando se gira un elipsoide deformado no uniformemente a lo largo del eje de deformación);
una sección de una parábola (por ejemplo, sección a través de la forma o el volumen formado cuando se gira una parábola sobre su eje mayor, una semiesfera deformada (o menos), tal como, por ejemplo, diferentes tipos de alas delta.
12. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 10, que tiene en su superficie externa una serie de protuberancias cerradas que tienen
i) una altura máxima del 3 al 15 % del diámetro exterior de la bobina;
ii) una superficie de contacto con una bobina, o una base, cuya área es el 0,1 %-10% del área de la sección transversal externa de la bobina;
iii) una forma geométrica que tiene una superficie externa relativamente grande que contiene un volumen relativamente pequeño, seleccionada del grupo que consiste en un tetraedro;
una pirámide cuadrada de Johnson (pirámide de base cuadrada y lados que son triángulos equiláteros); una pirámide con 4 lados de triángulo isósceles;
una pirámide con lados de triángulos isósceles (por ejemplo, si es una pirámide de cuatro caras, la base puede no ser un cuadrado, podría ser un rectángulo o un paralelogramo);
una sección de una esfera (por ejemplo, un hemisferio o menos);
una sección de un elipsoide (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando se gira una elipse a través de su eje mayor o menor);
una sección de una lágrima (por ejemplo, una sección a través de la forma o el volumen formado cuando se gira un elipsoide deformado no uniformemente a lo largo del eje de deformación);
una sección de una parábola (por ejemplo, sección a través de la forma o el volumen formado cuando se gira una parábola sobre su eje mayor, una semiesfera deformada (o menos), tal como, por ejemplo, diferentes tipos de alas delta.
13. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 8, que tiene una sección transversal circular y que tiene en su superficie externa de 1 a 8 aletas verticales longitudinales, sustancialmente lineales y que tienen una sección transversal triangular, teniendo dichas aletas: (i) una longitud del 10 al 100 % de la longitud del paso de la bobina; (ii) una base que tiene una anchura del 3 % al 30 % del diámetro exterior de la bobina, cuya base tiene contacto continuo con, o es parte integral del paso de la bobina; (iii) una altura del 10 % al 50 % del diámetro exterior de la bobina; (iv) un peso del 3 % al 45 % del peso total del paso de la bobina; y (v) absorber más energía radiante de la que irradian.
14. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 10, que tiene una sección transversal circular y en su superficie externa de 1 a 8 aletas verticales longitudinales, sustancialmente lineales y que tienen una sección transversal triangular, teniendo dichas aletas: (i) una longitud del 10 al 100 % de la longitud del paso de la bobina; (ii) una base que tiene una anchura del 3 % al 30 % del diámetro exterior de la bobina, cuya base tiene contacto continuo con, o es parte integral del paso de la bobina; (iii) una altura del 10 % al 50 % del diámetro exterior de la bobina; (iv) un peso del 3 % al 45 % del peso total del paso de la bobina; y (v) absorber más energía radiante de la que irradian.
15. Un método para hacer una superficie que comprende una capa externa que comprende una espinela de fórmula:
MnXCr3-xO4 en donde x es de 0,5 a 2 y tiene un espesor de 1,5 a 4,0 micrómetros; y
una capa intermedia entre la capa exterior y el sustrato que comprende Cr2O3 que tiene un espesor de 1 a 1,7 micrómetros que cubre al menos el 85 % de la superficie de un sustrato de acero que comprende del 40 al 55 % en peso de Ni, del 30 al 35 % en peso de Cr, del 15 al 25 % en peso de Fe, del 1,0 al 2,0 % en peso de Mn, del 0,01 al 0,60 % en peso de La, del 0,0 al 0,65 % en peso de Ce; del 0,06 al 1,8 % en peso de Nb hasta el 2,5 % en peso de uno o más oligoelementos y carbono y silicio, que comprende opcionalmente además del 0,4 al 0,6 % en peso de C, menos del 1,5 % en peso de Si, del 0,01 al 0,20 % en peso de Ti, del 0,05 al 0,25 % en peso de Mo y menos del 0,25 % en peso de Cu; que comprende en una atmósfera oxidante:
1) calentar el acero desde temperatura ambiente a una velocidad de 10 a 15 °C/min hasta una temperatura de 220 °C a 240 °C y mantener el acero a esta temperatura de 1,5 a 3 horas;
2) calentar el acero a una velocidad de 1 a 5 °C/min a una temperatura de 365 a 375 °C y mantener el acero a esta temperatura de 1 a 3 horas;
3) calentar el acero a una velocidad de 1 a 5 °C/min a una temperatura de 1000 °C a 1100 °C y mantener el acero a esta temperatura durante de 4 a 8 horas; y
4) enfriar el acero a una velocidad de 1 °C a 2,5 °C a una temperatura de 18 a 25 °C.
16. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 10, en el que los cordones o las aletas internos son continuos.
17. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 10, en el que los cordones o las aletas internos son discontinuos.
18. Una pieza fabricada de acuerdo con la reivindicación 10, en donde los cordones o las aletas internos son discontinuos y la longitud total del arco circular de la(s) aleta(s) es TW = wxn, donde w es la longitud del arco circular proyectada en un plano y n es el número de aletas en una vuelta de la línea helicoidal.
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