制氫轉化爐管服役過程中組織性能研究

(神華寧夏煤業集團有限責任公司 煤制油分公司，銀川 751410)

0 引言

制氫轉化爐是石化企業制氫裝置的核心設備，通常情況下，制氫轉化爐操作內壓范圍為0.49～3.9 MPa，爐膛操作溫度高達1 100 ℃，爐管壁溫達850～950 ℃，工作介質為天然氣和水蒸氣等，爐管外為煙氣。轉化爐操作條件苛刻，對爐管材料性能和質量有很高的要求，所用材料要具有抗氧化、抗蠕變等性能。25Cr35NiNb+微合金具有良好的抗高溫蠕變性能，目前被廣泛用作制氫轉化爐管材料。25Cr35NiNb+微合金離心鑄造制氫轉化爐管長期在高溫下服役，組織性能不可避免地會發生劣化[1-4]。目前，相關研究者對制氫轉化爐管不同服役條件下的組織、性能特征已有一定研究。

25Cr35NiNb合金原始鑄態組織為奧氏體基體和晶界骨架狀碳化物，這種骨架狀碳化物由灰色的富Cr的M7C3和亮白色的富Nb的MC型碳化物組成[5-6]。Shi等[7-8]研究了高溫時效處理對25Cr35NiNb合金碳化物的影響，原始鑄態中非穩定態的M7C3將發生粗化并向穩定態的M23C6轉變，碳化物形態也由骨架狀向網鏈狀、塊狀轉變，同時晶內會析出大量粒狀碳化物。實際服役工況下，對于25Cr35NiNb合金在特定服役年限下的組織與性能研究相對較多。李毅等[9-10]對服役特定年限的制氫轉化爐管組織與性能進行了表征與分析，爐管奧氏體晶界碳化物呈斷續鏈狀或塊狀分布，晶內析出大量細小的二次碳化物，原始鑄態的NbC轉變為塊狀或鏈狀分布的G相，這種轉變降低了爐管材料的室溫塑性和高溫性能。

目前，對制氫轉化爐管材料的研究主要集中在不同服役階段的材料組織演變、或者某一服役階段的材料組織性能分析等方面，而將不同服役階段的25Cr35NiNb+微合金制氫轉化爐管組織演變與性能變化相結合起來的研究較少。……