钨铝合金化的改进型乙烯裂解炉管1150℃条件下的模拟渗碳行为研究

作     者：吴志刚 陈涛 刘春娇 连晓明 WU Zhigang;CHEN Tao;LIU Chunjiao;LIAN Xiaoming

作者机构：合肥通用机械研究院有限公司国家压力容器与管道安全工程技术研究中心中国石化炉管质量检测检验与评估中心合肥230031 

出 版 物：《压力容器》 (Pressure Vessel Technology)

年 卷 期：2023年第40卷第1期

页      面：10-20页

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 081702[工学-化学工艺] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFF0210402) 合肥通用机械研究院有限公司青年科技基金项目(2020011727) 

主　　题：钨铝合金化 改进型乙烯裂解炉管 27Cr44Ni5W3Al+MA合金 渗碳 碳化物演变 

摘      要：为探究钨铝合金化的改进型乙烯裂解炉管27Cr44Ni5W3Al+MA在1150℃条件下的渗碳损伤情况,采用粒径1.5~3 mm的固体渗碳剂,针对27Cr44Ni5W3Al+MA炉管开展1150℃条件下50,100,150,200 h的固体渗碳试验。采用C-S分析仪和OM,SEM,EDS,XRD及维氏硬度计等对渗碳前后炉管进行成分、组织及性能分析,研究炉管渗碳行为。结果表明:从铸态至渗碳200 h时,炉管内壁1 mm范围内平均碳浓度由约0.5%增长至饱和碳浓度2.2%左右;渗碳时间由50 h增至200 h,炉管内壁渗碳层厚度由800μm增至2860μm,渗碳层由内向外依次为严重渗碳区、中度渗碳区及轻微渗碳区,其宽度分别由400μm增至1920μm、100μm增至140μm、300μm增至800μm。从铸态至渗碳200 h,碳化物平均宽度由2.0μm增至3.5~13.0μm,面积分数由5.6%增至13.6%~34.9%;原始铸态复相碳化物外部的小块状M_(23) C_(6)逐渐粗化呈链块状,然后转变为岛块状M_(7)C_(3)及岛块中间的颗粒状WC,内部片层状M_(7)C_(3)部分转变为小块状M_(23) C_(6),并与外部M_(23) C_(6)聚集连接后转变为M_(7)C_(3),剩余部分片层状M_(7)C_(3)逐渐粗化聚集成块状M_(7)C_(3)。原始铸态炉管硬度值约为304.0HV10,渗碳200 h后,由距内壁4 mm处至1 mm处,硬度值由386.7HV10增至504.0HV10。本文还就27Cr44Ni5W3Al+MA合金炉管的渗碳行为和渗碳过程中碳化物演变机理进行了讨论。