裂解爐輻射段爐管失效分析及預防

朱紅，陳翔

（中韓（武漢）石油化工有限公司，武漢 430070）

裂解爐是乙烯裝置的關鍵設備，輻射段爐管又是裂解爐的核心部件，工藝物料在其內部進行高溫裂解反應，爐管表面溫度可達1 000 ℃以上，在如此苛刻的操作條件下，伴隨裂解爐運行過程中的周期性開、停車以及非正常操作下的緊急停車，導致輻射段爐管存在較高的故障率。

某石化乙烯裝置共有8 臺裂解爐，其中1 臺氣體爐，7 臺液體爐，氣體爐輻射段采用2-1-1-1 型爐管配置，液體爐采用2-1 型爐管配置，入口管材質為25Cr-35Ni-Nb+MA，出口管材質為35Cr-45Ni-Nb+MA，材料設計溫度1 125 ℃，設計使用壽命105h，輻射室內采取底燒+側燒聯合加熱方式。自開工運行以來，裂解爐輻射段發生多起爐管開裂事故，導致停爐更換爐管，給企業造成了較大的經濟損失，嚴重威脅乙烯裝置的安全平穩生產。為延長爐管使用壽命，避免突發事故再次發生，對幾起典型的爐管開裂事故進行失效分析，如表1 所示。

表1 典型爐管開裂事故Table 1 Typical cracking accident of furnace tube

1 滲碳損傷失效分析

滲碳是在高溫條件下，碳原子從爐管金屬表面向基體內部逐漸擴散滲入的現象。介質在裂解過程中會生成焦炭，并在爐管內壁積聚，在長期的高溫條件下，碳原子自爐管內表面向基體內部擴散，生成鉻的碳化物，這種碳化物遇到氧后極易從晶界開始氧化，造成基體晶粒之間的結合力大幅下降，從而導致爐管金屬力學性能的降低[1]。

1.1 宏觀檢驗

觀察爐管裂紋處縱向切割斷口，斷口處明顯分層，爐管內表面裂紋長度約35 mm，外表面裂紋長度約為25 mm，如圖1 所示。……