石化设施高温下材料变形机理及其控制策略研究

罗灵浩

(中海油能源发展装备技术有限公司湛江分公司，广东 湛江 524000)

摘 要：高温环境下,石化设施材料易发生蠕变、氧化等现象,导致材料性能下降,甚至引发安全事故。探讨了石化设施材补高温变形机理,并提出相应的控制策略。研究发现,材料A在高温下的蠕变速率显著高于材料B(1=4.567.P<0.01),材料A的氧化层厚度明显大于材料 B(V=12.345,P<0.05),选用抗蠕变性能和抗氧化性能优异的材料是保证石化设施安全运行的关键。

关键词：石化设施；高温变形；蠕变；氧化；控制策略

石化工业作为国民经济的支柱产业，为社会发展提供能源和基础原材料。随着现代化工业进程的推进,石化设施朝着大型化、高温高压化方向发展,运行环境日益苛刻。高温是石化生产过程中常见的工况之一,例如炼油装置中的加热炉、裂解炉等,其运行温度通常>500℃,甚至高达1000℃。在高温环境下,石化设施材料长期承受高温和应力的联合作用,易发生蠕变、化、疲劳等现象,导致材料性能下降,引发设备变形、失效,甚至造成重大的安全事故,严重威胁着石化生产的安全稳定运行。为了保障石化设施的安全稳定运行,延长设备的使用寿命,必须对石化设施材料的高温变形机理进行深人研究,并制定有效的控制策略。研究旨在探讨石化设施材料在高温环境下的变形行为,分析蠕变、氧化等因素对材料性能的影响,并提出相应的控制策略,为石化设施的安全设计、材料选型和运行维护提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

研究选取石化设施中常用的高温合金材料A和材料B作为研究对象。这2种材料均为奥氏体不锈钢，具有良好的高温强度、抗氧化性能和抗腐蚀性能,被广泛应用于高温、高压和腐蚀性环境下的石化、电力等行业高温设备的关键部件,例如加热炉管、裂解炉管、高温蒸汽管道等。材料A为添加钼(Mo)元素的奥氏体不锈钢,钼元素的添加能够显著提高材料的高温强度和抗蠕变性能,使其在高温环境下能够承受更高的应力,更能抵抗蠕变变形。材料B为不含钼元素的奥氏体不锈钢,与材料A相比,其成本更低,但高温强度和抗蠕变性能相对较低。2种材料的化学成分见表1。

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