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裂解炉管内壁结焦是影响乙烯裂解效率的重要问题,其主要原因是制作炉管高温合金中的Fe、Ni元素对碳氢化合物具有催化结焦特性。本文巧妙地采用低氧分压法在Cr25Ni35和Cr35Ni45合金表面原位合成氧化膜:首先采用不同体积比的H2/H2O在高温下获得了低氧分压,再利用Fe、Ni、Cr、Mn元素在高温下与氧亲和力不同的特点,在Cr25Ni35和Cr35Ni45合金表面形成了不含Fe、Ni催化元素的氧化膜。主要研究成果如下: 发现氧化膜主要由Cr2O3和MnCr2O4组成,几乎不含Fe、Ni元素。随氧化温度的升高,富Cr、Mn层厚度增加。H2/H2O体积比对富Cr、Mn层厚度无明显影响。 当氧化时间为10h时,Cr25Ni35在H2/H2O=23、800℃氧化生成的氧化膜和合金基体之间的结合强度最大,Cr35Ni45在H2/H2O=82、900℃氧化生成的氧化膜和合金基体之间的结合强度最大。极化曲线表明:当氧化时间为10h时,Cr25Ni35和Cr35Ni45试样在900℃、H2/H2O=82氧化后最耐蚀。 Cr25Ni35和Cr35Ni45合金经过不同条件的低氧分压氧化处理后都表现出抗结焦能力,抗结焦能力可以提高十几倍。循环清焦-结焦实验结果表明:随循环次数增加,结焦增重增大,Cr25Ni35氧化生成的氧化膜经过两次循环后破裂明显,Cr25Ni35(900℃、H2/H2O=123、10h)试样和Cr35Ni45(1000℃、H2/H2O=82、10h)试样抗循环结焦能力好,结焦形成的焦炭和表面粘附力小,易于清除。