[发明专利]一种适合延迟焦化工艺的耐高温管材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种适合延迟焦化工艺的耐高温管材及其制造方法。

背景技术

延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾的有效手段。国产原油普遍偏重，且含蜡量高，柴油收率比国外原油平均低5～7个百分点，导致年进口约80×10⁴t柴油，同时不得不出口30×10⁴t汽油，以求国内供需平衡。

催化裂化是我国炼油企业二次加工的主要工艺，其柴汽比仅为0.56，而延迟焦化高达1.94，是前者的3.5倍，因此发展延迟焦化是解决柴汽比供需矛盾，增产柴油的有效办法。相比于加氢裂化，尽管延迟焦化存在轻质油品安定性差，但其操作费用仅是加氢裂化的1/2～1/3，使其具有较强的竞争力。因此，由于延迟焦化具有投资少，操作费用低，转化深度高等优点，已发展成为渣油轻质化最主要加工方法之一，尤其在目前我国资金紧张，轻油产品尤其是柴汽比供需矛盾突出的客观现实下，延迟焦化是解决这一矛盾的较理想的手段之一，发展迅猛。截至2005年底，中石化投运焦化装置约25套，其中2000年前约15套建成投产，2000年后约10套建成投产，均存在不同程度的安全隐患。

随着世界原油价格的升高和原油品质的持续劣化，加工重质原油和劣质原油日益受到石化行业的重视。延迟焦化装置作为一种适应性强、投资少、见效快的渣油加工工艺，也越来越多的被许多炼油厂采用。为提高炼油厂加工重质原油和劣质原油的适应性，大部分炼油厂都在增加焦化装置的加工负荷，并且使焦化装置加工的原料更重、硫含量更高，原有设备及管道材质不适合高硫原料的加工，腐蚀严重，特别是早期设计的焦化装置，许多高温管道及阀门仍然是碳钢材质。因此，设备及管道的使用条件发生变化，设备及管道的使用寿命到期，但仍超期使用，存在安全隐患。

延迟焦化装置是炼油厂比较危险的装置之一，不光是国外，国内的每套延迟焦化装置或多或少都发生过安全事故，其中高温硫腐蚀、选材不合理以及焦化炉管碳化导致破裂等都曾迫使装置停工，对炉管材质提出更高的性能需求。

延迟焦化的反应温度由加热炉出口温度控制，当压力和循环比一定时，相对于新鲜原料，温度每增加5.6℃，液体收率会增加1.1%，国内选定炉出口温度为490～500℃，而国际上则倾向于提高到510℃，比通常的出口温度提高10℃，可大大提高液体收率。

由传统机械清焦到在线高温烧焦的转变，对炉管的耐高温性能，尤其是瞬时高温性能提出更苛刻的要求。初期多以Cr5Mo为主，现整体趋势是用Cr9Mo替代，而不是用更耐高温的不锈钢，因为后者停炉时操作不好，炉管内结的焦会自己脱落，影响加热炉烧焦的进行。

中国专利CN200410069884.2公开了一种具有耐渗碳性和耐结焦性的不锈钢和不锈钢管，其合金含量仅Cr就高达20%~35%，主要适用于乙烯裂解工艺。日本专利JB19944027306也是乙烯裂解用耐热钢管，其Cr含量也高达30%。日本专利JP2004256918是通过增加硅锰含量提高耐结焦性，着眼于延长清焦运转周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合延迟焦化工艺的耐高温管材及其制造方法，通过元素种类的调整及其含量的严格控制，以及适当的生产和热处理工艺，获得比ASTM/ASME规范要求的P/T9更高的高温性能，如持久蠕变强度、瞬时高温强度等，不仅能满足目前延迟焦化490～500℃的常规出口温度要求，还能适应出口温度提高到510℃的国际趋势。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种适合延迟焦化工艺的耐高温管材，其成份重量百分比为：C≤0.20%，Si：0.05%~0.75%，Mn：0.03%~0.80%，P≤0.045%，S≤0.045%，Cr：6.0%~12.0%，Mo：0.60%~1.30%，Cu：0.005%～0.50%，其余为Fe和不可避免杂质。

优选地，耐高温管材成份重量百分比为：C：0.01%~0.17%，Si：0.10%~0.60%，Mn：0.10%~0.75%，P≤0.030%，S≤0.030%，Cr：7.0~11.0%，Mo：0.80%~1.20%，Cu：0.01%～0.35%，其余为Fe和不可避免杂质。

在本发明成分设计中：