乙烯裂解炉管性能及失效分析研究

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作者：孙国豪 论文级别：硕士 学科专业名称：化工过程机械 中文关键词：乙烯裂解炉管 ; 性能 ; 失效 英文关键词：ethylene-cracking tubes ; performance ; failure 学位年度：2001 导师：王炎炎 ; 刘东学 学科代码：080706 学位授予单位：大连理工大学 论文提交日期：2001-05-01

摘要

在石油化工行业中，乙烯的生产占有极其重要的位置。乙烯裂解炉是乙烯
    生产的核心设备，而作为裂解炉重要配件的裂解炉管的运行状态直接制约着乙烯
    厂的生产和经济效益。裂解炉管在裂解炉内要承受高温（1150℃）、渗碳、热疲
    劳及结焦的联合作用而造成裂解炉管损伤，影响了裂解炉的安全正常运行，制约
    了乙烯的生产，降低了乙烯厂的经济效益。为此，国内外开展了乙烯裂解炉管渗
    碳、结焦、热疲劳及渗碳后炉管性能的研究，并在研究的基础上开发了渗碳层检
    测仪和各种损伤情况下炉管剩余寿命评估方法，确保了乙烯裂解炉管的安全运行。
    然而有关炉管渗碳的常温、高温下的拉伸试验、冲击试验、及常温断裂韧性试验
    和扫描电子显微分析试验等方面的研究工作有待于继续进行。为此，本文选用了
    新疆独山子乙烯厂三种不同使用状态的裂解炉管进行试验研究工作，以阐述裂解
    炉管在不同的使用条件下炉管性能的变化规律和断裂原因。试验研究工作包括：
     （1）渗碳层检测；
     （2）化学成分分析；
     （3）常温、高温（短时）拉伸试验；
     （4）常温、高温冲击试验；
     （5）常温断裂性能试验；
     （6）金相组织、扫描电子显微镜分析试验。
     通过对试验结果分析可以得出：裂解炉管性能的变化与渗碳层的厚度有关，
    疲劳断裂和高温拉断是该厂裂解炉管损伤的主要原因。
The production of ethylene takes an important role in petrochemical industry. The important part of ethylene cracking furnace of the key device of petrochemical industry is ethylene cracking tubes , its running condition is related with production of ethylene and economic benefit of ethylene factory.In ethylene cracking furnace the working condition of ethylene cracking tube is very strict--high temperature
    (1150)、 Carburization、Thermal-fatigue and coke, which result damage of ethylene-cracking tubes which affect safe and nomal running of ethylene-cracking furnace and decrease economic benefit of ethylene factory. So people study the Carburization, Thermal-fatigue and coke of ethylene-cracking tubes and performance of Carburization cracking tube. People study equment of Carburization layer checking and methods ofresidual life prediction of cracking tube. These guarantee saferunning of ethylene cracking furnace. But some researching work will be gone on. For example , stretch test , impacttest , fracture performance test. So, in this paper, 3 different states' ethylene-cracking tubes of DuShanZi Ethylene-Factory China will be used in tests. These tests include:
    (1) Carburization layer check;
    (2) Chemical composition analysis;
    (3) Stretch-test at normal temperature and high temperature ;
    (4) Impact-test at normal temperature and high temperature ;
    (5) Fracture performance-test at normal temperature ;
    (6) Metallographic structure、Scanning electron microscope analysis test.
    From the results of tests, we can gain that the kinds of performance regularities of ethylene-cracking tubes are related with thick of Carburization layer and thermal fatigue and breaking at high temperature are major reasons of damage of ethylene cracking tube in the factory.

引文

〖1〗王富岗、王焕庭主编，《石油化工高温装置材料及其损伤》，大连理工大学出版社，1991年。
    〖2〗大连工学院基本有机化工教研室，《基本有机化学工艺学 烃的裂解》，1977年12月。
    〖3〗大连理工大学材料系，《乙烯裂解管弯头破裂的研究》，1989年9月。
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    〖10〗王富岗等，《裂解炉管损伤的研究及剩余寿命评价》，大连理工大学材料系高温材料研究室，1990年。
    〖11〗Mitsuru SAORI and Sadao OHTA, Proceedings of Third Jim International Symposium Lake Yamanaka Japan High Temperature Corrosion of Metal and Alloys. November 17-20,1982。
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    〖14〗大连理工大学材料系高温材料研究室，《长期运行乙烯裂解炉管材料组织与性能的研究及剩余寿命预测》，1989年9月。
    〖15〗Mitsuru SAORI and Sadao OHTA, Proceedings of Third Jim International Symposium, lake Yamanaka, Japan, November 17-20,1982, High Temperature Corrosion of Metals and Alloys Ed. by Mt. Fuji. The Japan Institute of Metals 1983:691-698。
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    〖17〗马海涛，《乙烯裂解炉管渗碳损伤及寿命评估》，大连理工大学硕士论文，1998年7月。
    〖18〗王富岗课题组的研究鉴定资料，1989年10月。
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    〖21〗姚景福，盘锦天然气石化厂，1996年。
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    〖23〗于永泗，《HP弯头组织及损伤的研究》，大连理工大学材料系研究报告。
    〖24〗徐坚等，《腐蚀金属学及耐蚀金属材料》，浙江科学技术出版社，1981年8月。
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    〖26〗中国科学院金属研究所，《金属断裂失效分析》，1985年。
    〖27〗中国石化公司生产部，《乙烯裂解炉检修规程》。
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    〖29〗大连理工大学材料系，《长期运行乙烯裂解炉管材料组织与性能的研究及剩余寿命预测》，1989年5月。
    〖30〗姚景福，盘锦天然气化工厂机动处。
    〖31〗新疆独山子乙烯厂资料，《裂解装置操作手册》(一、二、三册)。
    〖32〗荆树峰等，《国外压力容器缺陷评定标准》，劳动出版社，142。