Welche Legierungen werden für Reformer- und Ofengussteile verwendet?

Die meisten Ofengussteile stammen aus der Familie der hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Gusslegierungen: HH, HK40 (25Cr-20Ni), HT und HP-Sorten (25Cr-35Ni). Für Rohre ist heute HP modified mit Niob und Mikrolegierungselementen die übliche Wahl. Wo Brennstoffasche Stützen und Aufhänger angreift, wird 50Cr-50Ni-Nb (IN657-Typ) eingesetzt.

ASTM A297 regelt Eisen-Chrom- und Eisen-Chrom-Nickel-Gussteile für allgemeinen hitzebeständigen Einsatz, mit Sorten wie HH, HK und HT. ASTM A608 regelt Fe-Cr-Ni-Schleudergussrohre für Druckbeanspruchung bei hoher Temperatur und enthält seit der Ausgabe 2020 niobhaltige HP-Sorten. ASTM A447 regelt 25Cr-12Ni-Gussteile für Ofenteile und Rohrstützen. ASTM A351 regelt austenitische Gussteile für drucktragende Teile. Die Sorte 50Cr-50Ni-Nb steht in ASTM A560. Welche Norm gilt, hängt davon ab, ob das Teil Druck trägt und wie es gegossen wird.

Was leisten Strahlungsrohre in einem Röhrenofen?

Strahlungsrohre, im Dampfreformer Katalysatorrohre genannt, führen das Prozessgas durch den Feuerraum und nehmen die Wärme der Brenner auf. Im Reformer sind sie mit Katalysator gefüllt. Sie sind die heißesten drucktragenden Teile des Ofens; ihre Legierung und Wanddicke bestimmen, wie lange der Ofen läuft.

Warum versagen Strahlungsrohre?

Strahlungsrohre versagen hauptsächlich durch Kriechen: langsame Verformung unter Druck bei hoher Temperatur, die in Poren entlang der Korngrenzen, Rissen und Bruch endet. Kurze Überhitzungen beschleunigen das stark. Veröffentlichte Schadensanalysen von HP-Nb-Reformerrohren finden Kriechporen neben den Chromkarbiden und Risse nahe den Rundnähten, wo die Wand am heißesten läuft.

In Ethylen-Spaltrohrschlangen kommt Aufkohlung hinzu. Koks an der Innenwand trägt Kohlenstoff ins Metall, und Aufkohlung zusammen mit Kriechen führt zu Ausbeulung, Verbiegung und Rissen. Hochnickelhaltige Legierungen können Aufkohlung vor der magnetischen Prüfung verbergen, und aufgekohlte Rohre lassen sich schwer schweißen.

Welche Legierung wird für Reformerrohre verwendet?

Reformerrohre werden im Schleuderguss hergestellt, meist in HP modified (25Cr-35Ni-Nb) mit Mikrolegierungszusätzen wie Titan. HK40 war die ursprüngliche Reformerrohrlegierung. Niobmodifizierte Sorten und dann HP-mod lösten sie ab, weil sie eine höhere Zeitstandfestigkeit bieten, und mikrolegiertes HP erlaubt dünnere Wände. Kleine Zusätze von Titan, Niob und Zirkonium bilden feine, stabile Karbide, die dem Kriechen widerstehen.

Was in die Anfrage gehört: Sorte und Spezifikation (zum Beispiel eine Sorte nach ASTM A608), Innendurchmesser und minimale gesunde Wanddicke, Länge, Bearbeitung der Bohrung, Auslegungstemperatur und -druck sowie die Schweißkantenvorbereitung.

Wir gießen Strahlungs- und Ofenrohre im Schleuderguss, gerade oder in U-, W- und Y-Konfiguration, mit den Bögen und Y-Stücken, die sie verbinden, für Röhrenöfen und Industrieöfen. Anfrage zu Ofenrohren →

Was leisten Rohrbögen und Y-Stücke in einer Ofenrohrschlange?

Rohrbögen (Umlenkbögen) lenken den Strom zwischen zwei geraden Rohren um. Y-Stücke (Hosenstücke) teilen oder vereinen den Strom zwischen Durchgängen. Sie sind gegossene Formstücke, die in die Rohrschlange eingeschweißt werden; jedes bringt zwei oder drei Schweißnähte in die heiße Zone.

Warum reißen Umlenkbögen und Y-Stücke?

Bögen und Y-Stücke erfahren dasselbe Kriechen und dieselbe Aufkohlung wie die Rohre, dazu Biegespannung aus der Wärmedehnung bei jedem An- und Abfahren. Risse beginnen oft an den Schweißnähten, die sie mit den Rohren verbinden. In gealtertem Werkstoff machen Sekundärkarbide und Sigma-Phase das Metall spröde, und eine Studie an betriebsgealtertem HK40 kam zu dem Schluss, dass er nicht reparaturschweißbar war.

Bögen und Y-Stücke werden normalerweise in derselben Sortenfamilie gegossen wie die Rohre, die sie verbinden, damit die Schweißnähte artgleich sind.

Was in die Anfrage gehört: Biegeradius oder Mittenabstand, Innendurchmesser und Wanddicke passend zum Rohr, auf die Rohrschlange abgestimmte Sorte und Schweißkantenfase.

Wir gießen Rohrbögen und Y-Stücke, statisch oder im Schleuderguss, je nach Form. Anfrage zu Rohrbögen →

Was leistet ein Austrittssammler in einem Dampfreformer?

Der Austrittssammler (Kollektor) sammelt das heiße Reformgas aus allen Katalysatorrohren und leitet es zur Transferleitung weiter. Kleine Pigtails (Anschlussrohre) oder kurze Stücke verbinden jedes Rohr mit ihm. Gegossene T-Stücke und Reduzierstücke bilden das Sammlersystem.

Warum versagen Austrittssammler von Reformern?

Sammler versagen an Schweißnähten. Eine veröffentlichte Schadensanalyse fand nach etwa 22.000 Stunden Leckagen in der Schmelzzone einer Schweißnaht am Sammler eines Primärreformers, verursacht durch Rohr- und Schweißzusatzwerkstoff mit hohem Siliziumgehalt in Gegenwart von Niob, der eine spröde Laves-Phase bildete. Pigtails auf der Ofendecke leiden zudem unter thermischer Ermüdung: Temperaturschwankungen treiben Risse, die an der Bohrung beginnen und bis zur Leckage nach außen wachsen.

Sammlergussteile sind meist aus HP-Sorten oder anderen hitzebeständigen Fe-Cr-Ni-Sorten, die zusammen mit Rohr und Schweißzusatz als ein System gewählt werden.

Was in die Anfrage gehört: die Zeichnung, Sorte und Analysengrenzen (einschließlich Silizium), Rohr- und Schweißzusatzwerkstoff, mit denen verschweißt wird, Auslegungstemperatur und -druck sowie die geforderte NDT.

Wir gießen Reformersammler und Kollektorteile. „X-mas trees“ sind ein anderes Teil: Rohrstützen in Röhrenöfen, auf denen die Rohre aufliegen, gegossen in einer Reihe von Sorten. Anfrage zu Sammlern →

Was leisten Rohrstützen und Stützleitern?

Rohrstützen und leiterförmige Stützen halten die Strahlungsrohre entlang der Wand oder des Bodens des Feuerraums in Position. Sie tragen das Gewicht und halten den Rohrabstand, und die Rohre gleiten bei Wärmedehnung auf ihnen. Sie stehen im heißen Rauchgas ohne innere Prozesskühlung und laufen daher oft heißer als die Rohre.

Warum versagen Rohrstützen im Ofen?

Stützen versagen durch Kriechen und Verzug, durch Oxidation und durch Heißgaskorrosion aus Brennstoffasche, wenn der Ofen Öl mit Vanadium und Natrium verfeuert. Asche mit Vanadiumpentoxid und Natriumsulfat greift gewöhnliche Stützen aus 25Cr-20Ni an. Wenn eine Stütze durchhängt oder bricht, verbiegen sich die Rohre, berühren sich und überhitzen.

API 560 regelt die Auslegung von Rohrstützen für Raffinerie-Röhrenöfen, einschließlich Auslegungslasten und zulässiger Spannungen für Stützwerkstoffe. Die Gusssorte 25Cr-20Ni (HK-Typ) ist ein gängiger Stützwerkstoff. Bei starkem Brennstoffascheanfall ist 50Cr-50Ni-Nb der übliche nächste Schritt. Sie widersteht dem Vanadiumangriff, ist aber teuer und weniger duktil.

Was in die Anfrage gehört: Zeichnung, Sorte, Brennstoffart und bei Ölfeuerung dessen Vanadium- und Natriumgehalt, Auslegungs-Wandtemperatur sowie etwaige Prüflast- oder Maßprüfungen.

Wir gießen Rohrstützen und Stützleitern, auch in HP-Nb. Anfrage zu Stützleitern →

Was leisten Rohraufhänger in einem Reformerofen?

Rohraufhänger (Hängeeisen) hängen Strahlungsrohre an der Decke auf oder halten sie an der Wand. In oben aufgehängten Öfen tragen die Aufhänger das volle Gewicht der Rohrschlange. Kriecht oder reißt ein Aufhänger, fällt seine Last auf die Rohre darunter.

Warum versagen Rohraufhänger?

Aufhänger versagen durch Kriechdehnung, Verzug und Brennstoffaschekorrosion, also durch dieselben Mechanismen wie Stützen. Asche aus Natriumsulfat und Vanadiumpentoxid verursacht Heißgaskorrosion, wenn minderwertige Brennstoffe verfeuert werden. Gegossenes 25Cr-20Ni ist ein gängiger Aufhängerwerkstoff, und 50Cr-50Ni-Nb wird bei starkem Ascheangriff empfohlen.

Was in die Anfrage gehört: Zeichnung, Sorte, Decken- oder Wandposition, Brennstoffanalyse, Auslegungslast und Wandtemperatur sowie Kennzeichnungsanforderungen für Sorte und Schmelze.

Wir gießen Decken- und Wandaufhänger mit eingegossener Sorte und Schmelzennummer. Anfrage zu Rohraufhängern →

Was leistet ein Rohrboden in einem Röhrenofen?

Ein Rohrboden ist eine gegossene Platte mit einem Lochbild, die eine Rohrreihe führt und stützt, oft im Konvektionsteil oder an den Enden eines Reformerkastens. Er hält die Rohre auf Teilung und lässt sie bei Wärmedehnung hindurchgleiten.

Warum versagen Rohrböden?

Rohrböden versagen durch Verzug, Risse zwischen den Löchern, Oxidation und Brennstoffaschekorrosion. Ein verzogener Boden klemmt die Rohre, sodass sie nicht gleiten können, und belastet sie auf Biegung. Rohrböden für Brennstoffasche stehen auf den Anwendungslisten der Legierungshersteller für 50Cr-50Ni-Nb; andernfalls werden sie in hitzebeständigen Sorten wie HK40 oder HH gegossen.

Was in die Anfrage gehört: Zeichnung mit Lochbild und Toleranzen, Sorte, Ofenbereich, Brennstoffart und ob die Löcher gegossen oder gebohrt werden.

Wir gießen Rohrböden für Reformer und Röhrenöfen mit gebohrtem Lochbild. Anfrage zu Rohrböden →

Wofür sind Schauöffnungen, Beobachtungstüren und Einstiegstüren?

Schauöffnungen und Beobachtungstüren lassen das Betriebspersonal während des Betriebs in den Feuerraum auf Flammen und Rohre blicken; die Bezeichnungen werden locker verwendet, und die Zeichnung entscheidet über die Ausführung. Einstiegstüren lassen bei Stillständen Personal hinein. Beide verschließen eine Öffnung im heißen Ofenmantel, ihre Innenseite sieht also Feuerraumhitze.

Warum versagen Ofentüren?

Türen und ihre Rahmen verziehen sich, verzundern und reißen durch wiederholtes Aufheizen und Abkühlen, besonders wenn sie im Betrieb geöffnet werden. Eine verzogene Tür lässt Luft in den Feuerraum oder heißes Gas heraus.

Die Sorte hängt davon ab, wie heiß die Innenseite läuft. Wir gießen Schauöffnungen, Beobachtungstüren und Einstiegstüren mit ihren Rahmen in der Sorte, die die Zeichnung des Bestellers angibt.

Was in die Anfrage gehört: Zeichnung, Sorte, Temperatur der heißen Seite und ob Rahmen und Tür zusammen geliefert werden.

Anfrage zu Schauöffnungen und Beobachtungstüren → · Anfrage zu Einstiegstüren →

Können Sie Ersatzteile für eine Ofenreparatur oder einen Stillstand gießen?

Ja. Wir gießen Ersatzaufhänger, -stützen, -rohrböden, -bögen und -türen nach Ihrer Zeichnung oder, wenn keine Zeichnung vorliegt, nach dem alten Teil oder nach Fotos mit Maßen; die Angebots-Checkliste listet, was zu senden ist. Zeichnung senden →

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen HK40 und HP modified?

Den vollständigen Vergleich finden Sie unter HK40 vs HP-Nb (EN). HK40 ist eine 25Cr-20Ni-Gusslegierung. HP ist 25Cr-35Ni, und HP modified enthält zusätzlich Niob, oft mit Mikrolegierungselementen wie Titan. Der höhere Nickelgehalt und die feinen Karbide geben HP-mod eine höhere Zeitstandfestigkeit; deshalb hat es HK40 bei den meisten Reformerrohren abgelöst.

Was bedeutet „mikrolegiert“ bei einem Reformerrohr?

Es bedeutet kleine Zusätze von Elementen wie Titan, Niob oder Zirkonium. Sie bilden eine feine Karbidverteilung, die bei hoher Temperatur stabil bleibt und das Kriechen verlangsamt. Hersteller nutzen die zusätzliche Festigkeit, um dünnere Wände anzubieten.

Wann sollten Stützen und Aufhänger aus 50Cr-50Ni-Nb sein?

(Werkstoffseite: 50Cr-50Ni-Nb.) Wenn der Ofen Heizöl mit nennenswertem Vanadium-, Natrium- und Schwefelgehalt verfeuert. Die Asche solcher Brennstoffe korrodiert Aufhänger aus 25Cr-20Ni. Die Sorte 50Cr-50Ni-Nb widersteht diesem Angriff, bei höheren Kosten und geringerer Duktilität.

Was ist Aufkohlung in einem Ofenrohr?

Aufkohlung ist das Eindiffundieren von Kohlenstoff in die Rohrwand aus einem kohlenstoffreichen Prozessgas oder aus Koks an der Bohrung. Sie macht das Metall spröde und schwer schweißbar und verursacht zusammen mit Kriechen Ausbeulungen und Risse. Sie ist ein Hauptthema bei Ethylen-Spaltrohrschlangen.

Lassen sich gealterte Reformergussteile reparaturschweißen?

Oft nicht ohne Weiteres. Langer Betrieb scheidet Sekundärkarbide und bei manchen Legierungen Sigma-Phase aus, die das Metall spröde machen. Eine veröffentlichte Studie an einem gerissenen HK40-Reformerteil kam zu dem Schluss, dass es nicht reparaturschweißbar war. Reparaturentscheidungen brauchen eine metallurgische Bewertung des tatsächlichen Teils.

Was ist der Unterschied zwischen statischem Guss und Schleuderguss bei Ofenteilen?

Beim Schleuderguss rotiert die Form; das eignet sich für runde Teile wie Rohre, Laufbuchsen und Zylinder. Statischer Sandguss eignet sich für jede Form, etwa Stützen, Aufhänger, Rohrböden und Formstücke. Wir verwenden das Verfahren, das zum Teil passt.

Welche ASTM-Spezifikation gilt für Ofenrohre aus Schleuderguss?

ASTM A608 regelt hochlegierte Eisen-Chrom-Nickel-Schleudergussrohre für Druckbeanspruchung bei hoher Temperatur. ASTM A297 regelt allgemeine hitzebeständige Gussteile, und ASTM A351 regelt austenitische Gussteile für drucktragende Teile.

Regelt API 560 Rohrstützen?

Ja. API 560 regelt Röhrenöfen für den allgemeinen Raffineriebetrieb, einschließlich der Auslegung von Rohrstützen mit ihren Auslegungslasten und zulässigen Spannungen.

Warum reißen Pigtails an Reformern?

Pigtails federn, wenn Rohre und Sammler sich ausdehnen und zusammenziehen, und tragen deshalb bei jedem An- und Abfahren Biegespannung. Temperaturschwankungen erzeugen Risse durch thermische Ermüdung, die an der Bohrung beginnen und bis zur Leckage nach außen wachsen.

Quellen

Weiterführend: Förster, thermische Ermüdung von Reformer-Pigtails · Revista de Metalurgia, Reparaturschweißen und Sigma-Phase bei HK40

Soll eines dieser Teile gegossen werden? Sehen Sie sich unsere Gusskomponenten und unsere Legierungen an, oder senden Sie uns eine Zeichnung.

Gussteile für Reformer- und Strahlungsöfen: was jedes Teil leistet und warum es versagt