影响HK-40转化炉管使用寿命的原因及措施

　　黑龙江石油化工影响HK40转化炉管使用寿命的原因及措施宫连春大庆石化公司炼油厂，大庆1637用寿命。

　　1前言段转化炉是合成氨装置的关键设备，而炉管又是转化炉中*重要的部件。大庆石化公司炼油厂合成氨装置是采用天然气为原料的烃类蒸汽转化法制取氢气的。原料经过脱硫后与蒸汽混合，经转化炉对流段预热至500胱埽，谀，呋，梁，高温条件下进行转化反应。炉管处在壁温高达900，⒀沽Σ。的情况下连续操作，同时受管内介质及管外高温烟气的腐蚀侵袭，工作条件极为恶劣。炉管采用昂贵的高铬镍合金钢2520离心浇涛，投资大资源缺乏。因此，延长炉管的使用寿命有极重要的意义。

　　该合成转化炉的结构形式为双排管双面辐射型侧烧转化炉，转化炉管上部挂在炉顶挂耳梁上，上下由猪尾管连接到集合管上，炉管规格为152 15mm，长度llm，离心铸造管的外面没有经过机械加工。

　　2只40炉管使用寿命降低的原因2.1蠕变损伤当金属温度升高到某点时，虽然应力不变，初始应变也是很小的弹性应变。但随着时间的推移，材料组织劣化逐渐产生蠕变空洞及蠕变裂纹，金属会缓慢地不断变形，而且是不可恢复的塑性变形，*后导致断裂。40离心铸管的蠕变损伤特点与般铸造耐热钢在高温蠕变破坏的情况相似。在树枝状晶界晶界夹杂碳化物与基体交界相与基体交界及析出物与析出物交界处均易优先形成孔洞，然后沿析出界与基体交界处或晶界处扩展，联成微裂纹，再发展为裂纹。事实证明，影响蠕变的主要因素是温度和应力。

　　当受力炉管局部过热时，即会弓起蠕变加速和持久强度的急剧下降，炉管直径变大，壁厚减薄，相应使蠕涨速度变快，从而引起炉管发红或局部红斑，导致炉管破裂；另方面是应力的影响，转化炉内外侧存在着温差，产生热应力，并且炉管受内压引起的工作应力和自重应力，随着应力增大，蠕变应变加速。

　　2.2炉管的局部过热自1975年开始对转化管壁温作测量监视，测量长；而管壁温度长时间维持较高时，使用寿命显著下降。在以往炉管损坏的部位绝大多数都在离炉顶2 7m范围内，破裂口均为轴向裂开，且全部为面向火嘴，也就是说破裂发生在高温部位。转化炉管在高温下使用，随使用时间增长，奥氏体组织细小弥散的碳化物逐渐长大和聚集，碳化物的直径随温度升高而长大时间变短。这些碳化物聚集长大使钢的蠕变强度下降，同时这些碳化物又硬又脆，是产生裂纹或引起裂纹的起源点。在这种高温条件下，蠕变晶界的空穴成核长大，从而发展成为裂纹，引起炉管破坏。有研宄明，炉管正常生产时，壁温达880时，炉管内壁明显产生氧化和碳化现象，内壁发现不同程度疏松层内组织也发生了变化，炉管中下部有碳化物聚集长大，并出现棒状和角状碳化物，内层晶面有小颗粒次碳化物析出，晶界碳化物聚集长大明显粗化旧相析出温度区间为600900，敏感温度为750800，恰好与炉内壁温度相符1.因此，管内次碳化物很容易转化为相，使材料室温高温冲击值强度延伸率和断面收缩率急剧下降，材料蠕变断裂，寿命大大缩短。

　　黑龙江石油化工造成炉管过热的原因有如下几方面。1在1975年以前，*主要是原料气中含有硫，使催化剂中毒。

　　催化剂结炭，引起催化剂活性降低，甚至全部失去活性，从而导致炉管产生过热。⑵催化剂装填不合理，产生架桥；另外蒸汽含盐含硅较高，易使催化剂结盐，再加操作不当，水碳比失调，造成催化剂结焦粉化，气体阻力增加，原料气分布不均，通气量少的部位吸热量减少，炉管壁温升高而发生过热。3烧嘴的失调或损坏，燃料中夹带油液态烃水以及瓦斯组成发生变化等，都会使烧嘴出现大火苗回火红火头或喷嘴结炭堵死等现象。这就造成了炉温不均匀，炉管面腐蚀和污染，尤其是大火苗直接舔到炉管上而产生局部过热。4原料气进入炉管时，因配管造成阻力不均，又未合理利用节流板，气流分布不均引起炉管局部过热。

　　2.3应力1内压引起的应力内压从炉管顶部到底部有变化，大致在3.173.555，范围，管壁上存在向应力。其中环向应力*大，轴向应力及径向应力只有环向应力的半左右。2内外壁温差引起的应力炉管各部分内外壁温差在28.4101.，悍段，冢，次，差50丈计算，瞬时*大热应力可达7485轴向应力比环向应力稍小，这种热应力在内半壁为拉力，外半壁为压力。3热应力的松弛由内压引起的应力是不变的，由温差引起的热应力可随温度时间而松弛，温度越高，应力松弛越快4开停车影响开车瞬间管内侧受拉，外侧受压；停车时相反。这对材料造成种拉压疲劳，而且由于突然升降温，短时产生的较大温差，则材料会产生某部位的应力集中。5长时内外温差造成材料性能的差异虽然材质相同，但温度如果相差50弋以上，则材料的持久强度可相差近个数量级，这就造成了实际材料强度的不同。6炉管焊接及铸造中还存在残余应力。7长期使用而变形或膨胀不自由而造成的附加应力。

　　综合以上情况，如将向应力简化为主应力方向，则环向应力为*大值。因此炉管的破坏应以轴向裂纹为主，这与现场的情况相吻合。由于多种应力的共同作用，在距炉管内面大约13壁厚处应力*大。裂纹多由此产生。般从炉顶部27，1左右不仅均在这个区域内首先破坏。

　　2.4内外面腐蚀炉管外面主要是氧化和脱碳腐蚀，内面受介质影响主要发生渗碳及氧化，渗碳后形成以铬为主的碳化物，然后又氧化，而碳向内继续碳化，但此种腐蚀对母材影响较小。在焊缝处，腐蚀层可以进入炉管有效壁厚，但从现场看，还未达到影响炉管寿命管的使用寿命。

　　3延长炉管使用寿命的方法3.1控制并防止炉管过热为了防止过热造成炉管损坏，针对各种原因，采取以下措施。1催化剂装填时严格管理科学装填。

　　先将催化剂放入长布袋中，后沿管壁缓慢将布袋送入炉管底部，再将布袋从炉管中抽出，这样防止了催化剂的架桥和粉化。装填前后对每根炉管进行压差测量，使每根炉管的压降都保持在所有炉管平均压降±5以内，以保证流体分布均匀。2控制合适稳定汽碳比，尽可能维持其上限，并不小于3.高汽碳比可抑制催化剂积碳反应发生，并阻止甲烷和轻质烃类在管内积碳。3保持催化剂的活性。这不仅直接影响转化率，而且直接关联转化管使用寿命。在很大程度上，管壁温度是衡量催化剂状况*直接*可靠的尺子。在催化剂活性低劣情况下，尽早更换，避免用提高炉温方法弥补催化剂的不足。⑷加强烧嘴管理。

　　控制单管温差在30以内，并在瓦斯入炉前作好脱硫脱油脱水的工作，减少瓦斯对炉管的腐蚀。烧嘴作到平短齐，坚决杜绝大火苗，作到勤看勤修勤检。5在转化管的配管设计中，应根据具体情况合理配置。

　　3.2控制工艺指标严格控制各项工艺指标，作到平稳生产，尽量减少开停车次数，防止产生热疲劳。

　　3.3做好外购炉管质检工作在外购炉管时，作好检测工作。建议购买外壁不加工的管子，以保证优良的铸造组织。同时管子的整个壁厚都应是密实层组织，内壁应仔细加工，不得留有夹杂收缩孔等铸造缺陷，以防止渗碳。

　　3.4做好炉管的更新换代工作为高温竞同，也为应力区。因此，炉管绝大多数通过改变炉管化学成份，提高炉管的耐高温性。19942015ChmaAcademicJoumal和抗蠕变性。国内现已经开发出40140以等新的改良合金，其性能大大优于40炉管。

　　低温情况对生物活性炭的净化效能影响不明显。

　　303投配率对生物活性炭的，去除率影响很大，试验证明投配率应稳定在2.5mgL以上R季也可在2.0，以上。

　　1由于生物活性炭对有机物的降解机理与普通夏季2，1左右比较适宜，冬季冰封期301左右比较适宜，可节约大量的反冲洗用水。

　　5该项技术完全可以在工艺条件设备状况比较好的龙凤生活水和乙烯生活水净化系统推广应用。

　　专业工作，曾在狄氮肥铪尔滨建筑大学学报发过专业文章，还参加了哈尔滨建筑大学生物监测与评价书循环水冷却系统上接第24页试验机对蜗轮油研制配方筛选评定试验，减少了油品研制过程中蜗轮蜗杆油的台架评定次数，加快了科研进度，节约了试验经费。

　　1蜗轮蜗杆油台架试验研宄。机械工业部郑州机械研宄所，1994 2讯1摩擦磨损试验机使用说明。北京石油化工科学研宄院，1991 3齿轮手册。机械工业出版社，1985收稿日期2000323润滑油台架评定工作，1994年35发动机防震机座的研制获石化总公司科技进步等奖。现从事石油化工工艺过程开发工作。