NO334671B1 - Fremgangsmåte for behandling av en rustfri stålgrunnmasse - Google Patents

Fremgangsmåte for behandling av en rustfri stålgrunnmasse Download PDF

Info

Publication number
NO334671B1
NO334671B1 NO20031068A NO20031068A NO334671B1 NO 334671 B1 NO334671 B1 NO 334671B1 NO 20031068 A NO20031068 A NO 20031068A NO 20031068 A NO20031068 A NO 20031068A NO 334671 B1 NO334671 B1 NO 334671B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
stainless steel
temperature
present
weight
hours
Prior art date
Application number
NO20031068A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20031068L (no
NO20031068D0 (no
Inventor
Leslie Wilfred Benum
Michael C Oballa
Original Assignee
Nova Chem Int Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nova Chem Int Sa filed Critical Nova Chem Int Sa
Publication of NO20031068L publication Critical patent/NO20031068L/no
Publication of NO20031068D0 publication Critical patent/NO20031068D0/no
Publication of NO334671B1 publication Critical patent/NO334671B1/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10Oxidising
    • C23C8/16Oxidising using oxygen-containing compounds, e.g. water, carbon dioxide
    • C23C8/18Oxidising of ferrous surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
    • C21D1/72Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment during chemical change of surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02Pretreatment of the material to be coated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

Vannebestandig rustfritt stål kan behandles i en lavoksyderende atmosfære i en oppvarming/utjevningsoppvarming-oppvarming/utjevningsoppvarmingssekvens fora utarme dets overflate for Ni og Cr som har tilbøyelighet til å katalysere forkoksing av hydrokarboner i kontakt med det rustfrie stålets overflate, og anrike det med elementer som er inerte til koksdannelse. Deler fremstilt av rustfritt stål, slik som ovnsrør eller -rørspiraler, behandlet ifølge foreliggende oppfinnelse har ved bruk en betydelig redusert katalytisk forkoksingsrate.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en overflate på stål, spesielt rustfritt stål som har et høyt krominnhold som reduserer forkoksning i anvendelser der stål eksponeres for et hydrokarbonmiljø ved høye temperaturer. Slikt rustfritt stål kan benyttes i en rekke anvendelser, spesielt i prosesseringen av hydrokarboner og spesielt i pyrolyseprosesser slik som dehydrogeneringen av alkaner til olefiner (for eksempel etan til etylen); reaktorrør for cracking av hydrokarboner; eller reaktorrør for dampcracking eller reformering.
TEKNIKKENS BAKGRUNN
Det har i noen tid vært kjent at overflatesammensetningen til en metallegering kan ha en betydelig innvirkning på dens egnethet. Det har vært kjent å behandle stål for fremstilling av et jernoksydlag som lett lar seg fjerne. Det har også vært kjent å behandle stål for å forbedre dets slitasjebestandighet. Bruken av rustfrie stålmaterialer har hittil vært avhengig av den beskyttelse (for eksempel mot korrosjon og andre former for materialnedbrytning) som gis av en kromoksyd overflate. Så vidt man i foreliggende sammenheng vet, finnes det ingen betydelig mengde tidligere teknikk angående behandling av ståltyper for signifikant redusering av forkoksing i hydrokarbonprosessering. Det finnes enda mindre teknikk angående de overflatetyper som i signifikant grad reduserer forkoksing i hydrokarbonprosessering.
Det har forekommet eksperimentelt arbeid relatert til nukleærindustrien med hensyn til at spineller lik foreliggende oppfinnelse kan genereres på overflater av rustfritt stål. Disse spindlene er imidlertid termomekanisk ustabile og har tilbøyelighet til å delaminere. Dette er en begrensning som er tilbøyelig til å lære bort fra anvendelse av slike overflater kommersielt. Disse overflatene er evaluert for bruk i nukleærindustrien, men så vidt man i foreliggende sammenheng vet, aldri har vært benyttet kommersielt.
I den petrokjemiske industri antas det at spineller lik de i foreliggende oppfinnelse, er totalt mindre beskyttende enn kromoksyd på grunn av deres termomekaniske begrensninger. Fra et koksfremstillingsperspektiv antas det også at spineller lik de i foreliggende oppfinnelse ikke anses for å være mer katalytisk inerte enn kromoksyd. På grunn av denne lære har slike spineller så vidt man i foreliggende sammenheng vet, ikke vært produsert for bruk i den petrokjemiske industri.
US patent 3.864.093 gitt 4. februar 1975 til Wolfla (overdratt til Union Carbide Corporation) lærer påføring av et belegg av forskjellige metalloksyder på et stålsubstrat. Oksydene inkorporeres i en grunnmasse ("matrix") innbefattende minst 40 vekt-% av et metall valgt fra gruppen bestående av jern, kobolt og nikkel og fra 10 til 40 vekt-% aluminium, silisium og krom. Resten av matrisen er ett eller flere konvensjonelle metaller benyttet til å bibringe mekanisk fasthet og/eller korrosjonsresistens. Oksydene kan være enkle eller komplekse slik som spineller. Patentet lærer at oksydene ikke bør være tilstede i grunnmassen i en volumandel større enn ca. 50%, ellers får overflaten utilstrekkelig duktilitet, slagfasthet og bestandighet overfor termisk utmatting. Den ytterste overflaten ifølge foreliggende oppfinnelse dekker minst 55% av det rustfrie stålet (for eksempel har minst 55% av den ytre eller ytterste overflaten av det rustfrie stålet sammensetning ifølge foreliggende oppfinnelse).
US patent 5.536.338 gitt 16. juli 1996 til Metivier et al. (overdratt til Ascometal S.A.) lærer gløding av karbonståltyper som er rike på krom og mangan i en oksygenrik omgivelse. Behandlingen resulterer i et overflateglødeskallag av jernoksyder som er litt anriket på krom. Dette laget kan lett fjernes ved beising. Av interesse er at det dannes et tredje under-glødeskallag som består av spineller av Fe, Cr og Mn. Dette er motsatt til det som er tilfellet i foreliggende oppfinnelse.
US patent 4.078.949 gitt 14. mars 1978 til Boggs et al. (overdratt til U.S. Steel) er likt US patent 5.536.338 ved at den sluttlige overflaten som søkes fremstilt, er en jernbasert spinell. Denne overflaten lar seg lett utsette for beising og fjerning av fliser, skabb og andre overflatedefekter. Også denne teknikk lærer bort fra foreliggende oppfinnelse.
US patent 5.630.887 gitt 20. mai 1997 til Benum et al. (overdratt til Novacor Chemicals Ltd. (nå NOVA Chemicals Corporation)) lærer behandling av rustfritt stål for fremstilling av et overflatelag som har en total tykkelse fra ca. 20 til 45 mikrometer, innbefattende fra 15 til 25 vekt-% mangan og fra ca. 60 til ca. 75 vekt-% krom. Det er klart at patentet krever tilstedeværelse av både mangan og krom i overflatelaget, men lærer ikke en spinell. Foreliggende oppfinnelse krever en overflate hovedsakelig av en spinell av formel MnxCr3_x04hvor x er fra 0,5 til 2. Referansen lærer ikke foreliggende oppfinnelses overflatesammensetning.
Japansk patent publikasjon JP-A-55141545 (Nippon Steel Corp., Japan) omhandler en fremgangsmåte for dannelse korrosjonsbestandig rustfritt stål med en sammensetning på
< 1,0 % Mn og 16-19 % Cr, der det dannes en film av Cr203, MnCr204eller MnSi03-innholdende MnCr204på overflaten av stålet med en bestemt tykkelse. Stålet
varmebehandles med damp under en atmosfære med lavt oksygeninnhold som H2-H20 for dannelse av filmen.
UK patent publikasjon GB-A-2159542 (Man Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG) omhandler en fremgangsmåte for dannelse av en film bestående hovedsakelig av Cr203og en liten mengde MnCr204, der det rustfrie stålet varmes opp til 1000°C under inert atmosfære (Ar eller He), og der den inerte atmosfæren byttes ut med C02ved den oppnådde temperaturen og holdes under denne oksiderende atmosfæren i 6 timer for dannelse av filmen
Foreliggende oppfinnelse søker å tilveiebringe en overflate som har ekstrem inerthet (i forhold til koksfremstilling) og tilstrekkelig termomekanisk stabilitet til å være nyttig i kommersielle anvendelser. Foreliggende oppfinnelse søker også å tilveiebringe en ytterste-overflate på ståltyper, hvilken overflate gir forbedret materialbeskyttelse (for eksempel beskytter substratet eller grunnmassen).
OPPFINNELSEN
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for behandling av rustfritt stål som innbefatter fra 13 til 50 vekt-% Cr og minst 0,2 vekt-% Mn, i nærvær av en lavoksiderende atmosfære, innbefattende: i) økning av det rustfrie stålets temperatur fra omgivelsestemperatur ved en rate på 20°C til 100°C pr. time inntil det rustfrie stålet har en temperatur fra 550°C til 750°C; ii) holding av det rustfrie stålet ved en temperatur fra 550°C til 750°C i fra 2 til 40 timer;
iii) økning av det rustfrie stålets temperatur ved en rate på 20°C til 100°C pr. time inntil det rustfrie stålet er ved en temperatur fra 800°C til 1100°C; og
iv) holding av det rustfrie stålet ved en temperatur fra 800°C til 1100°C i fra 5 til 50 timer.
BESKRIVELSE AV TEGNINGER
Figur 1 viser en profil av trykkfall mot driftstid for ovnsrør behandlet ifølge foreliggende oppfinnelse og konvensjonelle rør testet i NOVA Chemicals Technical Scale Pyrolysis Unit. Figur 2 viser en profil av trykkfall mot driftstid for ovner som benytter rørspiraler behandlet ifølge foreliggende oppfinnelse og konvensjonelle rørspiraler som vist i kommersielle etylencrackere.
BESTE MÅTE FOR UTFØRELSE AV OPPFINNELSEN
I etylensovnindustrien kan ovnsrørene være et enkelt rør eller flere rør og armatur sveiset sammen til dannelse av en rørspiral.
Det rustfrie stålet, fortrinnsvis varmeresistent rustfritt stål som kan benyttes ifølge foreliggende oppfinnelse, innbefatter typisk fra 13 til 50, fortrinnsvis fra 20 til 38 vekt-% krom og minst 0,2 vekt-%, opp til 3 vekt-%, fortrinnsvis ikke mer enn 2 vekt-% Mn. Det rustfrie stålet kan videre innbefatte fra 20 til 50, fortrinnsvis fra 25 til 48, vekt-% Ni; fra 0,3 til 2, fortrinnvis 0,5 til 1,5 vekt-% Si; mindre enn 5, typisk mindre enn 3, vekt-% titan, niob og alle andre spormetaller; og karbon i en mengde på mindre enn 0,75 vekt-%. Resten i det rustfrie stålet er vesentlig jern.
Det rustfrie stålets ytterste overflate har en tykkelse fra 0,1 til 15, fortrinnsvis fra 0,1 til 10, mikrometer og er en spinell av formelen MnxCr3.x04hvor x er fra 0,5 til 2. Generelt dekker denne ytterste spinelloverflaten ikke mindre enn 55%, fortrinnsvis ikke mindre enn 60%, mest foretrukket ikke mindre enn 20%, ønskelig ikke mindre enn 95% av det rustfrie stålet.
Spinellen har formelen MnxCr3_x04hvor x er fra 0,5 til 2. x kan være fra 0,8 til 1,2. Mest foretrukket er x lik 1 og spinellen har formelen MnCr204.
En fremgangsmåte for fremstilling av overflaten ifølge foreliggende oppfinnelse er ved behandling av det formede rustfrie stålet (dvs. del). Det rustfrie stålet behandles i nærvær av en atmosfære som har et oksygenpartialtrykk mindre enn IO"<18>atmosfærer, innbefattende: i) økning av det rustfrie stålets temperatur fra omgivelsestemperatur ved en rate på 20°C til 100°C pr. time inntil det rustfrie stålet er ved en temperatur fra 550°C til 750°C; ii) holding av det rustfrie stålet ved en temperatur fra 550°C til 750°C i fra 2 til 40 timer;
iii) økning av det rustfrie stålets temperatur ved en rate fra 20°C til 100°C pr. time inntil det rustfrie stålet er ved en temperatur fra 800°C til 1100°C; og
iv) holding av det rustfrie stålet ved en temperatur fra 800°C til 1100°C i fra 5 til 50 timer.
Varmebehandlingen kan karakteriseres som en oppvarming/utjevningsoppvarming-oppvarming/utjevningsoppvarmingsprosess. Den rustfrie ståldelen oppvarmes ved en spesifisert flate til en holde- eller "utjevningsoppvarmings"-temperatur i en spesifisert tidsperiode og deretter oppvarmes den ved en spesifisert rate til en sluttlig utjevningsoppvarmingstemperatur i en spesifisert tidsperiode.
I prosessen kan oppvarmingsraten i trinn (i) og (ii) være fra 20°C til 100°C pr. time, fortrinnsvis fra 60°C til 100°C pr. time. Den første "utjevningsoppvarmings"-behandlingen er ved en temperatur på 550°C til 750°C i fra 2 til 40 timer, fortrinnsvis ved en temperatur fra 600°C til 700°C i fra 4 til 10 timer. Den andre "utjevningsoppvarmings"-behandlingen er ved en temperatur fra 800°C til 1100°C i fra 5 til 50 timer, fortrinnsvis ved en temperatur fra 800°C til 1000°C i fra 20 til 40 timer.
Atmosfæren for behandlingen av stålet bør være en meget lavoksyderende atmosfære. En slik atmosfære har generelt et oksygenpartialtrykk på IO"<18>atmosfærer eller mindre, fortrinnsvis IO"<20>atmosfærer eller mindre. I en utførelse kan atmosfæren bestå vesentlig av 0,5 til 1,5 vekt-% damp, fra 10 til 99,5, fortrinnsvis fra 10 til 25 vekt-% av en eller flere gasser valgt fra gruppen bestående av hydrogen, CO og CO2og fra 0 til 89,5, fortrinnsvis fra 73,5 til 89,5 vekt-% av en inert gass. Den inerte gassen kan velges fra gruppen bestående av nitrogen, argon og helium. Andre atmosfærer som gir et lavoksyderende miljø vil være innlysende for fagfolk innen teknikken.
Andre metoder for tilveiebringelse av overflaten ifølge foreliggende oppfinnelse vil være innlysende for fagfolk innen teknikken. Det rustfrie stålet kunne for eksempel behandles med en passende beleggingsprosess, for eksempel som angitt i US patent 3.864.093.
Det er kjent at det er tilbøyelighet til å være et glødeskallag mellom overflaten til et behandlet rustfritt stål og grunnmassen. Dette er for eksempel kort omtalt i US patent 5.536.338. Uten ønske om å være bundet av noen teori, så antas det at det kan være ett eller flere glødeskallag som befinner seg mellom den ytterste overflaten ifølge foreliggende oppfinnelse og den rustfrie stålgrunnmassen. Videre, også uten å være bundet av noen teori, så antas det at ett av disse lagene kan være rikt på kromoksyder, mest sannsynlig krom(III)oksyd.
Det rustfrie stålet tilvirkes til en del og deretter behandles den egnede overflaten. Stålet kan smis, valses eller støpes. I en utførelse av oppfinnelsen er stålet i form av rørledninger eller rør. Rørene har en indre overflate ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse rørene kan benyttes i petrokjemiske prosesser slik som cracking av hydrokarboner og spesielt crackingen av etan, propan, butan og nafta, og gassolje eller blandinger derav. Det rustfrie stålet kan være i form av en reaktor eller beholder som har en indre overflate ifølge foreliggende oppfinnelse. Det rustfrie stålet kan være i form av en varmeveksler hvori en av eller begge av de indre og/eller ytre overflatene er ifølge foreliggende oppfinnelse. Slike varmevekslere kan benyttes for å regulere entalpien til et fluid som passerer i eller over varmeveksleren.
En spesielt nyttig anvendelse for overflatene ifølge oppfinnelsen er i ovnsrør eller -rørledninger som benyttes for crackingen av alkaner (for eksempel etan, propan, butan, nafta og gassolje eller blandinger derav) til olefiner (for eksempel etylen, propylen, buten, osv.). Ved en slik drift mates generelt et råmateriale (for eksempel etan) i en gassform til et rør, rørledning eller rørspiral som typisk har en yttersidediameter varierende fra 3,8 til 20,3 cm (for eksempel typiske yttersidediametre er ca. 5 cm; ca. 7,6 cm; ca. 8,9 cm; ca. 15,2 cm og ca. 17,8 cm). Røret eller rørledningen strekker seg gjennom en ovn som generelt holdes ved en temperatur fra ca. 900°C til 1050°C og utløpsgassen har generelt en temperatur fra ca. 800°C til 900°C. Når råmaterialet passerer gjennom ovnen, frigir den hydrogen (og andre biprodukter) og blir umettet (for eksempel etylen). De typiske driftsbetingelsene slik som temperatur, trykk og strømningsrater for slike prosesser er velkjent for fagfolk innen teknikken.
Foreliggende oppfinnelse vil nå bli illustrert av følgende ikke-begrensende eksempler. For både eksempel 1 og 2 hadde den analyserte ytterste overflaten (ved bruk av SEM/EDX) en tykkelse typisk mindre enn 5 mikrometer. Identifikasjon og fastsettelse av fasestrukturen til det ytterste overflatematerialet ble utført ved bruk av en kombinasjon av røntgendiffraksjon og røntgen-fotoelektronspektroskopi (XPS). Røntgendiffraksjonsenheten var en Siemens 5000 modell med DIFFRAC AT-programvare og aksess til en pulverdiffraksjonsfil-database (JCPDS-PDF). XPS-enheten var en Surface Science Laboratories Modell SSX-100. Deler i eksemplene er, med mindre annet er angitt, vektdeler (for eksempel gram) og prosent er vektprosent.
EKSEMPLER
Eksempel 1
En dampcracker-pyrolysereaktor anvender rørspiraler fremstilt av legeringer i sammensetning ved energidispersiv røntgen (EDX)-analyse (normalisert kun for innhold av metaller) er angitt i nedenstående tabell som ny. Jern, nikkel og forbindelser derav, som er tilstede i rimelige mengder, er kjent for å være katalytisk aktive ved fremstilling av koks - derfor betegnet "katalytisk koks". Ni- og Fe-innholdet i legeringen spesielt på overflaten, er derfor antydende for nevnte legerings tilbøyelighet til å katalysere koksproduksjon. Prøvestykker ble skåret fra legeringen og forbehandlet med hydrogen og damp, som beskrevet ovenfor. Prøvestykkenes overflate ble analysert og resultatene er vist i Tabell 1. Jern- og nikkelinnholdet i prøvestykkets overflate ble sterkt redusert mens innholdet av krom og mangan i overveiende grad ble forøket som vist i nedenstående Tabell 1.
Eksempel 2
Prøvestykker fra en annen legering med en forskjellig sammensetning enn den i Eksempel 1 ble også behandlet i nærvær av hydrogen og damp som beskrevet ovenfor. Prøvestykkenes overflate ble analysert og resultatene er vist i Tabell 2. Det er viktig å merke seg at det gjennom anvendelse av den ovenfor beskrevne fremgangsmåten er mulig å danne en overflate som er mangelfull på jern og nikkel.
Eksempel 3
Etter at prøvestykketestene var fullført ble et rør med en indre overflate behandlet ifølge foreliggende oppfinnelse benyttet i eksperimentelle crackingsforsøk i en enhet for pyrolyse i teknisk skala (Technical Scale Pyrolysis Unit). I dette eksemplet var tilførselen etan. Dampcracking av etan ble utført under følgende betingelser:
Enheten benytter en 5 cm rørspiral (yttersidediameter) med en viss indre modifikasjon for oppnåelse av en strøm som er utenfor det laminære strømningsområdet. Kjørelengde er normalt 50 til 60 timer før røret må renses for koks. Et rør som har en behandlet indre overflate ifølge foreliggende oppfinnelse, var i kontinuerlig drift i 200 timer ifølge figur 1, hvoretter enheten ble avstengt, ikke på grunn av kokstilstopping av rørspiralen eller trykkfall, men fordi røret hadde passert den forventede dobling av driftslengden. Koksdannelse i rørspiralen var fullstendig redusert og det var forventet at den ville ha virket i en mye lengre periode (dvs. trykkfallet er flatlinjet).
Eksempel 4
Kommersielle anleggsresultater var så gode som, og enkelte ganger bedre enn, driftslengdene til enheten for pyrolyse i teknisk skala. Resultater fra driftsperiodene i kommersielt anlegg var basert på det samme utvalg av legeringer som beskrevet heri. Betingelsene ved starten av en driftsperiode er typisk et rørspiralinnløpstrykk på 379 kPa (55 psi) og et utløpstrykk eller innløpstrykk for varmeveksler med bråkjøler på 103 kPa (15 psi). En driftsperiodes slutt er nådd når rørspiralinnløpstrykket har øket til ca. 531 kkPa (77 psi). Innløpstrykket for varmeveksler med bråkjøler vil være ved ca. 138 kPa (20 psi) ved slutten av driftsperioden. Slutten av driftsperioden er derfor når så mye koks er avsatt i rørledningen at driften må stoppes og koksen fjernes gjennom avkoksing med damp og luft. Rørene/rørspiralene som har en overflate som beskrevet heri, har vist driftsperioder på minst 100 dager og mange har virket i over 1 år. Eksempel på ovnsrørspiraler med en indre overflate ifølge foreliggende oppfinnelse: H-141 i etylenanlegg nr. 2 ved Joffire, Alberta hadde en driftstid på 413 dager uten en avkoksing; H-148 virket i 153 dager uten avkoksing; og H-142 virket i 409 dager uten en avkoksing. En normal driftstid ved lignende rater/omdannelser/osv. for ovnsrør som ikke har den indre overflaten ifølge foreliggende oppfinnelse er ca. 40 dager.
Figur 2 viser driftsperiodeprofilene for ovnsrør som har en indre overflate ifølge foreliggende oppfinnelse i forhold til en rørspiral fra en kommersiell enhet uten overflaten ifølge foreliggende oppfinnelse og viser de fordeler som er knyttet til foreliggende oppfinnelse. Avbrudd i de konvensjonelle driftsperiodene forekom når rørspiralene måtte avkokses. Rørspiralene med en indre overflate ifølge foreliggende oppfinnelse måtte ikke avkokses.
INDUSTRIELL ANVENDBARHET
Foreliggende oppfinnelse involverer en prosessteknologi som behandler overflaten til stål for i signifikant grad å redusere dets tilbøyelighet til forkoksing i karbonholdige omgivelser, slik som cracking av etan til etylen.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for behandling av rustfritt stål innbefattende fra 13 til 50 vekt-% Cr og minst 0,2 vekt-% Mn, i nærvær av en lavoksyderende atmosfære,karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter: i) økning av det rustfrie stålets temperatur fra omgivelsestemperatur ved en rate på 20°C til 100°C pr. time inntil det rustfrie stålet er ved en temperatur fra 550°C til 750°C; ii) holding av det rustfrie stålet ved en temperatur fra 550°C til 750°C i fra 2 til 40 timer; iii) økning av det rustfrie stålets temperatur ved en rate fra 20°C til 100°C pr. time inntil det rustfrie stålet er ved en temperatur fra 800°C til 1100°C; og iv) holding av det rustfrie stålet ved temperatur fra 800°C til 1100°C i fra 5 til 50 timer.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat i trinnene (i) og (iii) er temperaturrate-økningen fra 60°C til 100°C pr. time.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertv e d at trinn (ii) er ved en temperatur fra 600°C til 700°C i en tidsperiode fra 4 til 10 timer.
4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3,karakterisert vedat trinn (iv) er ved en temperatur fra 800°C til 1000°C i en tidsperiode fra 20 til 40 timer.
5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4,karakterisert vedat behandlingen utføres med damp.
6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5,karakterisert vedat Cr er tilstede i det rustfrie stålet i en mengde fra 20 til 38 vekt-%.
7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 6,karakterisert vedat Mn er tilstede i det rustfrie stålet i en mengde på 0,7 til 2 vekt-%.
8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7,karakterisert vedat den innbefatter oppvarming av det rustfrie stålet i nærvær av en oksyderende atmosfære som har et oksygenpartialtrykk som ikke er høyere enn IO"<20>atmosfærer.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat den oksyderende atmosfæren innbefatter fra 0,5 til 1,5 vekt-% damp, fra 10 til 99,5 vekt-% av én eller flere gasser valgt fra gruppen bestående av hydrogen, CO og CO2og fra 0 til 88 vekt-% av en inert gass valgt fra gruppen bestående av nitrogen, argon og helium.
NO20031068A 2000-09-12 2003-03-07 Fremgangsmåte for behandling av en rustfri stålgrunnmasse NO334671B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/660,084 US6436202B1 (en) 2000-09-12 2000-09-12 Process of treating a stainless steel matrix
PCT/CA2001/001186 WO2002022908A2 (en) 2000-09-12 2001-08-20 Process of treating stainless steel

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20031068L NO20031068L (no) 2003-03-07
NO20031068D0 NO20031068D0 (no) 2003-03-07
NO334671B1 true NO334671B1 (no) 2014-05-12

Family

ID=24648068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20031068A NO334671B1 (no) 2000-09-12 2003-03-07 Fremgangsmåte for behandling av en rustfri stålgrunnmasse

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6436202B1 (no)
EP (1) EP1325174B1 (no)
JP (1) JP4632629B2 (no)
AT (1) ATE464405T1 (no)
AU (1) AU2001287406A1 (no)
BR (1) BR0113486B1 (no)
CA (1) CA2355797C (no)
DE (1) DE60141847D1 (no)
ES (1) ES2342149T3 (no)
GC (1) GC0000303A (no)
MY (1) MY117628A (no)
NO (1) NO334671B1 (no)
TW (1) TWI230744B (no)
WO (1) WO2002022908A2 (no)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7488392B2 (en) * 2001-09-10 2009-02-10 Nova Chemicals (International) S.A. Surface on a stainless steel matrix
US7056399B2 (en) * 2003-04-29 2006-06-06 Nova Chemicals (International) S.A. Passivation of steel surface to reduce coke formation
US6899966B2 (en) 2003-06-24 2005-05-31 Nova Chemicals (International) S.A. Composite surface on a stainless steel matrix
US7128139B2 (en) * 2004-10-14 2006-10-31 Nova Chemicals (International) S.A. External ribbed furnace tubes
JP4556740B2 (ja) * 2005-03-30 2010-10-06 住友金属工業株式会社 Ni基合金の製造方法
JP4632177B2 (ja) * 2005-12-16 2011-02-16 小柳 司 使い捨て生分解性容器の製造方法
US8211548B2 (en) * 2005-12-21 2012-07-03 Exxonmobil Research & Engineering Co. Silicon-containing steel composition with improved heat exchanger corrosion and fouling resistance
DE102009039552B4 (de) * 2009-09-01 2011-05-26 Thyssenkrupp Vdm Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Eisen-Chrom-Legierung
US8747765B2 (en) 2010-04-19 2014-06-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Apparatus and methods for utilizing heat exchanger tubes
CN102399569B (zh) * 2010-09-16 2014-05-28 中国石油化工股份有限公司 一种减缓乙烯裂解炉辐射段炉管结焦和渗碳的方法
US20140323783A1 (en) 2011-05-20 2014-10-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Coke Gasification on Catalytically Active Surfaces
JP6382186B2 (ja) 2012-06-01 2018-08-29 ビーエーエスエフ キューテック インコーポレーテッド 石油化学製品を製造するための触媒表面および塗膜
CA2912061C (en) 2015-11-17 2022-11-29 Nova Chemicals Corporation Radiant for use in the radiant section of a fired heater
CA2928459A1 (en) 2016-05-02 2017-11-02 Nova Chemicals Corporation Transfer line for steam cracker with selective gas removal
KR102448809B1 (ko) 2016-07-29 2022-09-30 바스프 큐테크 인크. 촉매적 코팅, 그의 제조 방법 및 용도
WO2019175731A1 (en) 2018-03-13 2019-09-19 Nova Chemicals (International) S.A. Mitigating oxygen, carbon dioxide and/or acetylene output from an odh process
US11396692B2 (en) 2019-02-21 2022-07-26 Fluid Controls Private Limited Method of heat treating an article
CA3037315A1 (en) 2019-03-20 2020-09-20 Nova Chemicals Corporation Stable manganochromite spinel on stainless steel surface
JP7500784B2 (ja) 2020-06-23 2024-06-17 中国石油化工股▲ふん▼有限公司 コーキング防止装置、その製造方法及び使用
CN113444950B (zh) * 2021-07-08 2022-04-29 烟台新钢联冶金科技有限公司 一种硅钢高温加热炉用铬基高氮合金垫块及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3864093A (en) 1972-11-17 1975-02-04 Union Carbide Corp High-temperature, wear-resistant coating
US4078949A (en) 1976-09-02 1978-03-14 United States Steel Corporation Method for improving the surface quality of stainless steels and other chromium-bearing iron alloys
JPS55141545A (en) * 1979-04-21 1980-11-05 Nippon Steel Corp Highly corrosion resistant ferrite stainless steel
JPS59123718A (ja) * 1982-12-29 1984-07-17 Nisshin Steel Co Ltd 耐食性合金鋼板の製造法
DE3419638A1 (de) * 1984-05-25 1985-11-28 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Verfahren zur erzeugung von oxidischen schutzschichten auf der oberflaeche von metallen bzw. metallegierungen
DE3500935A1 (de) * 1985-01-12 1986-07-17 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Bauteil mit auf gegenueberliegenden seiten eines metallischen gebildes aufgebrachter korrosionsbestaendiger oxidischer beschichtung
JPS63109153A (ja) * 1986-10-28 1988-05-13 Nippon Mining Co Ltd ステンレス鋼の黒化処理方法
JPH02185962A (ja) * 1989-01-13 1990-07-20 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd 高温での耐変色性に優れるフェライト系ステンレス鋼の製造方法
JPH0593239A (ja) * 1991-09-30 1993-04-16 Kubota Corp 炭化水素類の熱分解・改質反応用管
FR2713661B1 (fr) 1993-12-13 1996-01-12 Ascometal Sa Procédé de recuit de produits sidérurgiques en acier au carbone riches en chrome et en manganèse.
US5447754A (en) * 1994-04-19 1995-09-05 Armco Inc. Aluminized steel alloys containing chromium and method for producing same
CA2164020C (en) 1995-02-13 2007-08-07 Leslie Wilfred Benum Treatment of furnace tubes
US5873951A (en) * 1996-08-23 1999-02-23 Alon, Inc. Diffusion coated ethylene furnace tubes
JP3499418B2 (ja) * 1996-11-27 2004-02-23 ジャパン・エア・ガシズ株式会社 酸化不動態膜を有するステンレス鋼およびその形成方法
JPH10280123A (ja) * 1997-04-08 1998-10-20 Sumitomo Metal Ind Ltd オゾン含有超純水用ステンレス鋼部材およびその製造方法
TW426753B (en) * 1997-06-30 2001-03-21 Sumitomo Metal Ind Method of oxidizing inner surface of ferritic stainless steel pipe
JPH11256307A (ja) * 1998-01-08 1999-09-21 Kawasaki Steel Corp 耐候性鋼材およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE60141847D1 (de) 2010-05-27
EP1325174A2 (en) 2003-07-09
BR0113486A (pt) 2003-07-15
JP2004508466A (ja) 2004-03-18
NO20031068L (no) 2003-03-07
US6436202B1 (en) 2002-08-20
MY117628A (en) 2004-07-31
NO20031068D0 (no) 2003-03-07
BR0113486B1 (pt) 2011-06-14
GC0000303A (en) 2006-11-01
EP1325174B1 (en) 2010-04-14
CA2355797A1 (en) 2002-03-12
WO2002022908A3 (en) 2002-09-19
TWI230744B (en) 2005-04-11
CA2355797C (en) 2010-12-14
AU2001287406A1 (en) 2002-03-26
JP4632629B2 (ja) 2011-02-16
WO2002022908A2 (en) 2002-03-21
ATE464405T1 (de) 2010-04-15
ES2342149T3 (es) 2010-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO334671B1 (no) Fremgangsmåte for behandling av en rustfri stålgrunnmasse
CA2355436C (en) Surface on a stainless steel matrix
US20060086431A1 (en) Surface on a stainless steel matrix
JP4664908B2 (ja) 鋼基板上の複合材料表面
MX2011003923A (es) Aleacion de niquel-cromo.
US10207242B2 (en) Alumina forming refinery process tubes with mixing element
JPS6152350B2 (no)
CN105441112A (zh) 一种在线处理烃类裂解炉管内表面的方法
WO2003072836A1 (en) Copper based alloy resistant against metal dusting and its use
AU744761B2 (en) Corrosion resistance of high temperature alloys
Mobaraki et al. Effect of cracking feedstock on carburization mechanism of cracking furnace tubes
CA2420229C (en) Stainless steel and stainless steel surface
Taghipour et al. High temperature corrosion and metal dusting failure of deflector rods in a petrochemical cracking unit
Chauhan et al. Internal carburization and carbide precipitation in Fe-Ni-Cr alloy tubing retired from ethylene pyrolysis service
Jakobi et al. Tailor-made materials for high temperature applications: New strategies for radiant coil material development
JP7090631B2 (ja) コーキングを防止する鉄スピネル表面
Bayer Surface engineered coatings for metal dusting
西山 Studies on Thermodynamic Considrations and

Legal Events

Date Code Title Description
MK1K Patent expired