PDF《制氢转化炉管材HP40Nb的失 效分析》

第41卷第1O期

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0 8年10月 材料保护MaterialsPr o t e c t i o n Vo

1 .

4l No.

1 0 0e t .2

0 08 痧驴驴驴驴2分析检测2 、 :

2 、 ≤ z 、 、 护、护、护制氢转化炉管材HP

4 0 N b的失 效分析谈登来,魏安 安 ,陆 怡 ,汪 磊(江苏工业学院 江苏省油气井 口装备技术研究 中心 ,江苏 常州

2 1

3 0

1 6 ) [ 摘要] 某石化公司制氢转化 炉炉管在运行不到

4 0

0 0

0 h后突然破裂起 火, 宏观检测、 表 面探伤 , 力学 性能测试 , 能谱 、 金相、 电镜、 x射线、 应力等分析表 明: 炉管材料 晶界碳化物过 多以及疏松空洞的存在 削弱 了 韧性 , 产生了较 多的微观 裂纹 , 加上管外保 温材料 中存在较 多的 N a , C l ,K , M g , c a , 导致下猪尾 管到下 支耳之 间应力较大部位发生应力腐蚀 开裂,

5 8号炉管首先开裂泄漏起 火, 其他 炉管在外部 火焰烘烤 下短时高 温损 伤、变形鼓 包直至 开裂 .针对失效原 因提 出 了今后 使 用过 程 中应 采取 的 防护措 施.[关键词] 炉管失效;

应力腐蚀开裂;

制氢;

转化炉;

原因分析 [ 中图分类号]T G1

7 2 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号]1

0 0

1 ―1

5 6

0 (

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0 8 )

1 0―

0 0

7 5―

0 3

0 前言制氢转化炉是高温下烃类蒸汽转化制氢装置 中最 重要的设备 , 而炉管则是这些设 备的心脏 .某石化公 司转化炉

1 9

9 8年 8月安装投用 , 断断续续运行至

2 0

0 6 年 9月 , 炉膛下部接近猪尾管部位的炉管泄漏并起火. 炉管累计 服役时 间38700h,不足设计 寿命 的40%. 本工作对事故的原因进行了分析 , 并提出了预 防措施.

1 事故概况 炉管中物料进 口温度为4

7 0 o C, 出口温度

8 8 0℃ , 炉 管内压力为

1 .

7 MP a , 管 内介 质除含 H . 、 C O : 、 C O、 C H 外,还有少量

0 和S.炉管共

8 0根,材质为 H P

4 0 N b , 尺寸为@1

4 3 .

6 mm*1

0 .

8 m m*1

4 0

7 4 .

0 m m. 该炉为侧烧 炉,由4段 炉管组 焊而成.烃类原料 和蒸汽混合后在炉管中 自上 而下 , 边加热边反应 , 炉管 长度方向各个部位 的壁温不 同, 炉管材料受到 的损 伤 也不 同.炉管排成 2列呈 三角形布置 , 前 1列编为双 号,后1列编为单号.停 工后检查发现 , 处在前一列 的52,

5 8 ,

6 0,

6 2号炉管下端 出口猪尾管 ( 位于炉膛外部下 方约

1 m处)下方 约200~3

0 0 m m 处均出现 穿透性开裂,其中5 8号破裂成一个洞 ,

5 2,

6 0,

6 2号炉管的开裂 [ 收稿 日期 ]

2 0

0 8―

0 6―

1 8 [ 基金项 目] 中石 化科 研(X503018)资助 部位伴有鼓包 , 鼓包上有穿透性轴向裂纹 ,

6 2号的鼓包 和 开裂 最为 严重.2失效试样 综合分析

2 .

1 宏 观检 查及 表 面探 伤2.1.1炉管取样 对损伤较严重的

6 2号和

5 8号炉管进行取样 .5

8 号炉 管上 ( 炉外)、中( 炉内)、下(炉外,包括开裂部 位)部各取一段 , 编号为

5 8―

1 ,

5 8 ―

2 ,

5 8 ―

3 , 在62下部取一 段包括开裂部位 的样 , 编号为

6 2 .每段取样 的长度约 为700mill.

2 .

1 .

2 炉管解剖和着色探伤 (

1 ) 宏观检查 对 以上 4段取样外表面 肉眼观察 发现 , 其外表面都很粗糙 .5

8 . 3椭 圆形穿孔尺寸为

6 4 mm*

4 2 m m, 未找 到掉下来 的管壁碎片.穿孔 附近基 本没有明显 的 塑性 变形和鼓包,洞口处 的壁厚在11.0~1