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《制氢转化炉炉管状态分析与寿命评估》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、石油与化工设备2010年第13卷制氢转化炉炉管状态分析与寿命评估杨晓靖,侯聚现(中石化天津分公司,天津300271)[摘要]对炉管管段试样的化学成分、宏观及显微组织、常温力学性能、90O℃高温短时力学性能、90O℃高温持久性能等指标进行了测定和分析,计算出炉管的剩余寿命,对炉管做出了综合评价。[关键词]转化炉;炉管;状态分析;寿命评估制氢II系列转化炉炉管在1998年11月投入使2实验结果用,至今已累计运行94640/J~时。期间装置多次发2.1化学成分分析生原料硫超标、停电等事故,并频繁开停车,从对管段进行了化学成分分析,其结果见表1。而造成转化催化剂中毒、
2、积碳、粉碎等,致使炉从分析结果可以看出,化学成分符合标准管经常在非正常工况下运行(超温或接近最高使要求。用温度),对炉管损伤较大。为了确定炉管状态和剩余寿命,对炉管进行了分析和评估,并计算2.2渗透探伤检查了炉管的剩余寿命。管段经解剖后,着色渗透探伤,未发现有裂纹和其他缺陷。1分析材料2_3宏观组织与铸造缺陷分析转化炉炉管主要技术参数:材质ZG40Cr25Ni35Nb,规格①127X12,运行压力取一个金相环进行宏观组织检查分析,经2.35Mpa,管内介质入口温度5O0℃,出口温度磨样、冷酸蚀后,显示出宏观组织,见图1照片780℃,管外炉膛温度950~C。2.
3、3.1。从照片2—3—1可以看出,管段的宏观组织为全部柱状晶,与设计要求的70%柱状晶不相符合,制氢II系列停工检修时发现有7根炉管距下而在2002年分析的三段也都100%是柱状晶。也就部3米处存在表面裂纹,对存在裂纹管段进行了更是说,在该批炉管中两批共查4支管段,均为100%换。换下的3排11号炉管状态较为典型,故选取此柱状晶,都不符合要求。管段作为分析材料,并对这些管段进行了检查。表1管段化学成分分析图1照片2—3一l在宏观组织的分析中,未发现有铸造和其他缺陷。2.4焊缝检查分析将焊缝剖开,检查焊缝的焊肉、熔合线、热作者简介:杨晓靖,女,助理工程师。200
4、3年毕业于沈I~BT'l'学院。现在中石化天津分公司炼油部从事设备管理工作。第1期杨晓靖等制氢转化炉炉管状态分析与寿命评估35一影响区。焊缝外表面有一层氧化脱碳腐蚀层,在在照片2.5—2中奥氏体析出大量细小弥散分布焊肉、热影响区均无焊缝缺陷和裂纹,组织状态的二次碳化物,而在照片2—5.1中的细小弥散分布良好。焊缝内表面与外表面状态相似,都有一脱的二次碳化物已经消失,只有聚集的块状。此组碳腐蚀层,无其它缺陷。焊肉、热影响区和熔合织状态是典型的过热组织,其持久性能将显著降线均无裂纹。低。照片2.5.1中的共晶碳化物也开始出现状态变化。从显微组织分析中可以看出材料,
5、已经劣.化。两侧熔合线组织,熔合状态良好,无焊接缺氛一.陷。焊缝的焊肉组织比母材料组织晶粒细小,这2.6常温力学性能测定与分析.j(与焊接时冷却速度快有关。焊肉无裂纹、气孔等对管段各取三个常温力学性能试样进行测焊接缺陷。定。结果如下:螽镙纵观焊缝的各个方面,焊接质量良好,未发表2管段常温力学性能现质量问题。2.5显微组织分析zG40cr25Ni35Nb材料的铸态组织为奥氏体加共晶组织,共晶组织是奥氏体和碳化物共晶。铸态组织经使用后奥氏体会发生变化,析出二次碳化物M23C6,共晶碳化物也会由M7C3转变为M23C6。二次碳化物随使用温度的升高和延长,将会常温力学
6、性能均低于标准要求,其中强度指由细小弥散分布聚集长大成块状。温度越高,聚标比标准降低较少,而塑性指标仅为标准的l/3稍集长大就越快,二次碳化物也会在一定温度下随强。说明该炉管材料均严重劣化。时间的增长而聚集长大,但温度的影响更明显。2.7900℃高温短时力学性能测定与分析所取管段的显微组织为奥氏体、共晶组织和二次碳化物。图2照片2.5—1为其显微组织。在管段取三支高温短时拉伸试样,进行900℃短时拉伸实验。结果如下:表3管段高温短时拉伸性能_‘。●卷图2照片2—5一l所测结果均比标准为低,特别是塑性降低较为了与以前的组织相比较,将2002年分析所用的管段照片进
7、行比较,即图3照片2—5—2。大。这与常温力学性能相似,都低于标准,而以塑性指标降低的最多,说明材料已劣化。2.8900℃高温持久性能高温持久性能是炉管强度设计的最基本依据,持久性能的测定至关重要。高温金属材料在高温状态下使用,其损伤是积累的,是有一定寿命的。对焊缝和管段进行了测定,以便了解二者,特别是焊缝的寿命是否与管段一致。焊缝做四个测试试样,上段做I2个试样进行测试。测试温度图3照片2—5—2为900~C。测试结果见表4。36一■腐蚀防护石20油10与年化第工设备13卷表4焊缝、管段高温持久性能俏试样应(Mpa)实测持久时间h对应的LM曲线最低值(h)对
8、应的LM曲线均值(h)焊缝管段68略7
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