Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

　  乙烯裂解炉是石化工业的重要装置，裂解炉炉管是乙烯裂解炉的核心部件。炉管的工作环境恶劣，工作温度高，炉管管壁处在管内烃类渗碳、管内外氧化硫化及高温环境下，同时又承受内压、自重、温差及开停车所引起的疲劳、热冲击等复杂的应力作用。乙烯裂解炉管常见的失效形式有渗碳开裂、弯曲、鼓胀、蠕变开裂、热疲劳开裂、热冲击开裂、氧化等形式，其中由于炉管内壁氧化和渗碳引起材料失效的比例最大。
　　北京科技大学的学者采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析。结果表明：高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域，其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化，且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建; 炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起，外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳，但外氧化膜在破坏后能自动修复，所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻; 外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬，导致形成碳化物的临界碳浓度增加，在内壁亚表层形成贫碳化物区，多余的碳原子在其内侧析出，形成碳化物富集区。