何家胜 沈弘毅 陈海见 唐海波

1 武汉工程大学机电工程学院 （武汉 430205）

2 武汉工程大学邮电与信息工程学院 （武汉 430073）

3 烟台慕迪工业技术有限公司 （烟台 264010）

在石油化工行业中，高温炉管是一类十分重要的部件。炉管能否在设计年限内保持正常运行，直接关系着生产的安全。制氢转化炉炉管的运行温度通常在800～900 ℃之间，压力在0.5～4.0 MPa 之间。[1]Ni质量分数为35%的HP40Nb 奥氏体耐热钢，由于具有较好的抗渗碳性能[2]、较强的抗高温蠕变断裂强度以及良好的抗氧化性与焊接性能，常常在石化行业中被作为转化炉以及裂解炉炉管的优良材料。

1 失效炉管概况

某企业HP40Nb 炉管在运行8 年后出现裂纹，设备被迫停机。对从其他服役管段截取下来的未出现裂纹的2#管与已经出现裂纹的1#管进行对比，如图1 所示，1#炉管的表面出现了明显的轴向裂纹。为了对炉管的损伤程度进行分析以及为剩余炉管的安全运行提供参考，对该炉管进行了全面评定。

图1 炉管形貌对比

表1 试样化学成分质量分数与标准值对照情况%

2 化学成分分析

炉管材料为离心铸造成型的HP40Nb 钢，为了保证2 种炉管的材料与设计时的情况相符，首先对炉管试样进行化学成分分析。将2 个管段各取2 个试样进行化学成分光谱分析，得到2 个管段化学成分的平均值，如表1 所示。该炉管的化学成分要求符合HP40Nb 的标准值[3]。

3 力学性能分析

3.1 常温（20℃）拉伸测试

通过常温拉伸试验得知：1#炉管2 个试样在常温下的抗拉强度均为414 MPa，其平均值即σb1=414 MPa；2#炉管2 个试样的抗拉强度分别为424，417 MPa，取平均值即σb2=420.5 MPa。……