乙烯生产装置是石化工业的重要设备,其核心装置是乙烯裂解炉。乙烯裂解炉的运行条件非常恶劣,裂解炉管要承受高温、渗碳、结焦和热疲劳的联合作用而往往容易造成炉管的损伤,其中渗碳损伤是诱发炉管失效的重要因素之一。炉管的早期损伤失效对企业的安全生产造成严重影响,裂解炉炉管的失效损伤会引起裂解炉非计划停车,延误了企业的正常生产,同时裂解炉管的造价昂贵,更换炉管使得厂家的投资成本增加,对生产企业的经济效益造成极大影响,更加严重的后果是对人们的生命安全造成了威胁。因此,国内外一直非常注重对乙烯裂解炉管的渗碳损伤研究。本研究主要针对SC-1裂解炉中服役五年多的内直翅轧制辐射段炉管,研究内容包括对不同管段的渗碳情况进行检测分析,高温服役后炉管的组织变化规律,氧化渗碳损伤机理,炉管的力学性能变化,以及采用有限元分析软件对炉管的渗碳过程进行了数值模拟,主要结论如下：服役五年后,HPM炉管各部位都已发生了不同程度的渗碳,炉管内直翅的凸点处渗层较厚,不均匀的温度分布导致炉管的渗碳程度有所差异。服役后炉管组织中晶界和晶内会析出碳化物,在非渗碳区域处析出M23C6碳化物,在渗碳部位先析出M23C6,随着含碳量提高会逐渐转变为M7C3型碳化物,晶界处的碳化物随碳含量的增加逐渐变为粗大的链状,晶内逐渐形成块状碳化物。炉管的内外壁均发生了氧化损伤,损伤区内发生脱碳,并在晶界处形成了铬和硅的氧化物,最表层形成的铬的氧化膜会使靠近表层晶界处的铬元素向表层扩散,随着表层氧化层的剥落与重建会导致靠近表层晶界上的贫铬。服役后炉管均发生了不同程度的脆化,随着渗碳层厚度增加,炉管的热疲劳性能和冲击韧性显著下降,屈服强度明显上升,断裂强度明显下降,疲劳裂纹优先在内壁渗碳层处萌生。在对炉管渗碳过程数值模拟的研究中,未考虑外表面脱碳时炉管截面碳浓度迅速增加,碳浓度分布曲线向着一条水平直线趋势发展,在炉管实际运行中其外壁会发生脱碳,截面碳浓度从内壁至外壁逐渐下降,最终达到稳态。