转化炉管知识

制氢转化炉是炼油、化肥、甲醇等装置的重要制氢设备。转化炉炉管长期处于高温、高压，并在富H2、S、C等工艺介质中运行，同时炉管内原料气在催化剂作用下转化为CO和H2等。苛刻的工艺条件易造成炉管高温蠕变、高温材料劣化、应力腐蚀、渗碳等形式的炉管寿命消耗，尤其在运行过程中出现的过热、过烧易使炉管内的碳化物快速析出并聚集长大，或者σ相的析出等降低炉管的高温综合性能，最终通过不同程度的蠕变产生裂纹而导致炉管破裂。另外，炉内温差不均匀、频繁的开停车或开停车过程中升降温太快也会造成温差应力太大，使炉管变形不均匀或使炉管产生严重弯曲及蠕变造成炉管破坏。所以，必须定期对炉管进行无损检测，评价炉管的实际应用状况。

现行炉管检测技术主要有炉管超声波检测、蠕胀测定、晶相检查等。炉管评价没有现成的国家标准。有的检测单位通过实践积累经验，制定了内部评价标准。

制氢转化炉炉管一般为奥氏体离心铸管。这种炉管通常为高碳奥氏体类析出型材料，组织细密，柱状晶发达，在高温条件下过饱和的碳以细微的M23C3形式从基体呈弥散状析出分布于奥氏体晶粒内，通过弥散强化获得高温持久性能，并且具有良好的高温抗氧化性能、抗渗透性能，可在800~1200℃、3~4Mpa压力下长期工作。

炉管制造技术:转化炉和裂解炉由于受热温度高,炉管材料在奥氏体组织状态下服役.目前炉管制造技术采用传统的离心浇注方法成型，其组织为按一定比例组合的柱状晶与等轴晶。如有关企业制造标准规定：以密实层厚度计，等轴晶层占密实层厚度的15~55%，柱状晶层厚度占45~85%。现在电磁离心铸件工艺的采用能有效促进柱状晶向等轴晶转变，能改变和控制离心铸件凝固组织，提高铸件机械性能。

离心铸管常见缺陷：

离心铸管原始制造缺陷：离心铸管在离心浇铸的过程中容易产生气孔、缩孔、砂眼、裂纹等缺陷。

转化炉管使用中产生的缺陷：离心铸管在长期高温时效过程中，碳化物逐渐聚集长大，直至在碳化物与基体的界面上形成孔隙，最后孔隙连成孔洞链发展成裂纹，整个过程随时效温度（炉管温度）的提高而加速。另外对于HK-40材料在600~900℃区间也可能在碳化物的贫化区形成σ相，使材料发生脆化。

制氢及城市瓦斯制造装置属于低温操作（850℃、1.85MPa），炉管在使用长时间后几乎在受热全长范围内能看到微小的二氧化碳及析出大块状的σ相。

合成氨装置属于中温操作（930℃、3.0MPa），容易在管子的上下部及焊缝中析出σ相。

甲醇及炼钢用还原气制造装置属于高温操作（950℃、0.93MPa），管子中几乎不析出σ相，但容易在管子最高温度部分产生碳化物粗大、晶界生成蠕变空隙，进而形成裂纹失效。

对转化管而言，我们最为关注的是蠕变裂纹的产生和蠕变现象。

炉管检测方法：炉管检测的目的是为了掌握炉管在每一个阶段运行后的变化情况，分析炉管的操作工况，发现局部的损伤并予以消除，判断炉管的剩余寿命。辐射炉管主要主要是检查其蠕变损伤情况。

1、外观检查：检查炉管表面腐蚀，垢层颜色，必要时进行化学分析；仔细观察有无宏观裂纹及表面伤痕；检查炉管位置变动情况及是否有弯曲、扭曲等变形。综合外观检查结果和生产运行中的异常情况，能有效提出炉管检验方案。

2、外径测量：目的是了解辐射段炉管长期在高温下工作的蠕变程度，确定每个周期中炉管的蠕胀率和蠕变速率。

更换炉管的价格太高，单根炉管价格就要好几万，盲目更换造成极大浪费。最好的更换时机就是炉管的剩余寿命不到一个检修周期。这样既能保证生产又能最大限度地发挥炉管的作用。通过检测对炉管进行一个综合评价，了解炉管的使用状况，达到双赢的目的。

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炉管高温蠕变、高温材料劣化、应力腐蚀、渗碳等形式的炉管寿命消耗，尤其在运行过程中出现的过热、过烧易使炉管内的碳化物快速析出并聚集长大，或者σ相的析出等降低炉管的高温综合性能，最终通过不同程度的蠕变产生裂纹而导致炉管破裂。

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