CN109187731B - 一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法。该方法以与待测加强接头同材质的试样为基准材料，通过对试样进行渗碳检测仪检测和渗碳试验检测，建立试样渗碳百分比与渗碳检测仪输出值之间的函数关系，然后通过待测加强接头的渗碳检测仪输出值来进一步获得待测加强接头的渗碳情况。本发明通过渗碳检测仪对制氢转化炉管加强接头进行渗碳检测，能够便捷、快速、准确地判定制氢转化炉管加强接头的渗碳严重程度。本发明中的渗碳检测仪可以在制氢转化炉等复杂环境下灵活使用，克服了复杂环境对无损检测技术的制约。本发明中的渗碳检测方法可用于不同材质的在役的复杂形状的制氢转化炉管加强接头。

Description

一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体是涉及一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法。

背景技术

制氢转化炉是石油化工行业制氢装置的关键设备，转化炉的管系是转化炉的核心，包括上集气管、上尾管、转化管、下尾管、下集气支管、下集气总管。制氢规模较大的转化炉，其转化炉出口集合管受热膨胀量在300mm以上，转化管与下尾管连接的部位会存在一定的应力集中，为防止发生损伤，连接部位要采用加强接头的型式进行强化。转化炉炉管要在高温氢气及一氧化碳等气体和渗碳、氧化等环境下工作，加强接头部位容易发生渗碳及开裂等事故，给社会、经济、生产和人民生活带来一定的损失和危害。为有效避免因加强接头渗碳导致的生产事故，需要对在役制氢转化炉管加强接头部位的渗碳程度进行快速有效的检测。如果加强接头部位渗碳程度异常，应及时更换炉管。常规的渗碳层深度测量方法有维氏硬度测定法、高倍组织测定法、低倍组织测定法及断口测定法，但是采用这些方法测定加强接头的渗碳层深度时需要割管取样，这对于在役炉管检测来说成本太高，因此需要通过无损检测方法来判定在役制氢转化炉管加强接头部位的渗碳程度。而制氢转化炉炉内环境复杂，且加强接头一般设计成复杂的锥形，管径较小，曲率较大，常规的无损检测方法难以对制氢转化炉管加强接头进行便捷准确的检测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法，该方法可快速有效地对在役制氢转化炉管加强接头的渗碳情况作出准确的评价。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法，包括以下步骤：

S1.首先对待测管加强接头进行外观检查，查询制氢转化炉管设计文件以获得待测加强接头的尺寸数据，假设待测加强接头原始壁厚记为δ₀；

S2.选取与待测加强接头材质相同的试样作为基准材料，记录试样在不同渗碳程度对应位置处的壁厚d₀；

S3.采用渗碳检测仪对S2中的试样进行渗碳检测，得到不同渗碳程度对应位置处的渗碳检测仪输出值v，所述渗碳检测仪输出值v是与磁感应强度相关的无量纲；

S4.根据NACE TM0498-2002标准，将S2中试样在20wt.％的HNO₃和4wt.％的HF混合酸溶液中浸泡2h，观察试样的渗碳层情况，并测量得到试样不同渗碳程度对应位置处的渗碳层厚度值d₁；

S5.结合S2中得到的试样原始壁厚d₀和S4中得到的试样渗碳层厚度值d₁，计算得到试样在不同渗碳程度对应位置处的渗碳百分比p，计算公式如下：

p＝(d₁/d₀)×100％

S6.结合S5中得到的试样渗碳百分比值p与S3中得到的试样渗碳检测仪输出值v，建立起二者之间的函数关系，如下：

p＝a-b·c^v

其中a,b,c为常数，a∈[95,110],b∈[100,115],c∈[0.005,0.03]；

S7.采用渗碳检测仪对待测加强接头进行现场检测，得到渗碳检测仪输出值v₁；

S8.将S7中获得的渗碳检测仪输出值v₁代入S6中建立的函数关系中，得到与渗碳检测仪输出值v₁相匹配的渗碳百分比值p₁；

S9.结合S1中的待测加强接头原始壁厚值δ₀与S8中得到的待测加强接头渗碳百分比值p₁，得到待测加强接头渗碳层厚度值δ₁＝δ₀×p₁。

本发明的有益效果在于：

1)本发明通过渗碳检测仪对制氢转化炉管加强接头进行渗碳检测，能够便捷、快速、准确地判定制氢转化炉管加强接头的渗碳严重程度。

2)本发明中的渗碳检测仪可以在制氢转化炉等复杂环境下灵活使用，克服了复杂环境对无损检测技术的制约。本发明中的渗碳检测方法可用于在役的复杂形状的制氢转化炉管加强接头。

3)本发明中建立的渗碳百分比与渗碳检测仪输出值之间的函数关系，不受待测试样尺寸的制约，适用于同材质的不同规格的在役制氢转化炉管加强接头。

附图说明

图1为25Cr35NiNb+MA材质的制氢转化炉管加强接头渗碳百分比与渗碳检测仪输出值之间的函数图像。

具体实施方式

下面将结合某石化厂失效的制氢转化炉管加强接头渗碳检测分析实例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

以某石化厂失效的制氢转化炉管加强接头为试样，其材质为25Cr35NiNb+MA，壁厚为3～6mm，对试样进行失效分析过程中，发现试样存在一定程度的渗碳。通过对加强接头进行渗碳检测仪(GMRI-ST型)检测和渗碳试验检测，建立试样渗碳百分比与渗碳检测仪输出值之间的函数关系。

函数关系的建立方法如下：首先将失效的试样编号，每个试样沿周向选取若干个不同的检测位置，采用渗碳检测仪对失效的试样进行检测，得到不同试样不同位置对应的渗碳检测仪输出值，作好记录。然后对失效的试样进行渗碳试验检测，观察试样的渗碳情况，测量不同试样不同位置处的壁厚与渗碳层厚度并记录，计算各试样的渗碳百分比。将各试样不同检测位置的渗碳检测仪示数与渗碳百分比对应起来，最终得到特定材质的制氢转化炉管加强接头渗碳百分比与渗碳检测仪输出值之间的函数关系。

实例

1)某石化厂制氢转化炉管下尾管加强接头失效，通过查询石化厂技术文件可知：内部介质为以氢气为主的碳氢化合物，失效加强接头材质为25Cr35NiNb+MA。

2)沿加强接头轴向选取3个待测环段并编号1#、2#、3#，采用渗碳检测仪依次对各个环段进行渗碳检测。检测过程中，将渗碳检测仪紧贴加强接头待测环段表面，读出渗碳检测仪示数并记录。每一待测环段沿周向取三个位置A，B，C进行检测，检测结果如下表1所示：

表1加强接头不同部位的渗碳检测仪示数

3)根据渗碳检测仪测得的结果，与25Cr35NiNb+MA合金渗碳百分比与渗碳检测仪输出值之间的函数进行比对，得到某石化厂待测加强接头各测试部位的渗碳百分比如下表2所示，由表可知，此加强接头渗碳较为严重，整体渗碳层厚度占壁厚的40～60％，局部渗碳达90％。

表2加强接头不同部位的渗碳百分比

Claims (1)

1.一种制氢转化炉管加强接头的渗碳检测方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.首先对待测管加强接头进行外观检查，查询制氢转化炉管设计文件以获得待测加强接头的尺寸数据，假设待测加强接头原始壁厚记为δ₀；

S2.选取与待测加强接头材质相同的试样作为基准材料，记录试样在不同渗碳程度对应位置处的壁厚d₀；

S3.采用渗碳检测仪对S2中的试样进行渗碳检测，得到不同渗碳程度对应位置处的渗碳检测仪输出值v，所述渗碳检测仪输出值v是与磁感应强度相关的量，无量纲；

S4.根据NACE TM0498-2002标准，将S2中试样在20wt.％的HNO₃和4wt.％的HF混合酸溶液中浸泡2h，观察试样的渗碳层情况，并测量得到试样不同渗碳程度对应位置处的渗碳层厚度值d₁；

S5.结合S2中得到的试样原始壁厚d₀和S4中得到的试样渗碳层厚度值d₁，计算得到试样在不同渗碳程度对应位置处的渗碳百分比值 p，计算公式如下：

p＝(d₁/d₀)×100％

S6.结合S5中得到的试样渗碳百分比值p与S3中得到的试样渗碳检测仪输出值v，建立起二者之间的函数关系，如下：

p＝a-b·c^v

其中a,b,c为常数，a∈[95,110],b∈[100,115],c∈[0.005,0.03]；

S7.采用渗碳检测仪对待测加强接头进行现场检测，得到渗碳检测仪输出值v₁；

S8.将S7中获得的渗碳检测仪输出值v₁代入S6中建立的函数关系中，得到与渗碳检测仪输出值v₁相匹配的渗碳百分比值p₁；

S9.结合S1中的待测加强接头原始壁厚值δ₀与S8中得到的待测加强接头渗碳百分比值p₁，得到待测加强接头渗碳层厚度值δ₁＝δ₀×p₁。

Images