Науглероживание

Рис. 11-3. Науглероживание материалов в среде, состоящей нз 2% СН4 и 98% Hj, за 100 ч

Скорость науглероживания стали существенно зависит от активности газовой среды. Наиболее активным ее компонентом является оксид углерода. Имеется информация [37] о том. Что процесс диффузии углерода в металл за счет диссоциации СО усиливается действием Н2. В пирозмеевиках печей пиролиза углеводородного сырья науглероживающая среда состоит из смеси компонентов, которые науглероживают и обезуглероживают сталь. Происходят следую)цие реакции [c.165]

Практика эксплуатации этиленовых установок показала, что науглероживание трубчатого змеевика печи обычно происходит при температуре газов пиролиза выше 800 °С и выходе этилена более 22% . Чем выше эти параметры, тем больше внимания следует уделять подбору материалов для труб, совершенствованию конструкции печи, улучшению процесса сжигания топлива и равномерному распределению тепла по змеевику. [c.169]

Рис. 5.34, Содержание хрома в поверхностном слое М1еталла при 1056°С в зависимости от глубины взятия пробы металла I при науглероживании сплава ВЖ99 в продуктах сгорания топлив.

С учетом указанного графика принята рекомендация по рациональному использованию центробежнолитых печных труб в определенных рабочих условиях и средах. В ней, в частности, предлагается ограничивать первоначальное содержание азота в аустенитных сталях в пределах максимума, равного 0,03%. При такой предельной концентрации азота печные трубы можно эксплуатировать в науглероживающей среде примерно до степени насыщения стали углеродом 2%, т. е. до пограничной линии (рис. У-12). Трубы с таким содержанием углерода еще работоспособны, и ири их ремонте допускается применение сварки. Только ири достижении степени науглероживания стали 3% трубы подлежат замене. Используя эту рекомендацию, можно предотвратить аварийное разрушение печных труб и правильно прогнозировать срок их ремонта. [c.164]

Наиболее простыми путями уменьшения опасности науглероживания катализатора являются уменьшение температуры процесса и увеличение удельного расхода водяного пара. При этом удается без осложнений перерабатывать жидкое углеводородное сырье, содержащее до 12% ненасыщенных компонентов (см. табл. 30, № 8). [c.46]

Считается общепризнанным, что окислы щелочных и щелочноземельных металлов, введенные в состав катализаторов конверсии углеводородов, способны понижать склонность этих контактов к науглероживанию в условиях иХ эксплуатации. [c.48]

Для катализаторов конверсии бензина с пониженной склонностью к науглероживанию характерно относительно малое содержание окиси кремния. Уменьшение содержания окиси кремния в катализаторе с 5 до 2% (при сохранении неизменным соотношения других компонентов) приводит к тому, что углистых отложений при этом практически не образуется (см. табл. 30, № 16 и 17). Поэтому содержание окиси кремния в катализаторах рассматриваемого типа не должно превышать 2 или, в крайнем случае, 5% (см. табл. 30, № 18 и 19). [c.48]

КОЙ коррозии металла в результате науглероживания . Интенсивность науглероживания , протекающего с участием свободных радикалов пламени, повышается с уменьшением полноты сгорания топлива и при нестационарном режиме горения. Наличие сернистых соединений в топливах снижает интенсивность науглероживания (рис. 5 34). [c.181]

Новые стали и сплавы для печных труб. В основу разработки новых сталей и сплавов для печных труб высокотемпературных печей заложена сопротивляемость материала науглероживанию, которая зависит от соотношения никеля к хрому в марке сплава и наличия легирующих элементов ниобия, вольфрама, алюминия, титана, кремния и редкоземельных металлов. [c.38]

Влияние защитной оксидной пленки на внутренней поверхности труб. Особое значение для предотвращения науглероживания жаростойких сталей имеет защитная оксидная пленка, образующаяся на поверхности труб в результате химической реакции на границе раздела фаз газ — металл. К защитным пленкам относят тугоплавкие оксиды металлов. Оксиды железа, например, имеют низкую температуру спекания, характеризуются высокой способностью к самодиффузии и диффузии элементов через них поэтому такие оксиды плохо защищают металл от разрушения. Оксиды же хрома и кремния, наоборот, обладают очень высокими температурами плавления и спекания, а также малой диффузионной способностью, вследствие чего хорошо защищают металл. [c.170]

Из уравнений следует, что процесс науглероживания до некоторой степени обратим и управляется отношением СО к СО2. Наличие в перерабатываемом сырье СН4 влияет на процесс науглероживания косвенно, через реакцию с обезуглероживающим компонентом СО2 [c.165]

Следовательно, метан является поставщиком СО, и его обычно добавляют при газовой цементации металла для предотвращения обезуглероживания. Ряд работ свидетельствует о том, что науглероживание и последующее окисление сталей наблюдается также в среде чистого СО [39—41]. [c.165]

Выше указывалось, что процесс насыщения металла углеродом сопровождается окислением, которому подвергаются карбиды, превращаясь в оксиды. При этом подчеркивается [37], что с увеличением зоны науглероживания растет и зона окисления. [c.169]

Рис. У-2. Графики областей применения сталей различных марок а —по содержанию компонентов / — сталь, 2%1 Сг и 0,5% Мо г —сталь. 1% Сг и 0,5% Мо — углеродистая сталь. 0,5% Мо 4 — углеродистая сталь (/1—область обезуглероживания, В — водородная коррозия) — температура процесса — парциальное давление водорода б — по глубине науглероживания в условиях гидрориформинга при 565 °С и давлении 1,8 МПа состав циркулируьэщего газа 70—53% водорода, 15—22% метана 15—25% этана и пропана / — сталь, 4—6% Сг и 0,5% Мо 2 — сталь, 1,25% Сг и 0,5% Мо Л — глубина науглероженного слоя стали х — время эксплуатации

Особая роль защитных свойств, которыми обладают оксидные пленки, образуемые крбмнием, подчеркивается во многих исследованиях. Экспериментально найдено пороговое значение степени легирования стали кремнием. Стали, содержащие 1,7% Кремния и более, дают стойкие нленки, которые существенно повышают сопротивляемость металла науглероживанию. Так, для жаростойкой стали 20Х25Н20С2 оптимальная степень легирования кремнием составляет 2,4—2,65% 51. Трубы из такой стали с чистотой обработки поверхности VI—8 классов показали очень высокую стойкость к воздействию углерода. [c.171]

Хрупкое разрушение печных труб возможно на установках каталитического риформинга. Перерабатываемое углеводородное сырье и водород при 530—600 °С и избыточном давлении 2—5 МПа, воздействуя на печные трубы, вызывают поверхностное науглероживание. Глубина науглероживания труб из стали 15Х5М в этих условиях достигает 3,5—5,0 мм за 7— 8 лет эксплуатации. Кроме того, при длительной работе в установленном режиме в сталях происходят структурные изменения. Эти изменения, приводящие к снижению механических характеристик прочности и пластичности, получили название водородной хрупкости или водородной коррозии. [c.150]

Анализ образцов из того же сечения печной трубы, вырезанных послойно по направлению от внутреннего диаметра к наружному, показал, что внутренняя поверхность данной трубы подверглась науглероживанию на глубину до 3 мм (в макроструктуре найдены карбиды типа МсггСе). Это способствовало значительному снижению точки плавления стали и диффузии азота в глубь металла впереди зоны карбидной фазы из-за плохой растворимости в ней. [c.162]

Науглероживание распространяется на глубину 5—25 мкм и сопровождается потерей и.з повер.хностны.х слоев легирующих добавок (см. рис. а также образованием карбидов хрома и карбонилов никеля. Результатом науглероживания является резкое снижение эрозионной стойкости деталей ввиду повышенной хрупкости карбидов. Возможно и усиление электрохимической коррозии, связанной с образованием карбидов и карбонилов, имеющих неодинаковый электрический потенциал с другими соединениями. Алитирова-ние и эмалирование защищает металл от газовой коррозии (рис. 5.35). [c.181]

Случаи аварийного разрушения печных труб в последние годы довольно редки, тем не менее накоплены дополнительные данные об авариях, происходивших при эксплуатации печей вследствие выхода из строя трубчатых змеевиков. Срок службы центробежнолитых печных труб из аустенитных сталей, содержащих 0,45% С, остается низким. При исследовании разрушенных труб, прослуживших 6—18 месяцев в печах устано-йок для производства этилена и водорода, удалось установить, что основные причины столь короткого срока их службы— науглероживание и разупрочнение металла под воздействием азота. Поскольку эти явления происходят в сталях од- [c.163]

Зарубежные фирмы, в первую очередь французская фирма Помпей , выпускают для пиролизных печей цеитробежноли-тые трубы из стали указанных марок, причем материал обладает высокой стабильностью структуры при высоких температурах, достаточной стойкостью к науглероживанию и окислению продуктами сгорания топлива. [c.29]

Таким образом, одним из факторов работоспособности центробежполитых труб в печах пиролиза бензина является сопротивляемость материала науглероживанию. [c.166]

Присадка кремния в аустенитные стали типа 25—20 повышает их сопротивление окислению при высоких температурах до 1150°С и коррозии в атмосфере продуктов сгорания топлива с повышенным содержанием серы и сернистых соединений. В восстановительных средах пиролиза углеводородного сырья эта сталь более устойчива к науглероживанию по сравнению с обычными хромоникелевыми аустенитными сталями. Однако присадка кремния увеличивает склонность стали к образованию в структуре о-фазы. Чем выше содержание кремния в стали типа 25—20, тем быстрее и в большем количестве выделяется а-фаза, особенно при длительном нагреве в интервале умеренно высоких температур. Эта фаза — очень твердая, хрупкая и немагнитная. Она представляет собой интерметаллнческое соединение железа с хромом типа Ре—Сг и образуется из твердого раствора по схеме у——> а-фаза либо непосредственно у —йт-фаза. [c.30]

Определение степени науглероживания труб. Для профилактического ремонта трубчатого змеевика печи нужно систематически производить его ревизию и устранять возникающие дефекты. В ФРГ создан прибор магнитного типа, позволяющий на месте находить участки труб, подверженных науглероживанию по внутренней поверхности на глубине 0,5 мм. Измерение степени насыщения этой поверхности углеродом важно не только для правильного определения срока службы труб и своевременного их ремонта, но и для улучшения технологии процесса пиролиза, поскольку замечено, что при осуществлении его в науглероженных трубах в присутствии продуктов коррозии коксообразование каталитически ускоряется. [c.172]

Важным преимуществом изготоБлепия прессованных труб является то, что они не требуют механической обработки внутренней поверхности, а наличие оксидной пленки придает трубам повышенную сопротивляемость науглероживанию и способствует увеличению рабочего пробега печей пиролиза. [c.37]

Науглероживания образцов сплава Х20Н35С2 с ниобием и алюминием вообще не произошло. [c.38]

Степень науглероживания сталей характеризуется глубиной насыщения металла углеродом и концентрацией его в слое. Чем больше срок эксплуатации печных труб, тем больше степень науглероживания, т. е. глубина слоя и концентрация в нем углерода. Известны случаи, когда концентрация углерода в слое достигала 6% (масс.). Науглероживание стали приводит к резкому снижению пластичности. Относительное удлинение образцов металла при испытаниях оказалось равным нулю. Кроме того, металл центробежнолитых труб в результате эксплуатации подвергается старению, и его механические характеристики снижаются, при этом уменьшаются коэффициенты линейного расширения и теплопроводности. Все эти обстоятельства создают в металле на границе науглероженного слоя объемно-структурные напряжения, которые в сочетании с другими нагрузками и деформацией приводят к местным разрушениям металла труб. [c.166]

Увеличение содержания никеля с 20 до 35% в стали типа НК-40 обеспечивает повышение сопротивления науглероживанию. Значительное снижение процесса науглероживания наблюдается при вводе в сплавы алюминия. Считают, что сплав 35Х20Н35С с добавкой 5% алюминия становится абсолютно стойким к науглероживанию. Когда в сплав Х20Н35С2 ввели [c.38]

Металл центробежнолитых труб, не подвергшихся науглероживанию при эксплуатации, также претерпевает старение, которое сопровождается изменением структуры и падением пластичности до 0,2—0,3 МПа при 20 °С. Однако известно, что в подобных высокотемпературных условиях эксплуатации металл может оставаться достаточно работоспособным и, как показал опыт работы печей конЕ1ерсии (где отсутствует науглероживание) при 950 °С и давлении 3,4 МПа, трубы из стали 45Х25Н20 эксплуатируются до расчетного срока, т. е. до 70 000 ч [37]. [c.166]

Предполагается, что па процесс науглероживания влияют дополнительные факторы местный перегрев труб горелками, которые при сжигании топлива концентрируют тепло радиации на локальных участках неравномерный температурный профиль пирозмеевиков и др. По результатам исследований сделан вывод о возможности применения ингибитора коксооб-разоваиия К2СО3 в печах пиролиза бензина в отсутствие технологических и температурных отклонений от регламентных параметров работы в режимах мягкого и среднего пиролиза, когда ингибитор не оказывает существенного воздействия на металл горячекатанных труб. [c.167]

Наиболее интенсивно процесс науглероживания протекает при цементации изделий в атмосфере, содержащей 20% СО, 20% СО2, 107о СН4, 10% Нг и 40% N2. При более высоком содержании метана в газовой среде происходит отложение сажи. Активность газовой смеси повышается в присутствии кислорода. [c.165]

Науглероживание внутренней поверхности труб связано с износом стали и уменьшением толщины их стенок. Рассматривая под микроскопом поперечное сечение пораженных участков труб (рис. У-13), можно обнаружить три зоны поверхность, покрытую губчатой окалиной с металлическими частичками обезуглероженную зону с окалиной по границам зерен сильно науглероженную зону с многочисленными карбидами по границам зерен. [c.168]

Разрушение труб вследствие науглероживания металла. В иечах установок пиролиза углеводородного сырья основным фактором, ограничивающим срок службы змеевиков, является науглероживание внутренней поверхности труб из жаростойких сталей. Скорость насыщения стали углеродом зависит от ее состава и структуры, состояния внутренней поверхности труб, свойств перерабатываемого сырья и установленного технологического режима. Насколько важен вопрос о выходе из строя печных труб вследствие науглероживания, подтверждает опыт работы одного из заводов. На этом предприятии пиролизные печи простаивали в ремонте, связанном с заменой на-углерожениых труб, до 20% времени от общего числа рабочих дней за год. Науглероживанию подвергались главным образом последние 12—14 труб змеевика печи, которые были обращены в сторону горелок. [c.164]

Итак, в определенной последовательности происходят процессы науглероживания, обезуглероживания и окалинооб-разования, соответствующие трем зонам, наблюдаемым по толщине металла. В стали для труб этиленовых печей промежуточная обезуглероженная зона либо отсутствует, либо тонким слоем располагается под коксом. [c.169]

При увеличении концентрации никеля в трубных сталях степень насыщения их углеродом значительно уменьшается. Такое явление наблюдается, например, при повышении содержания никеля в стали 40Х25Н35С с 20 до 35%, когда науглероживание протекает очень медленно и углерод проникает в сталь на небольшую глубину. [c.169]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология