长期高温服役后HP40Nb钢炉管的组织及剩余寿命

制氢重整炉是炼油厂制氢装置的核心设备。辐射段炉管中使用的大多数材料是HP40Nb钢。辐射段炉管是离心铸造管。钢中的镍含量约为35%,质量分数约为1%的铈元素具有良好的抗碳化,抗高温蠕变和抗氧化性能。

但是,在长期高温维修过程中,不能防止炉管材料变质,从而影响重整器的安全可靠运行。目前,大多数相关研究集中在开裂原因的分析,蠕变性能研究和炉管的剩余寿命评估,以及长期高温使用后炉管材料的结构转变以及其力学性能和剩余寿命。管和管。关于关系的研究很少。为此,一些研究人员分析了用于服务15a的氢气转化炉辐射区中HP40Nb钢管的微观结构,并研究了其机械性能和钢管的剩余寿命。

< p>测试材料取自精炼厂中氢精炼厂辐射段的HP40Nb钢管。规格为Φ127mm×12mm,化学成分(质量分数,%)为0.40C,1.04Mn,1.14Si,0.006S,0.015。 P,0.029Mo,25.30Cr,34.83Ni,0.86Nb,其余为Fe,符合HG/T2601-2011的要求。取根管的两部分进行比较研究,其中一根位于炉管顶部法兰下方,即1#管。由于高温运行过程中炉顶隔热层的存在和炉管的热膨胀,使得1#炉管在炉内不发生高温,其微观结构和力学性能接近于原始状态。铸造炉管。另一段距离炉管(称为2#管)的顶部法兰3.5m。 2#管位于顶部燃烧器式炉的外部火焰喷口处,并且管壁温度在整个炉管中最高。

在1#管和2#管上切出表面尺寸为15mm×15mm的金相试样。通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察微观结构。通过附接到SEM的能谱分析仪分析微区组成。根据GB/T 228.1-2010和GB/T 4338-2006进行了在室温(23°C)和高温(950°C)下的拉伸性能测试。夏比冲击试验按GB/T229-2007进行,试验温度为23℃。根据GB/T2039-1997,对2#试管样品进行了高温长期测试,测试温度为950℃。结果表明:

(1)高温15a后,氢重整炉高温段的炉管性能严重下降,晶界粗化和G相析出,晶体中二次碳化物析出明显,接近内壁在外壁和基体附近形成蠕变空隙,在内壁和外壁附近发生氧化和铬缺乏,并且在炉管的外壁上形成脱碳层。

(2)与原来的铸造炉管相比,长期高温使用后的炉管室温抗拉强度降低了30%以上,高温抗拉强度降低了约18% %,并且室温冲击能量也显着降低。

(3)在最高温度920°C下运行时,HP 40 Nb钢管的剩余寿命小于1 a。

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