煉油廠管式加熱爐常用高溫爐管性能對比

張麗　代永強　張靜曉

摘要：當前，我國經濟社會取得了突飛猛進的發(fā)展，相關方面的資源為經濟發(fā)展提供了巨大的助力，在經濟發(fā)展的過程中起著至關重要的作用。隨著人們生活水平的提升，對于油氣資源的需求也越來越多，相應的，對于石油化工等相關方面的性能、技術和質量等也進一步提高標準。基于此，本文著重針對煉油廠管式加熱爐常用高溫爐管性能等相關方面進行對比和分析，希望通過本文的論述能夠為業(yè)內人士提供有建設性的參考。

關鍵詞：煉油廠;管式加熱爐;常用高溫爐管;性能

隨著科學技術突飛猛進的發(fā)展，我國的石油化工工藝也有了很大的進步，在煉油廠的加熱爐中廣泛應用了更先進的裝置和技術，例如，加氫裂化精制和油加氫等相關的技術和裝置都被廣泛應用，并呈現(xiàn)出十分良好的應用價值，它同時也具備著十分典型的反應器的功能，在加熱反應過程中，都在爐管內開展，所以擼管的質量如何對于加熱爐能否真正意義上平穩(wěn)有序的運行和起到高效運轉的作用，有著至關重要的直接影響。因為高溫爐管的造價特別高，在國內的產量比較少，并且在質量方面也不盡如人意，所以很多情況下都是依靠進口的。因此，有針對性的分析和研究高溫爐管性能，對于提升加熱爐的生產效率和經濟效益，都有著至關重要的直接影響。

1 高溫爐管的工作條件以及相對應的材料性能要求

通常情況下，裂解爐管和轉化爐管所適應的工作溫度在700～940度以內，有的爐管則要在超過1150度的溫度內進行工作。針對具體的工藝及技術要求而言，溫度越高，所需要的時間就會有更大的縮短，而裂解的反應轉化率也就越高，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)內著重關注使用溫度的研發(fā)，如管內壁接觸的原料流體有一定程度的內壓，針對裂解爐管而言，接觸介質主要包括烷烴，芳烴等相關材料，而產物主要是氫氣、乙烯等相關的有機化合物。而制氫轉化爐管所接觸的介質主要包括甲烷、蒸氣等相關的氣體，他們都普遍存在于具備腐蝕性介質的氫氣中。轉發(fā)爐管的操作壓力比較高，這樣會使腐蝕程度進一步加劇，而裂解的鋼裂解爐管的壓力比較低，腐蝕性更加刺激，高溫爐管的承受內壓所導致的應力以及內外壁的溫差應力等相關系數(shù)會發(fā)生改變，都是爐管所導致的，由此膨脹系數(shù)也發(fā)生很大變化。從上所述，可進一步表明，高溫爐管所要求的環(huán)境條件十分比較嚴格，而要在這樣的環(huán)境下進行有效工作，它就必須具備足夠良好的抗?jié)B碳性能，同時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方面的性能，因為相關材質的性能指標有著很大的差異，所以要有針對性的結合各種材質的優(yōu)缺點和相對應的適用范圍來選擇更科學合理的爐管，這樣才能夠使爐管更加高效的運行，確保運轉的周期更長，并提供更高的效率。

2 高溫爐管材料的性能對比

2.1 化學成分

從化學成分的角度來看，比較常用的高溫爐管材料所呈現(xiàn)出的化學成分，主要是從HK和HP系列發(fā)展而來的，針對具體的化學成分而言，新型爐管材料，要結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，相關的元素通過不同的方式，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，可以結合相關元素的性質進一步有效添加W等多種元素，使爐管的性能更加優(yōu)越。進一步提升高溫蠕變斷裂的強度以及熱疲勞強度，若加入金融元素，共同作用和融合，所呈現(xiàn)出的應用效果會更加顯著。

2.2 物理性能

在實踐的過程中，比較常用的高溫爐管材料的熔點一般情況下都在1350～1440度，而新開發(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 力學性能

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

2.4 抗?jié)B碳性能和抗氧化性能

針對材料的抗?jié)B碳性能進行有效提升，其主要途徑主要包括，在金屬的組織中有針對性的加入V.W等相關的元素，這些元素有著比較細化的性能，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性的添加si和w，對提升其抗?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體材料牢固結合的氧化膜，這些合金氧化膜有著特別良好的保護效果，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用于制氫轉化爐管和裂解爐管中，材料高溫蠕變斷裂強度的提高，其主要原因是因為cr與c形成鉻的碳化物。同時ti，wnb等相關的合金金屬，可以從根本上提升其抗蠕變斷裂性能。

3 結果

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，其原因主要是由于在使用的過程中，不斷對爐管材料進行有針對性的綜合指標改進，以期其達到生產和使用的目的，針對其中的性能而言，要有針對性的結合相關材料的性能優(yōu)勢，進一步提升其抗氫腐蝕性能。因此，制氫轉化爐管和裂解爐管的選擇就是必然之選。