[发明专利]一种炼油用炉管与工艺管道用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金钢铁领域，特别属于一种长期工作壁温介于288～625℃、短时温度≤795℃、管内工作压力≤10MPa且在油品(气)中含有高温硫、氢气等腐蚀介质条件下的管式炉炉管或工艺管道用无缝钢管及其制造方法。

背景技术

目前国内各炼油厂主要采用国产原油和进口原油混合炼制的规则，在炼油过程中经常遇到硫腐蚀问题，特别是在加工胜利原油和中东原油的过程中，因硫腐蚀造成管线、设备泄漏事故频频发生，是制约炼油厂长周期安全运行的重要因素之一。因此，为确保设备3～5年长周期安全运行，降低设备检修成本，在原油变重，高硫、高金属原油数量增多，环保对汽、柴油的质量要求日益严格的情况下，炼油工业在加强防腐工艺的前提下，因T9/P9具有优良的高温强度和抗高温氧化及抗氢腐蚀性能，石化领域在改造和新建炼油装置的常减压炉、延迟焦化炉和催化重整炉的对流段、辐射段、过热蒸汽段有采用T9/P9替代T5/P5和碳钢的材质升级趋势，以减缓因腐蚀造成的设备管壁减薄和刺穿，提高抗氢腐蚀能力并降低高温氧化腐蚀程度。

P9炉管外壁接触明火，最高温度达850℃，当炉管经过长时间加热后，金属的FeO层、Fe₃O₄层及Fe₂O₃层与Cr₂O₃反应形成混合尖晶石(Fe₁～_x、Cr_x)₂O₃，在金属表面形成与基体结合紧密、不疏松、不易剥落的连续完整的合金氧化膜，阻碍原子或离子扩散，使金属的氧化速度被限制，氧化膜对金属基体起保护作用，提高钢的高温抗氧化性，并提高材料的再结晶温度，提高高温强度。Cr、Mo与钢中的C生成稳定的碳化物，在高温下抑制C与炉内介质氢发生反应形成甲烷，使钢具有抗氢腐蚀的性能。

但是，T9/P9因Cr含量达9％左右，冶炼时钢水粘度大，氧化物夹杂不易上浮，不易排除，纯净度控制难度大；材料本身存在位错、晶界、夹杂物界面等缺陷，在氢介质环境下，侵入钢中的氢可能会和碳反应生成甲烷气泡，并聚集在晶界空穴和夹杂物附近，形成较高的局部应力，从而诱发鼓泡，导致材质劣化。同时，因Cr含量较高，在钢锭浇铸结束后的冷却过程中，其内外层奥氏体分解不同时进行，外层冷却速度比内层大，奥氏体的分解首先开始，随之继续冷却。与其相邻的内层，发生奥氏体向贝氏体转变，因奥氏体比容小，贝氏体比容大，引起金属体积增大，内层相应产生膨胀，使外层金属产生相变应力。当金属的塑性不足以抵抗内层金属应力时，就会产生相变应力裂纹。钢锭切割、浇道时，金属的局部温度过热，钢锭上会造成极大的温差，容易产生热应力裂纹。

通过检索，查到专利公开号为JP55110758A的专利，其钢的化学成分配比见表1。该专利主要用于热交换器，是通过加入0.5～2.5％的Mo和0.015～0.1％N，采用正火+回火热处理方式，提高钢的高温强度和耐蚀性；同时通过添加少量Nb、Ti(Ti、Zr、Nb、Ta总量小于0.5％)，细化晶粒，提高钢的强度。

表1(wt％)