张振杰 任世科

(兰州石化公司研究院)

乙烯是石化产业中最重要的基础原料之一[1]。乙烯生产装置是石化工业的重要设备，其核心装置是乙烯裂解炉[2]。裂解炉管是裂解炉中的重要部件，在乙烯设备投资中所占的比例相当大。裂解炉管处于极其恶劣的工作环境中，炉管的工作温度很高，在高碳势及各种应力作用下容易产生渗碳、结焦和热疲劳损伤而导致炉管发生失效的事故[3]。在裂解炉管的失效统计中，由于炉管渗碳因素导致的炉管断裂失效事故占有相当大的比例[4]。

目前制造炉管的耐热合金以Fe- Cr- Ni合金为主体，加入少量的C，Si、Nb、W、Ti、Al、Co、Mo调整组分和改善金相组织，以期有更好的抗高温氧化和抗渗碳性能[5]。1990年以后设计的裂解炉，操作工况日趋苛刻，炉管表面温度可达1 100℃，所以对炉管耐热合金的要求也越来越高[6]。目前在HK和HP系列炉管的基础上通过降低炉管的碳含量和适当的调整添加合金元素的含量，发展出HK- 4M和HPM系列管材，应用于制造带有内槽的炉管[7]。炉管的正常设计寿命是10万h，但往往都达不到设计寿命。乙烯裂解炉管处于苛刻的高温环境下，受到管内介质的压力以及介质和环境的氧化、腐蚀及渗碳等作用，导致炉管损伤和寿命缩减，因此正确分析早期失效原因并采取应对措施对于延长炉管使用寿命、提高经济效益和保证装置安全运行十分重要[8～10]。

笔者针对某乙烯装置服役五年多的HPM型裂解炉管，采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)及电子探针(EPMA)等分析测试手段，系统研究了裂解炉管的氧化腐蚀及渗碳损伤情况。……