[发明专利]一种耐热合金炉管抗渗碳性能的评判方法

说明书

本发明涉及一种耐热合金炉管抗渗碳性能的评判方法。该方法主要针对乙烯裂解炉用耐热合金炉管，通过固体渗碳方法对炉管样件进行渗碳试验，对渗碳试验后的炉管样件取样进行碳含量分析、维氏硬度试验、低倍酸蚀试验及金相显微组织观察四项表征，得到每种表征方式下的炉管样件渗碳层厚度值。通过加权平均综合四项表征方法得到的渗碳层厚度值，得到炉管的抗渗碳性能系数X，用以评判炉管的抗渗碳性能。本发明中通过四种表征方法对渗碳层厚度进行综合表征，可精确判断炉管的抗渗碳性能，克服了单一表征方法带来的偶然性。本发明中的抗渗碳性能评判方法可用于不同材质的耐热合金炉管在不同温度条件下的抗渗碳性能评判。

技术领域

本发明属于渗碳试验技术领域，具体是涉及一种耐热合金炉管抗渗碳性能的评判方法。

背景技术

乙烯裂解炉是石油化工乙烯装置的核心设备，炉管是乙烯裂解炉内关键部件。裂解炉管长期在高温、氧化和渗碳介质中并承受各种应力的条件下服役，易于发生各种损伤、失效，其中裂解炉管渗碳是最常见且危害最大的一种失效模式。渗碳会影响炉管的强度，导致炉管材质劣化甚至开裂失效，将严重影响整套装置的长周期安全运行。近年来，乙烯工业中为实现高温快速加热，提高乙烯收率，有缩小管径的趋势，这对炉管的抗渗碳性能提出了更高的要求。但是目前炉管产品出厂前的质量检测过程并未考察炉管的抗渗碳性能，市场上投入使用的很多乙烯裂解炉管实际服役寿命甚至只有设计寿命的三分之一，渗碳失效事故频发，给石化企业带来重大的经济损失和安全隐患。因此，亟需在裂解炉管采购过程中将抗渗碳性能作为考察指标之一。

但是由于渗碳是在复杂工况条件下长期服役过程中产生的，因此现阶段关于耐热合金炉管渗碳方面的研究主要集中于在役炉管渗碳程度的检测、表征等方面，而对于新制耐热合金炉管的抗渗碳性能尚无一个系统、准确、统一的测定评判方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的之一是提供一种耐热合金炉管抗渗碳性能的评判方法，该方法可系统、准确地对耐热合金炉管的抗渗碳性能作出评价。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种耐热合金炉管抗渗碳性能的评判方法，包括以下步骤：

S1.针对待评判耐热合金炉管，截取至少2件长度100～150mm的管段，管段的两端封口且其中一端的封口面上预留一个用于加入固体渗碳剂的圆孔，制成炉管样件；

S2.取1件炉管样件作为对照组不进行渗碳试验，其余作为试验组在1000～1150℃条件下进行固体渗碳试验，试验时长20～200h；

S3.对试验组和对照组的炉管样件分别取样进行碳含量分析、维氏硬度试验、低倍酸蚀试验及金相显微组织观察试验，分别计算得到炉管样件的渗碳层厚度值d_α、炉管样件的渗碳层厚度值d_β、炉管样件的渗碳层厚度值d_γ、炉管样件渗碳层厚度值d_δ；

S4.对步骤S3得到的渗碳层厚度值进行综合分析计算，得到炉管的抗渗碳性能系数X，计算公式为X＝100*(αd_α+βd_β+γd_γ+δd_δ)/t，其中α、β、γ、δ为加权系数，t为高温渗碳试验的时长，α∈[0.15,0.25],β∈[0.15,0.25],γ∈[0.25,0.35]，δ∈[0.25,0.35]且α+β+γ+δ＝1。

作为耐热合金炉管抗渗碳性能的评判方法进一步的改进：

优选的，若X≥1，则待评判耐热合金炉管属弱抗渗碳性；若0.1≤X＜1，则待评判耐热合金炉管属次抗渗碳性；若X＜0.1，则待评判耐热合金炉管属抗渗碳性。

优选的，步骤S2中所述固体渗碳试验的具体方法为：

a.从炉管样件封口面上预留的圆孔向炉管样件内腔注满粒径为1.5～3mm的固体渗碳剂；