Требованиям повышенной термоустойчивости соответствует сплав для пиролизных установок нефтехимического синтеза, разработанный в рамках импортозамещения учеными Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», 19 сентября сообщает пресс-служба НИЦ.

Переработка углеводородов в водород, этилен, бензол и другие продукты ведется на пиролизных установках нефтехимического синтеза. Элементы их современных конструкций, особенно радиантные змеевики, рассчитаны на работу в диапазоне от 900 до 1100 °С.

Однако, если увеличить температуру до 1150 °С, то глубина переработки нефтепродуктов повысится, однако для этого необходим термоустойчивый материал, выдерживающий такие температуры непрерывно в течение до 100 тысяч часов.

В последние годы в ЦНИИ КМ «Прометей», где разрабатываются жаропрочные сплавы для радиантных змеевиков, проводятся работы над созданием сплава 45Х32Н43СБ, выдерживающего рабочие температуры от 900 до 1150 °С.

Разработанный сплав был испытан на длительную прочность, после чего его фазовый состав и микроструктура образцов была исследована в лабораторных условиях. Начальник лаборатории Сергей Петров пояснил:

«Надежность работы высокотемпературных установок в нефтехимических и металлургических производствах определяется ресурсом реакционных змеевиковых систем, которые эксплуатируются в чрезвычайно жестких условиях. Змеевик высокотемпературной секции печи пиролиза представляет собой сварную конструкцию. Чтобы исключить образование трещин при сварке, жаропрочный сплав должен иметь приемлемые пластические свойства».

Проведенные испытания показали, что при комнатной температуре пластичность сплава 45Х32Н43СБ превышает соответствующие показатели зарубежных аналогов фирм Kubota Corp. и Schmidt + Clemens GmbH.

Для изучения микроструктуры сплава исследователями были созданы новые методики по применению в этих целях современного электронно-микроскопического оборудования, которые позволяют проводить количественные определения эволюции фазового состава при длительных выдержках сплава при определенной температуре.

Методики также позволяют отслеживать изменения, происходящие в дисперсных карбидных и интерметаллидных частицах, от которых зависит устойчивость к деформированию при высоких температурах.

Исследования микроструктуры и фазового состава металла образцов после испытаний показали, что в процессе длительных высокотемпературных выдержек каркас дисперсных выделений карбидно-интерметаллидных частиц сохраняется. Это подтверждает структурную и фазовую стабильность созданного сплава и его способность выдерживать рабочие температурные нагрузки до 1150 °С.

«В ходе испытаний были установлены гарантированные значения механических свойств разработанного сплава и его сварных соединений. Показатели пластичности соответствуют требованиям свариваемости жаропрочных литых изделий. Длительная прочность разработанного сплава при температуре 1100°С находится на уровне зарубежных сплавов-аналогов», — сообщил Петров.

Сплав 45Х32Н43СБ, разработанный НИЦ «Курчатовский институт» — ЦНИИ КМ «Прометей», уже включен в технические условия ТУ 1333-048-07516250-2021, и нефтехимические заводы могут заменять им импортные аналоги для применения в радиантной части пиролизных печей нового поколения.