TP304H服役爐管的組織變化研究及壽命預(yù)測.pdf

1、隨著石化工業(yè)的飛速發(fā)展，高溫離心鑄造爐管早已廣泛應(yīng)用于石油化工廠的裂解爐、制氫爐中，由于爐管的工作環(huán)境非常惡劣，工作溫度高達(dá)700℃-1050℃。在長期高溫作用下，爐管材質(zhì)會逐漸產(chǎn)生組織損傷，爐管材質(zhì)的組織高溫?fù)p傷主要表現(xiàn)為：珠光體球化和石墨化、蠕變孔洞、碳化物析出等，這些均造成爐管材質(zhì)脆化和承載能力下降。同時由于生產(chǎn)過程中管壁溫度經(jīng)常變化及氣體的強(qiáng)烈沖刷作用，常使?fàn)t管在未達(dá)到設(shè)計壽命前就嚴(yán)重?fù)p傷和破壞。
　　 根據(jù)美國石油學(xué)會

2、規(guī)范APIRP530,爐管的設(shè)計壽命為10萬小時。然而，依據(jù)操作條件及材料性質(zhì)得到的有效服役壽命卻在3萬～15萬小時。裂解爐爐管運行很多已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其設(shè)計壽命，這些爐管是否還可繼續(xù)運行和運行多久，是亟待解決的問題。對于這類問題國內(nèi)外已有不少研究成果，但各種爐管生產(chǎn)工藝、環(huán)境以及原始爐管冶金質(zhì)量和組織性能的差異，因此，有必要對不同爐管進(jìn)行組織、性能測試及剩余壽命評估。
　　 本研究通過觀察對比某石化企業(yè)超高溫服役下的乙烯裂解爐管對流

3、段母材顯微組織在運行前后的變化，分析探討爐管損傷與組織性能，利用L-M參數(shù)外推法預(yù)測爐管剩余壽命，評定爐管能否服役到下一個檢修周期，分析引起爐管劣化的原因，保證乙烯裂解爐長期安全運行。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　 (1)對新舊爐管進(jìn)行金相組織分析，結(jié)果表明隨著服役時間的增加，爐管組織析出相越來越多，晶粒的完整度逐漸變差。
　　 (2)對已服役管的高溫持久拉伸試樣棒進(jìn)行金相組織分析可見，隨著溫度的升高和服役時間的增加，析

4、出物有聚集傾向，孿晶特征減小趨勢較明顯。
　　 (3)通過掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)分析，結(jié)果表明服役2萬小時舊爐管橫斷面爐管內(nèi)壁凹凸不平，沿著內(nèi)壁和晶界存在磨損和腐蝕破壞痕跡，晶內(nèi)有一定量塊狀析出物，點分析結(jié)果顯示局部存在C、S、Cl、K、Ca等元素的偏析，同時存在大量龜裂裂紋；服役3萬小時舊爐管內(nèi)壁存在大量的疏松顆粒、且凹凸不平。
　　 (4)通過拉伸試驗可以看出，隨著服役時間的增加，爐管的強(qiáng)度參數(shù)--抗拉強(qiáng)