重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料的制作方法

文档序号:5525882阅读:388来源:国知局
专利名称:重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料的制作方法
技术领域
本发明涉及一种使用在石油化工的重油催化裂化装置中,处在高温氧化腐蚀环境的流道管体的材料,是一种高温耐磨合金钢金属材料。
石油化工的重油催化裂化装置内部,是处在高温烟气与大流量催化剂的高速冲刷和高温氧化腐蚀的环境中,特别是再生器下部烧焦罐里分布板流道的短管材料,需要具很高的耐磨损性能。现在人们所采用的材料是高铬耐磨合金铸铁或称高铬铸铁材料,如其中含钴的高铬铸铁材料含有贵金属钴,其碳含量为2.4-2.7%,铬含量为24-27%,锰含量0.5-1.5%,硅含量为0.5-1%。这种材料的短管在装置中使用,最低的不到三个月就损坏了,有的也只能使用6、7个月就损坏,大大影响了装置的正常使用,而且含有贵金属钴和高含量的铬,使得材料及短管的生产成本很高。这种材料短管的硬度为HRC48,在重油催化裂化装置内部的高温烟气与大流量催化剂状态下硬度只有HRC35。除此之外,还有从耐腐蚀角度,采用了非金属材料或金属与非金属复合,但都因高温和温度的变化造成裂纹脱落,损坏严重,影响正常的使用。
本发明的目的是提供一种使用寿命较长、成本较低,重油催化裂化装置中耐高温磨损的短管材料。
本发明的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,仍是合金钢材料,含有碳、硅和锰及磷、硫等元素,其特征在于外加有8-15%钨2-6%钒。本发明的材料不采用贵金属钴,总的合金含量也较低,从而降低了成本。由于加有金属钨,并形成钨、钒的复合碳化物分布在合金里,大大增强了在高温状态下的耐磨性。虽然合金的含量较低,也比高铬的铸铁材料的短管更具有高温耐磨性,特别是增加的钒,有效地维持了高温状态下显微组织的稳定性和钨的碳化物的稳定性,保持高温状态的耐腐蚀性,保持高温状态的高硬度。为了降低钒的使用量,进一步降低材料的成本,还可以外加有2-4%钼。这样就增加了钒和钼配合使用的效果,配合使用所达到的维持高温细化晶粒的效果要好于各自单独的作用。还可以外加2-4%铬,与金属钨、钒或者钨、钒、钼形成多元素的碳化物分布在合金里,进一步增加高温状态的耐磨性。为了进一步提高含有钨和钒及钼合金的耐腐蚀性,碳的含量最好降低,最碳的含量最好为0.8-1.6%。硅的含量一般为0.4-0.6%,锰的含量一般为0.6-1%,磷、硫的含量还是应小于0.04%。为了进一步细化合金晶粒,最好外加有0.1-0.3%稀土钛。
本发明与已有的技术相比,具有增加和保持在高温条件下的硬度,硬度值可达HRC≥60,长期处在高温状态使用后的硬度HRC≥44,在高速冲刷和高温氧化腐蚀状态下也能有较高的寿命,比已有的高铬耐磨合金铸铁及含钴的高铬铸铁提高五倍以上,成本价格却有所下降,而且还具有强度、韧性高,安装不易破碎,受热冲击性强等特点。
下面结合实施例进一步说明本发明。
实施例1、一种本发明重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,是一种合金钢材料,其含有碳1.84%、硅1.01%、锰0.32%及其他杂质磷0.043%、硫0.024%,外加有13.5%钨、2.7%钒。按照合金钢熔炼工艺熔炼,经铸造制成上述材料的短管,并经热处理,形成了硬度为HRC≥64的高温耐磨短管。其在高温700-720℃和催化剂气流24m/s条件下工作,使用寿命最低达18个月,比含钴高铬铸铁材料短管提高了5倍。该高温耐磨短管材料使用后的硬度还能达到HRC≥45。该本发明的短管材料DL与已有的两种高铬耐磨合金铸铁SY、LY对比无冲击磨粒磨损实验结果见下面的例表,磨损实验条件为载荷2.75公斤,石英砂粒度70-140目,砂流量80g/min,底盘硬度121.7HB,磨损时间20秒。
无冲击磨粒磨损试验结果 实施例2、一种本发明重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,仍是合金钢材料,含有碳0.8%、硅0.6%、锰1%及其他杂质磷0.03%、硫0.04%,外加有10%钨、6%钒、2%铬。按照合金钢相应的熔炼工艺熔炼,并经铸造制成上述材料的短管,并经热处理,形成了硬度为HRC≥62的高温耐磨短管。在高温700-720℃和催化剂气流24m/s条件下工作,使用寿命达到最低16个月多,比含钴高铬铸铁材料短管提高了4倍多。该高温耐磨短管材料使用后的硬度还能达到HRC45。
实施例3、一种本发明重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,仍是合金钢材料,含有碳1.4%、硅0.45%、锰0.75%及其他杂质磷0.035%、硫0.03%,外加有11%钨、4%钒、2.5%铬、2%钼。按照合金钢相应的熔炼工艺熔炼,并经铸造制成上述材料的短管,并经热处理方,形成了硬度为HRC66的高温耐磨短管。在高温700-720℃和催化剂气流24m/s条件下工作,使用寿命达到最低24个月,比高铬铸铁等材料短管提高了7倍。该高温耐磨短管材料使用后的硬度还能达到HRC≥50。
实施例4、一种本发明重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,仍是合金钢材料,含有碳1.6%、硅0.5%、锰0.6%及其他杂质磷0.04%、硫0.04%,外加有12%钨、2%钒、4%铬、4%钼、0.1%钛。按照合金钢相应的熔炼工艺熔炼,并经精密铸造制成上述材料的短管,并经合金钢常用的热处理方法处理,形成了硬度为HRC≥65的高温耐磨短管。在高温700-720℃和催化剂气流24m/s条件下工作,使用寿命达到最低24个月多,比高铬铸铁等材料短管提高了7倍多。该高温耐磨短管材料使用后的硬度还能达到HRC≥53。
实施例5、一种本发明重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,仍是合金钢材料,含有碳1.6%、硅0.5%、锰0.6%及其他杂质磷0.04%、硫0.04%,外加有14.5%钨、3%钒、3%铬、3%钼、0.28%钛。按照合金钢相应的熔炼工艺熔炼,经铸造制成上述材料的短管,并经热处理,形成了硬度为HRC≥65的高温耐磨短管。在高温700-720℃和催化剂气流24m/s条件下工作,使用寿命达到最低26个月多,比高铬铸铁等材料短管提高了8倍。该高温耐磨短管材料使用后的硬度还能达到HRC≥56。
实施例6、一种本发明重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,仍是合金钢材料,含有碳1.84%、硅1.01%、锰0.32%及其他杂质磷0.043%、硫0.024%,外加有8.5%钨、2%钒、3%钼。按照合金钢相应的熔炼工艺熔炼,经铸造制成上述材料的短管,并经热处理,形成了硬度为HRC≥63的高温耐磨短管。在高温700-720℃和催化剂气流24m/s条件下工作,使用寿命达到最低19个月,比高铬铸铁等材料短管提高了5倍多。
权利要求
1.一种重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,是合金钢材料,含有碳、硅、锰及磷、硫等元素,其特征在于外加有8-15%钨、2-6%钒。
2.如权利要求1所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于外加有2-4%钼。
3.如权利要求1或2所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于外加有2-4%铬。
4.如权利要求1或2所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于碳的含量为0.8-1.6%,磷、硫的含量小于0.04%。
5.如权利要求1或2所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于外加有0.1-0.3%稀土钛。
6.如权利要求3所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于外加有0.1-0.3%稀土钛。
7.如权利要求1或2所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于加有10-12%的钨。
8.如权利要求3所说的重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,其特征在于加有10-12%的钨。
全文摘要
重油催化裂化装置的高温耐磨短管材料,是合金钢材料,含有碳、硅和锰及磷、硫等元素,外加有8-15%钨、2-6%钒。为了降低钒的使用量及材料的成本,进一步提高性能还可以外加有2-4%钼。材料不采用贵金属钴,总的合金含量也较低,从而降低了成本。由于加有金属钨,并形成钨、钒及钼复合碳化物分布在合金里,大大增强了在高温状态下的耐磨性。虽然合金的含量较低,也比高铬的铸铁材料的短管更具有高温耐磨性。
文档编号F16L9/00GK1339558SQ0012293
公开日2002年3月13日 申请日期2000年8月23日 优先权日2000年8月23日
发明者徐延伟 申请人:徐延伟
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