热壁加氢反应器材料2 1/4Cr-1Mo的回火脆性研究

论文题目: 热壁加氢反应器材料2 1/4Cr-1Mo的回火脆性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 安全技术及工程

作者: 孙宇

导师: 周昌玉

关键词: 加氢反应器,回火脆化,平衡偏聚,非平衡偏聚,应力

文献来源: 南京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在石油炼制中广泛采用加氢工艺，该工艺能有效提高油品质量、改善油品性能、降低损耗、提高产品收益率。因此加氢工艺受到各国炼油工业的普遍重视，获得了较快发展。加氢反应器是加氢工艺的核心设备，它的稳定运行对整个装置的安全至关重要。目前使用的加氢反应器可按工作状态下外壁的温度分为冷壁和热壁两种，本文主要研究的是热壁加氢反应器。目前热壁加氢反应器的主要选材还是2 1／4Cr-1Mo钢，但该种材料在操作温度下具有明显的高温回火脆化特性。因此，针对该种材料的回火脆化特性展开研究工作，对设备的安全运行具有重要意义。扬子石化公司芳烃厂加氢裂化装置于1989年10月正式投产，反应器内底部预先放置了4个带有焊缝的试块，试块材料、焊材及焊接工艺与筒体焊材和焊接工艺均相同。每运行一个周期约5万小时即取出一个试块，进行材料劣化的研究，为反应器的安全运行提供依据。1995年(大约服役50000小时)曾对加氢精制反应器DC101A内随其运行了5年的试块进行了解剖，实验研究表明该反应器材质发生了一定程度的劣化。至2001年7月已运行了12年，为了继续了解反应器在使用过程中材质的劣化情况，从反应器内部取出了另一试块进行研究。本文的主要研究工作如下： 1．对已服役12年的试块进行回火脆化实验。通过反应器母材及焊缝金属在各温度下的冲击试验，获得冲击功随试验温度的变化曲线，确定材料的回火脆化量。通过试样的冲击断口宏观形貌分析，获得断口形貌转变温度，从而确定材料的回火脆化量。 2．将服役5年和12年的试验数据进行比较和分析。研究结果表明：服役12年后，试块产生了明显的脆化，说明试块的脆化度随服役时间的增加而增加。同时发现，不管是母材还是焊缝，取样位置对脆化度的增加量影响不大。 3．虽然试块所处环境与反应器简体一致，但它是放置在反应器内部，承载情况却与反应器简体承载情况不同，试块不受应力作用而反应器筒体则在一定应力下工作。因此，探讨应力、温度对材料脆化的综合影响是十分必要的。对已服役12年的试块进行加载和不加载回火脆化实验，通过脆化试样脆化量的比较，结果表明：温度是导致材料回火脆化的主要影响因素，应力对试块的回火脆性的影响不显著。 4．应用晶界平衡偏聚理论分析2 1／4Cr-1Mo钢中杂质元素磷在运行条件下偏聚量与回火脆化量的关系。通过回火脆化量计算公式得到了回火脆化量与微量元素成分、温度、

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 引言

1.2 热壁加氢反应器的发展历史、选材及其材料劣化问题

1.2.1 热壁加氢反应器的发展历史

1.2.2 热壁加氢反应器的材料及其选用

1.2.3 长期服役的热壁加氢反应器材料劣化问题

1.3 热壁加氢反应器材料2 1/4Cr-1Mo钢的回火脆化研究

1.3.1 回火脆化的概念

1.3.2 回火脆化的测定与判别

1.3.3 应力对回火脆化的影响

1.3.4 材料的成分对回火脆化的影响

1.4 晶界偏聚理论的研究

1.4.1 晶界的概念

1.4.2 晶界偏聚理论

1.4.3 平衡偏聚理论

1.4.4 非平衡偏聚理论

1.4.5 2 1/4Cr-1Mo钢回火脆化的偏聚量研究

1.5 本文研究内容及技术路线

第二章 2 1/4Cr-1Mo钢回火脆化的试验研究

2.1 引言

2.2 DC101A加氢反应器的技术参数

2.3 试样设计

2.4 试验方法及设备

2.5 试验结果

2.6 服役12年与服役5年母材和焊缝回火脆化试验结果比较

2.7 本章小结

第三章应力和温度对2 1/4Cr-1Mo钢回火脆化的影响

3.1 引言

3.2 试验设计

3.2.1 试验方案设计

3.2.2 试验条件的选择

3.2.3 试样设计

3.2.4 试验设备

3.3 试验步骤

3.4 小试样与标准试样之间的冲击功换算

3.4.1 小试样与标准试样冲击功的关系

3.4.2 脱脆态冲击试验

3.5 经脆化处理后试块的冲击试验

3.5.1 经脱脆+468℃×125小时脆化处理后试块的冲击试验

3.5.2 经脱脆+468℃×400小时脆化处理后试块的冲击试验

3.6 经加载脆化处理后试块的冲击试验

3.6.1 经脱脆+468℃×125小时加载脆化处理后试块的冲击试验

3.6.2 经脱脆+468℃×400小时加载脆化处理后试块的冲击试验

3.7 各种状态韧脆转变温度的比较

3.8 本章小结

第四章基于平衡偏聚理论的2 1/4Cr-1Mo钢回火脆化量预测

4.1 引言

4.2 杂质元素P的平衡偏聚热力学模型

4.3 脆化量与化学成分之间的关系

4.4 回火脆化量计算公式

4.4.1 试验数据

4.4.2 回归分析

4.4.3 处理数据方法

4.5 脆化量预测

4.6 本章小结

第五章 2 1/4Cr-1Mo钢回火脆化中的反偏聚现象研究

5.1 引言

5.2 非平衡偏聚模型

5.3 非平衡偏聚的主要特征

5.4 杂质元素P非平衡偏聚动力学模型

5.5 非平衡偏聚临界时间的概念和求取

5.5.1 临界时间概念

5.5.2 临界时间t_c的求取

5.6 试验中的反偏聚现象

5.7 非平衡偏聚动力学曲线的计算

5.8 非平衡偏聚动力学曲线与试验曲线的比较

5.9 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文与参加的科研工作

致谢

发布时间: 2007-03-23

参考文献

[1].热壁加氢反应器接管裂纹断裂与安全评价研究[D]. 刘传明.大庆石油学院2005
[2].热壁加氢反应器的检测方法和剩余寿命分析[D]. 李海三.武汉理工大学2013
[3].热壁加氢反应器的安全评估[D]. 刘洋.华东理工大学2013
[4].加氢反应器上部应力分析与结构优化研究[D]. 闫胜昝.河北工业大学2003
[5].小冲杆试验技术评价加氢反应器材料的氢脆敏感性研究[D]. 陈学辉.华东理工大学2016
[6].加氢反应器内流体流动特性和集总反应动力学研究[D]. 赵凡.中国石油大学(北京)2016
[7].12Cr2Mo1R钢加氢反应器焊接工艺研究[D]. 王滨涛.哈尔滨工业大学2016
[8].悬浮床加氢反应器进料喷嘴开发研究[D]. 谭宁宁.中国石油大学(华东)2015
[9].2.25Cr-1Mo-0.25V钢制加氢反应器最低升压温度的研究[D]. 李铜.华东理工大学2013
[10].在役加氢反应器的定期检验及安全评定[D]. 郭靖.武汉工程大学2011

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