堆焊用合金、焊接用粉末和反应管制造技术

本发明专利技术提供可在反应管的内面所堆焊的突起上形成含有Al氧化物的氧化铝屏障层的堆焊用合金、焊接用粉末和在内面具有作为搅拌部件所堆焊的突起的反应管。本发明专利技术所涉及的堆焊用合金是用于堆焊的堆焊用合金，以质量%计，包含C：0.2%~0.6%、Si：超过0%~1.0%、Mn：超过0%且0.6%以下、Cr：25%~35%、Ni：35%~50%、Nb：0.5%~2.0%、Al：3.0%~6.0%、Y：0.005%~0.05%、余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】堆焊用合金、焊接用粉末和反应管
本专利技术涉及用于堆焊的堆焊用合金、焊接用粉末和在内面具有作为搅拌部件所堆焊的突起的反应管。
技术介绍
乙烯或丙烯等烯烃通过使烃气体(石油脑、天然气、乙烷等)的原料流体流过从外部加热的反应管，将原料流体加热至反应温度区来热分解而生成。由于反应管暴露于高温气氛，另外，容易受到因流过的气体导致的氧化、渗碳、氮化等影响，所以要求应用对这些影响的耐性优异的材料。因此，在专利文献1中申请人提出了在管本体的内面形成含有Al氧化物的氧化铝屏障层的反应管。通过在管本体的内面形成氧化铝屏障层，在高温气氛下的使用中，可实现优异的耐氧化性、耐渗碳性、耐氮化性等。另一方面，对于反应管，要求提高热传递效率和降低压力损失。因此，在专利文献2中申请人提出了在管本体的内面作为搅拌部件形成螺旋状的突起的反应管。作为螺旋状的突起的材料，公开了25Cr-Ni(SCH22)、25Cr-35Ni(SCH24)、Incoloy(商标名)，通过堆焊，在管本体的内面形成突起。现有技术文献专利文献专利文献1：WO2010/113830号公报；专利文献2：日本特开2008-249249号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题通过在管本体的内面形成突起，达成热传递效率的提高或压力损失的降低。但是，由于突起比管本体的内面突出，所以气体的碰撞比管本体的内面强，容易受到氧化、渗碳、氮化等影响。另外，在突起的表面附着因烃气体的变质或分解而产生的焦炭，有导致热传递效率降低或压力损失之虞。此外，用于除去所附着的焦炭的除焦操作的频率提高，也有导致操作效率降低之虞。本专利技术的目的在于，提供可在反应管的内面所堆焊的突起上形成含有Al氧化物的氧化铝屏障层的堆焊用合金、焊接用粉末和在内面具有作为搅拌部件所堆焊的突起的反应管。用于解决课题的手段本专利技术所涉及的堆焊用合金是用于堆焊的堆焊用合金，以质量%计，包含C：0.2%~0.6%、Si：超过0%~1.0%、Mn：超过0%且0.6%以下、Cr：25%~35%、Ni：35%~50%、Nb：0.5%~2.0%、Al：3.0%~6.0%、Y：0.005%~0.05%、余量为Fe和不可避免的杂质。以质量%计，上述堆焊用合金可进一步含有稀土类元素：0.01%~0.20%。以质量%计，上述堆焊用合金可进一步含有选自W：超过0%且2.0%以下、Mo：超过0%且1.0%以下、Ti和/或Zr总量：超过0%且0.5%以下、和Hf：超过0%且0.5%以下的1种以上的元素。本专利技术的焊接用粉末包含上述堆焊用合金。本专利技术的内面带有突起的反应管是在管本体的内面具有所堆焊的突起的内面带有突起的反应管，以质量%计，上述管本体为含有Al：2.0%以上、和Nb：超过0%且0.5%以下的耐热合金，上述突起包含上述堆焊用合金。上述突起可含有比上述管本体高的浓度的Nb。上述突起可含有比上述管本体高的浓度的Al。上述突起优选在表面具有含有Al氧化物的氧化铝屏障层。在上述管本体的内表面优选具有含有Al氧化物的氧化铝屏障层。专利技术效果由于堆焊用合金的Al含量多，所以容易导致焊接性和伸长率的降低。另外，为了提高蠕变强度，反应管本体需要含有大量的C，另一方面，由于含有大量的C，焊接性会降低，伸长率会降低。但是，在本专利技术中，通过使堆焊用合金或焊接用粉末中含有Nb，在焊接时Nb与C结合形成NbC，因此可降低焊接材料中的碳浓度，提高焊接性以防止焊接时的裂缝。另外，通过焊接而形成的突起所含有的Nb在焊接时形成NbC(碳化铌)，可通过增强晶体间界(crystalboundary)来提高蠕变强度。另外，在通过喷砂加工(blastprocessing)等来除去突起的氧化物时，直线性好的突起容易除去氧化物，可提高Al氧化物的形成能力。通过在突起上适宜地形成氧化铝屏障层，反应管可防止结焦以提高热分解效率，因此可提高烯烃的收率。另外，由于所形成的突起中的C优先地形成NbC，可抑制Cr碳化物的形成，其结果，可通过热处理来促进在突起上形成Al氧化物。通过在突起上形成氧化铝屏障层，反应管也可抑制焦炭的附着，因此可防止热传递效率的降低或压力损失，也可防止因除焦操作导致的操作效率的降低。附图简述[图1]图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的内面带有突起的反应管的沿管轴方向的截面图。[图2]图2是专利技术例3的照片。[图3]图3是比较例1的照片。[图4]图4是比较例2的照片。[图5]图5是比较例3的照片。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式进行详细地说明。需说明的是，只要无特殊说明，“%”均指质量%。本专利技术的堆焊用合金可用作在乙烯制备用热分解管或烃气体等烯烃热分解用分解管、苯乙烯单体的热分解用分解管等反应管的内面所堆焊的突起的材料。反应管例如配备在烃制备用的加热炉上。如图1所示，本专利技术的内面带有突起的反应管10是在管本体12的内面形成作为搅拌部件的突起14的反应管。突起14可通过在管本体12的内面堆焊后述的堆焊用合金来形成。如图1(a)所示，突起14可作为连续的螺旋状的突起列来形成。突起列的数量可设为1条或多条。另外，图1(b)和图1(c)是在突起14与突起14之间设置狭缝16的形状。狭缝16可由毗邻的突起列彼此与管轴方向平行地设置，也可将毗邻的突起列彼此的狭缝16在管本体12的圆周面方向错开来形成。突起14并不限定于螺旋状的突起列，也可在与管轴垂直的方向形成。通过在管本体12的内面形成突起14，流过管本体12的内部的烃气体在跨越突起14时产生在突起14的周缘旋转的涡流，通过搅拌，可与管本体12进行热交换，可尽可能地提高热分解效率。管本体12使用含有2.0%以上的Al的材料。由于含有2.0%以上的Al，可通过热处理而在管本体12的内面形成含有Al氧化物的氧化铝屏障层，在高温气氛下的使用中，可发挥优异的耐氧化性、耐渗碳性、耐氮化性等。管本体12例如可通过离心铸造来制备。另外，管本体12可含有Nb。Nb可与C结合，形成NbC，通过增强晶界来提高蠕变强度。但是，即使向管本体12添加0.5%以上，该效果也饱和，因此即使在含有的情况下，也优选设为Nb：超过0%且0.5%以下。作为这种材料，可示例出包含C：0.40%~0.60%、Si：超过0%且1.0%以下、Mn：超过0%且1.0%以下、Cr：22%~28%、Ni：29%~37%、W：0.5%~2.0%、Nb：超过0%且0.50%以下、Al：2.0%~4.0%、稀土类元素：0.05%~0.40%、Ti：0.05~0.20%、余量为Fe和不可避免的杂质的材料。稀土类元素是指从元素周期表(周期律表)的La至Lu的15种镧系元素。稀土类元素适宜以La为主体，La优选在上述稀土类元素中占80%以上、优选90%以上。需说明的是，作为不可避免的杂质，可示例出P、S，以总量计，它们以0.06%为上限。突起14可将包含下述组成的堆焊用合金的焊接用粉末，在管本体12的内面通过PPW(PlasmaPowderWelding)或粉体等离子体焊接(PTA(PlasmaTransferredArc)焊接)等堆焊法，作为覆珠(overlaybeads)来形成。堆焊用合金适宜使用包含C：0.2%~0.6%、Si：超过0%~1.0%、Mn：超过0%且0.6%以下、Cr：25%~3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.堆焊用合金，其特征在于，其是用于堆焊的堆焊用合金，以质量%计，包含C：0.2%~0.6%、Si：超过0%~1.0%、Mn：超过0%且0.6%以下、Cr：25%~35%、Ni：35%~50%、Nb：0.5%~2.0%、Al：3.0%~6.0%、Y：0.005%~0.05%、余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.09 JP 2016-219085;2016.11.09 JP 2016-219081.堆焊用合金，其特征在于，其是用于堆焊的堆焊用合金，以质量%计，包含C：0.2%~0.6%、Si：超过0%~1.0%、Mn：超过0%且0.6%以下、Cr：25%~35%、Ni：35%~50%、Nb：0.5%~2.0%、Al：3.0%~6.0%、Y：0.005%~0.05%、余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的堆焊用合金，其中，以质量%计，进一步含有稀土类元素：0.01%~0.20%。3.根据权利要求1或2所述的堆焊用合金，其中，以质量%计，进一步含有选自W：超过0%且2.0%以下、Mo：超过0%且1.0%以下、Ti和/或Zr总量：超过0%且0.5%以...

【专利技术属性】
技术研发人员：松原基行，桥本国秀，山口宏，富田雅之，
申请(专利权)人：株式会社久保田，
类型：发明
国别省市：日本,JP