HP40Nb奥氏体钢高温时效试验.pdf

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1、中国备安垒i耐料与焊接襞商时张巍江苏省特种设备安全监督检验研究院江阴分院俞颖江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院摘要HP4ONb离心铸造奥氏体耐热钢因为具有良好的高温性能而常用q-*,j造乙烯裂解炉管。本文一方面了研究时效时间对HP4ONb乙烯裂解炉管材料力学性能的影响，另一方面研究时效温度对材料微观组织的影响。结果表明：HP4ONb钢抗拉强度、屈服强度、延伸率随着时效时间的延长而降低，微观组织随时效时间延长持续恶化。时效温度降低，材料微观组织劣化速度显著降低，并以此建~HP4ONb材料实际服役温度不宜超过11O0口C，给现场操作提供了参考意见。关键词HP4

2、ONb奥氏体钢高温时效微观组织AbstractDuetogoodhightemperatureresistance，HP40Nbsteelhasbeenwidelyusedformanufacturingethylenecrackingfurnacetube．Ononehand，effectofagingtimeonmechanicalpropertiesofHP40Nbethylenecrackingfurnacetubesteelwasinvestigated．Ontheotherhand，effectofdifferentagingtemperatures

3、onthemicrostructureofHP40Nbsteelwasalsoresearched．Theresultsshowthatultimatetensilestrength，yieldstrength，elongationandmicrostructureofHP40Nbsteeldecreasesanddeteriorateswithagingtimeincreasing．MicrostructuredegradationrateofHP40Nbsteeldecreasesobviouslywithagingtemperaturedecreases，

4、whichmeansthattheoperatingtemperatureatactualconditionshouldnotbebeyond1100，andthisconclusionmaysuggestbeingareferenceforactualoperation．KeywordsHP40NbAusteniticsteelHightemperatureagingbehaviorMicrostructure乙烯是石油化工的基础原料之一，乙烯裂解炉HP40Nb钢微观组织劣化速度加快，另一方面操作是乙烯装置的核心设备。由于其投资大，能耗较温度提高，炉管内壁结焦

5、及后续渗碳速率加快，进高，并且乙烯裂解炉管长期处于高碳势、低含氧量一步缩短了乙烯裂解炉管的服役寿命。国内外的学的服役环境中而使得炉管经常遭受高温渗碳、高温者针对离心铸造HK40，HP40系列炉管材质劣化分氧化、热应力和微观组织劣化等损伤，故裂解炉管析进行了大量的试验研究，这些研究主要集中在炉为国内外从事石油化工行业科研的主要对象之一。管失效机理和高温炉管剩余寿命评价方面，但是针HP40Nb离心铸造奥氏体耐热钢由于具有良好的抗对服役温度对HP40Nb的力学性能和微观组织影响高温渗碳、抗高温氧化以及高蠕变断裂强度等性能研究却鲜见报道。HP40Nb属于高Cr、Ni含量

6、而被广泛用于制造乙烯裂解炉管。然而随着乙烯裂合金，其自身所具有的高含量的Cr元素使得在低于解炉向着综合化和大型化方向发展，材料所面临的1030～1050℃服役温度的环境中能够生成足够、稳服役环境更加复杂。一方面操作温度的提高使得定、连续的氧化物膜。当高于此温度时，Cr的氧化一誊一一物转化为Cr的碳化物而失去保护功能，其遭受高温2结果与讨论损伤的速度会大大加快。因此本文针对处于高温氧化环境中(1050℃)的HP40Nb炉管材料进行时效离心铸造奥氏体耐热钢HP40Nb钢原始组织如研究，为研究其炉管性能积累原始的试验数据，从图2所示。从图2上可以清晰看出原始铸态组织为

7、奥而可以更好地掌握HP40Nb钢在其高温服役过程中氏体基体+骨架状共晶碳化物。碳化物类型主要为的材料劣化规律。MC、MC和少量的NbC，晶界的碳化物呈现出连续骨架状结构。但是随着炉管服役时间的延长，碳化1材料与试验程序物会随着服役期的延长而出现聚集、长大状况。连续的骨架状碳化物会出现破断而呈现出不连续的链状和本试验的主要目的是通过高温度下时效加速试块状。验研究，预测较低温度下不同服役后炉管材料力学性能与微观组织的变化情况。所研究的HP40Nb材2．1时效时间对HP40Nb~微观组织影响料的化学成分列于表l中。根据炉管本身的使用条件1200℃温度下，时效不同时间后

8、的微观组织发确定时效温度