专利名称：一种防止高温炉管结焦的方法
技术领域：
本发明属于高温炉管的技术领域，特别涉及一种通过喷涂来解决高温炉管渗碳以及结焦的方法。
背景技术：
高温炉管是炼油厂和化工厂提供热源的设备，其作用是将介质(油料或气体)加热至工艺所需要的温度。随着科学技术的发展及石油化工工艺的日益进步，为了获得高质量的石油化工产品，降低提炼过程中的成本消耗，各种改进高温炉管的设计得到了推广和应用。高温炉管在生产中主要应用于裂解炉管和转化炉管。炉管内壁接触的是原料流体(有一定内压)，外壁为高温燃烧气体。石油化工行业的乙烯裂解炉管在高温碳氢化合物混和气氛中工作，碳氢化合物裂解释放出活性碳原子，不断向管壁渗透、扩散，造成炉管渗碳。由于渗碳层与非渗碳层之间膨胀系数存在差异，以及渗碳层的形成造成炉管力学性能的显著下降，在交变温度的作用下，炉管易于产生裂纹，直至发生断裂，重者爆炸燃烧， 轻者停工停产。为了解决渗碳造成的影响，生产中常使用的清焦方法如下
I、利用高速流动的水蒸气对焦垢层的冲刷作用以及水蒸气在高温下与焦炭发生化学反应生成氧化碳和氢气清除管内结焦，这种方法在发明专利一种管式裂解炉在线清焦的方法CN200710120653. 3和实用新型专利在线清焦装置CN201020501506. 8中已经有所介绍，但是这种清焦过程中炉管易发生堵塞，清焦效果较差，而且额外的加热炉和需要的备用高温炉管都大大增加了清焦的成本。2、通过改进炉管材料来防止渗碳的方法，在炉管成分设计中加入Cr，Ni等微量元素或稀土元素来提高炉管的力学性能，改善管材的抗渗碳性能，但是微量元素或稀土元素的加入将同样面临清焦成本过高的问题。3、通过改善炉管内壁的结构来防止渗碳的方法也越来越被人们所关注，此方法中通过改变炉管内壁的结构和形状，在管口设计内螺旋叶片等结构改变原料气体的路径，使气体产生乱流从而防止管内壁结焦，但是此种方法使高炉管内容易产生滞留层，也会导致局部严重结焦的现象。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种防止高温炉管结焦的方法，通过对高温炉管内壁喷涂碳化物难以形成的涂层，并对涂层进行镜面加工，在高温炉管内壁形成一层镜面涂层，这种涂层不会产生滞留层，将大大减小渗碳，避免结焦的产生。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是首先对高温炉管的内壁进行表面预处理，然后在高温炉管的内壁通过等离子喷涂技术制备一层不易形成碳化物的涂层，最后对涂层进行镜面加工处理，从而在高温炉管内壁得到镜面涂层。
所述表面预处理具体步骤包括使用有机溶剂或/和碱液进行清洗，然后进行表面粗化处理。所述等离子喷涂具体工艺参数为高温炉管预热温度为100_15(TC、喷涂距离为 60-100mm、喷涂角度为45-60度、工作气流量为I. 5-2. 5m3/h、送粉气流量为O. 6-0. 8 m3/h、 电功率为25-35kW。所述不易形成碳化物的涂层是由下述成分的涂料喷涂而成Ni的质量百分含量为45%-55%，Cr的质量百分含量为15%_40%，Fe的质量百分含量为10%_20%，Mn的质量百分含量为5%-30%。所述不易形成碳化物的涂层的涂料的粒度为50-300 μ m。所述不易形成碳化物的涂层的厚度为O. 5_5cm。所述镜面加工处理具体步骤包括车削加工处理和机械抛光处理。所述高温炉管内壁得到镜面涂层的表面粗糙度为O. 08-0. 5 μ m。所述碱液采用质量浓度10%_15%的氢氧化钠溶液。本发明的显著效果是对高温炉管进行预处理之后，在高温炉管内壁通过等离子喷
涂技术喷涂一层不易形成碳化物的涂层，然后对此涂层进行镜面加工处理，获得的镜面涂
层不会产生滞留层，从而可以使得炉管的渗碳大大减小，避免结焦的产生，这种方法处理的
高温炉管热传导稳定，也不会产生过热过烧的现象，不需要进行清焦处理，减少了额外的加
热炉和的备用高温炉管的使用，成本大大降低，节能环保，具有较好的经济效益和环保效 .、/■
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图I为一种防止高温炉管结焦的方法的流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例和附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。实施例I
一种防止高温炉管结焦的方法，
首先，对高温炉管的内壁进行表面预处理，表面预处理具体步骤包括使用10%的NaOH 碱溶液和丙酮溶液清洗高温炉管内壁的净化处理过程和对其内壁表面进行表面粗化处理。 碱液和丙酮溶液清洗的目的是除去工件表面的污垢，如氧化皮、油溃等。粗化处理的目的是增加涂层和高温炉管表面之间的接触面，使净化处理过的表面更加活化，提高涂层的结合强度。同时，高温炉管表面粗化还可改变涂层中残余应力的分布。常用的粗化处理方法有喷砂、机械加工、电拉毛以及喷涂自粘结材料作中间过渡层
坐寸ο然后，在高温炉管的内壁通过等离子喷涂技术制备一层不易形成碳化物的涂层， 等离子喷涂具体工艺参数为高温炉管预热温度为150°C、喷涂距离为60mm、喷涂角度为45 度、工作气流量为I. 5m3/h、送粉气流量为O. 6 m3/h、电功率为35kW。预热的目的是为了消除高温炉管内壁的水分和湿气，提高喷涂粒子与工件接触时
4的界面温度，并减少涂层界面应力，避免涂层开裂。等离子喷涂方法弧柱细，电流密度大，气体电离充分，能量集中、温度高，能熔化高熔点和高硬度材料，可喷涂的材料极为广泛，又由于喷涂粉末被加热的温度高，获得的动能大(粒子可被加速到亚音速甚至超音速)，得到的涂层致密度高，结合强度好。不易形成碳化物的涂层采用下述成分的涂料喷涂而成Ni的质量百分含量为 55%, Cr的质量百分含量为15%，Fe的质量百分含量为10%，Mn的质量百分含量为20%，涂料的粒度为50 μ m ;喷涂形成的不易形成碳化物涂层的厚度为5cm。涂层中的Cr将形成不含FeO的Cr氧化膜，阻止产生渗碳，高温炉管不产生渗碳， 从而防止产生结焦现象，高温炉管的寿命增加。最后，对涂层进行镜面加工处理，镜面加工处理具体步骤包括车削加工处理和机械抛光处理；高温炉管内壁得到镜面涂层的表面粗糙度为O. 08 μ m，从而在高温炉管内壁得到镜面涂层。通过上述方法制备的内壁喷涂镜面涂层的高温炉管可以避免结焦的问题，应用于裂解炉管和转化炉管之中。实施例2
一种防止高温炉管结焦的方法，
首先，对高温炉管的内壁进行表面预处理，表面预处理具体步骤包括使用15%的NaOH 碱溶液清洗高温炉管内壁，然后对其内壁表面进行表面粗化处理。然后，在高温炉管的内壁通过等离子喷涂技术制备一层不易形成碳化物的涂层， 等离子喷涂具体工艺参数为高温炉管预热温度为100°c、喷涂距离为100mm、喷涂角度为 60度、工作气流量为2. 5m3/h、送粉气流量为O. 8 m3/h、电功率为25kW。所述不易形成碳化物的涂层采用下述成分涂料喷涂而成Ni的质量百分含量为 45%，Cr的质量百分含量为40%，Fe的质量百分含量为10%，Mn的质量百分含量为5%，涂料的粒度为300 μ m ;喷涂形成碳化物涂层的厚度为O. 5cm。最后，对涂层进行镜面加工处理，从而在高温炉管内壁得到镜面涂层，镜面加工处理具体步骤包括车削加工处理和机械抛光处理，高温炉管内壁得到镜面涂层的表面粗糙度为O. 5 μ m。通过上述方法制备的内壁喷涂镜面涂层的高温炉管可以避免结焦的问题，应用于裂解炉管和转化炉管之中。实施例3
一种防止高温炉管结焦的方法，
首先，对高温炉管的内壁进行表面预处理，表面预处理具体步骤包括使用10%的KOH碱溶液和乙醇溶液清洗高温炉管内壁，然后对其内壁表面进行表面粗化处理。然后，在高温炉管的内壁通过等离子喷涂技术制备一层不易形成碳化物的涂层， 所述等离子喷涂具体工艺参数为高温炉管预热温度为120°C、喷涂距离为80mm、喷涂角度为50度、工作气流量为2m3/h、送粉气流量为O. 7 m3/h、电功率为30kW。所述不易形成碳化物的涂层采用下述成分涂料喷涂而成Ni的质量百分含量为 50%，Cr的质量百分含量为20%，Fe的质量百分含量为20%，Mn的质量百分含量为10%，涂料的粒度为100 μ m ;形成碳化物涂层的厚度为3cm。
最后，对涂层进行镜面加工处理，从而在高温炉管内壁得到镜面涂层，镜面加工处理具体步骤包括车削加工处理和机械抛光处理，高温炉管内壁得到镜面涂层的表面粗糙度为O. I μ m。通过上述方法制备的内壁喷涂镜面涂层的高温炉管可以避免结焦的问题，应用于裂解炉管和转化炉管之中。
权利要求
1.一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是首先对高温炉管的内壁进行表面预处 理，然后在高温炉管的内壁通过等离子喷涂技术制备一层不易形成碳化物的涂层，最后对 涂层进行镜面加工处理，从而在高温炉管内壁得到镜面涂层。
2.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述表面预处理 具体步骤包括使用有机溶剂或/和碱液进行清洗，然后进行表面粗化处理。
3.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述等离子喷 涂具体工艺参数为高温炉管预热温度为100-150°C、喷涂距离为60-100mm、喷涂角度为 45-60度、工作气流量为1. 5-2. 5m3/h、送粉气流量为0. 6-0. 8 m3/h、电功率为25_35kW。
4.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述不易形成碳 化物的涂层是由下述成分的涂料喷涂而成Ni的质量百分含量为45%-55%，Cr的质量百分 含量为15%-40%，Fe的质量百分含量为10%-20%，Mn的质量百分含量为5%_30%。
5.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述不易形成碳 化物的涂层的涂料的粒度为50-300 u m。
6.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述不易形成碳 化物的涂层的厚度为0. 5-5cm。
7.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述镜面加工处 理具体步骤包括车削加工处理和机械抛光处理。
8.根据权利要求1所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述高温炉管内 壁得到镜面涂层的表面粗糙度为0. 08-0. 5 u m。
9.根据权利要求2所述的一种防止高温炉管结焦的方法，其特征是所述碱液采用质 量浓度10%-15%的氢氧化钠溶液。
全文摘要
本发明属于高温炉管的技术领域，特别涉及一种通过喷涂来解决高温炉管渗碳与结焦的方法，另外还涉及该方法制备的高温炉管。一种防止高温炉管结焦的方法，首先对高温炉管的内壁进行表面预处理，然后在高温炉管的内壁通过等离子喷涂技术制备一层不易形成碳化物的涂层，最后对涂层进行镜面加工处理，从而在高温炉管内壁得到镜面涂层。本发明的显著效果是获得的镜面涂层不会产生滞留层，从而可以使得炉管的渗碳大大减小，避免结焦的产生，这种方法处理的高温炉管热传导稳定，也不会产生过热过烧的现象，不需要进行清焦处理，减少了额外的加热炉和的备用高温炉管的使用，成本大大降低，节能环保，具有较好的经济效益和环保效益。
文档编号C10G9/16GK102605311SQ201210032579
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者谭毅 申请人:谭毅