石油化工加熱爐基本工況是高溫、高壓、腐蝕介質的共同作用。實踐中,對高溫下工作的加熱爐金屬結構材料,諸如爐管、管板、支架、吊掛、彎頭、工藝氣體進出口輸氣管線等相關構件的要求極其苛刻:
1 在相應工作環(huán)境中具有良好的耐高溫腐蝕性能
這是對材料的最基本要求,也就是說,在受力和不受力的工作環(huán)境中,要使材料能達到設計要求的使用壽命,首先需保證材料不因強烈的高溫腐蝕而遭到破壞。根據(jù)使用環(huán)境的不同,高溫腐蝕主要包括:
高溫氧化;
高溫硫化;
高溫碳化(滲碳);
高溫氫腐蝕。
燃燒劣質燃料(高含S、V、灰分等)以及成分復雜的混合工藝氣氛往往會帶來預想不到的嚴重高溫腐蝕,導致金屬構件的破壞。
2 優(yōu)異的或足夠的綜合力學性能
加熱爐構件多是受力構件,材料高溫力學性能不足就使構件不可能在高溫受力條件下應用,或者構件過分厚大,引起結構自重、熱膨脹、熱應力、熱疲勞、傳熱方面的問題。材料的高溫綜合力學性能包括材料的短時強度、塑性、抗蠕變性能、高溫持久強度、良好的抗高溫疲勞性能等,以保證金屬材料在服役期間內安全工作,具備應有的使用壽命。
3 足夠好的冶煉、鑄造、變形加工、機械加工、焊接等工藝性能
加熱爐構件有板材、管材、鑄件、變形加工件等,形狀往往比較復雜,要求比較嚴格。因此要求這些材料具有良好的冶煉工藝性以及足夠好的鑄造、鍛造、焊接、機械加工性能,以保證能獲得實際工程中所需要的工程部件和設備。
4 適宜的經濟性能
在選材時,除應注意材料的使用性能、使用壽命周期外,還必須兼顧到材料的成分、加工制造成本、部件的可更換性、安全可靠性、市場供應等因素,全面衡量經濟的可行性。對高溫下使用材料的基本要求,在具體的加熱爐結構中必須綜合考慮。各種加熱爐工況不同,溫度、介質狀況、壓力大小不同,操作條件也不同,設計和選材必須掌握重點,全面考慮。
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