裂裂裂裂裂裂裂裂裂裂裂裂解解解解解解解解解解解解炉炉炉炉炉炉炉炉炉炉炉炉乙烯工业２０２３ꎬ３５(２)４４~４８ＥＴＨＹＬＥＮＥＩＮＤＵＳＴＲＹＴＰ３０４Ｈ炉管失效原理及裂解炉对流段蒸汽过热炉管材料选择刘克刚(中国石化工程建设有限公司ꎬ北京１００１０１)摘要:介绍ＴＰ３０４Ｈ炉管的高温失效原理ꎬ并将其与多种耐热钢进行性能对比ꎮ结合裂解炉对流盘管中蒸汽过热炉管的使用工况特点ꎬ提出材料选择的方法和原则ꎬ并得出Ｐ９１和３０４Ｈ两种材质耐热钢作为裂解炉蒸汽过热炉管材料的具体使用工况ꎮ关键词:裂解炉对流盘管失效材料选择裂解炉为乙烯装置的核心设备之一ꎬ其能耗占整个装置能耗的５０％以上ꎮ其反应所需的高位热能由辐射段通过燃烧器燃烧燃料的方式提供ꎮ对流段的目的是回收高温烟气余热ꎬ以用来汽化原料油ꎬ并将其过热至横跨温度ꎬ送入辐射段进行热裂解[１]ꎮ对流盘管材质选择的主要依据是设计温度、设计压力以及管内外介质的腐蚀等条件ꎬ即:材料的使用温度、高温性能和耐腐蚀性能是确定对流盘管各组炉管材质的主要考虑因素ꎮ１ＴＰ３０４Ｈ炉管高温失效原理奥氏体不锈耐热钢具有较高的热强性和优良的抗氧化性ꎬ使用温度范围较高ꎬ成型和焊接性能较好ꎬ是广泛使用的炉管材料ꎮ裂解炉对流盘管中蒸汽过热炉管设计常用的奥氏体不锈耐热钢管牌号之一为ＡＳＭＥＳＡ３１２ＴＰ３０４Ｈꎬ其经过固溶处理ꎬ具有良好的耐腐蚀性ꎮＴＰ３０４Ｈ的最高使用温度为８１５℃ꎬ抗氧化极限温度为８５０~９００℃[２]ꎮ根据ＡＳＭＥＳＡ３１２ꎬＴＰ３０４Ｈ的化学成分如表１所示[３]ꎮ表１ＴＰ３０４Ｈ的化学成分限定％碳(Ｃ)锰(Ｍｎ)磷(Ｐ)硫(Ｓ)硅(Ｓｉ)铬(Ｃｒ)镍(Ｎｉ)０.０４~０.１０２.００(ｍａｘ)０.０４５(ｍａｘ)０.０３０(ｍａｘ)１.００(ｍａｘ)１８.０~２０.０８.０~１１.０尽管ＴＰ３０４Ｈ的化学组成和晶相结构能够很好地抵抗高温和腐蚀ꎬ但其在某些特定工况下ꎬ也曾发生过由于晶间腐蚀、形成脆性σ相等原因引起的高温失效ꎮ１.１ＴＰ３０４Ｈ炉管高温工况下的晶间腐蚀铬(Ｃｒ)元素在耐热钢中的主要作用是提高材料的抗腐蚀性ꎬ当其含量大于１２％时ꎬ金属材料的抗腐蚀性有显著的提高ꎬ镍(Ｎｉ)元素的作用则是改善金属材料耐热性ꎮ常温下奥氏体不锈耐热钢的碳溶解量(溶碳量)仅约为０.０２％ꎬ而ＴＰ３０４Ｈ材料中的碳含量为０.０４％~０.１０％ꎬ超过常温下的溶碳量[４]ꎮ因此ꎬＴＰ３０４Ｈ材料由高温急冷至常温时金相组织为...
