【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于乙烯裂解炉管检测，具体涉及一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法。
技术介绍
1、在服役过程中，乙烯裂解炉管内部气态介质在炉管内完成裂解反应，反应副产物焦炭在炉管内壁沉积附着结焦。由于结焦层为热的不良导体，致使热阻增加，管内传热系数降低，炉管壁温升高，也会导致炉管发生渗碳，因此需要定期停炉清除内壁附着的焦块。频繁的停炉清焦会降低产量，影响生产效率。为了延长清焦周期、提高生产效率，国内研制了27cr44ni5w3al+微合金炉管，该合金在fe-ni-cr合金基础上添加了3～5wt.％al元素，抗结焦抗渗碳性能较传统耐热合金显著提升。
2、乙烯裂解炉管在高温(最高1060～1080℃)、渗碳环境中服役，因此炉管材料的抗渗碳性能是其重要服役性能之一。渗碳会影响炉管的强度，导致炉管材质劣化甚至开裂失效，严重影响整套装置的长周期安全运行。按照nb/t 10618-2021《在役乙烯裂解炉辐射段炉管检验、评估与维护导则》和shs 03001-2004《管式裂解炉维护检修规程》，炉管渗碳层厚度占壁厚百分比超过60％应及时更换，因此，在裂解炉检修期间对炉管渗碳程度的检测尤为重要。
3、通过裂解炉管组织状态可判断炉管渗碳情况。但目前对碳化物类型的确定需要使用扫描电子显微镜、x射线衍射仪、透射电子显微镜等设备进行综合试验，这些试验相对复杂且周期较长，因此不适用于工程实际。
4、如何简单、快速并准确判断乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度，成为乙烯裂
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术目的之一在于提供一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法。
2、本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法，包括如下步骤：
4、步骤一、获取乙烯裂解炉待测炉管试样，所述试样为待测炉管中随机切割的一段；
5、步骤二、对所述试样进行预处理，对预处理后的试样的横截面靠近炉管内壁的一侧进行显微组织观察，获取同等放大倍数下，设定数量的随机视场的照片；
6、步骤三、记单位面积为s0，按算术平均值计算，获取单位面积所述照片中以下数据：复相碳化物外部碳化物面积s1，计算外部碳化物面积分数a＝(s1/s0)×100％，单位1；复相碳化物内部碳化物面积s2，计算内部碳化物面积分数b＝(s2/s0)×100％，单位1；复相碳化物外部碳化物平均宽度c，单位μm；复相碳化物内部碳化物平均宽度d，单位μm；
7、步骤四、根据乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的影响函数判定：f(a,b,c,d)＝aa+bb+cc+dd，式中a取值范围为18～22，b取值范围为8～12，c取值范围为1.8～2.2，d取值范围为4.8～5.2；
8、划分渗碳程度的范围如下：
9、若f(a,b,c,d)≤20，判定为轻微渗碳；
10、若20＜f(a,b,c,d)≤40，判定为中度渗碳；
11、若f(a,b,c,d)＞40，判定为重度渗碳，提示所测炉管需进行更换。
12、优选的，所述乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的影响函数中，a取值为20，b取值为10，c取值为2，d取值为5。
13、优选的，所述步骤二中，预处理为，试样依次经600目、1000目及2000目的金相砂纸磨制后抛光，再经质量分数为10％的草酸溶液电解浸蚀，电解浸蚀使用的电压2～4v，时间5～15s，最后清洗、干燥，完成预处理。
14、优选的，所述步骤二中，获取视场照片的方法为：将待测炉管切段以暴露出横截面，以横截面靠近炉管内壁一侧，并在炉管内壁附着的氧化层下方200μm范围内的位置为观察面，使用金相显微镜进行显微组织分析，设定放大倍数为500倍，随机选取10个视场进行拍照。
15、优选的，所述金相显微镜为gx53型olympus金相显微镜。
16、优选的，所述步骤三中，所述步骤三中，所述外部碳化物呈条状或块状，内部碳化物呈鱼骨状或岛状；其中，对于块状的外部碳化物，以其平均直径计算所述复相碳化物外部碳化物平均宽度c，其余碳化物以其晶界的宽度进行计算。
17、优选的，所述步骤三中，采用image pro plus 6.0软件对所述照片进行分析。
18、本专利技术的有益效果在于：
19、本专利技术首次提出了通过光学金相方法，获取微观组织中特征参量，快速判断乙烯裂解炉用27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法。
20、本专利技术确定了基于外部碳化物面积分数a、内部碳化物面积分数b、复相碳化物外部碳化物平均宽度c和复相碳化物内部碳化物平均宽度d在内的、能够精确判断27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的判定函数，实现了对乙烯裂解炉用27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度快速、简便、准确有效的判定，能够指导炉管的更换，提高工程安全性。
21、本专利技术判定方法的原理如下：
22、乙烯裂解炉用27cr44ni5w3al+微合金炉管高温服役过程会发生组织转变。在高温时效过程中主要发生外部碳化物(cr,fe,w)23c6的粗化，内部鱼骨状(cr,fe,w)7c3未见明显变化。随着渗碳过程进行，碳原子开始渗入基体，外部碳化物粗化，内部鱼骨状碳化物靠近外部碳化物局部发生(cr,fe,w)7c3向(cr+w)/c较高的(cr,fe,w)23c6转变。碳原子进一步渗入，外部(cr,fe,w)23c6以原位方式向(cr+w)/c较低的(cr,fe)7c3转变。内部鱼骨状碳化物转变为岛状，主要为(cr,fe,w)7c3。渗碳是碳扩散过程，炉管渗碳程度与温度和时间相关。随着扩散进入的碳浓度增加，炉管呈现出不同的组织状态。本专利技术基于渗碳过程中碳化物发生明显的变化提出，验证实验表明本技术方案对渗碳程度判断是准确的。
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1.一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的影响函数中，a取值为20，b取值为10，c取值为2，d取值为5。
3.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述步骤二中，预处理为，试样依次经600目、1000目及2000目的金相砂纸磨制后抛光，再经质量分数为10％的草酸溶液电解浸蚀，电解浸蚀使用的电压2～4V，时间5～15s，最后清洗、干燥，完成预处理。
4.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述步骤二中，获取视场照片的方法为：将待测炉管切段以暴露出横截面，以横截面靠近炉管内壁一侧，并在炉管内壁附着的氧化层下方200μm范围内的位置为观察面，使用金相显微镜进行显微组织分析，设定放大倍数为5
5.根据权利要求4所述的一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述金相显微镜为GX53型Olympus金相显微镜。
6.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述外部碳化物呈条状或块状，内部碳化物呈鱼骨状或岛状；其中，对于块状的外部碳化物，以其平均直径计算所述复相碳化物外部碳化物平均宽度C，其余碳化物以其晶界的宽度进行计算。
7.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27Cr44Ni5W3Al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述步骤三中，采用Image Pro Plus 6.0软件对所述照片进行分析。
...【技术特征摘要】
1.一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的影响函数中，a取值为20，b取值为10，c取值为2，d取值为5。
3.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述步骤二中，预处理为，试样依次经600目、1000目及2000目的金相砂纸磨制后抛光，再经质量分数为10％的草酸溶液电解浸蚀，电解浸蚀使用的电压2～4v，时间5～15s，最后清洗、干燥，完成预处理。
4.根据权利要求1所述的一种判定乙烯裂解炉27cr44ni5w3al+微合金炉管渗碳程度的方法，其特征在于，所述步骤二中，获取视场照片的方法为：将待测炉管切段以暴露出横...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，刘春娇，范志超，陈学东，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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