PL175137B1 - Sposób odnowy własności użytkowych rur rozkładczych ze staliwa wysokostopowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób odnowy własności użytkowych rur rozkładczych ze staliwa wysokostopowego obejmujący etap obróbki cieplnej oraz etap prostowania rur, znamienny tym, że całą rurę lub jej odcinek nagrzewa się dwustopniowo, najpierw do temperatury w zakresie 923 K do 973 K z szybkością co najmniej 0,01 K/h i wygrzewa się ją w tej temperaturze przez okres do 120 minut, po czym podwyższa się temperaturę nagrzewania do wysokości nie większej niż 1723 K z szybkością co najmniej 0,01 K/h i wygrzewa się w tej temperaturze przez okres co najmniej 1 minuty, a następnie nagrzaną rurę przesyca się do temperatury poniżej 573 K, po czym poddaje się ją w tej temperaturze prostowaniu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odnowy własności użytkowych rur rozkładczych ze staliwa wysokostopowego, zwłaszcza typu Fe-Ni-Cr po ich wieloletniej pracy w trudnych warunkach pieca rozkładczego.

Odnowa własności użytkowych obejmuje poprawę własności mechanicznych rur w wysokiej temperaturze, głównie odporności na pełzanie oraz ich geometrii.

Rury rozkładcze stanowią istotny element instalacji w przemyśle chemicznym, petrochemicznym lub gazowniczym. Stanowią one wymienniki ciepła, wewnątrz których przebiegają endotermiczne reakcje chemiczne w temperaturze do 1020°C i ciśnieniu do 45 Atm. Do budowy tych rur stosuje się lane stopy z grupy Fre-Ni-Cr z wieloma dodatkami uszlachetniającymi. Eksploatacja rur w tak ekstremalnych warunkach/temperatura, ciśnienie, korozja wysokotemperaturowa/ powoduje, że struktura stopu z którego wykonane są rury ulega niekorzystnym zmianom, co powoduje spadek własności mechanicznych rur w temperaturze pracy i zmianę ich geometrii.

Znane są sposoby regeneracji mające na celu przywrócenie geometrii rur i własności mechanicznych materiału, z którego są wykonane.

Z polskiego opisu patentowego nr 122 506 znany jest sposób regeneracji polegający na cięciu rury na odcinki, wygrzewaniu wyboczonych odcinków w temperaturze 1100 -1750 K, prostowaniu ich na gorąco, a następnie układaniu nowej rury z odcinków, przy czym skrajne odcinki przedstawione są do części środkowej zaś środkowe na zewnątrz:

Z polskiego opisu patentowego nr 118 341 znany jest sposób regeneracji własności mechanicznych stopów typu Fe - Ni -Cr, polegający na dwuetapowym wygrzewaniu. Najpierw stop poddaje się procesowi przesycania w temperaturze 1090 - 1700 K przez okres 5 min. do 750 godzin, a następnie starzenia w temperaturze 720 - 1170 K przez okres 5 min. do 950 godzin, przy czym czas wygrzewania jest odwrotnie proporcjonalny do wysokości temperatury.

Inny sposób poprawiania własności mechanicznych oraz kształtu elementów ze staliwa austenitycznego znany jest z polskiego opisu zgłoszenia nr P-277 829 (BUP 18/90). Według tego sposobu elementy prostuje się na gorąco w temperaturze 700 - 820°C, a

175 137 następnie wygrzewa się je w temperaturze nie przekraczającej 650°C w ciągu co najmniej 600 sekund, po czym podnosi się temperaturę do 1150 - 1400°C i wygrzewa w tej temperaturze w ciągu co najmniej 600 sekund.

Według polskiego opisu patentowego 165 807 znany jest sposób regeneracji rur katalitycznych na drodze wstępnego prostowania na zimno, nagrzewania do temperatury przesycania przez okres 1 min. na 1 mm grubości ścianki, następnie chłodzenia do temperatury 300 - 500°C i prostowania w tj temperaturze. Korzystna temperatura nagrzewania wynosiła 1040±50°C.

Znane metody odnowy własności użytkowych rur ze staliwa wysokostopowego wykazują szereg wad.

Sposób znany z opisu patentowego 122 506 jest uciążliwy, pracochłonny i drogi, a osiągane rezultaty są niezadawalające. Uzyskuje się bowiem jedynie poprawę kształtu rury a nie przywrócenie odpowiedniej prostości i własności mechanicznych. Metoda znana z opisu 118 341 pozwala jedynie na regenerację własności mechanicznych stopów, bez przywrócenia kształtu rury. Jednocześnie stosowana obróbka cieplna nie pozwala na uzyskanie wymaganych własności mechanicznych stopów w warunkach eksploatacyjnych, szczególnie odporności na pełzanie. Znana z opisu P-277 829 metoda jest pracochłonna i droga, z uwagi na duże zużycie energii niezbędnej dla prostowania rur na gorąco. Wadą sposobu znanego z opisu patentowego 165 807 jest powstawanie uszkodzeń w trakcie wstępnego prostowania rur na zimno oraz duża pracochłonność z tym związana. Ponadto ogrzewanie prowadzone jest w tej metodzie zbyt szybko.

Celem wynalazku jest poprawa geometrii rur katalitycznych oraz odnowienie w procesie regeneracji, przy optymalnych warunkach, wysokich własności mechanicznych /głównie odporności na pełzanie/ staliw z grupy Fe - Ni - Cr, z których odlewane są rury po ich długoletniej pracy w wysokiej temperaturze.

Zgodnie z wynalazkiem całe rury rozkładcze lub ich odcinki po wymontowaniu z instalacji i po usunięciu katalizatora poddawane są obróbce cieplnej, korzystnie w piecu sekcyjnym o ruchomym trzonie. Najlepsze rezultaty osiąga się gdy nagrzewanie i obróbka cieplna odbywają się w czasie przesuwu rur w piecu. Pierwszym etapem jest nagrzewanie do temperatury 923 K do 973 K z szybkością co najmniej 0,01 K/h i wytrzymanie w tej temperaturze przez okres do 120 min. W drugim etapie podwyższa się temperaturę nagrzewania do wysokości nie większej niż 1723 K z szybkością co najmniej 0,01 K/h i wygrzewa się w tej temperaturze przez okres co najmniej 1 min. Następnie nagrzaną rurę przesyca się do temperatury poniżej 573 K, po czym poddaje się ją w tej temperaturze prostowaniu, korzystnie walcarce skośnej w co najmniej jednym przepuście. W etapie przesycania najlepsze rezultaty daje używanie regulowanego nadmuchu powietrza.

Sposób według wynalazku pozwala na odtworzenie własności mechanicznych stopów, z których odlewane są rury katalityczne oraz geometrii rur w stopniu pozwalającym na przedłużenie ich czasu pracy o 7 - 9 lat.

Przykład I. Odnowa własności użytkowych rur rozkładczych ze stopu 12ANC40 po 9 latach pracy

W pierwszym etapie regeneracji nagrzano rury w piecu z ruchomym trzonem z szybkością 2,5 K/min do temperatury 928 K i wytrzymano w tej temperaturze 10 min. Następnie przesunięto rury do strefy pieca w temperaturze 1493 K stosując szybkość nagrzewania 3,5 K/min. W tej temperaturze wytrzymano rury przez okres 1 godziny. Zabieg przesycania wykonano w powietrzu przy nadmuchu pod ciśnieniem ok. 0,5 MPa uzyskając po 3 min. temperaturę 553 K. Następnie rury o temperaturze 553 K poddano prostowaniu na walcarce skośnej wykonując dwa przepusty. Uzyskano prostość 0,33 mm/Ί m. Uzyskano wymaganą geometrię rur oraz poprawę własności mechanicznych staliwa 12ANC40:

175 137

Temperatura badania	293	K	1093 K
Rm MPa	A10 %	Rm MPa	A10 %
Przed odnową	260	0	228	12,4
Po odnowie	536	11,2	415	20,9

Przykład II. Odnowa własności użytkowych rur rozkładczych ze stopu 45X25H20C po 5 latach pracy

W pierwszym etapie nagrzewano rury w piecu z ruchomym trzonem z szybkością 3K/min. do temperatury 953 K i wygrzewano w tej temperaturze przez 15 min.

Następnie przesunięto rury do strefy pieca o temperaturze 1473 K nagrzewając je z szybkością 5 K/min i w tej temperaturze wytrzymano przez 50 min. Zabieg przesycania wykonano w powietrzu przy nadmuchu pod ciśnieniem ok. 0,5 MPa, uzyskując po 4 min, 523 K. Następnie rury o temperaturze 523 K poddano prostowaniu na walcarce skośnej wykonując dwa przepusty. Uzyskano prostość 0,25 mm/m.

Uzyskano wymaganą geometrię oraz poprawę własności mechanicznych rur z staliwa 45X25H20C.

	293 K	1093 K
Temperatura	Rm	A10	Rm	A10
badania	MPa	%	MPa	%
Przed odnową	352	2,8	166	1,2
Po odnowie	455	10,2	235	25,6

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (4)

1. Za strzeżenia patentowe

   1. Sposób odnowy własności użytkowych rur rozkładczych ze staliwa wysokostopowego obejmujący etap obróbki cieplnej oraz etap prostowania rur, znamienny tym, że całą rurę lub jej odcinek nagrzewa się dwustopniowo, najpierw do temperatury w zakresie 923 K do 973 K z szybkością co najmniej 0,01 K/h i wygrzewa się ją w tej temperaturze przez okres do 120 minut, po czym podwyższa się temperaturę nagrzewania do wysokości nie większej niż 1723 K z szybkością co najmniej 0,01 K/h i wygrzewa się w tej temperaturze przez okres co najmniej 1 minuty, a następnie nagrzaną rurę przesyca się do temperatury poniżej 573 K, po czym poddaje się ją w tej temperaturze prostowaniu.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że obróbka cieplna odbywa się w czasie przesuwu rur w piecu sekcyjnym o ruchomym trzonie.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap przesycania prowadzi się przy użyciu regulowanego nadmuchu powietrza.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prostuje się rurę w walcarce skośnej w co najmniej jednym przepuście.