由于不锈钢优良的机械性能和良好的抗氢脆性,在石油化工等部门得到大量应用。不锈钢长期在高温高压临氢环境下服役,其损伤与断裂对于石化企业的安全生产是至关重要的。本文主要针对扬子石化芳烃厂服役了10 万小时的循环氢气加热炉炉管出口段进行研究,通过炉管材料Incoloy 800H 的微观组织检查和常温以及高温机械性能试验,研究分析炉管材料微观组织结构损伤和机械性能劣化,讨论损伤的原因; 通过高温下断裂韧性试验,研究服役炉管断裂性能,并根据机械性能试验和断裂韧性研究结果建立高温失效评定图,对工程案例进行安全评定。本文的主要研究工作和结论如下: (1) 通过微观组织检查,研究炉管微观组织沿轴向和径向的变化以及损伤分布情况。对于服役10 万小时的Incoloy800H 炉管,其微观组织结构发生了一定程度的损伤,但并不严重。未观察到氢对微观组织结构损伤的明显特征,表明高温高压临氢条件下,Incoloy 800H 材料微观结构对于氢损伤不敏感。(2) 通过Incoloy800H 炉管的常温和高温机械性能试验研究,结果表明服役10万小时的炉管机械性能已经发生了某种程度下降,其中高温下塑性下降较为明显。在炉管焊接部位,常温冲击韧性较低,高温塑性下降较大,表明焊接部位已经发生一定脆化,是炉管中较为薄弱的部位。与新材料相比,尽管机械性能有些下降,但服役炉管仍有较高地强度和韧性,具有一定的安全储备。(3) 根据炉管材料在680℃下的蠕变和持久试验数据,利用Larson-Miller 寿命外推方法,预测服役条件下炉管的剩余寿命大约在10 万小时左右。通过分析比较炉管机械性能劣化程度,认为材质劣化主要原因是温度和压力等因素造成,氢对机械性能劣化影响不大。(4) 通过高温断裂韧性的试验研究,测得了Incoloy800H 在680℃高温下断裂韧性,结果表明温度高的部位的断裂韧性值低,总体上服役10 万小时的Incoloy800H炉管具有较强的抵抗裂纹扩展能力。论文就影响高温断裂韧性测试的因素进行了分析。(5) 根据试验测得炉管机械性能数据,建立了服役10 万小时的Incoloy800H 材