具有改進的金屬耐成塵腐蝕性的高性能合金的製作方法

2023-06-19 06:08:31 2

專利名稱：：具有改進的金屬耐成塵腐蝕性的高性能合金的製作方法
技術領域：
：0001本發明涉及烴轉換工藝中使用的材料的領域。更特別地涉及暴露於腐蝕性反應物和碳過飽和環境的材料。仍更特別地，本發明涉及用於控制暴露於高碳活性和較低氧活性的反應器體系和精煉裝置中金屬成塵腐蝕的合金組合物和方法。
背景技術：
：雖然設計許多高溫合金以在低氧分壓環境中形成氧化鉻(Cr203)的原位表面膜。但是這種氧化物的成核和生長動力學經常並非快到足以防止在具有超過整體(unity)的碳活性的高還原性富碳環境中的碳侵入。另外，0203膜的形成提供了針對碳進入的初始保護。由於碳不能通過氧化物膜遷移而使合金免於碳進入。但是，在氧化物膜生長期間合金與氧化物之間缺陷和不同熱收縮的存在，可以誘導可能導致氧化物膜破裂的應力。這種氧化物膜的局部破裂將導致碳遷移到鋼中。_蓋和氣態抑制劑，例如HA。覆蓋層可以由於覆蓋層組分相互擴散到合金基質中而退化。由此，雖然覆蓋層是用於短期保護的可行途徑，但是它們通常並不建議用於二十年或更長的長期使用壽命。通過H2S抑制也存在兩個缺陷。一個缺陷是H2S趨於使烴轉換工藝中所用的大多數催化劑中毒。其次，必須將H2S從排出流中除去，而這可以大大增加工藝成本。Ramanarayanan等的US6,692,838公開了耐金屬成塵的組合物，和用於防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面上金屬成塵的方法。該組合物包括(a)合金、和(b)該合金上的保護性氧化物覆蓋層。該合金包括合金金屬和J^出金屬，其中該合金金屬包括鉻和錳的混合物，該l^f出金屬包括鎳、鐵、和鈷。US6,692,838全部引入本文作為參考。0006存在對於在低(約10—1約1(T2°大氣壓)氧分壓和碳過飽和(碳活性大於1)環境中耐金屬成塵腐蝕的先進合金組合物的需求。理想化地，這種先進合金組合物應能夠快速地形成外部保護性氧化物膜以阻隔碳轉移，同時緩慢地生長附著的惰性氧化物膜以作為碳侵入的擴散阻隔層。發明概述本公開內容的另一方面涉及一種防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面的金屬成塵的有益方法，包括a屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的步驟，其中所述合金組合物包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、和Al的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所述表面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少四個氧化物層，其中第一氧化物層包括氧化錳，且位於第二氧化物層附近，所述第二氧化物層包括選自鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且位於所述第一氧化物層與第四氧化物層之間，第三氧化物層包括二氧化矽，且位於所述第四氧化物層與所述合金(PQR)之間，和所述第四氧化物層包括氧化矽錳，且位於所述第二氧化物層與所述第三氧化物層之間。^^開內容的包含合金(PQR)、和在該合金表面上的多層氧化物膜的合金組合物的這些和其它優點、特徵和屬性，和它們的有益應用和/或用途，從下列詳細說明將變得明確，特別是結合所附的圖來閱讀時。圖1描述了依據本發明使用在合金金屬中的鋁的保護性表面氧化物膜的橫截面結構的示意圖。圖3描述了顯示M304/A1203表面氧化物膜的表面和橫截面掃描電子顯微鏡(SEM)圖象，其中M主要為Mn，但是進一步包含Cr、Al和Fe，將EM-38合金在50CO-50H2中在650°C下反應160小時之後。\1]\1，204^1203表面氧化物膜的表面和橫截面掃描電子顯樣i鏡(SEM)圖象，其中M主要為Mn,但是進一步包含Cr、Al和Fe，且M，主要為Al，但是進一步包括Cr、Fe和Mn,在將EM-38合金在50CO-50H2中在950°C下反應160小時之後。本發明包括耐金屬成塵的合金組合物，且其包括(a)能夠在暴露於碳過飽和環境時在其表面上形成保護性表面氧化物膜的合金組合物，和(b)該合金表面上的保護性表面氧化物膜。本公開內容的合金組合物提供了相對於現有技術合金組合物的顯著優點，用作對於暴露於碳過飽和環境的金屬表面上的金屬成塵的保護性覆蓋層。本公開內容的合金組合物與現有技術的區別在於，其包括包括Cr、Mn、和A1、Si、或者Al與Si的組合的合金金屬，其在合金中的濃度使得暴露於具有低氧分壓的碳過飽和環境時其在使用包含至少三個氧化物層的多層氧化物膜期間原位形成。所公開的合金組合物的有益性能和/或特性是基於，至少部分基於，在該合金組合物表面上形成的多層氧化物膜的結構，其包括，尤其是，改進的金屬耐成塵腐蝕性，對於使烴轉換工藝中使用的催化劑中毒的降低的趨勢，和暴露於碳過飽和環境時使用之前和之中更容易形成。\1203)及其混合物的氧化物，其中M主要為Mn且可以進一步包括J^P出金屬P、合金金屬Q、和合金元素R的元素。金屬表面可以是由合金構成的，與該合金共擠出，用該合金覆蓋，或者三者的組合。上述保護性表面氧化物膜將在單元在碳過飽和環境中操作期間原位形成。本發明進一步包括含有至少兩個氧化物層、且優選三個氧化物層的保護性表面氧化物覆蓋層，其中該第一氧化物層為選自氧化錳(MO)、鉻酸錳(1\1304)、氧化鉻(M203)及其混合物的氧化物，該第二氧化物層為氧化鋁(M203)且第三氧化物層為氧化鋁錳(MM，204)。該第一氧化物層為位於距離合金最遠的層，且該第二氧化物層為位於合金表面附近的層。具有包括Si的合金金屬的合金組合物\1304和M203，其中M主要為Mn和Cr，且可以進一步包括^5出金屬P、合金金屬Q、和合金元素R的元素。由此，該第二氧化物層為選自鉻酸錳(M304)、氧化鉻(1^203)及其混合物的氧化物。第二氧化物層和第三氧化物層之間，與形成第三氧化物層同時地或者在其之後形成第四層(本文中稱作第四氧化物層)。該第四氧化物層為通過第二氧化物層和第三氧化物層之間的反應而建立的氧化物膜。隨著反應進行，第二氧化物層和第三氧化物層都可以被耗盡。此時，該第四氧化物層提供對於金屬成塵腐蝕的長期抵抗力。該第四氧化物層的非限定性實例為氧化矽錳(Mn2Si04)。第四氧化物的組成取決於形成該層的合金的組成。其通常可以描述為M2M，04，其中M主要為Mn且M，主要為Si，但是M和M，二者可以進一步包括基礎金屬P、合金金屬Q、和合金元素R的元素。\1304)、氧化鉻(M203)及其混合物的氧化物，其中M主要為Mn且可以進一步包括基礎金屬P、合金金屬Q、和合金元素R的元素。\111在合金中存在的濃度為至少約2.5重量％，Al在合金中存在的濃度為至少約2.0重量％，且Si在合金中存在的濃度為至少約2.0重量％，其中Cr、Mn、Al和Si的總量大於或等於20重量％。間原位形成:或者通過在合金使^之前將合金暴露於碳過飽和環境來製備。本發明的另一優點是，如果該保護性表面氧化物膜在合金在碳過飽和環境中使用期間破裂時，該保護性表面氧化物膜將在裂縫中形成以修補該氧化物層，由此保護了合金在使用期間免於金屬成塵。本發明中也公開了一種用於防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面的金屬成塵的方法。該防止金屬成塵的方法包括以下步驟構成金屬表面，將抗金屬成塵合金組合物(PQR)共擠壓在傳統鋼或鎳基合金上，或者用抗金屬成塵合金組合物(PQR)覆蓋金屬表面。該抗金屬成塵合金組合物(PQR)包括基礎金屬P、合金金屬Q、和合金元素R。金屬P選自Fe、Ni、Co及其混合物。合金金屬Q包括Cr、Mn、Al和Si。合金元素R包括選自B、C、N、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag和Au的至少一種元素。合金中金屬P的存在濃度為至少約40重量％,基於合金的總重。合金中合金元素R的存在濃度為至少約0.01重量％~約5.0重量％，基於合金的總重。合金金屬Q中，Cr在合金中存在的濃度為至少約10重量。/。Cr,]\111存在的濃度為至少約2.5重量％，Al存在的濃度為至少約2,0重量％,且Si存在的濃度為至少約2.0重量。X)，其中Cr、Mn、Al和Si的總量大於或等於合金的20重量％。金屬表面可以是由合金構成的，與該合金共擠出，或者用該合金覆蓋，且上述保護性表面氧化物膜將在單元在碳過飽和環境中操作期間原位形成。合金組合物的用途和應用方法當用作已有表面上的覆蓋層時，覆蓋層厚度範圍可以為約10約200微米，且優選為約50~約100微米。受益於本發明的合金組合物的表面包括使用期間任何時候與碳過飽和環境接觸的裝置和反應器體系。這些裝置和反應器體系包括，但並非限定於，反應器、熱交換器、和工藝管線。\1304/厶1203表面氧化物膜，其中M主要為Mn但進一步包括Cr、Al和Fe。由此依據本發明形成的兩個氧化物層結^^金提供了金屬耐成塵腐蝕性。\1]\1，204/入1203層和外部]\1304層，其中M主要為Mn，但進一步包括Cr、Al和Fe。M'主要為Al，但進一步包括Cr、Fe和Mn。這點在圖4中得到顯示，表面SEM圖像，和橫截面SEM圖像。由此，由此依據本發明形成的三個氧化物層給合金提供了金屬耐成塵腐蝕性。\1110204雙層，表面上具有MnO晶體。這點在圖6中得到顯示，其為橫截面SEM圖像。由此，由此依據本發明形成的三個氧化物層給合金提供了金屬耐成塵腐蝕性。[0081也對所選合金(304SS、310SS、Incoloy800H、Inconel600、KHR-45A和EM-200)通過將樣品暴露於550°C的50CO-50H2氣態環境下高達160小時進行金屬成塵試驗。金屬成塵暴露之後，樣品表面上覆蓋碳，其經常伴隨金屬成塵腐蝕。通過腐蝕表面的光學顯微和橫截面SEM檢測來考查金屬成塵腐蝕的易感性。表面上觀察到的腐蝕坑的平均直徑和數目用作金屬成塵腐蝕的測量。這些結果概括於表8中，其顯示了在550°C下在S0CO-50H2氣體混合物中反應160小時之後LindeB拋光合金上坑的直徑(微米)和坑/單位面積的數目(25mm2)。表8tableseeoriginaldocumentpage35[0082除EM-200之外的所有合金遭受廣泛的金屬成塵侵蝕，如表8中所示。EM-:200合金的抗金屬成塵性歸因於組合到合金中的Cr、Mn和Si,和隨後表面氧化物膜的形成，如本發明中所述。權利要求1、一種耐金屬成塵腐蝕的合金組合物，其包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、和Al的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所述表面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少三個氧化物層，其中第一氧化物層包括選自氧化錳、鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且為位於第三氧化物層附近的外層，第二氧化物層包括氧化鋁，且位於所述合金(PQR)的表面與所述第三氧化物層之間，且所述第三氧化物層包括氧化鋁錳，且位於所述第一氧化物層與所述第二氧化物層之間。2、權利要求1的合金組合物，其中所述金屬P構成至少約40重量%的所述合金(PQR)。3、權利要求1的合金組合物，其中所述合金金屬Q構成至少約20重量％的所述合金(PQR)。4、權利要求3的合金組合物，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約10重量％的Cr、濃度為至少約2.5重量％的Mn、和濃度為至少約2.0重量％的Al組成。5、權利要求l的合金組合物，其中所述合金元素R選自B、C、N、Si、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au及其混合物。6、權利要求5的合金組合物，其中所述合金元素R構成約0.01重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。7、權利要求6的合金組合物，其中所述多層氧化物膜進一步包括一種或多種元素，其選自所述金屬P、所述合金金屬Q、所述合金元素R、及其混合物。8、權利要求5的合金組合物，其中所述金屬P構成至少約60重量%、所述合金金屬Q構成至少約30重量％、且所述_合金元素R構成約1.0重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。9、權利要求8的合金組合物，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約20重量％的Cr、濃度為至少約7.5重量％的Mn、和濃度為至少約4.0重量％的Al組成。10、一種耐金屬成塵腐蝕的合金組合物，其包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、和Si的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所述表面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少四個氧化物層，其中第一氧化物層包括氧化錳，且為位於第二氧化物層附近的外層，所述第二氧化物層包括選自鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且位於所述第一氧化物層與第四氧化物層之間，第三氧化物層包括二氧化矽，且位於所述第四氧化物層與所述合金(PQR)之間，且所述第四氧化物層包括氧化矽錳，且位於所述第二氧化物層與所述第三氧化物層之間。11、權利要求10的合金組合物，其中所述金屬P構成至少約40重量%的所述合金(PQR)。12、權利要求10的合金組合物，其中所述合金元素Q構成至少約20重量％的所述合金(PQR)。13、權利要求12的合金組合物，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約10重量°/。的Cr、濃度為至少約6.0重量％的Mn、和濃度為至少約2.0重量％的Si組成。14、權利要求10的合金組合物，其中所述合金元素R選自B、C、N、Al、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au及其混合物。15、權利要求14的合金組合物，其中所述合金元素R構成約0.01重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。16、權利要求15的合金組合物，其中所述多層氧化物膜進一步包括一種或多種元素，其選自所述金屬P、所述合金金屬Q、所述合金元素R、及其混合物。17、權利要求14的合金組合物，其中所述金屬P構成至少約60重量%、所述合金金屬Q構成至少約30重量％、且所述合金元素R構成約1.0重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。18、權利要求17的合金組合物，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約20重量％的Cr、濃度為至少約8.0重量％的Mn、和濃度為至少約4.0重量％的Si組成。19、一種耐金屬成塵腐蝕的合金組合物，其包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、Al、和Si的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所M面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少三個氧化物層，其中第一氧化物層包括選自氧化錳、鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且為位於第三氧化物層附近的外層，第二氧化物層包括氧化鋁、二氧化珪、氧化鋁與二氧化矽的固體溶液及其混合物，且位於所述合金(PQR)的表面與所述第三氧化物層之間，且所述第三氧化物層包括氧化鋁錳、氧化珪錳及其混合物，且位於所述第一氧化物層與所述第二氧化物層之間。20、權利要求19的合金組合物，其中所述金屬P構成至少約40重量%的所述合金(PQR)。21、權利要求19的合金組合物，其中所述合金金屬Q構成至少約20重量％的所述合金(PQR)。22、權利要求21的合金組合物，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約10重量％的Cr、濃度為至少約2.5重量％的Mn、濃度為至少約2.0重量％的Al、和濃度為至少2.0重量o/o的Si組成。23、庫又利要求19的合金組合物，其中所述合金元素R選自B、C、N、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au及其混合物。24、4又利要求23的合金組合物，其中所述合金元素R構成約0.01重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。25、權利要求24的合金組合物，其中所述多層氧化物膜進一步包括一種或多種元素，其選自所述金屬P、所述合金金屬Q、所述合金元素R、及其混合物。26、權利要求23的合金組合物，其中所述金屬P構成至少約60重量%、所述合金金屬Q構成至少約30重量％、且所述合金元素R構成約1.0重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。27、權利要求26的合金組合物，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約20重量％的0、濃度為至少約6重量％的Mn、濃度為至少約4.0重量％的Al、和濃度為至少約4.0重量％的Si組成。28、一種防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面的金屬成塵的方法，包括g屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的步驟，其中所述合金組合物包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、和A1的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所述表面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少三個氧化物層，其中第一氧化物層包括選自氧化錳、鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且為位於第三氧化物層附近的外層，第二氧化物層包括氧化鋁，且位於所述合金(PQR)的表面與所述第三氧化物層之間，且所述第三氧化物層包括氧化鋁錳，且位於所述第一氧化物層與所述第二氧化物層之間。29、權利要求28的防止金屬成塵的方法，其中所述金屬P構成至少約40重量％、所述合金金屬Q構成至少約20重量％、且所述合金元素R構成約0.01重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。30、權利要求29的防止金屬成塵的方法，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約10重量％的Cr、濃度為至少約2.5重量％的Mn、和濃度為至少約2.0重量％的Al組成。31、權利要求30的防止金屬成塵的方法，其中所述合金元素R選自B、C、N、Si、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au及其混合物。32、權利要求31的防止金屬成塵的方法，其中所述多層氧化物膜進一步包括一種或多種元素，其選自所述金屬P、所述合金金屬Q、所述合金元素R、及其混合物。33、權利要求28的防止金屬成塵的方法，其中*屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物包括選自下列的步驟a)構成所述耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的所述金屬表面，b)將作為外層的具有耐金屬成塵腐蝕的所述合金組合物的所述金屬表面與一個或多個鋼或鎳基合金的其它層共擠出，c)用所述耐金屬成塵腐蝕的合金組合物覆蓋所述金屬表面，和d)步驟a)、b)和c)的組合。34、權利要求33的防止金屬成塵的方法，其中所iL^蓋步驟c)是選自熱噴塗、等離子體沉積、化學蒸氣沉積、和濺射。35、權利要求34的防止金屬成塵的方法，其中所述合金組合物的厚度為約10約200樣i米。36、權利要求28的防止金屬成塵的方法，其中在碳過飽和金屬成塵環境中使用所述合金組合物期間原位形成所述多層氧化物膜。37、權利要求28的防止金屬成塵的方法，其中所述合金組合物構成暴露於碳過飽和環境的精煉裝置和反應器體系的內表面。38、一種防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面的金屬成塵的方法，包括給金屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的步驟，其中所述合金組合物包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、和Si的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所述表面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少四個氧化物層，其中第一氧化物層包括氧化錳，且為位於第二氧化物層附近的外層，所述第二氧化物層包括選自鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且位於所述第一氧化物層與第四氧化物層之間，第三氧化物層包括二氧化矽，且位於所述第四氧化物層與所述合金(PQR)之間，且所述第四氧化物層包括氧化矽錳，且位於所述第二氧化物層與所述第三氧化物層之間。39、權利要求38的防止金屬成塵的方法，其中所述金屬P構成至少約40重量％、所述合金金屬Q構成至少約20重量％、且所述合金元素R構成約0.01重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。40、權利要求38的防止金屬成塵的方法，其中所述合金元素Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約10重量％的Cr、濃度為至少約6.0重量％的Mn、和濃度為至少約2.0重量％的Si組成。41、權利要求38的防止金屬成塵的方法，其中所述合金元素R選自B、C、N、Al、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au及其混合物。42、權利要求41的防止金屬成塵的方法，其中所述多層氧化物膜進一步包括一種或多種元素，其選自所述金屬P、所述合金金屬Q、所述合金元素R、及其混合物。43、權利要求38的防止金屬成塵的方法，其中給金屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物包括選自下列的步驟a)構成所述耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的所述金屬表面，b)將作為外層的具有耐金屬成塵腐蝕的所述合金組合物的所述金屬表面與一個或多個鋼或鎳基合金的其它層共擠出，c)用所述耐金屬成塵腐蝕的合金組合物覆蓋所述金屬表面，和d)步驟a)、b)和c)的組合。44、權利要求43的防止金屬成塵的方法，其中所^蓋步驟c)是選自熱噴塗、等離子體沉積、化學蒸氣沉積、和濺射。45、權利要求44的防止金屬成塵的方法，其中所述合金組合物的厚度為約10約200微米。46、權利要求38的防止金屬成塵的方法，其中在碳過飽和金屬成塵環境中使用所述合金組合物期間原位形成所述多層氧化物膜。47、權利要求38的防止金屬成塵的方法，其中所述合金組合物構成暴露於碳過飽和環境的精煉裝置和反應器體系的內表面。48、一種防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面的金屬成塵的方法，包括M屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的步驟，其中所述合金組合物包括a)具有表面的合金(PQR)，其中P為選自Fe、Ni、Co及其混合物的金屬，Q為包括Cr、Mn、Al、和Si的合金金屬，且R為合金元素，和b)在所述合金(PQR)的所M面上的多層氧化物膜，其中所述多層氧化物膜包括至少三個氧化物層，其中第一氧化物層包括選自氧化錳、鉻酸錳、氧化鉻及其混合物的氧化物，且為位於第三氧化物層附近的外層，第二氧化物層包括氧化鋁、二氧化矽、氧化鋁與二氧化矽的固體溶液及其混合物，且位於所述合金(PQR)的表面與所述第三氧化物層之間，且所述第三氧化物層包括氧化鋁錳、氧化矽錳及其混合物，且位於所述第一氧化物層與所述第二氧化物層之間。49、權利要求48的防止金屬成塵的方法，其中所述金屬P構成至少約40重量％、所述合金金屬Q構成至少約20重量％、且所述合金元素R構成約0.01重量％~約5.0重量％的所述合金(PQR)。50、權利要求48的防止金屬成塵的方法，其中所述合金金屬Q基本上由濃度為所述合金(PQR)的至少約10重量％的Cr、濃度為至少約2.5重量％的Mn、濃度為至少約2.0重量％的Al、和濃度為至少2.0重量％的Si組成。51、權利要求48的防止金屬成塵的方法，其中所述合金元素R選自B、C、N、P、Ga、Ge、As、In、Sn、Sb、Pb、Sc、La、Y、Ce、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au及其混合物。52、權利要求51的防止金屬成塵的方法，其中所述多層氧化物膜進一步包括一種或多種元素，其選自所述金屬P、所述合金金屬Q、所述合金元素R、及其混合物。53、權利要求48的防止金屬成塵的方法，其中給金屬表面提供耐金屬成塵腐蝕的合金組合物包括選自下列的步驟a)構成所述耐金屬成塵腐蝕的合金組合物的所述金屬表面，與一個或多個鋼或鎳基"^金的其它層共擠出，c)用所述耐金屬成塵腐蝕的合金組合物覆蓋所述金屬表面，和d)步驟a)、b)和c)的組合。54、權利要求53的防止金屬成塵的方法，其中所述覆蓋步驟c)是選自熱噴塗、等離子體沉積、化學蒸氣沉積、和濺射。55、權利要求54的防止金屬成塵的方法，其中所述合金組合物的厚度為約10~約200孩麼米。56、權利要求48的防止金屬成塵的方法，其中在碳過飽和金屬成塵環境中使用所述合金組合物期間原位形成所述多層氧化物膜。57、權利要求48的防止金屬成塵的方法，其中所述合金組合物構成暴露於碳過飽和環境的精煉裝置和反應器體系的內表面。全文摘要本發明提供了一種耐金屬成塵腐蝕的合金組合物。也提供了防止暴露於碳過飽和環境的金屬表面上金屬成塵的方法。該合金組合物包括合金(PQR)、和該合金(PQR)表面上的多層氧化物膜。該合金(PQR)包括選自Fi、Ni、Co及其混合物的金屬(P)，包括Cr、Mn、和Al、Si、或者Al/Si的合金金屬(Q)，和合金元素(R)。當合金金屬(Q)包括Al時，該合金表面上的多層氧化物層包括至少三個氧化物層。當合金金屬(Q)包括Si時，該合金(PQR)表面上的多層氧化物層包括至少四個氧化物層。當合金金屬(Q)包括Al和Si時，該合金(PQR)表面上的多層氧化物層包括至少三個氧化物層。在碳過飽和金屬成塵環境中使用該合金組合物期間原位形成該多層氧化物膜。所公開的合金組合物所顯示的優點包括在具有較低氧分壓的碳過飽和環境中高溫下改進的金屬耐成塵腐蝕性。所公開的合金組合物適合用作反應器體系和精煉裝置中的內表面。文檔編號C22C30/00GK101171350SQ200680015923公開日2008年4月30日申請日期2006年4月7日優先權日2005年5月10日發明者T·A·拉馬納拉亞納,全昌旻申請人:埃克森美孚研究工程公司