CN104457547A - 炉管渗碳层厚度的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了炉管渗碳层厚度的测量方法，具体涉及乙烯加工领域。本发明实施例提供的炉管渗碳层厚度的测量方法，其通过预先测量了多组矫顽力和渗碳层精确厚度，并且建立了矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，再在需要获取渗碳层厚度的时候，先测量待检测炉管的矫顽力，并且根据建立好的矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，计算出测量到的矫顽力所对应的渗碳层厚度，计算得到的渗碳层厚度也就是待检测炉管的渗碳层厚度，从而在不破坏待检测炉管的情况下，获取到了待检测炉管的渗碳层厚度，从而解决了现有技术中的不足。

Description

炉管渗碳层厚度的测量方法

技术领域

本发明涉及乙烯加工领域，具体而言，涉及炉管渗碳层厚度的测量方法。

背景技术

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75％以上，在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。乙烯生产装置中，乙烯裂解炉是核心的设备，乙烯裂解炉的主要作用是把天然气、炼厂气、原油及石脑油等各类原材料加工成裂解气，并提供给其它乙烯装置，最终加工成乙烯、丙烯及各种副产品。

乙烯裂解炉通常采用HP系列的奥氏体耐热钢，炉管实际服役过程中由于操作及工艺流程等原因会在超高温下运行，在实际中可以观察到奥氏体耐热钢炉管经过长期高温运行，原本属于无磁性钢的奥氏体耐热钢，出现了明显的磁性。磁性的出现是由于炉管金相组织发生变化，改变了原始纯净的奥氏体组织，因此可以推断，在一定程度上，炉管磁性强度的变化反映了炉管材质劣化程度。

渗碳(渗碳损伤、渗碳破坏)是指碳氢化合物在炉管内表面分解后形成的碳原子进入合金并向内部扩展和形成碳化物的过程。当渗碳达到一定程度时，材质脆化，渗碳层开始产生裂纹，并导致炉管的损坏，即渗碳破坏。

渗碳损伤实际上是渗碳、氧化、局部蠕变等联合作用的结果。首先，炉管内结焦的碳原子渗透并扩散到内壁基体金属中，与基体金属中铬生成铬的碳化物Cr₇C₃。这种铬的碳化物遇到氧，很容易从晶界开始，产生选择性的氧化。晶界上的碳化物被氧化后，基体晶粒之间的结合力大幅度下降，开始发生局部的蠕变并产生裂纹。

渗碳一方面容易产生和诱发裂纹造成破坏，另一方面，当裂纹和缺陷存在时，渗碳与裂纹的交互作用，促进裂纹的发展，形成恶性循环。实际上炉管发生蠕变、疲劳和应力断裂的部位，通常都伴有较严重的渗碳，这充分说明了渗碳对炉管失效的影响程度。

在紧急停炉过程中管壁温度由当时的运行温度急剧下降，由于炉管的渗碳层与非渗碳层的热膨胀系数不同，造成炉管非渗碳层中产生较大的拉应力(轴向)。这种应力与其他应力叠加在一起致使炉管表面已经产生的渗碳裂纹及蠕变空洞等缺陷的异常延伸、扩展，而由于材料劣化，材料的韧性变差，又加剧了此种趋势，只是在紧急停炉时炉管受到了较大的损伤(但尚未断裂)。由于切割炉管时会产生部分外力，致使炉管最终在材料的薄弱处发生脆断。

针对渗碳损伤，较为常见的渗碳层厚度的测量方法有超声自动检测方法、红外热像检测方法、涡流方法等。但由于上述方法都属于定性检测，大多采用未服役炉管的高温持久试验数据，这使得裂解炉管的剩余寿命预测与实际偏差较大，导致非预料的炉管失效时有发生。

综上所述，需要针对渗碳损伤这一问题，更加精确的确定渗碳层的厚度。

发明内容

本发明的目的在于提供炉管渗碳层厚度的测量方法，以解决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了炉管渗碳层厚度的测量方法，包括：

获取待检测炉管的有效矫顽力数值；

根据预先获取的矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系，计算出待检测炉管的渗碳层厚度。

优选的，根据预先获取的矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系，计算出待检测炉管的渗碳层厚度包括：

根据如下公式计算待检测炉管的渗碳层厚度，y＝Ax²+Bx-C，其中，y为待检测炉管的渗碳层厚度，x为待检测炉管的矫顽力数值，A、B和C均为常量，其中，A的取值范围是0.8*10^-3～1.5*10^-3。

优选的，B的取值范围是0.5～1.5，C的取值范围是190A/m-230A/m。

优选的，A的取值范围是1*10^-3～1.2*10^-3，B的取值范围是0.7～1，C的取值范围是200～220。

优选的，A的取值为1.15*10^-3，B的取值为0.8，C的取值为208。

优选的，还包括：

获取待检测炉管多个计算位置的矫顽力数值；

根据预先获取的每个计算位置的导磁率，分别计算每个位置的渗碳层厚度；

根据每个位置的矫顽力数值和渗碳层厚度，确定矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系。

优选的，获取待检测炉管的矫顽力数值包括：

分别获取指定的检测位置的环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值；

根据指定的检测位置的环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值，按照预设的权重比，计算指定的检测位置的有效矫顽力数值。

优选的，还包括：根据以下参数中的一个或多个确定待检测炉管的检测位置：待检测炉管的使用时长、待检测炉管的材质、待检测炉管的工作温度和待检测炉管的工作介质。

优选的，在获取待检测炉管的矫顽力数值前还包括：

去除预定的厚度的待检测炉管外壁或内壁的渗碳层。

优选的，去除预定的厚度的待检测炉管外壁或内壁的渗碳层包括：

去除全部的待检测炉管外壁的渗碳层。

本发明实施例提供的炉管渗碳层厚度的测量方法，与现有技术中的使用超声自动检测方法、红外热像检测方法、涡流方法等对炉管渗碳层厚度进行测量，并且大多采用未服役炉管的高温持久试验数据，使得裂解炉管的剩余寿命预测与实际偏差较大，也就是对炉管渗碳层厚度测量不准确相比，其通过预先测量了多组矫顽力和渗碳层精确厚度，并且建立了矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，再在需要获取渗碳层厚度的时候，先测量待检测炉管的矫顽力，并且根据建立好的矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，计算出测量到的矫顽力所对应的渗碳层厚度，计算得到的渗碳层厚度也就是待检测炉管的渗碳层厚度，从而在不破坏待检测炉管的情况下，获取到了待检测炉管的渗碳层厚度，从而解决了现有技术中的不足。

附图说明

图1示出了本发明实施例的炉管渗碳层厚度的测量方法的基本流程图；

图2示出了本发明实施例的炉管渗碳层厚度的测量方法的炉管示意图；

图3A示出了本发明实施例的炉管渗碳层厚度的测量方法的1#炉管渗碳10小时外壁车削2mm后不同区域环向矫顽力对应关系图；

图3B示出了本发明实施例的炉管渗碳层厚度的测量方法的1#炉管渗碳10小时外壁车削2mm后不同区域轴向矫顽力对应关系图；

图4示出了本发明实施例的炉管渗碳层厚度的测量方法的环向和轴向矫顽力与渗碳层厚度的拟合曲线图；

图5示出了本发明实施例的炉管渗碳层厚度的测量方法的有效矫顽力与渗碳层厚度的拟合曲线图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

本发明实施例提供了炉管渗碳层厚度的测量方法，如图1所示，包括如下两个步骤：

S201，获取待检测炉管的有效矫顽力数值；

S202，根据预先获取的矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系，计算出待检测炉管的渗碳层厚度。

具体的，矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系是预先得到的。如，可以使用破坏性测试的方式，来测试不同的炉管的渗碳层厚度。这与实际需要获取渗碳层厚度的方式是有差别的，正常测量时，是不能破坏待检测炉管的，这也是正常检测时，无法精确获取渗碳层厚度的原因。在使用破坏性测试炉管的矫顽力的时候，还需要测试炉管的矫顽力数值，可以通过多次测量来使得测量到的矫顽力和渗碳层厚度的数值更为精确。通过测量炉管不同位置的矫顽力和渗碳层厚度，也就能够得到多组矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，进而可以根据建立起的对应关系形成矫顽力和渗碳层厚度的对应表，或者建立起矫顽力和渗碳层厚度的换算式。在需要测量渗碳层厚度的时候(非破坏性测量)，通过测量待检测炉管指定位置矫顽力，再根据该矫顽力查找/计算该矫顽力所对应的渗碳层厚度，也就能够知悉指定位置的矫顽力数值。

通过对大量的矫顽力和实际渗碳层厚度的对应关系，可以通过数学建模等方法(由多个离散的点值转变为线性变化的曲线，进而确定曲线的函数关系式)来确定矫顽力和渗碳层厚度的关系式。

在确定了矫顽力和渗碳层厚度的函数关系式后，根据预先获取的矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系，计算出待检测炉管的渗碳层厚度包括：

根据如下公式计算待检测炉管的渗碳层厚度，y＝Ax²+Bx-C，其中，y为待检测炉管的渗碳层厚度，x为待检测炉管的矫顽力数值，A、B和C均为常量，其中，A的取值范围是0.8*10^-3～1.5*10^-3。

进一步，B的取值范围是0.5～1.5，C的取值范围是190A/m-230A/m。

进一步，A的取值范围可以是1*10^-3～1.2*10^-3，B的取值范围可以是0.7～1，C的取值范围可以是200～220。

经过大量渗碳层厚度和矫顽力数值对应关系的比较，能够确定A、B和C更为精确的数值，A的取值为1.15*10^-3，B的取值为0.8，C的取值为208。

上述提供的公式可以适用于所有类型的炉管，其中炉管可以是裂解炉、转化炉等。

考虑到具体在测量矫顽力和渗碳层厚度时，不同的炉管受其使用环境的影响，可能会导致在某些极端环境下，或者某些特殊环境下的炉管渗碳层厚度与矫顽力的对应关系不同于一般的函数关系，因此，如果条件允许，也可以是在确定了工作环境后，临时建立矫顽力与渗碳层厚度的函数关系，使建立好的函数关系更加适用于该工作环境下的渗碳层厚度的测量。

也就是本发明所提供的炉管渗碳层厚度的测量方法还包括：

获取待检测炉管多个计算位置的矫顽力数值；

根据预先获取的每个计算位置的导磁率，分别计算每个位置的渗碳层厚度；

根据每个位置的矫顽力数值和渗碳层厚度，确定矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系。

渗碳后材料(炉管)的物理性能和机械性能会发生变化。渗碳使体积膨胀、密度减小，且碳量越高，密度越小。渗碳使热膨胀系数降低，在相同温度下，碳量越高，热膨胀系数越低。渗碳使导磁率升高。也就可以根据此原理进行渗碳层厚度测量。由于此部分现有技术中已可以实现，在本实施例不再细致说明。

待检测炉管指定位置的矫顽力也分为方向不同的矫顽力，也就是不同方向的矫顽力数值可能是不同的，或者说不同方向的矫顽力数值是略有差别的。因此，可以通过测量不同方向的矫顽力，并且对矫顽力取平均值，或者通过对不同方向的矫顽力赋予不同权重值的方式，将不同方向的较矫顽力进行叠加，以形成更加精确的矫顽力数值，也就是有效矫顽力数值。

为了更加精确的确定矫顽力的数值，获取待检测炉管的矫顽力数值包括：

分别获取指定的检测位置的环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值；

根据指定的检测位置的环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值，按照预设的权重比，计算指定的检测位置的有效矫顽力数值。

为了简化检测矫顽力的数量，可以只测量炉管环向和轴向矫顽力的数值，通常环向和轴向矫顽力的数值是待检测炉管指定位置的矫顽力数值的极端值，其他方向(介于环向和轴向之间的其他方向)的矫顽力数值是在环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值之间的数值。因此，通过选取有代表性的矫顽力数值便可以替代其他方向的矫顽力数值。并且可以根据具体情况，给环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值赋予不同的权重，使二者在有效矫顽力数值中所体现的效果是有差别的。如环向矫顽力数值为10，权重比为60％；轴向矫顽力数值为15，权重比为40％，那么计算出的有效矫顽力数值便是10*0.6+15*0.4＝12。具体的权重比可以根据情况而定，也就是实测人员可以根据当前的工作环境来确定环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值中，哪个起到的作用更重要。也可以预先分别测量在具体的工作环境下，环向矫顽力和轴向矫顽力与实际渗碳层厚度的换算关系式，选择更为精确的一种矫顽力数值，建立矫顽力与渗碳层厚度的换算关系式。

需要说明的是，建立好的矫顽力与渗碳层厚度的换算关系式是计算式，而不是决定式，为了更好的确定某种工作环境下的矫顽力与渗碳层厚度的换算关系，优选在每种工作环境下均重新建立矫顽力和渗碳层厚度的换算关系。

待检测炉管的渗碳层厚度并不是处处相等，因此为了更为合理的确定待检测炉管中的指定位置，可以根据炉管的具体情况来确定这个用于检测矫顽力的指定位置，也就是本发明所提供的炉管渗碳层厚度的测量方法还包括：根据以下参数中的一个或多个确定待检测炉管的检测位置：待检测炉管的使用时长、待检测炉管的材质、待检测炉管的工作温度和待检测炉管的工作介质。

通常，待检测炉管中有一处的渗碳层厚度过高，便不能够使用了，通过上述几种参量，或者再结合测量者的经验，能够较为准确的确定待检测炉管中，渗碳层较厚，或者待检测炉管中比较重要的一个，或几个位置，进一步通过对这一个，或几个位置分别进行矫顽力的测量，便能够通过矫顽力与渗碳层厚度的换算关系式来计算出这一个，或几个位置的渗碳层厚度，并且通过查看这一个，或几个位置的渗碳层厚度是否超过预设的阈值，来判断，或者预测炉管的未来适用前景。

同样，为了更加精确度的测量炉管的渗碳层厚度，在获取待检测炉管的矫顽力数值前还包括：

去除预定的厚度的待检测炉管外壁或内壁的渗碳层。

待检测炉管的内壁和外壁均会有渗碳产生，因此，通过去除掉一侧的渗碳能够更为精确和便利的测量出另一侧的渗碳厚度。通常是去除掉外壁的渗碳，来测量内壁的渗碳层厚度。

进一步，去除预定的厚度的待检测炉管外壁或内壁的渗碳层包括：

去除全部的待检测炉管外壁的渗碳层。

在计算矫顽力和渗碳层厚度换算关系式时，可以按照如下方式进行。

在实际工况中，裂解炉发生损坏的概率较大，转化炉相对较小，可以分别选取未服役及服役后的裂解炉炉管和转化炉炉管进行研究，从而获得不同的渗碳层厚度。采用乌克兰某公司生产的便携式磁性分析仪在每种炉管以一端为基准的长度方向的10mm、150mm、290mm(如图2所示的A、B和C处)处进行矫顽力测试，(由于该仪器只能测定特定间距处的矫顽力数值，因此本试验选取具有代表性的A、B和C处进行测量，以获得这三处对应的矫顽力数值)根据炉管管径大小，将炉管的环向均匀分为几个区域，对每个区域的环向与轴向分别进行矫顽力的测试；由于该仪器所测的渗碳层厚度是针对炉管内外壁总渗碳层厚度之和，因此将炉管外壁车削2mm，去除外壁的渗碳层，模拟较薄的渗碳层，用同样方法再次进行矫顽力测试后，获得炉管不同渗碳层厚度与矫顽力的对应关系，对大量实验数据整理分析，通过数据拟合，得到矫顽力值与渗碳层厚度的换算关系式。在此基础上，利用乌克兰某公司生产的便携式磁性分析设备，通过正确的仪器操作，保持仪器探头与炉管表面良好接触，测试仪器探头所覆盖的范围，分别在轴向及环向上各测试3～5次，取平均值，作为该处炉管所测试的矫顽力数值，根据矫顽力与渗碳层厚度对应关系式，由测出的矫顽力数值计算出该处的渗碳层厚度。该方法对所有炉管均适用，且不要求处理炉管表面，按照正确的仪器校准、操作即可获得准确的矫顽力数值。

本发明实施例提供的炉管渗碳层厚度的测量方法，通过预先测量了多组矫顽力和渗碳层精确厚度，并且建立了矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，再在需要获取渗碳层厚度的时候，先测量待检测炉管的矫顽力，并且根据建立好的矫顽力和渗碳层厚度的对应关系，计算出测量到的矫顽力所对应的渗碳层厚度，计算得到的渗碳层厚度也就是待检测炉管的渗碳层厚度，从而在不破坏待检测炉管的情况下，获取到了待检测炉管的渗碳层厚度，并且通过测量环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值，且根据环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值更加精确的确定了准确的有效矫顽力数值，也就使得获取到的渗碳层厚度更加精确，还通过根据待检测炉管的使用时长、待检测炉管的材质、待检测炉管的工作温度和待检测炉管的工作介质来确定了待检测炉管的实际检测位置，使得能够针对炉管最亟待测量的位置进行矫顽力的测量，进而换算出该位置的渗碳层厚度，更精确的帮助判断了该炉管的未来使用前景，从而更好的解决了现有技术中的不足。

本发明实施例2提供了说明矫顽力和炉管的渗碳层厚度换算关系式的得出过程和基本原理的实验。

本项目实验原材料包括5种，为未服役或已服役的奥氏体耐热钢，如表1所示。实验中所用炉管材质均为HP40Nb奥氏体耐热钢，其化学成分如表2所示，常规力学性能如表3所示。

表1

编号	材质	尺寸规格	服役状态	用途
					1#	HP40Nb	Φ70*6mm	未服役	裂解炉

2#	HP40Nb	Φ126*11.8mm	未服役	转化炉
					Z#	HP40Nb	Φ80*8.2mm	服役3年	裂解炉
K#	HP40Nb	Φ127*12mm	服役7年	转化炉
					Q#	HP40Nb	Φ80*8mm	服役7年	裂解炉

表2

表3

试样	A105mm/％	Rm/MPa	Rp0.2/MPa
				标准	≥8	≥440	≥245

实验原理及方法

渗碳法大致分为固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳、真空渗碳、等离子体渗碳。此外，气体渗碳中，有转化式气体渗碳、滴注式气体渗碳、N2基渗碳、直接气体渗碳。表4列出渗碳法的种类与特征。考虑到批量生产和环保性等因素，渗碳法在目前或今后会得到广泛应用的工艺有气体渗碳法与真空渗碳法。经过分析各种不同渗碳工艺的优缺点，以及结果实验便利条件，本课题渗碳实验最终选用低压真空渗碳。

表4

低压真空渗碳工艺不同于一般的渗碳工艺，是一种更加环保节能的化学热处理技术。由于是在真空状态下进行升温处理，因此可以有效的减少氧化过程带来的影响，而且有利于碳原子在试样表面的吸附过程，渗碳速率快，效率高。一般采用低压渗碳-真空扩散的脉冲方式。即多个渗碳和扩散的过程。渗碳工艺的渗碳温度为1100℃，在低压渗碳阶段通入乙炔和载气高纯氮气，在700～800Pa压力下真空炉中的试样表面形成了较高碳势，保持一段时间之后，将加热室抽至高真空度，进入碳原子向试样内部的扩散阶段，完成一次脉冲过程。如此循环，并且逐渐延长每个脉冲过程真空扩散阶段的时间，至最终完成渗碳。

分别从各段炉管(渗碳+未渗碳)上切取10×10×壁厚(mm)的弧形块状试样，经砂纸打磨、抛光，再用电解液(30mLHCl+3gH2C2O4)电解侵蚀，电解参数约为3V-3s。

采用9XB-PC型光学显微镜上观察其宏观金相组织特征；并用配置能谱仪的JSM-6510A扫描电子显微镜对渗碳样品内侧横截面进行形貌观察及相应的能谱分析；采用Rigaku(日本理学)DMAX-RB旋转阳极衍射仪分析真空渗碳后炉管内侧可能出现的物相。

1#炉管矫顽力测试实验

研究未服役裂解炉常用炉管HP40Nb(25Cr35NiNb-MA)，尺寸规格Φ70*6mm，进行不同时间低压高温渗碳实验后，获得不同强渗碳层厚度，具体统计结果如表5所示。由于在炉管铸造过程中内外壁形成的组织不同，而且外壁有“杨梅”粒子保护，所以实验后，外壁的强渗碳层较内壁要薄，实际工况中，炉管长期在高温渗碳气氛中运行，内壁会发生一定程度的渗碳。

表5 1#炉管进行不同时间渗碳后强渗碳层厚度统计结果

采用便携式磁性分析仪，对未服役炉管与进行不同时间渗碳实验后的炉管进行矫顽力测试，在每根炉管10mm、150mm、290mm处沿圆周方向均匀的5个区域进行矫顽力测试，所测结果如表6-9所示，对每个时间段不同区域和经过车削2mm的矫顽力作图观察炉管渗碳层的均匀程度，可以看出，渗碳实验后由于炉管总的渗碳层厚度增加，对应矫顽力数值有明显的增大；渗碳5～10h，炉管总的渗碳层厚度增加较缓，对应的矫顽力数值也只是轻微的变化；同时对于不同渗碳时间的炉管，中部的矫顽力数值较边缘大，轴向的矫顽力较环向大。

表6 1#炉管未渗碳之前矫顽力测试结果

未渗碳	管径70×6(mm)
		环向	190
轴向	250

表7 1#炉管渗碳5小时后矫顽力测试结果

表8 1#炉管渗碳8小时后矫顽力测试结果

表9 1#炉管渗碳10小时后矫顽力测试结果

将渗碳后炉管的外壁车削2mm后，炉管只剩下内壁的渗碳层，用同样的方法进行矫顽力测试，所得结果如表10～12所示，不同部位不同区域矫顽力对应关系如图10-12所示，可以看出车削后，炉管整体渗碳层减薄，对应的矫顽力较车削前有明显减小，而且车削后炉管轴向与环向不同区域矫顽力无明显波动，说明内壁渗碳均匀，由此可以看出渗碳层与矫顽力大小有较好的对应关系。与车削前类似，炉管中心部位矫顽力比边缘处大，炉管轴向的矫顽力大于环向。

表10 1#炉管渗碳5小时外壁车削2mm后矫顽力测试结果

表11 1#炉管渗碳8小时后矫顽力测试结果

表12 1#炉管渗碳10小时后矫顽力测试结果

由于便携式矫顽力测试仪所测炉管的矫顽力是针对整根炉管渗碳层厚度的测试，即内外壁渗碳层厚度总和的结果。统计炉管内壁强渗碳层厚度与车削前炉管总强渗碳层厚度所对应的环向及轴向各自矫顽力的平均值结果，如表12所示，其对应关系如图3A和图3B所示(1#炉管渗碳10小时外壁车削2mm后不同区域矫顽力对应关系图，图3A为环向，图3B为轴向)，可见随着炉管强渗碳层厚度增加，矫顽力数值相应增大，但曲线斜率逐渐减小，即随着渗碳的发生，渗碳速率减慢，渗碳层厚度增加减缓，矫顽力数值增幅相应减缓。

对表12所测渗碳层厚度与矫顽力对应实验数据进行曲线拟合，拟合结果如图3A和图3B所示，可以看出拟合曲线与实验结果有非常好的对应关系，得到拟合方程：

环向拟合方程：1.35*10x²+0.7x-190    (式2-1)；

轴向拟合方程：y＝1.05*10x²+0.9x-210  (式2-2)；

式中：y表示矫顽力值，单位A/m，x表示渗碳层厚度，单位μm。

由式2-1和式2-2可以看出，实验数据曲线符合一元二次方程：y＝ax²+bx+c，且环向与轴向的方程式中系数a、b、c各自在同一数量级，考虑到实验及仪器误差，可以认为无论环向还是轴向，最终渗碳层厚度与矫顽力值服从同一个一元二次方程，如图4示出了环向和轴向矫顽力与渗碳层厚度的拟合曲线。如表13，示出了渗碳层厚度和矫顽力的对应关系表。

表13 1#炉管渗碳层厚度与矫顽力数值对应结果

对于其他种类的炉管均使用相同的方式进行试验，其实验过程和结论相类似，再次，不再赘述。

综合不同类型不同条件下的炉管实验结果，结合各自拟合曲线得到的拟合方程，可以认为矫顽力值最终只取决于炉管中总的渗碳层厚度，与炉管管径，壁厚、轴向与环向以及服役条件无关。

表14 炉管渗碳层厚度与矫顽力数值对应表

强渗碳层厚度(μm)	矫顽力Hc(A/m)
		0	190
440	480
		470	500
530	540
		570	550
610	570
		640	580
690	620
		820	670
820	690
		860	660
860	670
		880	650
970	690
		1000	720
1060	780
		1070	700
1070	770
		1100	780

基于以上分析，统计所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值，如表14所示。对表14中实验数据进行拟合，如图5所示，可以看出拟合曲线与实验结果有非常好的对应关系(拟合率达到97％)，证明以上分析完全正确，得到的拟合方程：

y＝1.15*10x²+0.8x-208   (式2-3)；

式中：y表示矫顽力值，单位A/m，x表示渗碳层厚度，单位μm。

由于本节实验中炉管渗碳层厚度最大为1mm左右，结合实验数据及相关分析，可以确定，当炉管管壁渗碳层厚度在1mm以内时，矫顽力与渗碳层厚度服从一元二次方程：y＝1.15*10-3x2+0.8x-208。随着渗碳层厚度的增加矫顽力数值增加趋于平缓。此方程是在综合裂解炉炉管(未服役+已服役)和转化炉炉管(未服役+已服役)实验的基础上得到的，因此可信度很高。本发明所得出的渗碳层厚度与矫顽力的换算关系式尤其适用于炉管渗碳层厚度不超过1mm的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，包括：

获取待检测炉管的有效矫顽力数值；

根据预先获取的矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系，计算出所述待检测炉管的渗碳层厚度。

2.根据权利要求1所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，所述根据预先获取的矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系，计算出所述待检测炉管的渗碳层厚度包括：

根据如下公式计算所述待检测炉管的渗碳层厚度，y＝Ax²+Bx-C，其中，y为待检测炉管的渗碳层厚度，x为待检测炉管的矫顽力数值，A、B和C均为常量，其中，A的取值范围是0.8*10^-3～1.5*10^-3。

3.根据权利要求2所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，B的取值范围是0.5～1.5，C的取值范围是190A/m-230A/m。

4.根据权利要求3所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，A的取值范围是1*10^-3～1.2*10^-3，B的取值范围是0.7～1，C的取值范围是200～220。

5.根据权利要求4所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，A的取值为1.15*10^-3，B的取值为0.8，C的取值为208。

6.根据权利要求1所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，还包括：

获取待检测炉管多个计算位置的矫顽力数值；

根据预先获取的每个所述计算位置的导磁率，分别计算每个位置的渗碳层厚度；

根据每个位置的矫顽力数值和渗碳层厚度，确定所述矫顽力数值与渗碳层厚度对应关系。

7.根据权利要求1所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，所述获取待检测炉管的矫顽力数值包括：

分别获取指定的检测位置的环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值；

根据所述指定的检测位置的环向矫顽力数值和轴向矫顽力数值，按照预设的权重比，计算所述指定的检测位置的有效矫顽力数值。

8.根据权利要求7所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，还包括：根据以下参数中的一个或多个确定待检测炉管的检测位置：待检测炉管的使用时长、待检测炉管的材质、待检测炉管的工作温度和待检测炉管的工作介质。

9.根据权利要求8所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，在所述获取待检测炉管的矫顽力数值前还包括：

去除预定的厚度的待检测炉管外壁或内壁的渗碳层。

10.根据权利要求9所述的炉管渗碳层厚度的测量方法，其特征在于，所述去除预定的厚度的待检测炉管外壁或内壁的渗碳层包括：

去除全部的待检测炉管外壁的渗碳层。