镍基传热管及其制备方法和应用与流程

本发明涉及流体换热，具体地涉及一种镍基传热管及其制备方法和应用。

背景技术：

1、石油烃类蒸汽裂解制乙烯工艺中的传热管在经过长时间使用后，大大降低裂解炉管的传热效率。扭曲片管强化传热技术通过在裂解炉管内设置扭曲片，可改变管内流体流动形式，从而减薄边界层，减缓结焦，进而提高裂解炉传热效率。但是，第一代扭曲片强化传热管由于材质或结构限制，炉管在高温环境下的抗渗碳能力和高温热稳定性较差，由于裂解炉内流体温度较高且操作过程中常遇到炉管超温情况，再根据材料“热胀冷缩”的基本特性，裂解炉管内外温度差的存在会使得炉管与扭曲片不同部位热膨胀量不同，在扭曲片与炉管连接处易发生开裂，进而导致强化传热管的失效。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的镍基传热管的抗渗碳能力以及高温稳定性差，炉管易开裂等问题，提供一种镍基传热管及其制备方法和应用。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种镍基传热管，该镍基传热管包括炉管和设置于炉管内壁上的强化传热元件，所述镍基传热管的材质为掺杂有al、ti和稀土金属的镍铬合金，所述强化传热元件与所述炉管的内壁之间形成圆角光滑过渡。

3、本发明第二方面提供一种制备如上所述的镍基传热管的方法，该方法包括：将al、ti、稀土金属和镍铬合金铸造形成空心炉管；然后对空心炉管进行切削，以形成与炉管的内壁之间具有圆角光滑过渡的强化传热元件。

4、本发明第三方面提供一种所述的镍基传热管在乙烯裂解工艺中的应用。

5、通过上述技术方案，采用提高传热管材质中ni含量，同时添加al、ti和稀土金属，提高了氧化膜的粘附性和抗氧化性能，确保传热效果的同时进而提高炉管的高温热稳定性和高温环境下的服役性能，提高炉管强度；配合使用与炉管的内壁之间形成圆角光滑过渡的强化传热元件，降低了加工难度，缩短了镍基传热管的加工时间同时降低了镍基传热管内最大热应力，延长其使用寿命。在优选的实施方式中，结合特定的加工工艺制备所述镍基传热管，实现了炉管和强化传热元件的一体化成型。

技术特征：

1.一种镍基传热管，该镍基传热管包括炉管和设置于炉管内壁上的强化传热元件，其特征在于，所述镍基传热管的材质为掺杂有al、ti和稀土金属的镍铬合金，所述强化传热元件与所述炉管的内壁之间形成圆角光滑过渡。

2.根据权利要求1所述的镍基传热管，其中，所述镍基传热管中al、ti、稀土金属和ni的重量比为1：0.06-1500：0.0006-150：2.6-6000；

3.根据权利要求2所述的镍基传热管，其中，所述镍基传热管中ni的含量为40-60重量％，优选为50-60重量％。

4.根据权利要求1所述的镍基传热管，其中，所述稀土金属选自ce、la或re中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的镍基传热管，其中，所述镍基传热管中ce的含量为0.01-0.5重量％，优选为0.05-0.2重量％；

6.根据权利要求1所述的镍基传热管，其中，所述强化传热元件包括远离炉管内壁的中间段(1)与靠近炉管内壁的圆弧段(2)且中间段(1)两侧通过圆弧段(2)的弧线延伸至炉管内壁形成圆角光滑过渡；

7.根据权利要求1所述的镍基传热管，其中，所述强化传热元件是实心的；

8.根据权利要求1所述的镍基传热管，其中，所述炉管为空心圆柱状炉管。

9.一种制备权利要求1-8中任意一项所述的镍基传热管的方法，其特征在于，该方法包括：将al、ti、稀土金属和镍铬合金铸造形成空心炉管；然后对空心炉管进行切削，以形成与炉管的内壁之间具有圆角光滑过渡的强化传热元件。

10.权利要求1-8中任意一项所述的镍基传热管在乙烯裂解工艺中的应用。

技术总结本发明涉及流体换热技术领域，公开了一种镍基传热管及其制备方法和应用。该镍基传热管由提高了镍铬合金本身Ni的含量且还掺杂了Al、Ti和稀土金属元素形成的材质的炉管和钟形强化传热元件构成，具有强化传热效果的同时抗渗碳能力和高温热稳定性较强，进而镍基传热管在高温环境下的服役性能明显提高，还使镍基传热管的加工时间短，最大热应力小，使用寿命长。技术研发人员：刘俊杰,王国清,杨士芳,张利军,李晓锋,杨沙沙,杜志国,刘同举,蒋冰,郏景省,李宏光,孙昊受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9