激光轮廓术在转炉催化剂管蠕变损伤持续监测中的应用

蒸汽转炉是世界各地氨、甲醇、氢和气体加工厂的组成部分。它们是工厂中成本最高的设备之一，无论是资本还是维护。通常，重整器包含数百个垂直定向的直管，称为催化剂管。这些管道的更换成本很高，如果发生计划外故障，可能是工厂无法使用的主要原因。工厂运营商面临着平衡生产需求与管道寿命和管道故障风险的问题。

这些转化管的内径(ID)一般在76毫米(3.0英寸)和127毫米(5.0英寸)之间。在装置运行期间，催化剂填充管被外部加热以允许重整反应发生。在工厂运行的主要问题之一是，重整管在较高的温度下运行，这样它们就容易受到称为“蠕变”的失效机制的影响。这种情况的存在是由于内部压力、温度梯度和机械加载循环所施加的高温和应力。能够在早期阶段识别和定位这种损坏对于优化工厂运行至关重要。

目前应用于重整炉管的常规无损检测技术主要是为了发现内部裂纹形式的蠕变损伤。然而，随着管径越来越大，周转间隔越来越长，这种缺陷的检测可能不允许有足够的时间对管径更换进行前瞻性规划。此外，这种“生命终结”技术不允许在“好”试管之间进行任何区分。对未充分利用的管材寿命进行识别，既可以防止管材温度过低而无法实现生产，也可以防止过早丢弃优质管材而“泄露”管材寿命。

通常，破坏性测试是对从重整炉中取出的少量管进行测试，以确定剩余的绝对寿命。无论用什么方法来做这件事，结果都来自一个在统计上无效的样本量。因此，必须用无损检测技术对所有管进行测量，以表征它们的相对状态，以便理解破坏性冶金试验提供的绝对状态评估。

从燃烧的第一天起，转化管就以直径增长的形式经历蠕变应变。准确测量和记录这种生长的能力意味着应该从第一天开始监测试管的状况。因此，不仅个别管道可以在适当的时候退役，而且可以对整个重整器的性能进行评估。使用内部激光测绘技术不仅有助于防止油管故障，而且在不牺牲可靠性的情况下，在优化整个油管组的生产方面具有巨大潜力。

当然，可以使用外径测量，但它们是有限的，因为自动化设备只能测量一个直径，并且经常受到管弯曲的限制。手工测量太费时，提供超过几个读数每管。此外，这两种方法都不能提供炉内或炉内耐火材料的直径增长数据。