石油化工加热炉基本工况是高温、高压、腐蚀介质的共同作用。实践中,对高温下工作的加热炉金属结构材料,诸如炉管、管板、支架、吊挂、弯头、工艺气体进出口输气管线等相关构件的要求极其苛刻:
1 在相应工作环境中具有良好的耐高温腐蚀性能
这是对材料的最基本要求,也就是说,在受力和不受力的工作环境中,要使材料能达到设计要求的使用寿命,首先需保证材料不因强烈的高温腐蚀而遭到破坏。根据使用环境的不同,高温腐蚀主要包括:
高温氧化;
高温硫化;
高温碳化(渗碳);
高温氢腐蚀。
燃烧劣质燃料(高含S、V、灰分等)以及成分复杂的混合工艺气氛往往会带来预想不到的严重高温腐蚀,导致金属构件的破坏。
2 优异的或足够的综合力学性能
加热炉构件多是受力构件,材料高温力学性能不足就使构件不可能在高温受力条件下应用,或者构件过分厚大,引起结构自重、热膨胀、热应力、热疲劳、传热方面的问题。材料的高温综合力学性能包括材料的短时强度、塑性、抗蠕变性能、高温持久强度、良好的抗高温疲劳性能等,以保证金属材料在服役期间内安全工作,具备应有的使用寿命。
3 足够好的冶炼、铸造、变形加工、机械加工、焊接等工艺性能
加热炉构件有板材、管材、铸件、变形加工件等,形状往往比较复杂,要求比较严格。因此要求这些材料具有良好的冶炼工艺性以及足够好的铸造、锻造、焊接、机械加工性能,以保证能获得实际工程中所需要的工程部件和设备。
4 适宜的经济性能
在选材时,除应注意材料的使用性能、使用寿命周期外,还必须兼顾到材料的成分、加工制造成本、部件的可更换性、安全可靠性、市场供应等因素,全面衡量经济的可行性。对高温下使用材料的基本要求,在具体的加热炉结构中必须综合考虑。各种加热炉工况不同,温度、介质状况、压力大小不同,操作条件也不同,设计和选材必须掌握重点,全面考虑。
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