DE3634458A1 - Vorrichtung zur verstaerkung der aufhaengung von kruemmern der spaltrohre von ethylenanlagen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung aus Edel­ stahl zur Verstärkung der Aufhängung von Spaltrohren von Ethylenanlagen, ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung und eine Verwendung desselben.

Die Spaltung von Kohlenwasserstoffen wie beispielsweise von Ethan, Propan, Butan, Naphta, Mittelöl oder Vakuumgasöl zu Ethylen und sonstigen Olefinen erfolgt in direkt befeuerten Spaltrohren (ethylen coils) der Spaltöfen von Ethylenanlagen.

Der Temperaturbereich der Feuerungsräume liegt im Bereich von 70-1400°C, bevorzugt von 800-1200°C.

Im Strahlungsbereich der Spaltöfen sind die Spaltrohre an Ösen im Ofen aufgehängt, die sich in Ansätzen, beispielsweise flächenartig geformten, an den gekrümmten Rohrsegmenten (Krümmern) befinden.

Die Spaltrohre bestehen aus Chrom/Nickel-Material, das zu­ sätzlich Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Titan, Eisen, Aluminium, Kupfer, Niob, Tantal u. a. Materialien enthalten kann.

Typische Zusammensetzungen bestehen beispielsweise aus 20- 35 Gew.-% Cr, 20-35 Gew.-% Nickel und kleineren Anteilen an Kohlenstoff, Silizium und Mangan.

Beim thermischen Spalten in den Ethylenspaltöfen liegen auf­ kohlende Bedingungen vor, so daß Kohlenstoffgehalte bis 4% auftreten können, die zur Zerstörung des Materials führen. Die Aufkohlung tritt nicht nur an den Innenflächen der Rohre, sondern auch an den Außenflächen auf. Diese Material­ schäden sowie auftretende Verformungen führen häufig schon nach relativ kurzem Betrieb zu Rissen an den obengenannten Aufhängeösen, wobei die Rohrwände selbst meist noch keine Schäden aufweisen, die den Einbau von ganzen Reserverohr­ schlangen bzw. neuen Rohrteilen bzw. neuen Rohrkrümmern er­ fordern würden.

Nach dem Stand der Technik werden jedoch bei Auftreten der genannten Risse die Rohrschlangen gegen neuwertige Rohr­ schlangen bzw. neue Rohrteile bzw. neue Rohrkrümmer ausge­ tauscht. In Fachkreisen besteht bis zum gegenwärtigen Zeit­ punkt das Vorurteil, daß an den defekten Krümmern Reparaturen durch Schweißen nicht möglich sind, da als Folge der durch die thermische Beanspruchung auftretenden Aufkohlung und/oder Verzunderung des Stahlmaterials keine Schweißver­ bindung herstellbar ist bzw. eine ausreichende Festigkeit und Tragfähigkeit des aufgebrachten Schweißguts nicht erreich­ bar ist.

Untersuchungen der Anmelderin haben nunmehr zu dem über­ raschenden Ergebnis geführt, daß sich an den Spaltrohren eine fest haftende, tragfähige Vorrichtung zur Verstärkung der Auf­ hängung anbringen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Aufhängeöse enthaltenden Teil des Spaltrohrkrümmers eine mit demselben durch Schweißnaht verbundene Edelstahlverstär­ kung angebracht wird. In

Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im einzelnen erläutert.

Fig. 2 stellt eine reparaturbedürftige Aufhängung dar.

Die Verstärkung besteht im allgemeinen aus ähnlichem oder auch gleichem Material wie die Spaltrohre selbst, beispielsweise aus einem Silizium enthaltenden Chrom/Nickel-Stahl. Zur Her­ stellung der Schweißnaht selbst wird bevorzugt ein Material verwendet, das Ni und Chrom enthält, wobei der Nickelgehalt bevorzugt relativ hoch ist, bzw. höher als in den Spaltrohren bzw. den Edelstahlverstärkungen.

Die Verstärkung kann aus Rundstahl, jedoch auch aus anders geformtem Stahl bestehen. Sie wird zumindest um den oberen Bereich des Aufhängeteils am gekrümmten Rohr gelegt, bzw. an­ geschweißt. Bevorzugt wird sie wie in der Figur dargestellt, möglichst vollständig um diesen Teil gelegt.

Dies hat die vorteilhafte Wirkung, daß die Belastung durch das Gewicht des an dem Aufhängeteil hängenden Spaltrohrs, ggfs. in Verbindung mit den genannten Kerben möglichst optimal ver­ teilt wird.

Die erfindungsgemäße Verstärkung kann an allen in Ethylenan­ lagen vorhandenen Spaltrohrkrümmern angebracht werden, wie beispielsweise an 90°-Krümmern oder 180°-Krümmern. Der Zeit­ punkt zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt im allgemeinen dann vor, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, im Bereich der Öse des Aufhängeteils Risse auftreten. Grund­ sätzlich kann jedoch auch ein anderer Zeitpunkt gewählt werden.

Die Abmessungen der erfindungsgemäßen Verstärkung, deren Ma­ terial eine möglichst hohe Zugfestigkeit besitzen soll, liegen im allgemeinen bei 50 mm × 50 mm, bevorzugt bei 50 mm × 40 mm, besonders bevorzugt bei 45 mm × 35 mm. In Abhängigkeit von der Größe des Aufhängeteils bzw. der Spaltrohrschlange können die Abmessungen jedoch auch größer oder kleiner sein.

Eine zusätzliche Erhöhung der Tragfähigkeit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung kann dadurch erreicht werden, daß man an dem Aufhängeteil des reparaturbedürftigen Krümmers Einbuch­ tungen bzw. Einkerbungen anbringt, wie beispielsweise durch Einschleifen oder Einfräsen derselben. Diese können ver­ schiedene Dimensionen und Formen haben wie beispielsweise keilförmig, recht- bzw. viereckig, halbrund oder trapezförmig.

Beim Anschweißen der Verstärkung fließt das Schweißmaterial in diese Einbuchtungen und führt zu einer zusätzlichen Haftung der Verstärkung an dem Krümmer.

Erfindungsgemäß können auch nach dem Nut/Feder-Prinzip Ein­ buchtungen bzw. passende Ausbuchtungen an Aufhängeteil und Verstärkung angebracht, zusammengefügt und anschließend ver­ schweißt werden.

Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß die zu ver­ schweißenden Materialien sorgfältig zu reinigen und ggfs. ver­ zunderte und aufkohlte Bereiche beispielsweise durch Ab­ schleifen zu entfernen sind.

Mit Hilfe der Figuren wird die vorliegende Erfindung im ein­ zelnen beschrieben.

In Fig. 1 stellt (1) den gekrümmten Rohrteil (Krümmer) der Rohrschlange dar, (2) den geraden Teil desselben. (3) stellt die Rohrwand dar, (4) den die Aufhängeöse (5) enthaltenden Teil des Krümmers. Unter (6) ist die Edelstahlverstärkung dar­ gestellt, die mit durch Schweißnaht (7) und die Kerben (8) mit (4) verbunden ist.

Fig. 2 stellt eine schadhafte Aufhängeöse dar. Durch (6) sind Risse am Teil (4) dargestellt.

Die Erfindung wurde während mehrerer Jahre in ca. 50 Fällen an technischen Spaltöfen mit sehr gutem Ergebnis erprobt, wobei die sonst übliche Anlageausfallzeit wesentlich verkürzt werden konnte. Die Produktionszeit mit den erfin­ dungsgemäß verstärkten Krümmern betrug jeweils mindestens 25 Wochen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Verstärkung der Aufhängung von Spaltrohren in Ethylenspaltöfen, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem die Aufhängeöse enthaltenden Teil des Spaltrohr- Krümmers eine mit demselben durch Schweißnaht verbundene Edelstahlverstärkung befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Edelstahlverstärkung aus hochhitzebeständigem, Chrom und Nickel enthaltendem Edelstahl besteht.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Aufhängeöse enthaltende Teil des Krümmers und/oder die Edelstahlverstärkung mit Kerben ver­ sehen ist (sind), die durch eingedrungenes Schweißmaterial mit der Edelstahlverstärkung bzw. dem die Aufhängeöse ent­ haltende Teil verbunden sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Edelstahlverstärkung zusätzlich zur Schweiß­ naht, mit dem die Aufhängeöse enthaltenden Teil des Krümmers nach dem Nut/Feder-Prinzip verbunden ist.

5. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach den Ansprü­ chen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Auf­ hängeöse enthaltenden Teil des Krümmers, ggfs. nach Ent­ fernen verzunderter und/oder aufgekohlter Bereiche an dem­ selben, eine Edelstahlverstärkung aufgeschweißt wird.

6. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach den Ansprü­ chen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Auf­ hängeöse enthaltenden Teil des Krümmers und/oder der Edel­ stahlverstärkung Einkerbungen angebracht werden und an­ schließend dieser Teil mit der Edelstahlverstärkung durch Schweißen verbunden wird.

7. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach den An­ sprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Auf­ hängeöse enthaltenden Teil des Krümmers und der Edelstahl­ verstärkung Einkerbungen bzw. Vorsprünge eingearbeitet bzw. eingeschliffen oder eingefräst werden, die Teile nach dem Nut/Feder-Prinzip zusammengefügt und anschließend durch Schweißen zusätzlich miteinander verbunden werden.

8. Verwendung von Vorrichtung und Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, zur Reparatur von Krümmern mit schadhafter Aufhänge­ öse.