炉管用材Cr9Mo的退化性研究

摘要

本文源于工程应用的实际需求。由于管式加热炉在炼油和石化企业中生产中占有十分重要的地位，石油化工的管式加热炉是否能够按照设计要求长时间安全、稳定地运行，对于企业的生产和发展具有重要作用。炉管作为加热炉的关键组成部分，面临着苛刻的工作环境，在高温、高压、复杂介质的作用下，炉管材料性能出现逐步下降和劣化，会导致炉管寿命逐步缩短。论文通过与炉管材料退化和失效有关的文献综述，建立起试验分析的基础，借助于各种条件和目标的试验，测试Cr9Mo炉管用材的退化性能，并就寿命预测和延长寿命措施进行研究。
　　本文结合洛阳石化公司的重整加热炉炉管及其用材开展较为全面的退化性和性能测试，通过掌握炉管材料劣化和损伤程度，对其剩余寿命进行合理预测，继而制定出符合企业发展目标和经济利益的运营策略、检修和日常维护以及必要情况下的更换措施。
　　通过研究得出的主要结论如下：
　　(1)在炉管的内部和外部的表面，经过分析并无存在显著的腐蚀坑及类似的缺陷。在炉管的外壁，受到高温高压的影响，出现了致密、显著的氧化层。含焊接接头的管段出现轻微变形现象。
　　(2) Cr9Mo组成的炉管，经过多年高温状态下的运行，发生较为严重的高温蠕变现象。出现了碳化物大量聚集、蠕变空洞范围广、有部分裂纹的问题。
　　(3) Cr9Mo经过多年的高温高压复杂介质状态下的服役，炉管材料的强度出现明显的下降，但延展性仍然较好，与焊缝相比，母材具有较强的抗冲击性能。
　　(4)对于炉管寿命的预测，考虑到炉管的受力状态，作为低应力的构件，应力并非造成炉管损伤和破坏的关键因素，因此可以认为炉管的剩余寿命约为4年。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 研究目的与意义

1．2．1 研究目的

1．2．2 意义

1．3 国内外现状综述

1．3．1 国内研究进展

1．3．2 国外研究进展

1．3．3 炉管材料寿命预测的相关研究

1．4 研究思路与内容

1．4．1 研究思路

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

1．4．4 创新点

第二章 文献综述

2．1 概述

2．2 炉管的高温力学性能

2．2．1 蠕变现象

2．2．2 蠕变过程中变形与断裂机理

2．2．3 条件蠕变极限

2．2．4 持久强度

2．2．5 应力松弛

2．3 高温炉管材料失效的表现形式

2．3．1 高温腐蚀

2．3．2 高温断裂

2．3．3 高温疲劳

2．4 高温构件寿命预测方法的研究

2．4．1 直接法

2．4．2 间接法

第三章 炉管用材退化性实验分析

3．1 基础实验

3．1．1 试验材料

3．1．2 力学性能测试

3．1．3 硬度测试

3．1．4 金相试验

3．2 炉管材料持久试验

3．2．1 试件的设计与加工

3．2．2 试验方法

3．2．3 试验结果与分析

3．3 炉管材料蠕变试验

3．3．1 试件的设计与加工

3．3．2 试验方法

3．3．3 试验结果与分析

3．4 Cr9Mo炉管剩余寿命预测

3．4．1 炉管所受最大应力的确定

3．4．2 炉管剩余寿命的预测

第四章 炉管用材延长寿命的措施

4．1 加热炉炉管的延寿措施

4．2 局部换管中避免裂纹的措施

第五章 结论与展望

5．1 本文的主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文