一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法技术

本发明专利技术属于乙烯裂解炉管检测领域，具体涉及一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法。本发明专利技术确定了由枝晶间总析出物(M

【技术实现步骤摘要】
一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法


[0001]本专利技术属于乙烯裂解炉管检测领域，具体涉及一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法。

技术介绍

[0002]乙烯裂解炉是石油化工乙烯装置的核心设备，离心铸造炉管是乙烯裂解炉关键部件，长期在高温、渗碳环境下服役，对炉管最高服役温度的判定是分析炉管失效原因的重要技术手段。
[0003]高铝乙烯裂解炉管是近年来炉管制造企业研发的新型离心铸造炉管，与传统25Cr35NiNb+MA合金和35Cr45NiNb+MA合金离心炉管相比，具有更高的抗结焦、抗渗碳性能。目前对新型高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的判定，主要还是依据在炉管外壁安装测温热电偶来实现，这种方式成本高、可操作性差，且无法实现对每一根炉管的测量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一是提供一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法，该判定方法能够确定在役乙烯裂解炉管的最高服役温度，为评估炉管服役状态、查找炉管失效原因提供了依据。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法，包括如下步骤：
[0006]S1、对高铝乙烯裂解炉管进行显微组织分析
[0007]采用光学金相显微镜，在高铝乙烯裂解炉管沿管径方向切割得到横截面，在横截面中距离管壁表面1/4～3/4的厚度部位处取样，以横截面为观察面，进行显微组织分析，放大倍数为500～1000倍，每件试样测点至少为5点，取平均值，测得单位面积S0的视场内炉管材料枝晶间总析出物的面积S1，所述枝晶间总析出物具体包括在枝晶边缘粗大条状及块状的析出物M
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C6、枝晶边缘粗大条状及块状的析出物Ni3Al、枝晶内部细小鱼骨状及蠕虫状的析出物M7C3，计算枝晶间总析出物面积分数A＝(S1/S0)
×
100％，单位为1；
[0008]S2、判断高铝乙烯裂解炉管最高服役温度区间：当A＞7％时，炉管最高服役温度小于1100℃；当A≤7％时，炉管最高服役温度≥1100℃。
[0009]作为判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法进一步改进：
[0010]5、步骤S1中测得面积S1的同时，测得单位面积S0的视场内炉管材料枝晶干总析出物的面积S2，所述炉管材料枝晶干总析出物包括在枝晶干呈细条状及颗粒状的M
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C6、细条状及颗粒状的Ni3Al，计算枝晶干总析出物面积分数B＝(S2/S0)
×
100％，单位为1；
[0011]步骤S1中测得面积S1的同时，测量单位面积S0的视场内、炉管材料枝晶间总析出物中枝晶内部细小鱼骨状及蠕虫状的析出物M7C3的面积S3，计算S3占枝晶间总析出物面积的百分比C＝(S3/S1)
×
100％，单位为1；
[0012]对高铝乙烯裂解炉管进行维氏硬度试验，测得炉管材料维氏硬度D，单位HV10；
[0013]然后按照如下程序划分乙烯裂解炉管最高服役温度：
[0014]1)当A＞7％时，根据枝晶间总析出物面积分数A、枝晶干总析出物面积分数B和炉管材料维氏硬度D，判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度影响函数：
[0015]f(A，B，D)＝aA+bB+dD
[0016]式中A为炉管枝晶间总析出物面积分数，单位为1；B为枝晶干析出物面积分数，单位为1；D为炉管材料维氏硬度，单位为HV10；其中，a为10，b为150，d为0.003；
[0017]划分高铝乙烯裂解炉管最高服役温度T的范围如下：
[0018]若f(A，B，D)≥4.2，判定T≤900℃；
[0019]若3.4≤f(A，B，D)≥4.2，判定900℃＜T≤950℃；
[0020]若2.9≤f(A，B，D)＜3.4，判定950＜T≤1000℃；
[0021]若2.5≤f(A，B，D)＜2.9，判定1000＜T≤1050℃；
[0022]若1.9≤f(A，B，D)＜2.5，判定1050＜T≤1100℃；
[0023]2)当A≤7％时，炉管最高服役温度≥1100℃时，根据步骤三和步骤四获得的炉管材料枝晶间内部细小的鱼骨状、蠕虫状M7C3析出物面积分数C和维氏硬度D，判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度影响函数：
[0024]f(C，D)＝cC+dD
[0025]C为枝晶间内部细小的鱼骨状、蠕虫状M7C3析出物面积分数，单位为1；式中D为炉管材料维氏硬度，单位为HV10；c为10，d为0.003；
[0026]划分高铝乙烯裂解炉管最高服役温度T的范围如下：
[0027]若6.1≤f(C，D)＜6.9，判定1100＜T≤1150℃；
[0028]若5.2≤f(C，D)＜6.1，判定1150＜T≤1200℃；
[0029]若4.8≤f(C，D)＜5.2，判定1200＜T≤1250℃。
[0030]优选的，采用GX53型Olympus光学金相显微镜进行显微组织分析。
[0031]优选的，采用DVK
‑
1S型维氏硬度计，依据GB/T 4340.1
‑
2009《金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法》测量炉管材料维氏硬度D。
[0032]本专利技术相比现有技术的有益效果在于：
[0033]1)本专利技术针对新型高铝乙烯裂解炉管，通过显微组织观察和维氏硬度测试，提供一种快速判断炉管最高服役温度的方法。由枝晶间总析出物(M
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C6、M7C3、Ni3Al)面积分数影响因子A、枝晶干总析出物(M
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C6、Ni3Al)面积分数影响因子B和枝晶间内部M7C3占枝晶间总析出物面积分数影响因子C；还确定了维氏硬度影响因子D，最终得到判断乙烯裂解炉管最高服役温度的影响函数。本专利技术从炉管微观组织、硬度变化的角度出发，通过对炉管枝晶间、枝晶干显微组织的定量分析、维氏硬度侧测量，实现对炉管最高服役温度的判定。
[0034]其中S1表示单位面积S0的视场内炉管材料枝晶间总析出物的面积，具体包括在枝晶边缘粗大条状及块状的析出物M
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C6、枝晶边缘粗大条状及块状的析出物Ni3Al、枝晶内部细小鱼骨状及蠕虫状的析出物M7C3；S2表示单位面积S0的视场内炉管材料枝晶干总析出物的面积，具体包括在枝晶干呈细条状及颗粒状的M
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C6、细条状及颗粒状的Ni3Al；S3表示单位面积S0的视场内炉管材料枝晶内部细小鱼骨状及蠕虫状的析出物M7C3的面积，为枝晶间总析出物的一部分。枝晶间和枝晶干分属不同部位，枝晶间以一次析出碳化物为主，主要位于奥氏体晶界附近；枝晶干主要位于奥氏体晶内，析出物主要以二次析出碳化物为主，详见图
1和图2。
[0035]本专利技术的判定方法的技术原理如下：
[0036]随着服役温度的提高(低于1100℃)，高铝乙烯裂解炉管枝晶间内部鱼骨状、蠕虫状析出物M7C3会逐渐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对高铝乙烯裂解炉管进行显微组织分析采用光学金相显微镜，在高铝乙烯裂解炉管沿管径方向切割得到横截面，在横截面中距离管壁表面1/4～3/4的厚度部位处取样，以横截面为观察面，进行显微组织分析，放大倍数为500～1000倍，每件试样测点至少为5点，取平均值，测得单位面积S0的视场内炉管材料枝晶间总析出物的面积S1，所述枝晶间总析出物具体包括在枝晶边缘粗大条状及块状的析出物M
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C6、枝晶边缘粗大条状及块状的析出物Ni3Al、枝晶内部细小鱼骨状及蠕虫状的析出物M7C3，计算枝晶间总析出物面积分数A＝(S1/S0)
×
100％，单位为1；S2、判断高铝乙烯裂解炉管最高服役温度区间：当A＞7％时，炉管最高服役温度小于1100℃；当A≤7％时，炉管最高服役温度≥1100℃。2.根据权利要求1所述的判定高铝乙烯裂解炉管最高服役温度的方法，其特征在于，步骤S1中测得面积S1的同时，测得单位面积S0的视场内炉管材料枝晶干总析出物的面积S2，所述炉管材料枝晶干总析出物包括在枝晶干呈细条状及颗粒状的M
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C6、细条状及颗粒状的Ni3Al，计算枝晶干总析出物面积分数B＝(S2/S0)
×
100％，单位为1；步骤S1中测得面积S1的同时，测量单位面积S0的视场内、炉管材料枝晶间总析出物中枝晶内部细小鱼骨状及蠕虫状的析出物M7C3的面积S3，计算S3占枝晶间总析出物面积的百分比C＝(S3/S1)
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100％，单位为1；对高铝乙烯裂解炉管进行维氏硬度试验，测得炉管材料维氏硬度D，单位HV10；然后按照如下程序划分乙烯裂解炉管最高服役温度：1)当A＞7％时，根据枝晶间总析出物面积分数A、枝晶干总析出物面积分数B和炉管材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，连晓明，范志超，陈学东，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院特种设备检验站有限公司，
类型：发明
国别省市：