炉管剩余寿命预测
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产品使用寿命的预测因素及其使用寿命的规定1.裂解炉炉管裂解炉炉管在材料设计上通常使用寿命为10万小时,但是,由于受到使用当中的工况情况,通常其使用寿命只能达到5~6年(约60000小时)。
裂解炉管在使用时,炉内温度约1000~1100℃,炉管内部输送的材料(介质),管内压力小于1Mp。
主要破坏因素是渗碳、物料的冲刷损伤及炉管的蠕变变形破坏。
渗碳是由于炉管在高温状态及物料裂解反应产生渗碳,渗碳后的炉管,其塑性急剧下降、发生脆化,极易在外力的做用下产生脆断;物料的冲刷损伤减薄炉管的有效壁厚;蠕变变形会使炉管产生鼓胀、弯曲、伸长等状况,导致壁厚减薄、开裂等。
其它如非正常加热升温、降温、超压等操作因素影响不作为正常使用寿命因素考虑。
2.转化炉炉管转化炉炉管在材料设计上通常使用寿命为10万小时,通常其寿命可以达到10年甚至更长。
转化炉炉管在使用中,炉内温度约950~1050℃,炉管内部输送物料(介质),管内正常压力约2.5Mp。
主要破坏因素是物料的冲刷损伤、压力破坏及疲劳破坏。
物料的冲刷损伤减薄炉管的有有效壁厚;压力破坏主要是受管内物料加压导致高温状态下炉管破损;炉管在长期高温下使用,可导致其产生疲劳,疲劳破坏后的炉管导致龟裂。
同样,其它如非正常加热升温、降温、超压等操作因素影响不作为正常使用寿命因素考虑。
3.连退线、镀锌线、热处理线等炉辊、辐射管3.1 炉内辊炉内辊主要是在炉内传送钢板、钢卷,其破坏力主要是应力及表面磨损。
在使用过程中,受到钢卷、钢板的拉力、重量压力,可以导致炉辊破断;炉辊表面受到钢卷钢带的摩擦,导致表面拉伤。
通常每1~2年对炉辊表面进行一次机械加工,消除表面的拉伤和损伤。
每件炉辊进行一次机械加工将去除约3mm的金属,通常每件炉辊进行3~5次表面加工后,其有效壁厚已经不能满足强度要求,即行更换,寿命终止。
如此计算每件炉辊的正常使用寿命在4~5,设计方通常设计在第4年开始陆续更换新辊。
同样,其它非正常加热升温、降温、超压等操作因素影响不作为正常使用寿命因素考虑。
浅谈测量估算管道剩余寿命方法摘要】本文通过测量管道壁厚,采用数学模型分析方法,估算管道剩余寿命。
【关键词】管道提温改造管道壁厚数学模型直埋敷设供热管道在我国已经实践了几十年,随着热负荷增长,很多热力公司原有的直供供热系统正逐步向间接供热系统方向发展,为了充分利用现有直供管网,将其改造为间接供热一级网能够避免重复建设,节约投资。
然而如何评估管道在地下实际的运行状况,进而估算管道的剩余寿命是一个比较复杂的客题。
直埋敷设供热管道有着隐蔽性的特点,无法通过肉眼观测其运行状况。
管道的使用寿命与运行温度、压力、及水质的和其在土壤中所处的环境有关,以上因素都会造成管道内、外腐蚀,降低管道壁厚,从而降低管道寿命。
本文采用数学概率分析方法,通过实际测量壁厚方式统计分析管道剩余寿命。
1.假定条件a.管道和管件的材料特性不因为服役时间而逐渐改变;b.管道壁厚的腐蚀和磨损与时间呈线性关系;c.最小的水压试验压力为1.25MPa;计算程序计算步骤:(1).每个测点的恶化值:(2).管道相对恶化的平均值:(3).平均相对劣化偏差的均方根:(4).相对劣化偏差的均方根:其中:Suk···第K个测量点的管道测量壁厚;Sk···第K个测量点的公称壁厚;N —总的测量数;S0 —初始厚度负偏差,在供热管道分析中一般取0.05;管道的剩余寿命计算公式:其中:td—水压试验时管道的实际服役时间;Uq—概率的正态分布;—概率的正态分布;SR—根据公式(7-1)的计算壁厚;表1.1 系数Uq和分析案例初始数据:水压试验前管道已经服役18年。
水压试验前测量的管道壁厚如表1.2所示,总共测量点数N=11。
表1.2—测量管道壁厚分析步骤:管道相对恶化的平均值(1.2):平均相对劣化偏差的均方根(1.3):管道剩余寿命:采用此方法计算得出的管道剩余寿命过低,改造以后将会出现腐蚀泄露,失水量大,维护成本提高等问题。
加热炉Cr5Mo炉管材料性能分析及寿命预测徐峰;叶宇峰;夏立;董绍平;高琳萍【摘要】以某炼油厂提供的加热炉Cr5Mo炉管为研究对象,从试验角度进行了炉管的宏观检验、化学成分分析、硬度测试、力学性能分析和金相检验.结果表明:炉管在经过长时间高温服役后屈服强度有明显降低,珠光体球化现象加重.依据高温持久性试验结果,利用等温线法和L-M参数法对炉管剩余寿命进行了预测,评估结论为在操作温度650℃及应力18MPa的条件下,该批炉管至少还能服役一个周期.%Cr5Mo furnace tubes have been investigated by means of macrographic observation,chemical composition analysis,hardness testing,mechanical property analysis and metallographic examination.The results showed that after a long period serve under high temperature,the yield stress of furnace tube had decreased rapidly and pearlite spheroidization getting severer.Based on the results of endurance test under high temperature,isotherm method and L-M extrapolation were adopted to predict the remaining life of furnace tube,assessment showed that the furnace tube was able to serve for another cycle under the operating temperature of 650 C and the stress of 18 MPa.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2013(049)007【总页数】6页(P422-426,440)【关键词】Cr5Mo钢;炉管;材料性能;持久性试验;寿命预测【作者】徐峰;叶宇峰;夏立;董绍平;高琳萍【作者单位】浙江省特种设备检验研究院,杭州310020;浙江省特种设备检验研究院,杭州310020;浙江省特种设备检验研究院,杭州310020;中石化镇海炼化分公司机械动力处,宁波315207;中石化镇海炼化分公司机械动力处,宁波315207【正文语种】中文【中图分类】TG113.2随着现代工业的迅速发展,石油化工装置日益增多。
高温炉管寿命预测系统的设计
燕秀发;谢根栓;任萍
【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》
【年(卷),期】2000(020)003
【摘要】在对高温炉管寿命预测方法进行系统分析与探讨的基础上,依据软件工程原理,把具体的高温炉管寿命预测过程抽象成为计算机可以实现的软件逻辑模型,采用数据库和面向对象编程技术开发了高温炉管寿命预测系统(HTFTLPS 1.0),并详细介绍了系统的核心--寿命预测方法的组成和实现思路;明确指出了各种寿命预测方法对应的炉管类型、损伤状态、工况及适用范围.软件的试用结果表明,系统具有强大的数据库管理功能及以友好的用户界面,非常易于掌握和应用,完成了把炉管寿命预测这一涉及多学科的复杂工作通过计算机技术转化为实际中的简单应用的开发任务,同时由于应用了结构化设计方法和快速原型法的生存周期模型使系统具有开放的特性,能够随着用户的反馈和寿命预测技术的发展不断完善.
【总页数】5页(P41-45)
【作者】燕秀发;谢根栓;任萍
【作者单位】抚顺石油学院机械工程分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院机械工程分院,辽宁抚顺,113001;中国建设银行抚顺望花支行,辽宁抚顺,113001
【正文语种】中文
【中图分类】TP391;TQ052.6
【相关文献】
1.长期高温服役后HP40Nb钢炉管的组织及剩余寿命 [J], 樊钊;徐伟;陈伟民;王光辉
2.注汽锅炉高温炉管金相组织检测及有限元分析剩余寿命 [J], 张闻;孙铁;苏辉;张素香;王忠明;董聪
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4.高温锅炉管寿命预测 [J], 王敏;李军
5.转化炉管剩余寿命综合预测系统的设计 [J], 赵杰;郝贤伟
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2020.9 EPEM173专业论文Professional papers基于Larson-Miller参数锅炉管壁剩余寿命预测方法研究浙江浙能嘉华发电有限公司 熊定标 陶国强 袁岑颉 金 杰 汤云峰摘要:提出基于Larson-Millerr参数法对锅炉管壁寿命进行预测,通过有效的寿命预测,为电站锅炉的安全运行和状态检修工作实施提供有效的手段。
关键词:锅炉管壁;Larson-Miller参数;蠕变断裂;剩余寿命预测火力发电厂锅炉安全运行是影响发电厂运行可靠性的首要因素,尤其是锅炉受热面管道的损坏泄露对机组的安全运行影响最大,是火力发电厂的常见事故。
超临界锅炉管壁一般采用12Cr1MoV 珠光体型耐热钢,长期在温度,应力,等共同作用下,逐渐出现蠕变变形是其主要的失效方式,直接影响管壁寿命。
珠光体型低碳低合金耐热钢在高温下长期运行中所发生的珠光体球化、碳化物聚集和类型变化、合金元素在固溶体和碳化物之间的重新分配等成分和组织变化,以及相应的力学性能变化等,它们的主要影响因素是温度和时间[1]。
考虑温度T 与时间t 的共同影响的综合因素,工程界广泛采用Larson-Miller 参数式来表征热管材料在高温短时所产生的蠕变等行为与较低温长时间所产生的效果相同,以此来进行寿命的预测。
本文通过对12Cr1MoV 材料的C 参数和蠕变破坏的P 参数的基础上,提出了锅炉管壁的剩余寿命预测方法。
锅炉管壁剩余寿命的预测方法可为运行人员提供有效的操作指导,及时调整运行方式,延长受锅炉管壁的使用寿命。
1 Larson-Miller 参数式1.1 Larson-Miller 参数推导Larson-Miller 参数法用Arrhenius 方程ε=Ae -(Q/kT)来描述材料在稳态蠕变阶段的变化过程。
其中ε为稳态阶段的蠕变量,A 为常数,Q 为原子活化能,k 为玻尔兹曼常数。
方程两边同时取自然对数,得到lnε=lnA-Q/kT。
一段炉转化管剩余寿命分析陈博阳【摘要】一段炉转化管对合成氨装置的安全运行至关重要,从转化管化学成分、热力性能、蠕胀、金相等方面进行分析,科学判断其剩余寿命,以期对类似合成氨厂有借鉴意义.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2019(045)008【总页数】2页(P5-6)【关键词】转化管;蠕胀;剩余寿命【作者】陈博阳【作者单位】中海石油化学有限公司,海南东方 572600【正文语种】中文【中图分类】TQ113.254二期一段炉炉管是2002年安装,2003 年9月投用,制造厂为日本久保田,设计压力4.3MPa,直管段材质为KHR35CT(GX45NiCrNbTi35-25),规格为ID127×9.8,长10.5m,中间有2道焊缝,均分,数量为192根。
顶烧炉,设计寿命 10 万h。
鉴于转化管的重要性,二期装置在该炉转化管使用寿命接近100 000h,特更换一根转化管,对被更换的转化管进行剩余寿命分析。
1 转化管状态分析对转化管进行分析,包括化学成分分析,渗透探伤分析,宏观组织检查分析,蠕胀尺寸检查分析,显微组织分析,表面腐蚀层及损伤分析,焊缝分析,常温力学性能测定分析,高温短时力学性能和高温持久性能测定分析。
被测定分析转化管相关数据见图1。
图1 转化管裁切方式示意图1.1 转化管化学成分分析材料的成分分析是失效分析方法的前提,材料的使用是否正确,关系到炉管的整个运行过程。
所有元素的含量均在标准范围内,说明符合 KHR35CT 标准。
表1 转化管材料分析images/BZ_12_214_2318_415_2410.png1#-1 1#-2 1#-3 KHR35CT标准C 0.465 0.513 0.521 0.45~0.55 Si 0.84 1.132 0.826 ≤1.5 Mn 0.769 0.777 0.76 ≤2.0 P 0.016 0.013 0.014 ≤0.03 S 0.009 0.008 0.01 ≤0.03 Cr 24.22 24.31 24.68 24~27 Ni 34.30 35.39 34.63 33~37 Mo 0.002 0.002 0.002 ≤0.5 Nb 0.523 0.497 0.549 ≤1.0 Ti 0.081 0.117 0.092 ≤0.3 Pb 0.000 82 0.000 78 0.000 63 Sn 0.001 1 <0.001 0 <0.001 0 Fe 38.51 36.97 37.61 续表images/BZ_12_1283_1241_1484_1333.png1#-1 1#-2 1#-3 KHR35CT标准Al 0.005 0.006 0.005 As <0.000 5 <0.000 5 <0.000 5 Zn 0.003 0.0030.005 Zr 0.008 0.008 0.009 W 0.049 0.042 0.047 Cu 0.014 0.01 0.021.2 转化管外表面着色渗透探伤检查分析对转化管的外表面进行着色渗透探伤。
间二甲苯装置异构加热炉炉管剩余寿命计算曹立峰;高扬【摘要】燕山石化公司化工八厂异构加热炉L-101为间二甲苯装置设备,迄今使用超过30年。
为科学评价炉管剩余寿命,本文进行了炉管损伤机理分析,并通过在线红外热成像,依据API581确定了计算腐蚀速率。
按照设计标准分别对对流段炉管和辐射段炉管进行了强度校核、蠕变强度校核和热应力校核,综合分析得到了炉管的剩余寿命。
%A Isomerism heating furnace which belong to the eight chemical factory of Yanshan Co., Ltd. SINOPEC had been used for thirty years. To assess its remaining life, the damage mechanism of furnace tube is analyzed, on-stream infrared temperature measure performed, the calculated corrosion rate is selected due to API581-2008, strength, thermal strength and creep strength is conformed. As a result, remaining life of furnace tube is worked out.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P61-66)【关键词】异构加热炉;炉管;损伤机理;蠕变;剩余寿命【作者】曹立峰;高扬【作者单位】中石化北京燕山分公司化工八厂,北京102500;中国工业防腐蚀技术协会,北京100101【正文语种】中文【中图分类】TE98燕山石化公司化工八厂异构加热炉L-101为间二甲苯装置设备,该加热炉于1980年7月份投用,至今使用30年。
300MW级亚临界锅炉管爆裂原因及剩余寿命评估何石磊【摘要】通过对过热器管道向火面和背火面的力学性能、爆口处金相组织、裂纹与组织的关系及氧化层的分析,得出了300MW过热器锅炉管爆裂失效的原因.结果表明,长期超温运行、冲蚀、内壁氧化层脱落和局部短时过热综合作用导致过热器锅炉管爆裂发生.利用球化分析法和Larson-Miller参数主曲线外推法,估算了12Cr1MoV材质的过热器锅炉管金属当量温度和剩余寿命,表明锅炉管向火面金属当量温度明显高于背火面,剩余寿命远低于背火面.建议严格控制锅炉运行温度和压力,防止锅炉管局部长时间过热.%The burst failure reason of 300MW reheater boiler tube was obtained by analyzing some aspects, such as the mechanical properties of fire side and back to the fire side, the metallographic structure of burst point, the relationship between crack and structure, and oxide layer. The results indicated that the burst of reheater boiler tube was caused by combined action, including overtemperature operation for a long time, washout, oxide layer shedding from inner wall, and local short-time overheating. Utilizing spheroidization analysis and Larson-Miller parameter master curve to estimate the metal equivalent temperature and remaining life of reheater boiler tube made of 12Cr1MoV material, it showed that the metal equivalent temperature of boiler tube fire side is obvious higher than that of back to the fire side, and the residual life is far lower than back to the fire side. It is suggested the operation temperature and pressure should be strictly controlled to prevent the boiler tube from overheating.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2016(039)004【总页数】5页(P17-21)【关键词】锅炉管;爆裂;剩余寿命;金属当量温度;组织老化;蠕变【作者】何石磊【作者单位】国家石油管材工程技术研究中心, 陕西宝鸡 721008;宝鸡石油钢管有限责任公司, 陕西宝鸡 721008【正文语种】中文【中图分类】TK223.11发电厂锅炉运行的可靠性是影响发电厂能否安全运行的首要因素,锅炉管受热面爆漏对发电机组安全运行的影响最大。
剩余寿命预测1 高温炉管剩余寿命预测的基本原则和方法1.1 高温炉管寿命预测的基本原则炉管检测后的最终质量通常用A、B、C三个级别进行评价。
即“A”级管有较轻度或没有蠕变裂纹,这种炉管继续使用没有问题;“B”级管有一定程度的蠕变裂纹,但可以继续使用,同时应加强监视;“C”级管的蠕变深度及面积已达到极限。
这类炉管不能继续使用,必须更换。
要预测炉管的残余寿命,实际上就是预测“B”级管的使用年限,因为对大多数高温炉管来说,“C”级管是必须更换的。
目前,炉管的检测通常釆用专业炉管检测装置进行。
虽然炉管检测装置具有它的可靠性、稳定性和准确性,但它只有一个单一的蠕变裂纹深度指标,如果要估算炉管的残余寿命必须要综合考虑,不能绝对地靠检测到“A、B”级来对炉管残余寿命下定义,因为化学成分和原始组织决定材料的原始强度,而运行时间、温度及应力的变化决定材料受蠕变损伤的程度。
根据国内外对高温炉管的研究结果,本文在对扬子石化公司芳烃厂BA1051制氢转化炉炉管进行评定时,按照如下的基本原则预测炉管的寿命。
首先确定导致炉管损伤的主要原因,然后根据炉管的损伤状态,选择相应的预测方法。
在对预测结果进行修正时同时兼顾其它因素的影响,在最终得到的使用寿命中应包含一定的安全余度,以适应炉管工作条件的变化。
1.2 高温炉管寿命预测的方法为了最经济地利用炉管,剩余寿命评价技术必须准确,同时工程上又要求其实施必须简便。
近年来国内外对高温炉管剩余寿命评价技术的研究投入了大量的人力和物力,提出了多种预测炉管剩余寿命的方法,归纳起来可大致可分为间接法和直接法两类。
直接法即非破坏检查和破坏检查两类剩余寿命诊断技术,间接法即理论解析法。
解析法和破坏检查所需时间较长,而非破坏检查可在较短时间,对较多部位进行诊断,且能定期监测。
所以采用非破坏检查的方法预测炉管剩余寿命更为实用。
目前非破坏性检查的剩余寿命诊断技术主要有:(1)金属组织变化测定法,炉管长期在高温、应力和环境共同作用下服役,材料的微观组织会发生变化,如碳化物的析出、蠕变空洞的增殖等等。
金属组织变化测定法就是通过测定组织的变化来评价炉管的剩余寿命。
这种方法需要事先搞清楚金属组织变化与寿命之间的定量关系。
目前比较成熟的法有A参数法、晶粒变形法、微结构法、另外还有空洞面积率法。
A参数法是英国(ERA、CEGB)、美国(EPRI)于1983年提出的方法,其主要思路是沿主应力方向引一参考线,A参数就是参考线横切晶界总数与存在空洞晶界数的比值。
预先求得各种材料的A参数与蠕变寿命比,通过复制试样法测定A参数,进行评价剩余寿命。
实验验证表明:A参数能较好地定量损伤状态。
空洞面积率是空洞所占面积与全观察面积的比值,它比较容易计量且与寿命的相关性好。
应用该方法应注意要把蠕变空洞与碳化物或夹杂物脱落所造成的空洞区别开来,以免误判。
A参数法和空洞面积率法还有两个问题需解决:a.有裂纹时,如何来测A参数和空洞面积率,虽然测定方法较多,但不同的方法得到的值不同;b.空洞分布不均匀性的计算及其影响。
有些材料往往寿命后期才出现空洞,此时用A参数法和空洞面积率法难于定量早期的损伤,而用晶粒变形法较为合适。
晶粒在材料劣化过程中,总体角度要发生转动,通过统计转角频率分布,可以得到一个方差,此方差可用作为变形指数来定量寿命损耗。
结构分类方法主要依据材料的组织变化,析出物的变化以及物理损伤来综合定量寿命损耗。
随着计算机图像技术的发展,这些方法已经很容易实现。
(1)硬度变化测定法,硬度测定法是计量由于组织变化而引起变形抵抗能力(软化现象)的方法。
硬度测定法能够掌握蠕变损伤的全过程,但由于数据带定及初期硬度的影响,需要对硬度进行定期监测,并对数据进行修正,以提高数据测定的精度。
硬度测定法是测量部件的表面硬度,评价剩余寿命前要先建立对象材料其硬度变化与蠕变断裂寿命、温度一时间等所必要的相关数据。
该方法简单易行,用处较大。
(3)超声波测定法,材料在负荷状态和高温下长期使用会受到蠕变损伤,在材料内部产生细微的缺陷(间隙、裂纹),发生物性变化(软化),致使超声波特性发生变化。
利用此变化,找出材料损伤与各种超声波特性变化的相关性来评价设备材料的剩余寿命。
目前工厂中广泛应用的是衰减法,材料受到蠕变损伤时产生的微小缺陷使超声波发生散射,从而使超声波能量衰减。
应用此法评定时要考虑超声波透射能量大小还与晶粒形状以及晶粒大小相关。
此法缺点是灵敏度不高,小于2mm的裂纹检查不出来,另外只能定性评价。
破坏性检测的剩余寿命评价技术主要有:(1)加速蠕变试验法,加速蠕变试验法是预测高温构件剩余寿命的最常用的方法之一,该法通过测定使用过材料的短期蠕变断裂强度,然后依据应力(温度)外推方法得到材料在服役条件下的寿命。
目前使用的外推法有多种,研究表明,提高试验温度比提髙应力预测结果更加准确。
该方法也存少局限性:a.该方法的时间周期长,得到一批完整的蠕变持久数据,试验需要几个月甚至更长的时间,限制了在工程上的应用;b.该方法所应用的加速试验方法,由于试验温度与应力的提高,材料的蠕变变形机制可能与原工况条件机制不相同,一般认为在等应力条件下,适当提高试验温度,外推得到的剩余寿命较接近于实际工况下的剩余寿命。
c.单轴的蠕变试验数据能否代表处于多轴应力状态的实际受力情况,还有待进步研究。
(2)蠕变裂纹扩展试验法,该法认为炉管的断裂过程实质上是一个蠕变裂纹扩展的过程。
通过对场参量的选择,用场参量关联蠕变裂纹试验数据,再将结果用于评价材料的剩余寿命。
该法应用的主要困难是结构难以确定;多裂纹问题处理方法复杂,特别是工程构件中有的拫本不存在裂纹。
(3)材料密度法,高温构件长期工作后,内部会发生蠕变损伤,材料中产生空洞与微裂纹,这将使构件的密度下降,因此测定密度变化可获得材料蠕变损伤程度,从而评价构件的剩余寿命。
应用本方法时应注意金属组织变化(碳化物析出等)也可出现密度变化,另外有些材料到寿命末期时也不会产生空洞。
只有将上述情况考虑进去才能得到正确评价。
(4)小试样蠕变试验法,破坏性试验的采样以尽可能不损坏原设备为前提,小试样蠕变试验法正是应这种要求而提出的。
试样的直径可小至2mm,试验时采用惰性气体保护以防止表面氧化。
小试样试验法所存在的问题:a.小试样取样时,如何保证几乎不受加工热变形的影响;b.如何搞清小试样所做的机械试验结果与正常试样结果之间的相关性。
小试样蠕变试验法是一种有前途的剩余寿命评价方法,国外研究刚刚起步,国内研究还是空白。
解析法是根据应力和温度的计算评价蠕变损伤、疲劳损伤的方法。
而解析法文有其独特的优点,有对采用非破坏检测不能评价的部位也能评价,尤其具有对蠕变与疲劳重叠部位也能评价的特点。
在前面研究的基础上,为了准确评价扬子石化公司芳烃厂BA1051制氢转化炉炉管的剩余使用寿命,本文采用试验测试和理论分析相结合的方法对炉管状况进一步进行深入研究。
2 转化炉炉管剩余寿命预测2.1 基于硬度测量的炉管剩余寿命估算硬度变在一定程度上反映了长期高温下炉管服役中微观组织受损伤的程度。
研究表明硬度的高低反映了二次碳化物的粗化程度,二次碳化物的粗化程度越高材料硬度越低,持久强度越低。
材料的持久强度在一定围内随硬度的提高而提高,但硬度超过HV250后持久强度不再提高或略有下降。
根据试验研究结果在蠕变损伤为主要损伤形式的情况下,晶内二次碳化物的粗化程度(硬度)与材料的化学成分(含碳量)是影响炉管剩余寿命的主要因素。
HK-40转化炉管在我国已有l00kh的使用经验,对它的性能剖析及工业使用数据报道的很多。
对于HK40钢,炉管剩余寿命的预测公式为:lg t = -36.005255 - 3.323lgσ - 1.7857 lg2σ+ 0.2139Hv +5.252W + 86827.74874×(4.574T)-1 (4-2-1)其中σ为炉管中环向应力,kg/mm2;t为剩余寿命,h;Hv为显微硬度;W为含碳量,%;T为使用温度,K。
HP转化炉管在我国使用的时间还不长,且从HK-40到HP是炉管从厚壁管到薄壁管的一个转变,在役的HP炉管的使用状况报道的很少。
同HK-40转化管相比,HP-Nb高温蠕变强度高,如图3-6-7所示,在同等设计温度和设计压力下,具有更长的使用寿命。
另外,炉管管壁减薄后,管壁中因温度梯度造成的热应力大大下降,甚至可接近内部压力的水平,使炉管因温差应力造成损坏的几率大大降低。
因此,在对HP40Nb转化炉炉管进行剩余寿命估算时,采用HK40的剩余寿命公式进行计算应偏于安全。
需要对公式4-2-1加以修正。
对于BA1051制氢转化炉,HP40Nb的含碳量为0.45%。
考虑炉管下部温差为10℃,环向应力(?)为24.19MPa。
硬度测量以洛氏硬度更为准确,查相关黑色金属硬度及强度换算值(GB1172-74),将炉管所测得的硬度HRB换算成显微硬度Hv。
在剩余寿命估算时,根据硬度值,由于内壁和外壁的损伤较浅,以炉管中壁硬度为代表值,取炉管中最低值以及平均值部位进行估算。
对B51-10部位,中壁最低硬度值Hv为166,剩余寿命为:lg t = -36.005255 - 3.3237lg2.468 - 1.7857lg2 2.468 + 0.2139×166 -0.000514×1662 + 5.2527×0.45 + 86827.74874×(4.574T)-1经计算,t = 6546 hr对绝大部分炉管,中壁硬度值为183,剩余寿命为:lg t = -36.005255 - 3.32371g2.468 - 1.7857lg22.468 + 0.2139×183 –0.000514×1832 + 5.2527×0.45 + 86827.74874×(4.5747T)-1经计算t = 25119hr显然,虽然炉管的损伤程度不同,但都还有一定的剩余寿命。
2.2 基于Larson-Miller外推法炉管的剩余寿命估算持久强度是在给定温度T下经过规定的时间t恰好使材料发生断裂的应力值,记为:(MPa),是在高温长期载荷作用下材料对断裂的抗力指标。
在给定温度下,规定应力或规定时间断裂时的伸长率及断面收缩率,称为持久塑性。
持久塑性可在持久强度试验中测定,持久塑性表达了材料在高温长时间作用下的塑性变形能力,是衡量材料蠕变脆化的重要指标。
持久强度试验不仅反映了材料在高温长期引力作用下的断裂应力,而且还能表明断裂的塑性—持久塑性。
持久强度试验依据GB6395-86《金属髙温拉伸持久试验方法》进行,在恒定温度和恒定拉力作用下测定金属试样至断裂的持久时间和持久强度极限。