对多起乙烯裂解炉HP型炉管失效原因的分析总结.pdf

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1、对多起乙烯裂解炉HP型炉管失效原因的分析总结耿鲁阳。巩建鸣．姜勇(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009)摘要：裂解炉炉管是乙烯生产装置关键设备乙烯裂解炉的核心部件，承受高温复杂环境所引起的各种损伤。某大型石化企业在近年连续发生数起因HP型(Cr25Ni35和cr35Ni45)炉管失效引起的裂解炉故障，影响了乙烯装置的安全、长周期运行。采用金相分析、扫描电镜、能谱分析等多种手段，对这几起故障的表现特点和失效原因进行了分析。分析结果表明，炉管在高温下长期运行造成的渗碳、蠕变等损伤以及高温硫腐蚀是造成这几起HP型炉管失效的主要原因。关键词：乙烯裂解炉；HP型炉管材料；失效分析中

2、图分类号~TH704；TQo52．6文献标识码：B文章编号：1001-4837(2011)12-0048—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2011．12．009'FailureAnalysisforSeveralAccidentsofHPTypeEthylenePyrolyzingTubesGENGLu—yang，GONGJian—ming，JIANGYong(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，Chi—na)Abstract：Th

3、epyrolyzingtubeisoneofthemostimportantcomponentsofanethylenepyrolyzingfurnace，thekeyequipmentofethyleneproductioninthepetrochemicalindustry，andenduresdiferentkindsofdamagecausedbycomplicatedhi【ghtemperatureenvironment．．Inrecentyears，severalfailureaccidentsofHPtypecrackingfurnacetubeshappenedinala

4、rgepetrochemicalplant，whichinterruptedthelong—termsafeoperationoftheethyleneproduction．Thecharacteristicsandreasonsofthesefailuresareana-lyzedbythemethodsofmetallographicanalysis，scanningelectronmicroscope(SEM)andenergydisper-sivespectrometer(EDS)．Theresultsofanalysisindicatethatthesefailureswere

5、causedbycarburiza-tion，creepandsulphuriccorrosionbroughtbyhightemperature．Keywords：ethylenepyrolyzingfurnace；HPfurnacetubematerial；failureanalysis备，其核心部件——裂解炉炉管的辐射段表面温0引言度正常在950—1100℃范围内。裂解炉管在正常’运行中要承受高温、渗碳、结焦清焦及疲劳等因乙烯裂解炉是大型乙烯裂解装置的关键设素所引起的各种损伤剖。早期的裂解炉辐射段48第28卷第12期压力容器总第229期炉管材料是HK型(Cr25Ni20)，但随着裂

6、解反应母材热影响区上，断口整齐地沿着环向分布，表面温度的提高，对裂解炉管耐热和抗渗碳能力提出呈冰糖块状，覆盖黑色物质。断裂位置未见到明了更高的要求，目前主要的使用材料是抗渗碳和显的塑性变形，炉管其他部位未见明显缺陷。蠕变断裂强度高于HK型的HP型(Cr25Ni35和Cr35Ni45)一。某大型石化企业乙烯装置由多台鲁姆斯SRT一Ⅳ型乙烯裂解炉组成，炉管材料多为HP型(Cr25Ni35和Cr35Ni45)。其中早期服役的裂解炉在温度较高的辐射段出口管采用Cr35Ni45材料，而在温度相对较低的辐射段人口管处使用Cr25Ni35。而后期投产的炉型则全部采用图1热影响区的环向整齐断口Cr35N

7、i45材料。HP型材料的化学成分见表1。1．1．2扫描电镜(SEM)观察表1HP型炉管材料的化学成分％从炉管断口处取样进行扫描电镜(SEM)观察后发现，整个断口表现脆性的解理特征，主要为元素CsiMnNiCrNb沿晶开裂，也有少量的穿晶脆断(见图2)，整个断Cr25Ni350．45—1．5～≤233—24～0．0≤1．0．552．03727口上仅在内壁一个位置观察到有塑性断裂的韧窝Cr35Ni450．40～40—30～0．5～特征。