2024年4月23日发(作者：段文茵)
上海化工
24
··
ShanghaiChemicalIndustry
Vol.46No.2
Apr.2021
化工设备
某HP40Nb炉管失效分析与性能测试
何家胜
1,2
沈弘毅
1
陈海见
3
唐海波
3
1武汉工程大学机电工程学院（武汉430205）
2武汉工程大学邮电与信息工程学院（武汉430073）
3烟台慕迪工业技术有限公司（烟台264010）
摘要某企业的加热炉炉管在使用过程中出现裂纹
。对出现裂纹的管段和另一根已服役
未出现裂纹的管段进行
分析显示，
化学成分分析及力学性能测试，为炉管的安全运行提供参考依据
。
2根炉管的化学成分都符合标
服役过的
2根炉管的常温拉伸、
高温蠕变断裂、断裂韧性
等性准值
。
通过力学性能测试发现
，
高温短时拉伸
、
出现裂纹的
1
#
管的性能下降幅度在所有测试项目中都超过没有裂纹的2
#
管
。
能都出现了不同程度的下降，
在高温蠕变断裂测试与断裂韧性测试中，1
#
管分别有78.2%与20.8%的性能下降，2
#
管分别有67.6%与
18.2%的性能下降。在金相组织分析中，可以明显观察到二次碳化物向晶界扩散的现象
，
降低了晶间结合
经过长期使用的
2根炉管均出现了明显的性能劣化。力。分析测试结果表明
，
关键词炉管蠕变断裂断裂韧性高温蠕变微观组织
中图分类号TE963
在石油化工行业中，高温炉管是一类十分重要
直接
的部件。炉管能否在设计年限内保持正常运行
，
关系着生产的安全。制氢转化炉炉管的运行温度通
[1]
常在800~900℃之间，压力在0.5~4.0MPa之间
。
Ni
质量分数为35%的HP40Nb奥氏体耐热钢
，由
于具
较强的抗高温蠕变断裂强度有较好的抗渗碳性能
[2]
、
以及良好的抗氧化性与焊接性能
，常常在石
化行业
中被作为转化炉以及裂解炉炉管的优良材料。
（a）1
#
炉管（b）2
#
炉管
1失效炉管概况
某企业HP40Nb炉管在运行8年后出现裂纹，
图1炉管形貌对比
2化学成分分析
炉管材料为离心铸造成型的HP40Nb钢，
为了
保证2种炉管的材料与设计时的情况相符
，首先对
炉管试样进行化学成分分析
。将
2个管段各取2个
试样进行化学成分光谱分析
，得到
2个管段化学成
如表
1所示。分的平均值
，
该炉管的化学成分要求符
%
（
S
）
w
0.003
0.003
≤0.03
（
P
）
w
0.025
0.024
≤0.03
（
Nb
）
w
0.790
0.801
0.6~1.5
（
Ni
）
w
32.590
33.335
32.0~37.0
（
Mo
）
w
0.006
0.006
≤0.50
设备被迫停机。对从其他服役管段截取下来的未出
如现裂纹的2
#
管与已经出现裂纹的1
#
管进行对比，
图1所示，1
#
炉管的表面出现了明显的轴向裂纹。为
了对炉管的损伤程度进行分析以及为剩余炉管的安
全运行提供参考，对该炉管进行了全面评定。
试样
1
#
管
2
#
管
HP40Nb标准值
（
C
）
w
0.426
0.395
0.35~0.45
男
（
Si
）
w
1.399
1.384
≤2.0
1958年生
（
Mn
）
w
1.025
1.000
≤2.00
硕士研究生
（
Cr
）
w
24.188
23.820
24.0~27.0
教授
表1试样化学成分质量分数与标准值对照情况
第一作者简介：何家胜研究方向
：
压力容器结构强度及失效分析
第2期
何家胜，等：某HP40Nb炉管失效分析与性能测试
25
··
合HP40Nb的标准值
[3]
。
3力学性能分析
3.1常温（20℃）拉伸测试
通过常温拉伸试验得知：1
#
炉管2个试样在常
温
MPa
下的
2
抗拉强度均为414MPa，其平均值即
滓
#
炉管2个试样的抗拉强度分别为424
b1
=414
，417
MPa
；
，取平均值即
滓
的标准值（440MPa）
b2
=420.5
[4-7]
对比
MPa
，1
#
、
。
2
与
#
炉
HP40
管抗拉
抗
强度分
拉强度
别下降了5.9%与4.4%。在常温抗拉性能方面，2根
服役后的炉管都略有下降，1
#
比2
#
的常温拉伸性能
劣化情况更严重。1
#
管段2个试样延伸率为6.7%和
4.0%，平均值为5.35%；2
#
管段2个试样延伸率为
5.0%和4.3%，平均值为4.65%；1
#
管段在延伸率方
面优于2
#
管段
。
3.2高温短时拉伸测试
将1
#
与2
#
炉管材料加工成符合标准
[8]
的试样
，
进行900℃的短时拉伸试验
，断
裂的试件如图2所
示
。
试验测得1
#
炉管2个试样的高温短时抗拉强度
分别为139和140
滓
t
为
b1
44.5%
=139.5
。
MPa
2
#
炉
；延
管
伸
MPa
2
率分
，
个试
别
平
样的高
为
均
45%
值为
温短
和
139.5
时
44%
抗拉
，
MPa
平
，即
强度均
均值
为141MPa，即
滓
t
45%，平均值为46%
b圆
=141
。HP40Nb
MPa
；延
未
伸
服役
率分
炉
别
管
为
高温
47%
短时
和
拉伸的抗拉强度标准值为147.0MPa
[9]
。
服役
后的1
#
炉管高温短时抗拉强度与标准值相比下降了5.1%，
服役后的2
#
炉管抗拉强度相较于标准值下降了
4.1%。由此可得，服役后炉管高温短时拉伸的抗拉
强度出现了略微下降。
图2高温短时拉伸试验
3.3高温持久试验
高温持久性能是评估炉管使用寿命的基本依
据。为了明确2根炉管剩余寿命的情况，
对
2根炉管
试件分别进行高温持久试验
。
２个试件在900℃环
境中承受49MPa的载荷
，
1
#
炉管试样持久时间为
21h50min，2
#
炉管试样持久时间为32h21min；而
未服役的HP40Nb炉管在900℃、49MPa条件下的
蠕变断裂时间不低于100h。服役后的1
#
炉管高温
蠕变断裂时间为21.8h，与标准相比下降了78.2%；
服役后的2
#
炉管高温蠕变断裂时间为32.4h，与标
准相比，下降幅度为67.6%。服役炉管的高温蠕变断
裂时间都大幅度下降，
说明
2根炉管在服役后都出
现了较大幅度的抗高温蠕变性能下降。
3.4断裂韧度试验
为了进一步分析服役炉管的寿命
，
对材料的断
裂韧度进行分析
。断裂韧度（
单位为MPa·m
0.5
）可以
直观反映出材料抵抗裂纹扩展的能力
，因
而其实际
测量值可以对材料的损伤分析提供参考
。
将试样置
于疲劳试验机上进行裂纹的预制
，随
后对预制裂纹
后的试样进行裂纹扩展试验
，得到
的各试样断裂韧
度实验数据如表2所示
。
表2试件的断裂韧度
试样编号
K
Q
1
#
-1
（
/MPa
·
m
0.5
）
29.628
1
#
-226.621
1
#
-326.626
1
#
平均值27.625
2
#
-130.486
2
#
-226.817
2
#
-328.322
2
#
平均值28.542
由实验结果可得
：服役后的
1
#
炉管断裂韧度
K
Q1
=27.625MPa
·
m
0.5
，服役后的2
#
炉管断裂韧度
K
管
Q2
的
=28.542
断裂韧
MPa
度值
·
m
0.5
。与标准值
m
进行对比
，未服役炉
K
0.5
，管的断裂
韧性分别下降了20.8%
1c
=34.9
与
MPa
18.2%
·
2根炉
。通过对比分析可
以得知
，
服役后炉管断裂韧性的下降与炉管高温蠕
变断裂时间的减少趋势是一致的，说明炉管长时间
的运行已对蠕变寿命和断裂韧性产生了较大影响
。
1
#
炉管的损伤比2
#
炉管更严重。
综合上述力学试验结果可以看出，对于炉管材
料来说，主要影响其高温蠕变性能的持久强度、断裂
韧性下降的程度明显超过了短时拉伸性能下降的程
度，这与通常认为的蠕变裂纹扩展引起材料脆性断
26
··
上海化工
第46卷
裂的观点一致
，且这类破坏
并不要求材料达到屈服
极限即可发生
。
二次碳化物已经从晶内较多析出，呈长大块状
，
部分
碳化物已经弥散到晶粒上
，
原始碳化物形态已断裂
，
原始
块状碳化物晶粒晶界显示不清晰
；
（M
7
C
3
）已经
由原来明显的骨架状态变成现在的分散块状碳化物
（M
23
C
6
）。由此可以判断
，
炉管组织已产生了较大劣
化，高温性能严重下降。在服役过程中受高温影响
，
炉管组织发生转化，这与力学性能测试结果一致
。
4微观组织分析
为了观察炉管材料的金相组织、晶粒特征及碳
化物分布情况，分别对2个管段取样进行金相组织
分析，结果分别如图5与图6所示。从金相图可知：
（a）200×
图51
#
试样金相组织
（b）500×
（a）200×
图62
#
试样金相组织
（b）500×
5结论
晶内析出，部分已弥散到晶界上
。
过度区域二次碳化
物粗化使得弥散程度降低，持久强度和硬度也降低，
二次碳化物最终也向晶界扩散
，
与晶界碳化物结合，
形成晶界链状碳化物，晶界间结合力变差
，
导致基体
强度下降，抗高温性能和抗蠕变性能减弱
。
从各项性能指标综合判断，炉管已到性能劣化
加速期。为保证安全生产，需要严格按照操作规程运
行；并加强对炉管的安全监控，提前做好更换炉管的
准备。
参考文献：
[1]孙长海,郭林海,马海涛,等.石油企业HP40Nb钢制氢
转化炉炉管破裂分析[J].化工学报,2013,64(S1):
159-164.
服役后的1
#
与2
#
炉管的常温拉伸性能相较于
标准值而言分别有5.9%与4.4%的下降
；在
900℃
的高温短时拉伸试验中
，
1
#
炉管与2
#
炉管相较于标
准值分别有5.1%与4.1%的性能下降
；在
900℃的
高温蠕变性能测试中
，
1
#
炉管与2
#
炉管相较于标准
值分别有78.2%与67.6%的性能下降；在断裂韧度
测试中
，
1
#
炉管与2
#
炉管相较于标准值分别有
20.8%与18.2%的性能下降。1
#
与2
#
炉管的各项力
学性能指标都已经出现了不同程度的劣化，尤其是
抗高温蠕变性能与断裂韧度下降较大，出现裂纹的
1
#
炉管比2
#
炉管出现了更严重的性能劣化。在金相
组织分析中，能够明显观察到大量的二次碳化物在
第2期
何家胜，等：某HP40Nb炉管失效分析与性能测试
27
··
[2]
[3]
车俊铁,于静.HK40和HP40裂解炉管材料性能对比[J].
石油化工设备,2007,36(1):29-31.
车俊铁,李玉珠.HK40和HP40高温炉管材料性能对比
分析[J].工业炉,2004,26(4):4-6.[8]
出版社,1998.
[7]曲文海.压力容器与化工设备实用手册[M].北京:化学工
业出版社,2000.
全国钢标准化技术委员会.金属材料拉伸试验第2
部分:高温试验方法:GB/T228.2—2015[S].
[9]全国化工机械与设备标准化技术委员会.高温承压用离
心铸造合金炉管:HG/T2601—2011[S].北京:化学工业
出版社,2012.
[4]万嘉礼.机电工程金属材料手册[M].上海:上海科学技术
出版社,1990.
[5]李智诚,朱中平,薛剑峰.锅炉与压力容器常用金属材料
手册[M].北京:中国物资出版社,1997.
[6]阎国超.炼油厂化工工艺及设备概论[M].北京:石油大学
收稿日期：2020年12月
FailureAnalysisandPropertyTestof
HP40NbFurnaceTube
safeoperationoffurnacetube,chemicalcompositionanalysisoftwofurnacetubesafterserviceexposureandoneofwhich
Abstract:rtoprovidereferencefor
HEJiaShengSHENHongYiCHENHaiJianTANGHaiBo
hasacrackonitareperformed,lysisshowsthatthechemicalcomposi原
undthroughthemechanicalpropertytestthattheperformance
indexesofthetwotubesinservice,suchasnormaltemperaturetensile,hightemperatureshorttimetensile,hightempera原
turecreepfractureandfracturetoughness,estitems,thedropamplitudeofNo.
nesstest,theperformancesofNo.1tubedecreaseby78.2%and20.8%respectively,andthatofNo.2tubedecreaseby
obviousperformancedegradationafterlong-termuse.
ightemperaturecreepfracturetestandfracturetough原
67.6%and18.2%fusionofsecondarycarbidestograinboundarycanbeobservedobviouslyinthe
metallographicanalysis,ultsshowthatthetwofurnacetubeshave
Keywords:Furnacetube;Creepfracture;Fracturetoughness;Hightemperaturecreep;Micro-structure
科德宝燃料电池和电池系统为商用运输注入动力
科德宝集团持续推进产品研
电池组、燃料电池及混合动力系
统。通过开展有针对性的研发活
巴
士
、
位，并在应用于卡车
、
轮船和
火车的电气化动力传动系统方面
扮演行业先锋角色
。
2020年，科德宝集团在商业航
运领域取得了多项里程碑式的进
该
公司正在供应全球最大的船展。
用电池装置之一———两艘P&O渡
轮将配备该装置。每艘渡轮配备大
约1200块高性能电池
，这些电池
并相互联
将均等分入4间电池室，
网。科德宝旗下子公司XALT
2018年12月成为科德宝集团新成
员，总部位于美国密歇根州米德兰
最早将在2021年安装在
新精神的合作伙伴正在携手开展
相关工作，它们是科德宝、乐顺游
艇公司（
L俟rssen
）、迈尔造船厂
发，为重型车和商用车开发全系列Energy将供应这些电池。该公司于“AIDAnova”号邮轮上。5家具有创
动，集团在2020年提升了市场地（Midland），其电池在纽约和洛杉
、爱达邮轮公司
矶等城市的公交车中得到广泛应
（MeyerWerft）
定（AIDACruises）和DNVGL船级
用。渡轮预计将于2023年开通
，
（
Dover）期往返英国多佛与法国加
莱（Calais）。
同时，科德宝的甲醇动力船用
燃料电池系统凭借安全概念而获
DNVGL船级社“原则性认可”，标
志着该公司在进军船用燃料电池
该系
市场的道路上迈出重要一步。
统由研究项目“Pa-X-ell2”资助
，
社。科德宝成功开发了该技术成
果，计划在集装箱运输领域推广
。
便
所有组件都在预制系统单元中
，
单个
集装箱的额定功率最于安装
。
高达500kW，可与其他单元组合
让
重型远洋船舶的总功率迈使用，
上10MW台阶
。
（
Grace
）
2024年4月23日发(作者：段文茵)
上海化工
24
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ShanghaiChemicalIndustry
Vol.46No.2
Apr.2021
化工设备
某HP40Nb炉管失效分析与性能测试
何家胜
1,2
沈弘毅
1
陈海见
3
唐海波
3
1武汉工程大学机电工程学院（武汉430205）
2武汉工程大学邮电与信息工程学院（武汉430073）
3烟台慕迪工业技术有限公司（烟台264010）
摘要某企业的加热炉炉管在使用过程中出现裂纹
。对出现裂纹的管段和另一根已服役
未出现裂纹的管段进行
分析显示，
化学成分分析及力学性能测试，为炉管的安全运行提供参考依据
。
2根炉管的化学成分都符合标
服役过的
2根炉管的常温拉伸、
高温蠕变断裂、断裂韧性
等性准值
。
通过力学性能测试发现
，
高温短时拉伸
、
出现裂纹的
1
#
管的性能下降幅度在所有测试项目中都超过没有裂纹的2
#
管
。
能都出现了不同程度的下降，
在高温蠕变断裂测试与断裂韧性测试中，1
#
管分别有78.2%与20.8%的性能下降，2
#
管分别有67.6%与
18.2%的性能下降。在金相组织分析中，可以明显观察到二次碳化物向晶界扩散的现象
，
降低了晶间结合
经过长期使用的
2根炉管均出现了明显的性能劣化。力。分析测试结果表明
，
关键词炉管蠕变断裂断裂韧性高温蠕变微观组织
中图分类号TE963
在石油化工行业中，高温炉管是一类十分重要
直接
的部件。炉管能否在设计年限内保持正常运行
，
关系着生产的安全。制氢转化炉炉管的运行温度通
[1]
常在800~900℃之间，压力在0.5~4.0MPa之间
。
Ni
质量分数为35%的HP40Nb奥氏体耐热钢
，由
于具
较强的抗高温蠕变断裂强度有较好的抗渗碳性能
[2]
、
以及良好的抗氧化性与焊接性能
，常常在石
化行业
中被作为转化炉以及裂解炉炉管的优良材料。
（a）1
#
炉管（b）2
#
炉管
1失效炉管概况
某企业HP40Nb炉管在运行8年后出现裂纹，
图1炉管形貌对比
2化学成分分析
炉管材料为离心铸造成型的HP40Nb钢，
为了
保证2种炉管的材料与设计时的情况相符
，首先对
炉管试样进行化学成分分析
。将
2个管段各取2个
试样进行化学成分光谱分析
，得到
2个管段化学成
如表
1所示。分的平均值
，
该炉管的化学成分要求符
%
（
S
）
w
0.003
0.003
≤0.03
（
P
）
w
0.025
0.024
≤0.03
（
Nb
）
w
0.790
0.801
0.6~1.5
（
Ni
）
w
32.590
33.335
32.0~37.0
（
Mo
）
w
0.006
0.006
≤0.50
设备被迫停机。对从其他服役管段截取下来的未出
如现裂纹的2
#
管与已经出现裂纹的1
#
管进行对比，
图1所示，1
#
炉管的表面出现了明显的轴向裂纹。为
了对炉管的损伤程度进行分析以及为剩余炉管的安
全运行提供参考，对该炉管进行了全面评定。
试样
1
#
管
2
#
管
HP40Nb标准值
（
C
）
w
0.426
0.395
0.35~0.45
男
（
Si
）
w
1.399
1.384
≤2.0
1958年生
（
Mn
）
w
1.025
1.000
≤2.00
硕士研究生
（
Cr
）
w
24.188
23.820
24.0~27.0
教授
表1试样化学成分质量分数与标准值对照情况
第一作者简介：何家胜研究方向
：
压力容器结构强度及失效分析
第2期
何家胜，等：某HP40Nb炉管失效分析与性能测试
25
··
合HP40Nb的标准值
[3]
。
3力学性能分析
3.1常温（20℃）拉伸测试
通过常温拉伸试验得知：1
#
炉管2个试样在常
温
MPa
下的
2
抗拉强度均为414MPa，其平均值即
滓
#
炉管2个试样的抗拉强度分别为424
b1
=414
，417
MPa
；
，取平均值即
滓
的标准值（440MPa）
b2
=420.5
[4-7]
对比
MPa
，1
#
、
。
2
与
#
炉
HP40
管抗拉
抗
强度分
拉强度
别下降了5.9%与4.4%。在常温抗拉性能方面，2根
服役后的炉管都略有下降，1
#
比2
#
的常温拉伸性能
劣化情况更严重。1
#
管段2个试样延伸率为6.7%和
4.0%，平均值为5.35%；2
#
管段2个试样延伸率为
5.0%和4.3%，平均值为4.65%；1
#
管段在延伸率方
面优于2
#
管段
。
3.2高温短时拉伸测试
将1
#
与2
#
炉管材料加工成符合标准
[8]
的试样
，
进行900℃的短时拉伸试验
，断
裂的试件如图2所
示
。
试验测得1
#
炉管2个试样的高温短时抗拉强度
分别为139和140
滓
t
为
b1
44.5%
=139.5
。
MPa
2
#
炉
；延
管
伸
MPa
2
率分
，
个试
别
平
样的高
为
均
45%
值为
温短
和
139.5
时
44%
抗拉
，
MPa
平
，即
强度均
均值
为141MPa，即
滓
t
45%，平均值为46%
b圆
=141
。HP40Nb
MPa
；延
未
伸
服役
率分
炉
别
管
为
高温
47%
短时
和
拉伸的抗拉强度标准值为147.0MPa
[9]
。
服役
后的1
#
炉管高温短时抗拉强度与标准值相比下降了5.1%，
服役后的2
#
炉管抗拉强度相较于标准值下降了
4.1%。由此可得，服役后炉管高温短时拉伸的抗拉
强度出现了略微下降。
图2高温短时拉伸试验
3.3高温持久试验
高温持久性能是评估炉管使用寿命的基本依
据。为了明确2根炉管剩余寿命的情况，
对
2根炉管
试件分别进行高温持久试验
。
２个试件在900℃环
境中承受49MPa的载荷
，
1
#
炉管试样持久时间为
21h50min，2
#
炉管试样持久时间为32h21min；而
未服役的HP40Nb炉管在900℃、49MPa条件下的
蠕变断裂时间不低于100h。服役后的1
#
炉管高温
蠕变断裂时间为21.8h，与标准相比下降了78.2%；
服役后的2
#
炉管高温蠕变断裂时间为32.4h，与标
准相比，下降幅度为67.6%。服役炉管的高温蠕变断
裂时间都大幅度下降，
说明
2根炉管在服役后都出
现了较大幅度的抗高温蠕变性能下降。
3.4断裂韧度试验
为了进一步分析服役炉管的寿命
，
对材料的断
裂韧度进行分析
。断裂韧度（
单位为MPa·m
0.5
）可以
直观反映出材料抵抗裂纹扩展的能力
，因
而其实际
测量值可以对材料的损伤分析提供参考
。
将试样置
于疲劳试验机上进行裂纹的预制
，随
后对预制裂纹
后的试样进行裂纹扩展试验
，得到
的各试样断裂韧
度实验数据如表2所示
。
表2试件的断裂韧度
试样编号
K
Q
1
#
-1
（
/MPa
·
m
0.5
）
29.628
1
#
-226.621
1
#
-326.626
1
#
平均值27.625
2
#
-130.486
2
#
-226.817
2
#
-328.322
2
#
平均值28.542
由实验结果可得
：服役后的
1
#
炉管断裂韧度
K
Q1
=27.625MPa
·
m
0.5
，服役后的2
#
炉管断裂韧度
K
管
Q2
的
=28.542
断裂韧
MPa
度值
·
m
0.5
。与标准值
m
进行对比
，未服役炉
K
0.5
，管的断裂
韧性分别下降了20.8%
1c
=34.9
与
MPa
18.2%
·
2根炉
。通过对比分析可
以得知
，
服役后炉管断裂韧性的下降与炉管高温蠕
变断裂时间的减少趋势是一致的，说明炉管长时间
的运行已对蠕变寿命和断裂韧性产生了较大影响
。
1
#
炉管的损伤比2
#
炉管更严重。
综合上述力学试验结果可以看出，对于炉管材
料来说，主要影响其高温蠕变性能的持久强度、断裂
韧性下降的程度明显超过了短时拉伸性能下降的程
度，这与通常认为的蠕变裂纹扩展引起材料脆性断
26
··
上海化工
第46卷
裂的观点一致
，且这类破坏
并不要求材料达到屈服
极限即可发生
。
二次碳化物已经从晶内较多析出，呈长大块状
，
部分
碳化物已经弥散到晶粒上
，
原始碳化物形态已断裂
，
原始
块状碳化物晶粒晶界显示不清晰
；
（M
7
C
3
）已经
由原来明显的骨架状态变成现在的分散块状碳化物
（M
23
C
6
）。由此可以判断
，
炉管组织已产生了较大劣
化，高温性能严重下降。在服役过程中受高温影响
，
炉管组织发生转化，这与力学性能测试结果一致
。
4微观组织分析
为了观察炉管材料的金相组织、晶粒特征及碳
化物分布情况，分别对2个管段取样进行金相组织
分析，结果分别如图5与图6所示。从金相图可知：
（a）200×
图51
#
试样金相组织
（b）500×
（a）200×
图62
#
试样金相组织
（b）500×
5结论
晶内析出，部分已弥散到晶界上
。
过度区域二次碳化
物粗化使得弥散程度降低，持久强度和硬度也降低，
二次碳化物最终也向晶界扩散
，
与晶界碳化物结合，
形成晶界链状碳化物，晶界间结合力变差
，
导致基体
强度下降，抗高温性能和抗蠕变性能减弱
。
从各项性能指标综合判断，炉管已到性能劣化
加速期。为保证安全生产，需要严格按照操作规程运
行；并加强对炉管的安全监控，提前做好更换炉管的
准备。
参考文献：
[1]孙长海,郭林海,马海涛,等.石油企业HP40Nb钢制氢
转化炉炉管破裂分析[J].化工学报,2013,64(S1):
159-164.
服役后的1
#
与2
#
炉管的常温拉伸性能相较于
标准值而言分别有5.9%与4.4%的下降
；在
900℃
的高温短时拉伸试验中
，
1
#
炉管与2
#
炉管相较于标
准值分别有5.1%与4.1%的性能下降
；在
900℃的
高温蠕变性能测试中
，
1
#
炉管与2
#
炉管相较于标准
值分别有78.2%与67.6%的性能下降；在断裂韧度
测试中
，
1
#
炉管与2
#
炉管相较于标准值分别有
20.8%与18.2%的性能下降。1
#
与2
#
炉管的各项力
学性能指标都已经出现了不同程度的劣化，尤其是
抗高温蠕变性能与断裂韧度下降较大，出现裂纹的
1
#
炉管比2
#
炉管出现了更严重的性能劣化。在金相
组织分析中，能够明显观察到大量的二次碳化物在
第2期
何家胜，等：某HP40Nb炉管失效分析与性能测试
27
··
[2]
[3]
车俊铁,于静.HK40和HP40裂解炉管材料性能对比[J].
石油化工设备,2007,36(1):29-31.
车俊铁,李玉珠.HK40和HP40高温炉管材料性能对比
分析[J].工业炉,2004,26(4):4-6.[8]
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业出版社,2000.
全国钢标准化技术委员会.金属材料拉伸试验第2
部分:高温试验方法:GB/T228.2—2015[S].
[9]全国化工机械与设备标准化技术委员会.高温承压用离
心铸造合金炉管:HG/T2601—2011[S].北京:化学工业
出版社,2012.
[4]万嘉礼.机电工程金属材料手册[M].上海:上海科学技术
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[5]李智诚,朱中平,薛剑峰.锅炉与压力容器常用金属材料
手册[M].北京:中国物资出版社,1997.
[6]阎国超.炼油厂化工工艺及设备概论[M].北京:石油大学
收稿日期：2020年12月
FailureAnalysisandPropertyTestof
HP40NbFurnaceTube
safeoperationoffurnacetube,chemicalcompositionanalysisoftwofurnacetubesafterserviceexposureandoneofwhich
Abstract:rtoprovidereferencefor
HEJiaShengSHENHongYiCHENHaiJianTANGHaiBo
hasacrackonitareperformed,lysisshowsthatthechemicalcomposi原
undthroughthemechanicalpropertytestthattheperformance
indexesofthetwotubesinservice,suchasnormaltemperaturetensile,hightemperatureshorttimetensile,hightempera原
turecreepfractureandfracturetoughness,estitems,thedropamplitudeofNo.
nesstest,theperformancesofNo.1tubedecreaseby78.2%and20.8%respectively,andthatofNo.2tubedecreaseby
obviousperformancedegradationafterlong-termuse.
ightemperaturecreepfracturetestandfracturetough原
67.6%and18.2%fusionofsecondarycarbidestograinboundarycanbeobservedobviouslyinthe
metallographicanalysis,ultsshowthatthetwofurnacetubeshave
Keywords:Furnacetube;Creepfracture;Fracturetoughness;Hightemperaturecreep;Micro-structure
科德宝燃料电池和电池系统为商用运输注入动力
科德宝集团持续推进产品研
电池组、燃料电池及混合动力系
统。通过开展有针对性的研发活
巴
士
、
位，并在应用于卡车
、
轮船和
火车的电气化动力传动系统方面
扮演行业先锋角色
。
2020年，科德宝集团在商业航
运领域取得了多项里程碑式的进
该
公司正在供应全球最大的船展。
用电池装置之一———两艘P&O渡
轮将配备该装置。每艘渡轮配备大
约1200块高性能电池
，这些电池
并相互联
将均等分入4间电池室，
网。科德宝旗下子公司XALT
2018年12月成为科德宝集团新成
员，总部位于美国密歇根州米德兰
最早将在2021年安装在
新精神的合作伙伴正在携手开展
相关工作，它们是科德宝、乐顺游
艇公司（
L俟rssen
）、迈尔造船厂
发，为重型车和商用车开发全系列Energy将供应这些电池。该公司于“AIDAnova”号邮轮上。5家具有创
动，集团在2020年提升了市场地（Midland），其电池在纽约和洛杉
、爱达邮轮公司
矶等城市的公交车中得到广泛应
（MeyerWerft）
定（AIDACruises）和DNVGL船级
用。渡轮预计将于2023年开通
，
（
Dover）期往返英国多佛与法国加
莱（Calais）。
同时，科德宝的甲醇动力船用
燃料电池系统凭借安全概念而获
DNVGL船级社“原则性认可”，标
志着该公司在进军船用燃料电池
该系
市场的道路上迈出重要一步。
统由研究项目“Pa-X-ell2”资助
，
社。科德宝成功开发了该技术成
果，计划在集装箱运输领域推广
。
便
所有组件都在预制系统单元中
，
单个
集装箱的额定功率最于安装
。
高达500kW，可与其他单元组合
让
重型远洋船舶的总功率迈使用，
上10MW台阶
。
（
Grace
）