一段炉转化炉管的组织性能分析与评估

2010年8月第5卷　第3期

失效分析与预防

A u g u s t ,2010V o l .5,N o .3

[收稿日期]2010年5月16日 [修订日期]2010年7月10日

[作者简介]吴国昌(1964年-),男,工程师,主要从事炉管的生产和管理方面的研究。

一段炉转化炉管的

组织性能分析与评估

吴国昌1

,丁晓非

2,3

,袁远镇4,万淳敏1,罗加宝

1

(1.四川华源高温炉管有限公司,成都610300;2.大连理工大学,大连116023;3.大连海洋大学,大连116024;4.贵州赤天化工股份有限公司,赤水564707)

[摘　要]采用化学成分分析、着色渗透探伤分析、电子探针分析、显微组织分析、力学性能及高温持久性能分析等方法,对大型合成氨一段炉竖琴管排运行1.0×105h 的转化管进行综合分析和评估。结果表明:转化管化学成分符合技术要求,宏观组织正常,显微组织形态良好,内外表面轻微腐蚀;经高温持久性能在L-M 曲线中拟合外推,该管的剩余寿命远大于2.2×104h ;炉管虽使用1.0×105h 满足了工艺要求,但壁厚太大,影响热效率,同时内径小,限制了触媒和流量;因此,为提高效率,建议在今后的设计中采用性能较好的材料Z G 50N i 35C r 25N b M 。[关键词]转化管;微观组织;腐蚀;力学性能

[中图分类号]T E 963 [文献标志码]A d o i :10.3969/j .i s s n .1673-6214.2010.03.006[文章编号]1673-6214(2010)03-0155-05

A n a l y s i s a n d E v a l u a t i o n o f M i c r o s t r u c t u r e s a n d P r o p e r t i e s o f C o n v e r s i o n T u b e

W UG u o -c h a n g 1

,D I N GX i a o -f e i 2

,Y U A NY u a n -z h e n 3

,W A NC h u n -m i n 1

,L U OJ i a -b a o

1

(1.S i c h u a nH u a y u a n H i g h -t e m p e r a t u r e F u r n a c e T u b e C o .,L t d .,C h e n g d u 610300,C h i n a ;

2.D a l i a nU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,D a l i a n 116023,C h i n a ;

3.D a l i a n F i s h e r y U n i v e r s i t y ,D a l i a n 116023,C h i n a ;

4.C h i t i a n C h e m i c a l C o .,L t d .,G u i z h o u ,C h i s h u i 564707,C h i n a )A b s t r a c t :C o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s a n de v a l u a t i o n o f a c o n v e r s i o nt u b e i n a l a r g e a m m o n i a s y n t h e s i z e d a p p a r a t u s w a s c a r r i e d o u t a f t e r s e r v i c e f o r o n e m i l l i o n h o u r s b y c h e m i c a l c o m p o s i t i o n a n a l y s i s ,e l e c t r o n m i c r o p r o b e a n a l y s i s ,c o l o r p e n e t r a t i o n t e s t i n g a n a l y -s i s ,m a c r o a n d m i c r o s t r u c t u r e a n a l y s i s ,r o o m -t e m p e r a t u r e a n d h i g h -t e m p e r a t u r e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n a l y s i s a n d h i g h -t e m p e r -a t u r e d u r a b l e p r o p e r t y a n a l y s i s .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e c h e m i c a l c o m p o s i t i o nm e e t s t h e t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t s ,t h e m a c r o a n d m i c r o s t r u c t u r e s a r e n o r m a l ,a n dt h ec o r r o s i o n o f i n n e r a n do u t e r s u r f a c ei s s l i g h t .T h e r e s i d u a l l i f eo f t h et u b e i s m u c hg r e a t e r t h a n 2.2×104h o u r s b y f i t t i n g e x t r a p o l a t i o n o f d u r a b l e h i g h t e m p e r a t u r e p r o p e r t y i n t h e L -Mc u r v e .A l t h o u g h H K 40,t h e m a t e r i a l o f t h e f u r n a c e t u b e ,m e e t s t h e t e c h n o l o g i c a l r e q u i r e m e n t s ,b u t t h e t h i c k e r w a l l a f f e c t s t h e t h e r m a l e f f i c i e n c y .A t t h e s a m e t i m e ,t h e s m a l l e r i n t e r n a l d i a m e t e r l i m i t s t h e c a t a l y s t a n d f l o w .S o Z G 50N i 35C r 25N b M i s a g o o dc h o i c e f o r i n c r e a s i n g e f f i c i e n c y i n t h e f u t u r e d e s i g n .

K e y w o r d s :c o n v e r s i o nt u b e ;m i c r o s t r u c t u r e ;c o r r o s i o n ;m e c h a n i c a l p r o p e r t y

0　引言

大型合成氨装置是生产化肥的重要设备,也

是保证我国粮食生产的基础工业设施。大型合成氨装置中的一段转化炉管是其中的核心设备,其

设计寿命为1.0×105h 。当设备经1.0×105

h 运行后,其炉内主要构件的状态即组织状态、性能状态等处于何种程度,对于大型合成氨装置的设计、

制造和使用等方面都有重要的参考价值。它可以

为改进和优化设计提供依据,为生产制造企业找出制造中需要改进的环节,为使用单位保证高效、安全、长期的运行提供参考,因此,对一段转化炉辐射段中竖琴管的各构件(上升管、转化管、下集

气管和连接管座)在运行1.0×105

h 后,分别进行解剖、测试和分析,本文主要分析其中的转化管状态。

转化管材料牌号为H K 40(Z G 40C r 25N i 20),