制氢转化炉是现代石油化工和炼油企业中使用最广泛的装置之一,转化炉的管系是转化炉的核心。而且制氢转化炉面临着高温、高压、临氢的工作环境,这很容易造成制氢转化炉炉管出现氧化、腐蚀、高温蠕变等损伤。因此对炉管进行损伤以及检测研究,对保证制氢转化炉乃至整个制氢装置长周期的安全运行具有重要的意义。HP40Nb具有良好的抗高温性能、抗渗碳、耐氧化以及耐疲劳而广泛用于制造制氢转化炉炉管。某厂的一段制氢转化炉炉管发生爆管,导致加热炉停炉。使用寿命仅设计寿命的1/3。本文对该炉管展开分析。本文介绍了KSD4炉管超声波探伤设备设计所用到的超声波检测技术。使用KSD4炉管超声波探伤设备对该炉管进行探测,找出了该炉管衰减最严重的区域。并在区域附近和裂纹附近选取材料试样,进行了进一步的实验研究。实验包括三组炉管试样,A组为新炉管试样,B,C两组分别从检测最差区域和裂纹附近区域取样。分别对这些炉管试样进行了冲击韧性实验、拉伸力学实验、冲击韧性断口扫描电镜分析,通过上述实验结果,对该炉管进行了进一步的分析。研究结果表明,该炉管在高温、高压、临氢的工作环境下并经历开停车的热冲击之后,影响到了炉管材料的力学性能,该服役后的炉管塑性降低、冲击韧性下降。且炉管性能的下降及炉管微观形貌变化具有一致性。这对于采用离心铸造的HP40Nb炉管运用透射法对制氢转化炉炉管劣化情况的检测以及结果标定提供了较好的参考。通过宏观观察,该炉管存在贯穿型裂纹的同时,还存在大量不规则微小裂纹,均由炉管表面内部萌生,向炉管外表面发展程度不一。本文最后结合了能量观点及断裂力学和有限元法分析方法,对存在多条微小裂纹的状态进行了模拟和分析。通过计算裂纹前缘最大应力和应力强度因子值,根据有限元模拟结果可知,当存在两条裂纹位于同一直线上时,比仅有一条裂纹的状态下,更容易发生扩展。存在两平行裂纹的状态下比只有一条裂纹的状态下,更不容易发生失效。本文试图找到材料宏观性能下降时,其材料微观形貌的变化情况,这对于今后运用超声波检测的方法对炉管性能进行检测提供参考,具有重要意义。对于炉管的安全运行研究具有理论指导意义及工程实用价值。