石化項目高溫管線應力分析工程化方法探討

張旭

（上海卓然工程技術股份有限公司，上海 200335）

1 問題背景

20 世紀80 年代，原油價格大幅上漲導致了世界性的能源危機，迫使人們對傳統社會經濟發展模式進行了反思，經濟、高效的理念和原則在現代工業裝置設計與運行中日益受到重視，進而導致了發電、石油、化工工藝向著高溫高壓和大型化趨勢發展。進入21 世紀以來，隨著能源短缺、環境問題的日益嚴峻，可持續發展成為人類共同的理念，進一步促進了相關工藝參數的提高，出現了1 000 MW 以上的超超臨界機組，蒸汽溫度達到600 ～ 650 ℃，壓力達到32 ～ 35 MPa； 乙烯裂解爐爐內管最高設計溫度達到1 150 ℃，壓力為0.2 MPa；即便急冷后的爐外工藝管道最高工作溫度也在600 ℃，核電作為傳統能源重要的一極也得到了快速發展，特別作為第四代堆代表的鈉冷快堆和高溫氣冷堆，冷卻傳熱介質工作溫度到550 ～ 750 ℃。先進的過程工藝一般均在高溫高壓下運行，任何設備事故所導致的非計劃停車，均可能造成重大損失，高參數對研究人員和工程師們提出了嚴峻的挑戰，比如高溫問題，高溫下材料的損傷和老化是隨時間而漸變的過程，在負荷波動工況惡劣的條件下，多種損傷機制交互作用，就工程設計而言，材料高溫下實際性能獲取的高成本造成缺乏足夠可靠的數據形成實用、經濟、安全的設計方法。

2 材料高溫特性簡述

金屬材料的蠕變就是高溫下金屬構件發生隨時間的漸增性塑性變形，在單純蠕變過程中，應力和變形的特點是：應力……