一种乙烯裂解炉管磁记忆检测及安全评估方法技术

本发明专利技术属于检测技术领域，具体涉及一种对服役乙烯裂解炉管进行基于磁记忆检测技术的安全评估方法。本发明专利技术通过对乙烯裂解炉管进行现场外观检查、尺寸检查、磁记忆检测和渗碳检测，能够对乙烯裂解炉管渗碳的严重程度和裂纹状态，作出快速、准确、灵敏的筛查，从而为乙烯裂解炉管提供了一种快速高效且准确的安全评估方法。本发明专利技术中的磁记忆检测技术可检出任意方位的裂纹，能对裂纹进行快速定位；此外，本技术不但能够检出外壁裂纹，还能检出内壁裂纹，从而有利于针对性地更换存在缺陷的裂解炉管，极大地减少了炉管的浪费。本发明专利技术还在渗碳检测中提出了渗碳检测数值与渗碳层厚度之间的校准曲线的建立方法，有助于对渗碳层的厚度进行快速准确的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种乙烯裂解炉管磁记忆检测及安全评估方法
本专利技术属于检测
，具体涉及一种对服役乙烯裂解炉管进行基于磁记忆检测技术的安全评估方法。
技术介绍
乙烯装置是石油化工工业的龙头装置，裂解炉是乙烯装置的核心设备，裂解炉管则是裂解炉的关键部分。乙烯裂解炉管在恶劣的工作环境、较高的操作温度以及频繁的开停车条件下，易于在炉管的焊缝及其管件部位产生渗碳及弯头损坏，引发开裂、泄漏等事故，造成频繁的非计划停车，这会给社会、经济、生产和人民生活带来损失和危害。常规无损检测方法包括：表面检测、涡流检测、超声波检测和射线检测。其中，表面检测要求待检表面露出金属光泽，涡流检测要求待检表面平整光滑，而乙烯裂解炉管表面必须有凹凸不平的杨梅粒子，若将其打磨掉，不但影响裂解炉管的传热特性，还将对炉管结构产生损伤，因此表面检测和涡流检测不适用于乙烯裂解炉管的检测。另外，超声波探伤易于检测壁厚较大、曲率较小的构件，而乙烯裂解炉管管壁较薄，管径较小，曲率较大，因而超声波探伤不能够对乙烯裂解炉管损伤进行有效检测。X射线检测对环境和人体具有很大的危害，且检测结果需要较长时间才能得到，不利于对炉管性能进行快速判定。综上所述，常规检测方法难以对乙烯裂解炉管进行及时准确地检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种操作合理而实用的乙烯裂解炉管磁记忆检测及安全评估方法，可快速而有效地对乙烯裂解炉管是否合于使用作出准确的评价。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种乙烯裂解炉管磁记忆检测及安全评估方法，其包括如下步骤：S1、对裂解炉管进行外观检查，所述外观检查包括裂解炉管的变形、鼓胀、裂纹；所述裂解炉管的变形是指炉管发生弯曲；所述裂解炉管的鼓胀是指炉管外径变大；S2、按照SHS03001-2004《管式裂解炉维护检修规程》，对步骤S1的外观检查结果进行判断：无超标缺陷时，进入步骤S3；否则，进入判废步骤；步骤S2中，当裂解炉管弯曲变形的变形量超过一倍外径，或者导致裂解炉管与相邻管件相互接触，或者裂解炉管弯曲变形影响吹灰器运行而致使导向管或导向槽失去导向作用时，对裂解炉管予以更换；步骤S2中，当裂解炉管鼓胀至其外径大于原来外径的5％或周长增加3％以上，且鼓胀部位处的凸起状顶部出现线状回缩凹坑时，对裂解炉管予以更换；S3、对裂解炉管进行尺寸检查，所述尺寸检查包括裂解炉管弯头、接头部位处的外壁因腐蚀、浸蚀而引起裂解炉管减薄；S4、按照SHS03001-2004《管式裂解炉维护检修规程》，对步骤S3的尺寸检查结果进行判断：无超标时，进入步骤S5；否则，对裂解炉管予以更换；步骤S4中，当裂解炉管的壁厚低于设计的最小密实层厚度时，对裂解炉管予以更换；S5、按照GB26641-2011《磁记忆检测总则》，采用磁记忆检测仪对裂解炉管进行检测；步骤S5中，检测时将所述磁记忆检测仪的探头贴近待检测的裂解炉管表面，按照磁记忆检测仪的探头的覆盖宽度，沿裂解炉管的轴向将裂解炉管表面分为多个检测区域(如图3所示)；当某处检测区域出现磁信号异常时，对该处检测区域(如图3中A部位)进行仔细检查，判断缺陷位置；对于裂解炉管的缺陷，当垂直于该缺陷长度方向进行检测时，磁场强度将在该缺陷的正上方过零点，磁场梯度出现峰值，由此确定该缺陷的位置；接着沿平行于该缺陷进行检测，此时对称置于该缺陷长度方向两侧的通道的磁信号符号相反，变化趋势相对，即当一侧通道的磁信号升高时，另一侧通道的磁信号降低，反之亦然；S6、根据步骤S5的磁记忆信号检测结果判断是否存在裂纹，不存在裂纹时，进入步骤S9；存在缺陷时，进入步骤S7；S7、根据步骤S5的磁记忆技术检测结果，有磁记忆信号突变。缺陷不超标时，进入步骤S8；缺陷超标时，对裂解炉管予以更换；步骤S7中，磁场强度为Hp(y),磁场梯度K，K＝dHp(y)/dx，强屈评价因子m＝Kmax/Kmed，Kmax为最大磁场梯度，Kmed为平均磁场梯度；步骤S7中，材质为25Cr35NiNb+MA的裂解炉管，磁场梯度K临界值为10A/m/mm，强屈评价因子m临界值为3.8；步骤S7中，材质为35Cr45NiNb+MA的裂解炉管，磁场梯度K临界值为6A/m/mm，强屈评价因子m临界值为4.2；S8、根据步骤S7，对裂解炉管磁记忆信号相对突变较强的部位进行割管取样验证。裂解炉管的其他部分进入步骤S9；S9、对裂解炉管进行渗碳检测，得到裂解炉管的渗碳检测数值，并将所得到的渗碳检测数值与相同规格的裂解炉管的校准曲线进行对比，得到待检测裂解炉管的渗碳层厚度；裂解炉管的渗碳检测数值与渗碳层厚度之间的校准曲线的建立方法如下：对服役0～9年、壁厚7～10mm、外径65～135mm的裂解炉管进行渗碳检测，得到渗碳检测数值，进而采用低倍酸蚀试验和金相组织观察得到渗碳层厚度，从而建立起同种规格的裂解炉管的渗碳层厚度与渗碳仪检测数值间的对应关系，将不同规格炉管的对应关系汇总，最终得到不同裂解炉管的校准曲线；S10、根据步骤S9的渗碳检测结果判断渗碳层厚度：渗碳层厚度低于壁厚的60％时，将裂解炉管继续投入运行；否则，对裂解炉管予以更换。当根据步骤S10判断裂解炉管可以继续运行时，通过以下步骤S11得到裂解炉管的剩余使用寿命，S11、根据APIRP530标准推荐的方法，对裂解炉管剩余使用寿命的评价采用Larson-Miller参数外推法，即采用根据时间－温度参数法L-M公式随炉管进行剩余寿命评估，确定裂解炉管可以安全运行的时间；步骤S11中，根据Larson-Miller参数外推法，通过高温持久试验实测断裂时间t，并在对断裂时间t进行统计分析的基础上建立式(1)的函数关系，再用工作温度和应力外推得到裂解炉管的剩余使用寿命；Larson-Miller公式为：P(σ)＝T10-3(C+lgt)(1)式(1)中，P(σ)－热强参数，也称L-M参数；T－绝对温度，单位K；C－材料常数，25Cr35NiNb+MA及35Cr45NiNb+MA的材质，C取23；t－断裂时间，单位h；步骤S11中，高温持久试验温度在850-1100℃、应力在12-50MPa间变化。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术通过对乙烯裂解炉管进行现场外观检查、尺寸检查、磁记忆检测和渗碳检测，能够对乙烯裂解炉管渗碳严重程度和裂纹状态，作出快速、准确、灵敏的筛查，从而为乙烯裂解炉管提供了一种快速高效且准确的检测方法。2)本专利技术首次提出采用磁记忆检测技术对乙烯裂解炉管的裂纹进行快速检测，磁记忆检测技术检测地磁场环境下的铁磁性材料的应力集中和缺陷，不需要打磨材料表面，也不需要施加外磁场，检测速度快且检测结果准确。25Cr35NiNb+MA和35Cr45NiNb+MA是乙烯裂解炉管辐射段的主要材质，由上述两种材料制成的裂解炉管在刚开始使用时并无磁性，当裂解炉管在使用过程中发生渗碳后则进入强磁性区。裂解炉管中的渗碳层将会引起炉管体积的相对膨胀和热膨胀系数的降低。因此，渗碳层的出现导致炉管内壁产生附加应力，也使炉管材料的组织和性能发生变化，引起炉管开裂。炉管开裂导致炉管材料不连续，从而引起磁场的泄漏，被磁记忆仪检测到。3)本专利技术中的磁记忆检测技术可检出任意方位的裂纹，能对裂纹进行快速定位；此外，本技术不但能够检出外壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙烯裂解炉管磁记忆检测及安全评估方法，其包括如下步骤：S1、对裂解炉管进行外观检查，所述外观检查包括裂解炉管的变形、鼓胀、裂纹；所述裂解炉管的变形是指炉管发生弯曲；所述裂解炉管的鼓胀是指炉管外径变大；S2、按照SHS 03001‑2004《管式裂解炉维护检修规程》，对步骤S1的外观检查结果进行判断：无超标缺陷时，进入步骤S3；否则，对裂解炉管予以更换；步骤S2中，当裂解炉管弯曲变形的变形量超过一倍外径，或者导致裂解炉管与相邻管件相互接触，或者裂解炉管弯曲变形影响吹灰器运行而致使导向管或导向槽失去导向作用时，对裂解炉管予以更换；步骤S2中，当裂解炉管鼓胀至其外径大于原来外径的5％或周长增加3％以上，且鼓胀部位处的凸起状顶部出现线状回缩凹坑时，对裂解炉管予以更换；S3、对裂解炉管进行尺寸检查，所述尺寸检查包括裂解炉管弯头、接头部位处的外壁因腐蚀、浸蚀而引起裂解炉管减薄；S4、按照SHS 03001‑2004《管式裂解炉维护检修规程》，对步骤S3的尺寸检查结果进行判断：无超标时，进入步骤S5；否则，对裂解炉管予以更换；步骤S4中，当裂解炉管的壁厚低于设计的最小密实层厚度时，对裂解炉管予以更换；S5、按照GB 26641‑2011《磁记忆检测总则》，采用磁记忆检测仪对裂解炉管进行检测；步骤S5中，检测时将所述磁记忆检测仪的探头贴近待检测的裂解炉管表面，按照磁记忆检测仪的探头的覆盖宽度，沿裂解炉管的轴向将裂解炉管表面分为多个检测区域；当某处检测区域出现磁信号异常时，对该处检测区域进行仔细检查，判断缺陷位置；对于裂解炉管的缺陷，当垂直于该缺陷长度方向进行检测时，磁场强度将在该缺陷的正上方过零点，磁场梯度出现峰值，由此确定该缺陷的位置；接着沿平行于该缺陷进行检测，此时对称置于该缺陷长度方向两侧的通道的磁信号符号相反，变化趋势相对，即当一侧通道的磁信号升高时，另一侧通道的磁信号降低，反之亦然；S6、根据步骤S5的磁记忆信号检测结果判断是否存在裂纹，不存在裂纹时，进入步骤S9；存在缺陷时，进入步骤S7；S7、根据步骤S5的磁记忆技术检测结果，有磁记忆信号突变；缺陷不超标时，进入步骤S8；缺陷超标时，对裂解炉管予以更换；步骤S7中，磁场强度为Hp(y)，磁场梯度K，K＝dHp(y)/dx，强屈评价因子m＝Kmax/Kmed，Kmax为最大磁场梯度，Kmed为平均磁场梯度；步骤S7中，材质为25Cr35NiNb+MA的裂解炉管，磁场梯度K临界值为10A/m/mm，强屈评价因子m临界值为3.8；步骤S7中，材质为35Cr45NiNb+MA的裂解炉管，磁场梯度K临界值为6A/m/mm，强屈评价因子m临界值为4.2；S8、根据步骤S7，对裂解炉管磁记忆信号相对突变较强的部位进行割管取样验证；裂解炉管的其他部分进入步骤S9；S9、对裂解炉管进行渗碳检测，得到裂解炉管的渗碳检测数值，并将所得到的渗碳检测数值与相同规格的裂解炉管的校准曲线进行对比，得到待检测裂解炉管的渗碳层厚度；裂解炉管的渗碳检测数值与渗碳层厚度之间的校准曲线的建立方法如下：对服役0～9年、壁厚7～10mm、外径65～135mm的裂解炉管进行渗碳检测，得到渗碳检测数值，进而采用低倍酸蚀试验和金相组织观察得到渗碳层厚度，从而建立起同种规格的裂解炉管的渗碳层厚度与渗碳仪检测数值间的对应关系，将不同规格炉管的对应关系汇总，最终得到不同裂解炉管的校准曲线；S10、根据步骤S9的渗碳检测结果判断渗碳层厚度：渗碳层厚度低于壁厚的60％时，将裂解炉管继续投入运行；否则，对裂解炉管予以更换。...

【技术特征摘要】
1.一种乙烯裂解炉管磁记忆检测及安全评估方法，其包括如下步骤：S1、对裂解炉管进行外观检查，所述外观检查包括裂解炉管的变形、鼓胀、裂纹；所述裂解炉管的变形是指炉管发生弯曲；所述裂解炉管的鼓胀是指炉管外径变大；S2、按照SHS03001-2004《管式裂解炉维护检修规程》，对步骤S1的外观检查结果进行判断：无超标缺陷时，进入步骤S3；否则，对裂解炉管予以更换；步骤S2中，当裂解炉管弯曲变形的变形量超过一倍外径，或者导致裂解炉管与相邻管件相互接触，或者裂解炉管弯曲变形影响吹灰器运行而致使导向管或导向槽失去导向作用时，对裂解炉管予以更换；步骤S2中，当裂解炉管鼓胀至其外径大于原来外径的5％或周长增加3％以上，且鼓胀部位处的凸起状顶部出现线状回缩凹坑时，对裂解炉管予以更换；S3、对裂解炉管进行尺寸检查，所述尺寸检查包括裂解炉管弯头、接头部位处的外壁因腐蚀、浸蚀而引起裂解炉管减薄；S4、按照SHS03001-2004《管式裂解炉维护检修规程》，对步骤S3的尺寸检查结果进行判断：无超标时，进入步骤S5；否则，对裂解炉管予以更换；步骤S4中，当裂解炉管的壁厚低于设计的最小密实层厚度时，对裂解炉管予以更换；S5、按照GB26641-2011《磁记忆检测总则》，采用磁记忆检测仪对裂解炉管进行检测；步骤S5中，检测时将所述磁记忆检测仪的探头贴近待检测的裂解炉管表面，按照磁记忆检测仪的探头的覆盖宽度，沿裂解炉管的轴向将裂解炉管表面分为多个检测区域；当某处检测区域出现磁信号异常时，对该处检测区域进行仔细检查，判断缺陷位置；对于裂解炉管的缺陷，当垂直于该缺陷长度方向进行检测时，磁场强度将在该缺陷的正上方过零点，磁场梯度出现峰值，由此确定该缺陷的位置；接着沿平行于该缺陷进行检测，此时对称置于该缺陷长度方向两侧的通道的磁信号符号相反，变化趋势相对，即当一侧通道的磁信号升高时，另一侧通道的磁信号降低，反之亦然；S6、根据步骤S5的磁记忆信号检测结果判断是否存在裂纹，不存在裂纹时，进入步骤S9；存在裂纹时，进入步骤S7；S7、根据步骤S5的磁记忆信号检测结果，有磁记忆信号突变；缺陷不超标时，进入步骤S8；缺陷超标时，对裂解炉管予以更换；步骤S7中，磁场强度为Hp(y)，磁场梯度K，K＝dHp(y)/dx，强屈评价因子m＝K...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈学东，郭鹏举，陈涛，关卫和，刘春娇，连晓明，吕运容，范志超，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院，合肥通用机械研究院特种设备检验站，
类型：发明
国别省市：安徽;34