资源描述：
《乙烯裂解炉炉管失效形式及其原因分析研究进展.pdf》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、第43卷第3期化工机械263乙烯裂解炉炉管失效形式及其∗原因分析研究进展金沛斌∗∗沈利民(中国矿业大学化工学院)摘要总结了乙烯裂解炉炉管的失效形式,分析了炉管失效原因。发现乙烯裂解炉炉管失效形式主要表现为弯曲失效、穿孔失效和开裂失效,其失效原因通常表现为多种因素共同作用的结果。关键词乙烯裂解炉炉管失效形式原因分析中图分类号TQ054文献标识码A文章编号0254-6094(2016)03-0263-06乙烯裂解炉是乙烯生产中的关键设备,而1.1渗碳层其核心构件是乙烯裂解炉炉管。炉管不仅是渗碳层由炉管渗碳所产生,渗碳会导致炉管
2、[2~4]乙烯裂解炉的换热件,同时又是裂解介质的反的变形失效。在实际生产过程中,炉管变形应区域。由于长期在高碳势、低氧压和高温的失效的例子多不胜数。张礼敬等对服役3~7a的复杂环境下服役,乙烯裂解炉炉管常受到蠕变10根HP炉管进行解剖,发现炉管内外壁损伤严损伤、渗碳损伤、氧化损伤及弯曲变形等影响重,通过分析发现炉管渗碳现象严重并且渗碳层而提前失效。究其原因主要在于炉管管壁处深度较大,且内壁损伤程度大于外壁;这些损伤沿在管内烃类渗碳、管内外高温氧化或硫化的环着晶界扩展的,由于炉管的周向损伤不均匀,导致[5]境,同时又承受内压
3、、自重、热应力及定期检修炉管变形也不均匀,这一结果与文献[6]所模开停车所引起的疲劳、热冲击等复杂作用的影拟的结果相吻合。此外,郭宏伟和韩国祥对运行响。因此在各种因素的共同作用下,炉管极易了5a的膨胀加热炉管进行了分析,发现其外貌呈发生高温损伤、表面氧化、热应力开裂、鼓泡、现明显的膨胀和弯曲;取样并进行金相分析发现,化学腐蚀、冲刷磨损及蠕变等失效事故。为胀管样品的横、纵向显微组织形态都是均匀铁素此,笔者总结了乙烯裂解炉炉管的3种主要失基体上分布着大颗粒的碳化物,且碳化物聚集长效形式,并对其失效原因进行了详细分析,最大并粗化
4、,向着晶界聚集,最终造成炉管的膨胀变[7]后对乙烯裂解炉炉管的现场运行提出了建议。形。1炉管变形失效由上述文献可知,在正常工况下炉管渗碳是乙烯裂解炉炉管变形失效是其失效形式中较不可避免的。在发生渗碳现象后,炉管的渗碳层为常见的一种,变形失效的形式有膨胀、弯曲等类与非渗碳层的热膨胀系数是不同的,即渗碳层的型,其中炉管因弯曲失效而导致更换炉管的情况热膨胀系数低于金属基体,渗碳层会随着时间的[1]占一半以上。变形的炉管经常会过早的出现发展越来越厚,热膨胀系数也会随之越来越低,渗损伤,导致炉管不能正常工作,引起炉管变形失效碳层与非
5、渗碳层热膨胀系数的差异将恶化炉管的的主要原因渗碳层和蠕变两个方面。受力状况,从而导致炉管变形,直至出现裂纹。∗国家自然科学基金项目(51305440),中央高校基本科研业务费专项资金项目(2013QNA15),江苏省科技支撑计划项目(BE2013038)。∗∗金沛斌,男,1990年12月生,硕士研究生。江苏省徐州市,221116。264化工机械2016年1.2蠕变多种因素的共同作用下,导致了炉管变形,造成了因为炉管长期服役于高温环境下,所以炉管炉管的提前失效。材料的蠕变也是不可避免的。炉管材料蠕变导致2炉管结焦失效的炉管变
6、形失效也是炉管常见的失效类型之乙烯裂解炉炉管的结焦失效是炉管众多失效[8,9]一。形式中的一种。结焦的炉管不能正常运行服役,在现场生产中,蔡瑞瑛等对某厂服役多年的必须要停炉检修,这影响了乙烯裂解炉的正常运W形炉管组中发生蠕变变形的炉管进行了失效行。分析,试验结果表明,弯矩会导致炉管蠕变弯曲变2.1结焦对氧化膜的影响形,同时管材的选用也对变形具有一定影响[10]。[14,15]炉管的结焦失效,首先是炉管内部发生在炉管性能研究中,安俊超等在900℃、不同的应结焦,焦体对氧化膜的破坏较为严重,会导致其热力条件下对HP40合金的蠕
7、变性能进行了研究,传导系数下降,引起过热,导致CrO氧化膜转化23利用SEM+EDX对合金组织转变和相成分的变为CrO碳化物;其次,裂解原料中杂质(如硫)的xy化进行了分析,发现应力的增加会加速管材的蠕存在会对氧化膜造成破坏,当氧化膜遭到破坏后变速率,且在长时间的蠕变试验后,原始组织中的会导致严重的渗碳,造成炉管组织不均匀、性能劣骨架状共晶碳化物会逐渐变成条状和块状,这种[16]化,有时还会引起金属粉化(金属粉化机理),变化导致了蠕变性能的下降,加速了蠕变变形的造成腐蚀穿孔,最终导致炉管失效。[11]过程。综合文献[10,
8、11]的研究结果发现,微刘刚等对实际生产过程中一段发生腐蚀穿孔观组织变化会导致蠕变变形加速,而应力的存在失效的乙烯裂解炉炉管进行了失效分析,在检查使蠕变变形的过程变得更快。过程中发现,其内壁有大面积的腐蚀孔洞,并且腐1.3变形综合分析蚀的凹坑大小不一,通过宏观样貌分析、纤维组织在实际生产中,乙烯裂解炉炉
