煉油廠管式加熱爐常用高溫爐管性能對(duì)比

張麗　代永強(qiáng)　張靜曉

摘要：當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，相關(guān)方面的資源為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了巨大的助力，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。隨著人們生活水平的提升，對(duì)于油氣資源的需求也越來(lái)越多，相應(yīng)的，對(duì)于石油化工等相關(guān)方面的性能、技術(shù)和質(zhì)量等也進(jìn)一步提高標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，本文著重針對(duì)煉油廠管式加熱爐常用高溫爐管性能等相關(guān)方面進(jìn)行對(duì)比和分析，希望通過(guò)本文的論述能夠?yàn)闃I(yè)內(nèi)人士提供有建設(shè)性的參考。

關(guān)鍵詞：煉油廠;管式加熱爐;常用高溫爐管;性能

隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國(guó)的石油化工工藝也有了很大的進(jìn)步，在煉油廠的加熱爐中廣泛應(yīng)用了更先進(jìn)的裝置和技術(shù)，例如，加氫裂化精制和油加氫等相關(guān)的技術(shù)和裝置都被廣泛應(yīng)用，并呈現(xiàn)出十分良好的應(yīng)用價(jià)值，它同時(shí)也具備著十分典型的反應(yīng)器的功能，在加熱反應(yīng)過(guò)程中，都在爐管內(nèi)開(kāi)展，所以擼管的質(zhì)量如何對(duì)于加熱爐能否真正意義上平穩(wěn)有序的運(yùn)行和起到高效運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，有著至關(guān)重要的直接影響。因?yàn)楦邷貭t管的造價(jià)特別高，在國(guó)內(nèi)的產(chǎn)量比較少，并且在質(zhì)量方面也不盡如人意，所以很多情況下都是依靠進(jìn)口的。因此，有針對(duì)性的分析和研究高溫爐管性能，對(duì)于提升加熱爐的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，都有著至關(guān)重要的直接影響。

1 高溫爐管的工作條件以及相對(duì)應(yīng)的材料性能要求

通常情況下，裂解爐管和轉(zhuǎn)化爐管所適應(yīng)的工作溫度在700～940度以?xún)?nèi)，有的爐管則要在超過(guò)1150度的溫度內(nèi)進(jìn)行工作。針對(duì)具體的工藝及技術(shù)要求而言，溫度越高，所需要的時(shí)間就會(huì)有更大的縮短，而裂解的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率也就越高，收率也就越高。因此爐管的材料使用溫度要日益提升，在行業(yè)內(nèi)著重關(guān)注使用溫度的研發(fā)，如管內(nèi)壁接觸的原料流體有一定程度的內(nèi)壓，針對(duì)裂解爐管而言，接觸介質(zhì)主要包括烷烴，芳烴等相關(guān)材料，而產(chǎn)物主要是氫氣、乙烯等相關(guān)的有機(jī)化合物。而制氫轉(zhuǎn)化爐管所接觸的介質(zhì)主要包括甲烷、蒸氣等相關(guān)的氣體，他們都普遍存在于具備腐蝕性介質(zhì)的氫氣中。轉(zhuǎn)發(fā)爐管的操作壓力比較高，這樣會(huì)使腐蝕程度進(jìn)一步加劇，而裂解的鋼裂解爐管的壓力比較低，腐蝕性更加刺激，高溫爐管的承受內(nèi)壓所導(dǎo)致的應(yīng)力以及內(nèi)外壁的溫差應(yīng)力等相關(guān)系數(shù)會(huì)發(fā)生改變，都是爐管所導(dǎo)致的，由此膨脹系數(shù)也發(fā)生很大變化。從上所述，可進(jìn)一步表明，高溫爐管所要求的環(huán)境條件十分比較嚴(yán)格，而要在這樣的環(huán)境下進(jìn)行有效工作，它就必須具備足夠良好的抗?jié)B碳性能，同時(shí)也要具備高度的耐腐蝕性能和抗高溫蠕變斷裂性能等相關(guān)方面的性能，因?yàn)橄嚓P(guān)材質(zhì)的性能指標(biāo)有著很大的差異，所以要有針對(duì)性的結(jié)合各種材質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)的適用范圍來(lái)選擇更科學(xué)合理的爐管，這樣才能夠使?fàn)t管更加高效的運(yùn)行，確保運(yùn)轉(zhuǎn)的周期更長(zhǎng)，并提供更高的效率。

2 高溫爐管材料的性能對(duì)比

2.1 化學(xué)成分

從化學(xué)成分的角度來(lái)看，比較常用的高溫爐管材料所呈現(xiàn)出的化學(xué)成分，主要是從HK和HP系列發(fā)展而來(lái)的，針對(duì)具體的化學(xué)成分而言，新型爐管材料，要結(jié)合具體情況融合多種合金，這樣可以使這種材料形成為耐高溫耐熱的合金鋼，相關(guān)的元素通過(guò)不同的方式，使其材料的高溫性能得到更有效的提升。為了從根本上有效提升爐管的高溫性能，可以結(jié)合相關(guān)元素的性質(zhì)進(jìn)一步有效添加W等多種元素，使?fàn)t管的性能更加優(yōu)越。進(jìn)一步提升高溫蠕變斷裂的強(qiáng)度以及熱疲勞強(qiáng)度，若加入金融元素，共同作用和融合，所呈現(xiàn)出的應(yīng)用效果會(huì)更加顯著。

2.2 物理性能

在實(shí)踐的過(guò)程中，比較常用的高溫爐管材料的熔點(diǎn)一般情況下都在1350～1440度，而新開(kāi)發(fā)的材料熱膨脹率都有著很大程度的提升，這從根本上有效表明，新材料的高溫性能在很大程度上有了不斷的優(yōu)化和改善，盡管HK型和HP型新材料的熱膨脹率變化不是十分明顯，但是它們的抗氧化能力特別是抗?jié)B碳能力，有了很大程度的提升，需要注意的是，新材料的熔點(diǎn)都在某種程度上有些許的下降。而HK系列要比HP系列的比熱容高。

2.3 力學(xué)性能

在實(shí)踐中比較常用的高溫爐管的材料力學(xué)性能有很大的差異，其中HK，4m材質(zhì)的力學(xué)性能要比HK40系列的要優(yōu)質(zhì)很多。

2.4 抗?jié)B碳性能和抗氧化性能

針對(duì)材料的抗?jié)B碳性能進(jìn)行有效提升，其主要途徑主要包括，在金屬的組織中有針對(duì)性的加入V.W等相關(guān)的元素，這些元素有著比較細(xì)化的性能，可以使其抗?jié)B碳能力得到更大程度的提升。如果在材料中有針對(duì)性的添加si和w，對(duì)提升其抗?jié)B碳能力效果更加明顯。而如果要提升其抗溫氧化性能，其主要途徑是確保爐管表面能夠形成比較致密并且和機(jī)體材料牢固結(jié)合的氧化膜，這些合金氧化膜有著特別良好的保護(hù)效果，可以從根本上有效規(guī)避金屬被繼續(xù)氧化。

2.5 高溫蠕變斷裂性能

上文所述的耐熱鋼爐管材料都有著抗高溫、抗蠕變性能，性能表現(xiàn)都比較良好，都可以在很大程度上有效應(yīng)用于制氫轉(zhuǎn)化爐管和裂解爐管中，材料高溫蠕變斷裂強(qiáng)度的提高，其主要原因是因?yàn)閏r與c形成鉻的碳化物。同時(shí)ti，wnb等相關(guān)的合金金屬，可以從根本上提升其抗蠕變斷裂性能。

3 結(jié)果

從上面的研究和分析可以有效看出，新的材料要比以往使用的材料在性能等方面有比較大的優(yōu)勢(shì)，其原因主要是由于在使用的過(guò)程中，不斷對(duì)爐管材料進(jìn)行有針對(duì)性的綜合指標(biāo)改進(jìn)，以期其達(dá)到生產(chǎn)和使用的目的，針對(duì)其中的性能而言，要有針對(duì)性的結(jié)合相關(guān)材料的性能優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提升其抗氫腐蝕性能。因此，制氫轉(zhuǎn)化爐管和裂解爐管的選擇就是必然之選。