氨分解气氛在不锈钢管材退火炉上的应用

氨分解气氛在不锈钢管材退火炉上的应用

母, 钢管

氨分解气氛在不锈钢管材退火炉上的应用 樊立奎辽宁省锦州市焊管厂(邮编:121000)弋I 践总结了氛分解气氛在连续式不锈 inStainlessSteelTubeAnnealingFurnace FanLikui

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lesssteeltubeannealingfurnace.

Keywordsammoniadissolvingatmosphere,stainlesssteeltube,annealingfurnace 1引言

氨分解气氛是一种成份,性能可适当控制并能 适应热处理工艺要求的气氛,根据工艺要求把适当 的氨分解气氛通入炉内,使产品在该气氛中进行热 处理,对提高产品质量起着关键的作用. 奥氏体不锈钢管材具有耐蚀性和耐热性能,退 火技术的优劣往往决定它的抗腐蚀性能,如果退火 技术不好,在生产时会发生种种质量问题.因此,不 锈钢管材的退火质量随着生产工艺技术的提高,显 得越来越重要了.

我厂用于不锈钢薄壁管材退火的气体保护光亮 退火炉],是理想的不锈钢薄壁管材退火设备,它之 所以能保证不锈钢管材退火后光亮无氧化,主要是

炉内的氨分解气氛起着关键作用.为了更好地了解 和使用氨分解气氛.在此对其应用作以简单介绍,同 时根据多年的生产实践总结了连续式不锈钢管材退 火炉在氨分解气氛上的安全操作与控制及其应用等 方面的经验,供参考. 2氨分解气氛原理及性质

目前,热处理应用的可控气氛有放热式气氛,吸 收穑日期:1998—07—09 44

热式气氛和氨分解气氛等.吸热式气氛和放热式气 氛都含有二氧化碳,水和一氧化碳等气体,对铬镍奥 氏体不锈钢管材退火是不理想的,气氛中的水,二氧 化碳使钢中的铬氧化,变成氧体铬一氧化碳甲烷 又易与铬形成碳化铬,可导致晶间贫铬.如果应用氨 分解气氛就与其不同,氨分解气氛由H和N组 成,在退火时氨分解气氛可对锗镍奥氏体不锈钢管 材进行保护,达到良好的光亮,无氧化效果. 液氨分解反应是吸热反应,液氨通过加热的触 媒层经完全分解而得H一75,N一25的分解氨 气氛.分解时不加空气,无水氨原是干燥的,故分解 出的气氛也是干燥的.在20℃,101325Pa条件下, 1kg液态氨可以气化为1.39m的气态氨,分解后 可得2.78m(H2+N:)混合气体.

液氨的分解程度取决于适宜的反应温度和催化 剂.如果分解率低,氨分解气氛中往往含有少量的残 留氨,当分解氨通入退火炉内又会引起热解而产生 微量的原子氮,使金属发生轻微的氮化,这对不锈钢 管材是不利的,会固之而发脆,变成废品.所以应尽 量提高氨分解率,并在氨分解后采取精制(净化)措

施,来保证氨分解气氛的纯度.

我厂采用的液氨分解炉其反应温度为900℃, 在最高输出量时也能分解99.98的氨,仅含少量 残留氨,经干燥后露点可达～60℃,此时含HO仅 为55×10一,反应式为2NH一3H:+N.由反应式

经验交流t氨分解气氛在不错钢管材退火炉上的应用 可知,氨分解气氛的组成为75%H和25N,其中 N是中性气体.因而氨分解气氛性质与基本相 同,但比使用纯氨经济,方便,所以不锈钢管材退火 时采用氨分解气氛,可完全保证管材内外表面光亮 无氧化.

3氨分解气氛的控制与操作

氨气和分解后的H.+N混合气体都是易燃气 体,在有空气的条件下能燃烧,并放出大量的热,所 以在使用过程中必须严格控制.

(1)为保证退火炉的使用性能,要对购入原料氨 进行严格检验,控制各项技术指标符合炉用液氨标 准(见表1),并严格要求液氨充装压力在土5范围 内,保证安全.

表1液氨主要技术参数 纯度水分油分 ()()()压力/MPa

>99.9<0.1<0.125

(2)对液氨分解炉及精制(净化)装置严格执行 操作规程,按表2,表3中规定的工艺参数进行调正 和监控,严禁违反规程操作,并随时观察退火后不锈 钢管材质量,发现问题及时处理,防止误撮作造成管 材质量事故.

表2液氨分解炉技术参数

分解量压力/MPa气体组成(体积)平衡分解 反应温度/℃露点,C电压,v /m3-h一一扶二次HlN() 59002.50.575l2599.98—2O55～70 表3精制装置技术参数 ^口条件出口条件流量/m-I1 精制能力加热温度切换时间

/m?h一,C未分解氟未分解氨标准小时电压/v 压力/MPa露点/℃露点/℃炉内管内(×10—6)(×10一) 53000.5—20100—605l20.35～0.700.12～O.20200 (3)分解氨中残留过多产生的原因 a.分解温度太低; b.超负荷生产;'

c.催化剂活性衰退或失效f d.反应罐漏气,氨气渗入分解氨中. (4)安全操作

退火炉升温时,在通入氨分解气氛前,应先通入 氨气(含氧量<l以下)吹除炉心管内空气,防止产 生爆炸,停炉时也应通入氮气.

当没有氮气时,则可采用在炉温低于400~C时 不断通入分解氨的方法,使炉温在达到分解氨着火 温度前炉内没有空气存在,也可有效地避免发生爆 炸.停炉时也应在炉温降到400℃以下时中断通入 分解氨. 4结论

通过对不锈钢管材专用退火炉氨分解气氛的分 析和研究以及在生产实践中的控制和操作,产品质 量取得了显着的效果.经退火后的不锈钢管达到了

表面光亮,无氧化,而且管材的韧性,塑性得到了提 高,并具有更高的耐腐蚀性能.

虽然同其它气氛相比,氨分解气氛耗量较大,成 本较高,但随着我国石油化工工业的飞速发展,液氨 产量将大幅度增加,成本也将大大降低,氨分解气氛 是有发展前途的. 参考文献

1樊立奎.新型气体保护光亮退火炉工业炉,1998,20(2)

2《热处理手册;编写组.热处理手册(三分册).北京:机械工业出版 牡,1982.12f3-42) 45