转化炉炉管离心铸造管的特性

收稿日期:2003-05-27;修稿日期:2004-02-05。

作者简介:张爽松,女,汉族,1969年10月生,1992年毕业于中南工业大学冶金系,工程师,现从事理化检验管理工作。

已发表论文两篇。

制氢转化炉炉管失效分析张爽松(锦西炼油化工总厂检验中心,辽宁葫芦岛125001) 摘要:针对制氢转化炉炉管多次开裂失效的情况,进行了宏观分析、化学分析以及金相分析。

结果表明,高温操作及短时局部过热是炉管发生高温蠕变失效的直接原因,而氢损伤加速了转化炉炉管的脆化。

加强平稳操作,尽可能减少紧急开停工次数可减少上述失效事例的发生。

关键词:转化炉管　失效分析　蠕变　氢损伤中图分类号:TE985.9 文献标识码:　B 文章编号:1007-015X (2004)02-0030-04 锦西炼油化工总厂制氢转化炉炉管通常采用HK-40钢制造,其设计寿命为10年。

制氢转化炉炉管1994年8月安装并投入生产,1995年即有一根炉管发生破裂,在其后的几年里,其它几根炉管也相继发现程度不等的裂纹。

1　炉管服役条件及失效情况制氢转化炉炉膛两边的两排火嘴喷出的燃料油燃烧将炉管内的原料气加热,并在催化剂作用下进行转化反应,生成含氢约70%的转化气。

炉膛的环境温度为950～980°C ,原料气进入炉管的温度为450～480°C ,受热后的出口温度控制在730°C 左右。

管内气体压力为1.5MPa ,除氢气外还有二氧化碳、蒸汽和甲烷气等。

炉管采用HK -40离心浇铸管(简称HK -40管),管径为127mm ,壁厚12mm 。

服役一年多后,一根炉管向火面一侧明显胀粗,管壁明显减薄,在最严重处管外径由原来的127mm 增至151mm ,管壁由12mm 减至9mm ,有一条140mm 以上的纵向主裂纹,此外还有几处短裂纹分布在外壁上。

2　检验结果与分析2.1　宏观分析炉管换下后,分别截取失效部位和出口处部分管段进行观察:失效部位向火面的外表面较为平整光滑,有一条轴向主裂缝,顺着主裂缝观察断口形状,为结晶状脆性断口,断口不平齐,此外还有一些粗细不等的没有穿透管壁的细小裂纹;内壁布满了微细裂纹沿轴向分布;对其截面进行观察,在向火面的管截面上,有许多沿壁厚方向的裂纹,但并没有穿透管壁,显然裂纹源在中间,用低倍放大镜可看到裂纹粗细不均,向火面管壁明显减薄,炉管背火面的内外表面基本完好。

离心球墨铸铁管离心球墨铸铁管是一种具有优良性能的管材，广泛应用于城市供水、燃气、暖气、消防等领域。

本文将以物理、化学、金属学等角度探究离心球墨铸铁管的特点和优势，以及其生产和使用的相关内容。

一、离心球墨铸铁管的特点1.力学性能好离心球墨铸铁管的力学性能优异，可以承受较大的外力和内压力。

其抗拉强度、屈服强度和延伸率等指标均高于普通灰铁管，模量略低于普通钢管，但是其耐腐蚀性、耐磨性远高于钢管，具有更长的寿命。

2.装配性好离心球墨铸铁管具有良好的装配性，因为其不易变形或变形程度较小，因此可以直接与其他管材或管件相连接，而无需采用特殊的接头或法兰等。

3.密封性好离心球墨铸铁管具有良好的密封性，能够有效地防止漏水和渗漏。

其内外表面光滑且均匀，且表面氧化状态稳定，不易受到锈蚀和腐蚀的侵蚀，使得管道之间的连接能够达到较高的密封性要求。

4.阻力小离心球墨铸铁管的内壁表面光滑，摩擦阻力小，使得水流畅通无阻，能够有效提高输送水的效率。

二、离心球墨铸铁管的生产工艺离心球墨铸铁管是一种采用高科技生产工艺制造出来的管材，具有高质量和高精度。

其生产工艺主要分为以下几个步骤：1.原材料准备制造离心球墨铸铁管所用的原材料主要包括球墨铸铁合金、石英砂、石灰石、水和可代替球墨铸铁合金的锰硅合金等。

2.混合制备将原材料按照一定比例混合制备，以保证混合后的合金材料质量合格。

3.冶炼铸造采用高炉冶炼的方式对原材料进行冶炼，得到液态球墨铸铁合金，在一定的条件下，在模具中铸造出离心球墨铸铁管。

4.退火处理取出铸造好的离心球墨铸铁管，在一定的温度和时间条件下进行退火处理，将其内部结构更加均匀，提高管材的力学性能和耐腐蚀性。

5.涂层处理涂层处理是离心球墨铸铁管的重要工艺之一，其作用是在管材表面施加一层具有防腐蚀和耐磨的聚合物涂层，以进一步提高管材的使用寿命和稳定性。

三、离心球墨铸铁管的广泛应用离心球墨铸铁管因其优异的性能特点被广泛应用于城市供水、燃气、暖气、消防等领域。

全国铜丝母离心铸造的用途和特点
一、全国铜丝母离心铸造的用途：
1、用于电工领域：电源护线和拉线，如电线、管道、电缆，导电性能良好，电源保护性能良好，热能传导性能良好，抗氧化性能良好，耐腐蚀性好。

2、用于自动化领域：如控制电缆、操作面板、信号电缆等，耐腐蚀性良好，性能稳定，可用于靠近海域和高温度环境下的使用。

3、用于机械领域：用于制造工业控制配件、电气元件等，耐用性高，性能良好，抗冲击性强，易于加工。

4、用于电器领域：如空调、冰箱、洗衣机、微波炉、电吹风等，导电性能、热能传导性能好，抗氧化性能良好。

二、全国铜丝母离心铸造的特点：
1、原料质量稳定：全国铜丝母离心铸造采用优质原料，经过精细分级后进行熔融，原料质量非常稳定，性能稳定。

2、结构紧凑：全国铜丝母离心铸造采用离心铸造工艺，改变铸件结构的原形，保证铸件结构致密，紧凑，造型美观，结构紧凑，可靠性高。

3、耐腐蚀性能良好：全国铜丝母离心铸造采用精细净化工艺，采用特殊的铸造工艺，改善了铜丝母的耐腐蚀性，保证了铜丝母的耐腐蚀性能。

4、强度高：因为全国铜丝母离心铸造所用材料都是高纯度的优质矿铜，而且采用的铸造工艺，使得铜丝母具有较好的抗磨擦性能，
较高的耐热性能，综合强度更高。

离心铸管在裂解炉中的应用摘要：离心铸管又叫离心铸造钢管，因其高温持久强度和蠕变极限较高，组织致密，性能稳定，加工制造简单，成本较低等优点，在高温裂解炉和转化炉上得到广泛的应用，裂解炉的遮蔽层既受到辐射段的辐射传热，又受到对流段的对流传热，炉管表面热应力较大，一般不使用翅片管，而是用高温持久强度和蠕变极限更好的离心铸管代替。

本文结合离心铸管的生产原理、产品特点、缺陷分析及应用前景进行论述。

关键词：离心铸管；铸造；裂解炉；应用1、离心铸管的生产原理将熔融态的金属注入旋转的模具中（图1，2），在离心力的作用下，密度小的质点向旋转中心移动，密度大的质点向型壁移动，然后由外表面向内表面结晶，从而形成离心铸管（图3）。

图1 钢水熔化图2 钢水注模图3 成品离心铸管2、离心铸管的特点通过模具按指定转速旋转而产生离心力，又加上模具是金属材质，可以在管壁外侧获得较细小均匀的等轴晶，然后钢水依次往内层凝固，形成管壁中间部分的柱状晶，杂质、气泡等会被推送集中在内表面，形成缺陷层，见图4；离心铸管大大提高了钢管的力学性能，经过离心机高速旋转生产的离心铸管，密度高，组织均匀致密，内部无明显的气孔、砂眼等缺陷，其抗拉强度已接近轧制无缝管，钢管的内径、外径、长度均可根据客户需求定制，离心铸造应用范围广，铸造合金的种类没有特殊要求。

图4 离心铸管剖面图3、交货状态根据工艺不同，以及用户需求，离心铸管可按以下三种状态交货：①炉管内外壁均经过机械加工；②炉管内外壁均为铸态，均不加工；③炉管外壁为铸态，内壁机加工，目前，绝大多数裂解炉都使用第三种方法，特别是乙烯裂解炉对流段遮蔽层炉管普遍使用，因为乙烯裂解炉炉管的主要破坏形式是介质从炉管内壁向管壁渗碳，机加工炉管内表面去除缺陷层，可以有效增加炉管使用寿命。

4、离心铸造中的常见缺陷离心铸管的常见缺陷主要有裂纹和成形不完整，针对这两种缺陷做简要介绍。

裂纹：在离心铸管中，常见的缺陷就是裂纹，因为钢水在初凝阶段刚刚成形，结晶尚未完全，强度较低，此时如果有较大的振动，就会导致结晶失败，出现裂纹，因此控制好模具合适的转速和振动是防止出现裂纹最直接的措施。

气态烃蒸汽转化炉炉管的维护管理胥清平(四川美丰化工股份有限公司绵阳分公司　457731)0　前言气态烃蒸汽转化炉炉管(又称一段转化炉炉管)是气态烃蒸汽转化法制氨的关键设备之一。

由于转化管长期处于800～900℃、压力3.0MPa 左右和有一定气体腐蚀的苛刻条件下操作,需要采用传热系数好,而且又耐热的合金钢管,所以价格昂贵。

以50kt/a合成氨装置为例,仅转化管成本就达百余万元,若使用不当,造成炉管破裂,系统停车更换炉管,加之催化剂装填及系统开车消耗,损失就更加惨重了。

因此,为了防止过早地更换炉管或出现未预料到的生产中断,维护转化炉炉管、延长其使用寿命,显得尤为重要。

转化炉炉管是合金钢制的离心浇铸管,常见的规格为 71～ 122mm、长10～12m,一般由三、四段焊接而成,使用寿命一般设计为100kh。

炉管损坏部分大部分发生在距炉管顶部2～3m 或炉管中部,损坏状况大多为炉管过热发生蠕变破裂。

因此,维护炉管主要是防止炉管过热。

1　炉管过热的分析及预防措施从设备本身而言,炉管应该在尽可能低的温度下运行,超过其设计温度,随着温度的升高,使用寿命会成倍缩短。

以HK-40的耐热合金钢转化管为例,当管壁温度为950℃,管子寿命为84 kh,只要再升高10℃,就会缩短到60kh。

炉管除了装载催化剂外,还具有通过管壁将炉膛中幅射的热量传递给管内催化剂的作用,满足管内吸热反应所需的热量。

如果催化剂活性下降,将严重影响转化反应效果。

转化反应是强吸热反应:CH4+H2O=CO+3H2-206.29kJ/mol,可见催化剂活性的下降是造成炉管过热的主要原因。

1.1　一段炉催化剂活性下降的原因及预防措施(1)催化剂装填质量差,出现架桥,或有的炉管催化剂装填过紧、有的炉管装填过松,工艺气偏流,流向阻力小的炉管,使其管内催化剂失活过早。

kcal/kg),年节约烟煤28800t,则每年所产蒸汽节约煤炭效益:24÷7×24×350×500=1440(万元)。

一、离心铸造原理及特点1、基本原理：离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。

2、离心力的作用有：使液体金属在径向能很好地充满铸型并形成铸件的自由表面；不用型芯能获得圆柱形的内孔；有助于液体金属中气体和夹杂物的排除；影响金属的结晶过程，从而改善铸件的机械性能和物理性能。

二、离心铸造工艺离心铸造生产中，铸型转速、浇注系统、浇注定量、渣下凝固、金属过滤、涂料使用、浇注温度、铸件脱型等是必需确定或解决的工艺问题，因为它们直接影响着铸件的质量和生产效率。

（1）铸型转速是离心铸造时的重要工艺因素，不同的铸件，不同的铸造工艺，铸件成形时的铸型转速也不同。

过低的铸型转速会使立式离心铸造时金属液充型不良，卧式离心铸造时出现金属液雨淋现象，也会使铸件内出现疏松、夹渣、铸件内表面凹凸不平等缺陷；铸型转速太高，铸件上易出现裂纹、偏析等缺陷，砂型离心铸件外表面会形成胀箱等缺陷，还会使机器出现大的振动、磨损加剧、功率消耗过大。

所以，铸型转速的选择原则应是在保证铸件质量的前提下，选取最小的数值（2）浇注系统离心铸造时的浇注系统主要指接受金属的浇杯和与它相连的浇注槽，有时还包括铸型内的浇道。

设计浇注系统时，应注意以下原则：1）浇注长度长、直径大的铸件时，浇注系统应使金属液能较快地均匀铺在铸型的内表面上；2）浇注易氧化金属液或采用离心砂型时，浇注槽应使金属液能平衡地充填铸型，尽可能减少金属液的飞溅，减少对砂型的冲刷；3) 浇注成形铸件时，铸型内的浇道应能使金属液顺利流入型腔；4）浇注终了后，浇杯和浇注槽内应不留金属和熔渣。

如有残留金属和熔渣，也应易于清除。

（3）浇注定量离心铸件内径常由浇注金属液的数量决定，故在离心浇注时，必须控制浇入型内的金属液数量，以保证内径大小。

近年来，浇注大型铸件时，采用数字显示遥控吊车秤进行定量浇注。

在浇注包架子上安装压力传感器进行离心浇注自动定量和保温感应炉电磁泵定量浇注也已在生产中应用。