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裂解炉是乙烯装置的关键设备,其中炉管又是裂解炉中的关键部件。由于炉管工作环境苛刻,直接受火的作用,其可靠性和工作寿命备受关注,应给予实时监测与评估。本文通过对炉管的损伤机理和失效形式的分析,结合某厂乙烯裂解炉的对流段P91炉管服役后的状况,进行了综合研究。包括对材料的化学成分分析、硬度测定、金相检查以及高温持久强度等试验。由试验结果表明:服役后的P91炉管各项性能均达到相关标准的要求,材质正常;服役后炉管的损伤度较小,金相组织为细小的回火马氏体,晶粒度小,组织较为均匀,运行状态良好。
本论文在分析高温材料剩余寿命评估时发现:近年来,运用在石油化工行业中的高温构件剩余寿命评估方法,除了50年代发展起来的几种典型的参数外推法之外,还提出了应力—时间—温度参数概念的θ法,以及红外线监测技术和一些专家系统,虽然这些方法拓展了对设备的剩余寿命评估,但对企业如何合理选用哪一种方法进行剩余寿命评估,仍需有技术数据的支撑。本文主要对等温线法、拉逊—密勒参数法和葛庭燧—唐恩参数法进行了分析研究,并且用金相分析法进行了P91炉管剩余寿命预测。结果表明:运用拉逊—密勒参数法和葛庭燧—唐恩参数法进行寿命评估,所产生的误差在±15﹪之内。此外,此裂解炉炉管在运行20000h后,仍可继续运行,剩余寿命仍不少于90000h小时。同时,根据P91炉管试样的金相组织与剩余寿命的计算结果,建立了P91炉管的金相组织与剩余寿命之间的定性关系,为在生产实际中根据炉管的损伤程度进行剩余寿命评估奠定了基础。