随着乙烯生产装置的不断大型化、高参数化,作为乙烯生产装置的核心设备—乙烯裂解炉管,正面临着越发苛刻的服役环境,炉管的失效已从单一的渗碳、蠕变失效升级为多种因素交互影响的失效,乙烯裂解炉管的失效已经严重威胁到企业的安全生产及经济效益。相比于单一的渗碳、蠕变损伤,蠕变-渗碳交互作用的影响对设备的危险更大,同时也更容易引起炉管失效。以往的研究主要基于单一损伤情况的微观组织行为及力学性能的研究,而对交互作用的影响研究较少。本文主要基于特检院长期从事石化设备检验特别是乙烯裂解炉管的检验基础上,针对乙烯裂解炉管常见的失效模式—蠕变和渗碳,开展单一情况下及交互影响下的微观组织行为及力学性能的研究,并就渗碳对蠕变过程的影响展开研究。本课题开展了渗碳和蠕变两大实验,人为构造量化的损伤状态,并利用金相、扫描电镜和显微硬度等现代测试手段对损伤前后的微观组织、力学性能进行了表征,以期望得到较好的定性判断以及修正蠕变本构方程,为后期剩余寿命评价做准备。对微观组织行为及力学性能研究,其结果表明,渗碳造成材料微观组织发生转变,材料由外表面到内壁大致形成渗碳层、过渡层和非渗碳层三个区域,对其进行显微硬度测试,发现显微硬度值出现相似规律,表明渗碳造成材料的微观组织及力学性能呈现出与距边缘距离成正相关的规律。开展渗碳试样的蠕变实验,研究表明渗碳对蠕变本构方程产生影响,进而影响蠕变应力。利用ANSYS对蠕变过程进行模拟,通过对10h渗碳样和30h渗碳样蠕变过程考虑渗碳的受力分析和蠕变分析,得到蠕变过程中的von-Mises应力和稳态蠕变数据,并建立起应力-应变速率模型,发现随着渗碳水平的增长,渗碳应力在试样总应力中的占比有所增加。