CN116518839A - 一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备 - Google Patents

一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116518839A
CN116518839A CN202310558055.3A CN202310558055A CN116518839A CN 116518839 A CN116518839 A CN 116518839A CN 202310558055 A CN202310558055 A CN 202310558055A CN 116518839 A CN116518839 A CN 116518839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
furnace
furnace tube
carburized layer
coercivity
layer thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310558055.3A
Other languages
English (en)
Inventor
杜晨阳
刘畅
李晓威
宋策
刘宝林
卢建玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Special Equipment Inspection and Research Institute
Original Assignee
China Special Equipment Inspection and Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Special Equipment Inspection and Research Institute filed Critical China Special Equipment Inspection and Research Institute
Priority to CN202310558055.3A priority Critical patent/CN116518839A/zh
Publication of CN116518839A publication Critical patent/CN116518839A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
    • G01B7/105—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance for measuring thickness of coating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

本发明公开一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备，涉及乙烯工业领域。本发明采用低压渗碳‑真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；去除炉管外壁的渗碳层后，采用便携式磁性分析仪对不同状态下的炉管进行矫顽力测试，由于渗碳会使炉管导磁率升高，根据此原理可进行渗碳层厚度测量，分析渗碳层厚度与矫顽力的对应关系，研究如何用矫顽力数值来表征炉管的渗碳层厚度，最终实现基于磁性矫顽力来确定渗碳层厚度。本发明方法简单易操作，便于现场测量且精度很高，有很好的推广应用价值。

Description

一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及乙烯工业技术领域，特别是涉及一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备。
背景技术
乙烯裂解炉是乙烯工业中的关键设备，而裂解炉辐射段炉管是乙烯裂解炉的核心部件。由于炉管长期服役于高温(950℃～1100℃)和渗碳的介质工况中，运行条件苛刻，炉管同时又承受内压、自重、温差及开停车所引起的疲劳和热冲击等复杂的应力作用，其常见的失效形式有渗碳、高温蠕变开裂、腐蚀减薄(高温硫腐蚀、高温氧化及冲刷)、热冲击和热疲劳、过热、蠕胀、弯曲等。其中渗碳成为裂解炉炉管失效的主因。渗碳引发炉管材料中渗碳区碳化物数量增加、颗粒变大呈块状、晶界碳化物变为链状等，这些碳化物脆性相的析出以及形态的改变，导致炉管材料组成性能发生变化，最终导致材料脆化和开裂。同时，随着渗碳层厚度增加，材料的最小蠕变速率和持久断裂延伸率不断减小，抵抗蠕变的能力也随之下降。据统计由渗碳损伤导致的炉管材料脆化及开裂失效事故占比近50％。
由于HP系列的奥氏体耐热钢材料在1000℃以上具有良好的耐腐蚀性能和抗蠕变性能，被广泛的应用于乙烯裂解炉炉管。HP系列的奥氏体耐热钢材料属于顺磁性材料，在高温(950℃～1100℃)服役过程中，由于渗碳作用，炉管基体中的Cr与C反应被消耗，导致基体中Fe和Ni含量相对增大，使得基体材料由顺磁性转变为铁磁性。同时由于奥氏体基体内的Cr含量降低，削弱了材料的抗高温性能及抗蠕变性能，内部的渗碳作用导致材料变脆，这些都大大增加了炉管的失效可能性。
基于炉管高温渗碳后的铁磁性特征，近年来相关的无损检测技术被研究及开发出来用于保障炉管的安全运行。Kasai等人研究了基于磁通量的炉管渗碳涡流检测的可行性，通过利用探针与直流磁化器组成的涡流检测系统对渗碳程度进行检测。连晓明等人研究了Cr25Ni35Nb材料的磁感应强度与炉管渗碳层厚度间的大致对应关系，该研究侧重趋势的判断，缺乏精确的定量关系判别。Heidar等人研究了基于铁磁性特性的炉管渗碳层检测机器人，通过渗碳和椭圆度传感器来判断炉管的脆化和失效部位，该方法的仪器设备较为复杂。Saijiro Y oshioka等人提出了一种通过电磁检测渗碳层深度的方法。李恒涛等人使用磁场畸变(MFD)和磁吸引力(MAF)测量值无损评估炉管中渗碳层的深度。以上文献中对于渗碳层基于电磁性的检测方法，仪器设备及操作判别大多较为复杂，且缺乏精确的定量测量，不便于对乙烯裂解炉管现场检测及评价应用，同时，对于当前在乙烯装置中使用较多的Cr35Ni45Nb材料的渗碳检测研究较少。
发明内容
针对上述背景技术中提出的问题，本发明提供一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备，以简单方便地进行裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度的现场精确测量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一方面，本发明提供一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，包括：
制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管；
采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；
去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力；
对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线；
采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值；
将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。
可选地，所述制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管，具体包括：
制备材质为Cr35Ni45Nb且尺寸为Φ70*6mm的未服役炉管；
制备材质为Cr35Ni45Nb、尺寸为Φ80*8.2mm且已经服役3年并产生渗碳的已服役炉管。
可选地，所述采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管，具体包括：
采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，渗碳设备采用双室真空渗碳炉，加热室的最大真空度为0.4Pa，渗碳温度为1100℃，获得不同渗碳层厚度的炉管。
可选地，所述去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力，具体包括：
将炉管外壁车削2mm，去除炉管外壁的渗碳层，只保留内壁的渗碳层；
根据炉管管径大小将炉管的环向均匀划分为多个区域，使用磁性分析仪对每个区域的环向与轴向分别进行矫顽力测试，得到不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力。
可选地，所述对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，具体包括：
对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线y＝-2.14×10-4x2+0.75x+194；其中y表示矫顽力值，单位A/m；x表示渗碳层厚度，单位μm。
另一方面，本发明还提供一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量系统，包括：
炉管试样制备模块，用于制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管；
炉管渗碳模块，用于采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；
矫顽力测量模块，用于去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力；
曲线拟合模块，用于对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线；
现场测量模块，用于采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值；
渗碳层厚度计算模块，用于将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。
另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法。
可选地，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备，首先制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管；采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力；对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线；采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值；将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。本发明采用便携式磁性分析仪对不同状态下的炉管进行矫顽力测试，由于渗碳会使炉管导磁率升高，根据此原理可进行渗碳层厚度测量，分析渗碳层厚度与矫顽力的对应关系，研究如何用矫顽力数值来表征炉管的渗碳层厚度，最终实现基于磁性矫顽力来确定渗碳层厚度。本发明方法简单易操作，便于现场测量且精度很高，有很好的推广应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法的流程图；
图2为Cr35Ni45Nb材料的未服役炉管宏观组织形貌示意图；
图3为Cr35Ni45Nb材料炉管原始微观组织形貌及渗碳后的组织变化示意图；其中图3(a)为未服役的原始组织，图3(b)为服役3年炉管真空渗碳5小时后的组织形貌，图3(c)为服役3年炉管真空渗碳8小时后的组织形貌，图3(d)为服役3年炉管真空渗碳10小时后的组织形貌；
图4为低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺示意图；
图5为对炉管试样各个区域进行矫顽力测量的示意图；
图6为未服役炉管外壁车削2mm后渗碳不同时间在不同区域矫顽力对应关系图；其中图6(a)为渗碳5小时环向矫顽力测试结果，图6(b)为渗碳5小时轴向矫顽力测试结果，图6(c)为渗碳8小时环向矫顽力测试结果，图6(d)为渗碳8小时轴向矫顽力测试结果，图6(e)为渗碳10小时环向矫顽力测试结果，图6(f)为渗碳10小时轴向矫顽力测试结果；
图7为已服役炉管外壁车削2mm后渗碳不同时间后不同区域矫顽力对应关系图；其中图7(a)为渗碳5小时环向矫顽力测试结果，图7(b)为渗碳5小时轴向矫顽力测试结果，图7(c)为渗碳8小时环向矫顽力测试结果，图7(d)为渗碳8小时轴向矫顽力测试结果，图7(e)为渗碳10小时环向矫顽力测试结果，图7(f)为渗碳10小时轴向矫顽力测试结果；
图8为炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备，以简单方便地进行裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度的现场精确测量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法的流程图。参见图1，一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，包括：
步骤1：制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管。
本发明制备了两种不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管试样，一种采用新炉管为原材料制备，称为未服役炉管；一种采用已经服役3年并产生渗碳的炉管材料制备，称为已服役炉管。两种炉管为同一种材质，即Cr35Ni45Nb。未服役炉管和已服役炉管参数如下表1所示。
表1未服役炉管和已服役炉管参数
试样名称 材质 尺寸规格 服役状态 用途
未服役炉管 Cr35Ni45Nb Φ70*6mm 未服役 裂解炉
已服役炉管 Cr35Ni45Nb Φ80*8.2mm 服役3年 裂解炉
图2示出了Cr35Ni45Nb材料的未服役炉管的宏观组织形貌，呈现明显的铸态组织形貌，靠近内壁的枝晶较为粗大，排列不规律，随着向外侧移动，呈树枝状的枝晶组织越来越明显，取向也很明显，有着一定的方向性。
未服役态Cr35Ni45Nb材料铸态基本组织是由几乎没有析出相的奥氏体基体和骨架状、网状的共晶组织构成，大多都是分布在枝晶间的，炉管材料在离心铸造过程中，冷却速度很大，大量的碳都是以过饱和固溶的形态存在于奥氏体中，其余的碳就以枝晶间一次碳化物的形式在晶界析出。铸态平衡冷却时，析出奥氏体和M7C3以及一些Nb、Si等微量元素碳化物的共晶体，如图3(a)所示。而服役3年的炉管，在经过5、8、10小时的真空渗碳后组织形貌如图3(b)、图3(c)、图3(d)所示。可以看出，随着渗碳时间的增加，枝晶间铬的碳化物明显长大，发生了转变：骨架状的M7C3碳化物向条状、块状的M23C6转变；而白色的铌的骨架状碳化物逐渐消失，转变为块状，晶内析出弥散分布的二次碳化物，这些碳化物并在晶界处聚集。
步骤2：采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管。
为了得到最接近于现场实际渗碳损伤的试样用于检测试验，本发明采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺方式对炉管进行渗碳。该工艺不同于一般的渗碳工艺，由于是在真空状态下进行升温处理，因此可以有效的减少杂质及氧化过程带来的影响，排除了表面氧化层对渗碳过程的阻碍作用，可以模拟单纯渗碳因素的对组织的影响。同时该渗碳方法有利于碳原子在试样表面的吸附过程，渗碳速率快，效率高。
渗碳设备采用的是双室真空渗碳炉，加热室的最大真空度是0.4Pa。由于炉管实际服役温度为1100℃，故渗碳的温度定为1100℃。脉冲渗碳工艺即多个渗碳和扩散的过程，如图4所示，在A阶段通入渗碳气体乙炔，在800Pa的气压下形成较高碳势的碳气氛，经过一定时间后，抽真空至B状态，使得碳原子开始向试样内部扩散，这样一个过程作为一个脉冲过程；重复这个过程，并不断加长脉冲的时间直到渗碳阶段的结束。
通过采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间的低压高温渗碳实验，从而获得不同渗碳层厚度的炉管。然后采用实验室方法精确测量不同炉管试样的渗碳层厚度，作为后续磁性分析仪测量的基准。
具体地，通过电子探针的线扫描和面扫描确定渗碳区域各元素的分布情况，进一步结合显微硬度等手段确定渗碳层的厚度。对于未服役裂解炉炉管，材质Cr35Ni45Nb，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，精确测量渗碳层厚度统计结果如表2所示。
表2未服役炉管进行不同时间渗碳后强渗碳层厚度统计结果
对于已服役近三年的裂解炉炉管，材质Cr35Ni45Nb，尺寸规格Φ80*8.2mm，炉管在服役过程中内壁已发生较严重的结焦，且结焦层疏松发生剥落，炉管内有大量的结焦粉末。在进行低压真空实验前，将炉管内壁的结焦层清除，并将内壁车削0.5mm，去除内壁的氧化层，利于渗碳实验的进行。该已服役炉管的渗碳实验采用与前述实验相同的工艺，分别进行1100℃下5h、8h、10h的低压真空渗碳，获得不同的强渗碳层厚度，统计结果如表3所示。
表3已服役炉管渗碳实验前后强渗碳层厚度统计结果
步骤3：去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力。
步骤2得到的具有不同渗碳层厚度的炉管试样，其内外壁均发生了渗碳，但实际工况中渗碳往往发生在炉管内壁，因此将炉管外壁车削2mm，去除外壁的渗碳层，只保留内壁的渗碳层，得到更符合实际的炉管试样，开展后续的矫顽力测量，这样可以得到更加准确的矫顽力测量结果。
使用磁性分析仪对上述具有不同渗碳层厚度的炉管试样进行矫顽力测量，磁性分析仪在每种炉管轴向的10mm、150mm、290mm处进行矫顽力测试。如图5所示，根据炉管管径大小，将炉管的环向均匀分为几个区域D、E、F，对每个区域的环向与轴向分别进行矫顽力的测试，得到不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力。
对未服役裂解炉炉管的矫顽力测试结果如图6所示，图中曲线的0mm和150mm是指距离炉管轴向0mm和150mm，可以看出渗碳层与矫顽力大小有较好的对应关系，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。
对已服役3年裂解炉炉管的矫顽力测试结果如图7所示，可以看到无论环向还是轴向不同区域矫顽力数值无明显波动，说明炉管内壁渗碳均匀，且随着炉管整体渗碳层减薄，矫顽力相应减小。
步骤4：对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线。
统计所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值，三种渗透厚度(5h、8h、10h)，三个区域(D、E、F)，两根炉管(未服役炉管和已服役炉管)，共计18个数值，如下表4所示。
表4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
对表4中实验数据进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线的拟合方程：
y＝-2.14×10-4x2+0.75x+194
式中，y表示矫顽力值，单位A/m；x表示渗碳层厚度，单位μm。如图8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。
步骤5：采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值。
采用便携式磁性分析仪对现场的裂解炉辐射段炉管进行测量，采集需要确定渗透厚度位置的矫顽力数值即可，环向或轴向的方向性均没有影响。
步骤6：将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。
将现场采集到的矫顽力数值代入步骤4得到的炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，可以计算得到其当前渗碳层厚度，从而实现了现场进行渗碳层厚度的精准测量。
本发明方法进行了不同渗碳层厚度炉管的制备，分别选新炉管和使用3年的已发生渗碳炉管一同进行试样制备，并采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺方式对炉管进行渗碳，渗碳后将炉管外壁车削2mm，去除外壁的渗碳层，只保留内壁的渗碳层，再使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力，对矫顽力和炉管渗碳层厚度进行曲线拟合，利用炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线可以实现裂解炉辐射段炉管现场确定渗碳层厚度。本发明方法简单易操作，便于现场测量且精度很高，具有广泛的应用前景。
基于本发明提供的方法，本发明还提供一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量系统，包括：
炉管试样制备模块，用于制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管；
炉管渗碳模块，用于采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；
矫顽力测量模块，用于去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力；
曲线拟合模块，用于对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线；
现场测量模块，用于采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值；
渗碳层厚度计算模块，用于将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。
进一步地，本发明还提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法。
此外，上述的存储器中的计算机程序通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个非暂态计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明提出的一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，采用了低压真空渗碳工艺，分别对未服役的炉管和已服役3年的炉管进行实验研究。为了更好的模拟实际炉管的状况，先对炉管进行不同时间低压真空渗碳，然后将炉管的外壁渗碳层进行车削，只对内壁渗碳层分别进行轴向和环向矫顽力测试，测试结果显示随着渗碳层厚度增加，对应矫顽力有明显的增大，渗碳层和矫顽力有着较好的对应关系。
综合不同条件下炉管的实验数据，可知在炉管渗碳层最大厚度1mm以内时，矫顽力值只决定于炉管的渗碳层厚度，与炉管管径、壁厚、服役时长均无直接关系。对不同渗碳层厚度与所对应的矫顽力值进行曲线拟合，得到矫顽力值与渗碳层的一元二次方程，该拟合方程与实验数据的拟合率达到97％，误差只有几十A/m左右，且该拟合方程是在综合裂解炉炉管(未服役+已服役)基础上得到的，因此可信度很高，说明采用本发明方法进行炉管的渗碳层厚度确定，准确度较高。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，其特征在于，包括：
制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管；
采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；
去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力；
对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线；
采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值；
将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。
2.根据权利要求1所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，其特征在于，所述制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管，具体包括：
制备材质为Cr35Ni45Nb且尺寸为Φ70*6mm的未服役炉管；
制备材质为Cr35Ni45Nb、尺寸为Φ80*8.2mm且已经服役3年并产生渗碳的已服役炉管。
3.根据权利要求1所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，其特征在于，所述采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管，具体包括：
采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，渗碳设备采用双室真空渗碳炉，加热室的最大真空度为0.4Pa，渗碳温度为1100℃，获得不同渗碳层厚度的炉管。
4.根据权利要求1所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，其特征在于，所述去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力，具体包括：
将炉管外壁车削2mm，去除炉管外壁的渗碳层，只保留内壁的渗碳层；
根据炉管管径大小将炉管的环向均匀划分为多个区域，使用磁性分析仪对每个区域的环向与轴向分别进行矫顽力测试，得到不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力。
5.根据权利要求1所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法，其特征在于，所述对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，具体包括：
对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线y＝-2.14×10-4x2+0.75x+194；其中y表示矫顽力值，单位A/m；x表示渗碳层厚度，单位μm。
6.一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量系统，其特征在于，包括：
炉管试样制备模块，用于制备具有不同渗碳层厚度的裂解炉辐射段炉管，包括未服役炉管和已经服役预设时间的已服役炉管；
炉管渗碳模块，用于采用低压渗碳-真空扩散的脉冲工艺分别对未服役炉管和已服役炉管进行不同时间低压高温渗碳实验，获得不同渗碳层厚度的炉管；
矫顽力测量模块，用于去除炉管外壁的渗碳层后，使用磁性分析仪测量不同渗碳层厚度的炉管各个区域的矫顽力；
曲线拟合模块，用于对所有渗碳层厚度与对应的矫顽力值进行拟合，得到炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线；
现场测量模块，用于采用磁性分析仪对裂解炉辐射段炉管进行现场测量，采集现场矫顽力数值；
渗碳层厚度计算模块，用于将现场矫顽力数值代入炉管渗碳层厚度-矫顽力数值拟合曲线，计算得到当前渗碳层厚度。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述的裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述存储器为非暂态计算机可读存储介质。
CN202310558055.3A 2023-05-17 2023-05-17 一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备 Pending CN116518839A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310558055.3A CN116518839A (zh) 2023-05-17 2023-05-17 一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310558055.3A CN116518839A (zh) 2023-05-17 2023-05-17 一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116518839A true CN116518839A (zh) 2023-08-01

Family

ID=87402935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310558055.3A Pending CN116518839A (zh) 2023-05-17 2023-05-17 一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116518839A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117128845A (zh) * 2023-10-27 2023-11-28 铸新科技(苏州)有限责任公司 渗碳炉管的渗碳层厚度定量评估方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117128845A (zh) * 2023-10-27 2023-11-28 铸新科技(苏州)有限责任公司 渗碳炉管的渗碳层厚度定量评估方法及装置
CN117128845B (zh) * 2023-10-27 2023-12-29 铸新科技(苏州)有限责任公司 渗碳炉管的渗碳层厚度定量评估方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mazal et al. Use of acoustic emission method for identification of fatigue micro-cracks creation
CN100573181C (zh) 利用铁磁材料表面杂散磁场信号监测疲劳损伤的方法
CN116518839A (zh) 一种裂解炉辐射段炉管渗碳层厚度测量方法、系统及设备
Lu et al. Characterization of microstructure, local deformation and microchemistry in Alloy 690 heat-affected zone and stress corrosion cracking in high temperature water
Zambrano et al. Fracture toughness and growth of short and long fatigue cracks in ductile cast iron EN‐GJS‐400‐18‐LT
Cao et al. Coupling effect of microstructure and hydrogen absorbed during service on pitting corrosion of 321 austenitic stainless steel weld joints
Guo et al. Corrosion and stress corrosion cracking susceptibility of type 347H stainless steel in supercritical water
CN105510392B (zh) 一种基于微电阻的废旧发动机气门无损检测方法
CN102565184A (zh) 大尺寸块体钢铁材料位错密度的测定方法
Kanzaki et al. Effect of Cr and Ni on stress corrosion cracking susceptibility in Ni-Cr-Fe alloys under simulated pressurized water reactor primary conditions
JPH0676960B2 (ja) 繰返し荷重を受ける機械構造物の余寿命評価方法およびその装置
Skalskyi et al. Influence of occluded hydrogen on magnetoacoustic emission of low-carbon steels
Barbosa et al. Influence of microstructure on pitting corrosion resistance of alloy 904L superaustenitic stainless steel
CN110174460B (zh) 一种奥氏体不锈钢辐照加速应力腐蚀开裂敏感性的磁性评估方法
CN110609042A (zh) 一种钢中最大尺寸夹杂物的预测方法
Li et al. Evaluation of finite element simulation of water quenched cracking for medium carbon alloy steels using acoustic emission technique
RU2640317C1 (ru) Способ определения жаростойкости аустенитных сталей
CN113670829B (zh) 一种低合金铸铁光谱成套标准样品及其制备方法和检测方法
Du et al. Application of magnetic analyzers for detecting carburization of pyrolysis furnace tubes
Feng et al. Characterization of subtilase protease in Cryptosporidium parvum and C. hominis
Li et al. Intergranular corrosion of weld metal of super type 304H steel during 650° C aging
Webb et al. Stress corrosion cracking behavior of Alloy 600 in high temperature water
CN117128845B (zh) 渗碳炉管的渗碳层厚度定量评估方法及装置
Isselin et al. Crack initiation resistance characterization of weld by small-punch test in boiling water reactor environment
JP7279860B2 (ja) Ｎｉ合金部品のクリープ寿命評価方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination