张维顺 刘德宇 姜海一 石 凯

(1.中国石油乌鲁木齐石油化工总厂；2.中国特种设备检测研究院)

转化炉是制氢装置的关键设备，转化炉猪尾管的失效引起了国内外学者的广泛研究[1～5]。国内沿海某制氢装置转化炉于2010年6月投入使用，正常使用温度820℃、压力3.05MPa。2011年9月转化炉炉管局部干烧温度达到1 200℃以上，造成5根炉管爆管。转化炉运行三年后停用一年有余，运行期间制氢装置反复启停18次。2014年4月重新启用充氮升压时，发现转化炉上猪尾管出现开裂泄漏，存在穿透性裂纹，影响了整个生产线的运行。由于转化炉的上猪尾管数量甚多，查清管子开裂原因对制氢转化炉的安全运行至关重要，具有显著的经济效益。

1 宏观检查和表面探伤

上猪尾管主要用来吸收制氢转化炉管受热后的向上膨胀量，其材料为TP321H，操作温度为520℃，主要介质为H2、CO、CO2和烃。对转化炉所有猪尾管拆开保温进行表面探伤，发现泄漏部位位于转化炉管上法兰盖上焊口近炉管侧，为环向裂纹，如图1所示。部分猪尾管存在外表面裂纹，但并未沿壁厚方向贯穿，因此可以初步判断裂纹起裂于外表面。随后，对裂纹未贯穿猪尾管进行取样宏观检查，发现外壁和内壁均较平滑，没有明显的腐蚀痕迹，如图2所示。

图1 泄漏部位

图2 失效猪尾管的宏观形貌

2 金相组织观察

从裂纹部位取样进行裂纹金相组织观察，结果如图3所示，可以看出，奥氏体晶界有碳化物析出相存在，裂纹以沿晶形式扩展，且在裂纹周围有较多的析出相。……