Wolfram-molybdæn-materialer er modstandsdygtige over for høje temperaturer og korrosion og egner sig derfor til ekstreme forhold inden for petrokemisk industri. Tre cases demonstrerer, at de kan forlænge udstyrets levetid med 3–8 gange, mens ombygningsinvesteringen kun udgør 1/5 af investeringen i nyt udstyr, hvilket effektivt sikrer langvarig, sikker drift af installationerne.
Petrokemisk industri omfatter alle processer fra olieudvinding, råolie-raffinering, ethylenkrakning, hydrogeneringsraffinering og CCUS-kulstofopsamling. Den har længe været udsat for ekstreme forhold som høje temperaturer (over 1000 °C), højt tryk (over 15 MPa), stærk korrosion (H₂S, CO₂, chloridioner osv.) og stærk slid. Almindelig rustfrit stål og nikkelbaserede legeringer er tilbøjelige til krybdannelse ved høje temperaturer, oxidationssprækning, pitting-perforering og brud på grund af hydrogenembrittlement under disse forhold, hvilket fører til hyppige udfald af udstyr og endda sikkerhedshændelser.
Wolfram og molybdæn, som højsmeltende refraktære metaller, har smeltepunkter på henholdsvis 3422 °C og 2622 °C og er kendetegnet ved egenskaber som temperaturbestandighed, korrosionsbestandighed, lavt termisk udvidelseskoefficient og slidstyrke. Inden for petrokemisk industri er der opstået fire store anvendelsesområder: højtemperatur-refraktære konstruktionskomponenter, hårde slidstærke legeringsdele, korrosionsbeskyttende belægninger/legeringstilsætninger samt katalytiske kemikalier. Nedenfor præsenteres de faktiske anvendelsesresultater af wolfram-molybdæn-materialer gennem tre cases.
Case 1: Udfordring ved opvarmningsforhold for CCUS-brøndens skakt i Shengli-oliefeltets skiferolie: Liye 1HF-skiferoliebrønden i Shengli-oliefeltet anvender CO₂-indsprøjtning til udvinding, og den højdrukstilstramning af flydende CO₂ får rørledningen til hurtigt at køle ned og fryse. Den producerede væske indeholder CO₂, reservoirvand og svovlbrint, hvilket danner en sammensat korrosionsmiljø. De konventionelle rustfrie stål-opvarmningsrør korroderer og perforeres inden for 3 måneder, hvilket fører til stop i driften. Løsning: Specialtilpassede opvarmningsrør af wolframlegeringskomposit (wolframlegeringsopvarmningsgrundlag + aluminiumnitrid-isoleringslag).
Elektrisk opvarmningsomdannelseseffektivitet på 99 %, opvarmningshastighed øget med 4 gange
Drift i 24 måneder uden afbrydelser, ingen korrosion eller erosionsskade
Løser fuldstændigt problemet med rørledningsfrysning og tilstoppelse og reducerer stop for vedligeholdelse for én enkelt brønd med en faktor på 12
Lav termisk udligningskoefficient; ingen svejsrevner under temperaturskift
Konklusion: Volumenlegerede varmerør er velegnede til CCUS og ukonventionel udvinding med store temperaturforskelle.
Case 2: Udfordring vedrørende standkomponenternes tilstand i ethylenkrakkeovnen hos Lanzhou Petrochemical: Standkomponenterne i krakkeovnen arbejder ved 1100 °C i lang tid, og chrom-nikkel-legeret materiale undergår krybdannelse efter ca. 1 år, hvilket kræver hyppige nedlukninger til udskiftning og alvorligt påvirker produktionseffektiviteten. Løsning: Alle standkomponenter erstattes med TZM-molybdænlegering (titan-zirkonium-molybdænlegering).
Ingen deformation ved 1100 °C i lang tid
Levetid forlænget fra 1 til 6 år (6 gange længere levetid)
Betydelig reduktion af frekvensen af nedlukninger til udskiftning med betydelige samlede økonomiske fordele
Konklusion: TZM-molybdænlegering er det standardforetrukne materiale til strukturelle komponenter i petrokemiske ovne til høj temperatur.
Tilfælde 3: Udfordring ved renovering af indre foring til hydrogeneringsreaktoren hos Shandong Hengyuan Petrochemical: Hydrogeneringsreaktoren (indvendig diameter 3 meter, 430 °C, 15 MPa, medie indeholdende H₂S, ammoniak og chloridioner) havde en indre foring af rustfrit stål 316L, der udviklede lokal pitting og hydrogenblærer efter tre års drift, hvilket udgjorde en eksplosionsrisiko. Løsning: Indervæggen svejet med 10 mm tyk molybdæn-tungsten-komposit-nikkelbaseret legering (C276, 13 % molybdæn, 3 % tungsten).
Kontinuerlig sikker drift i 25 år uden spændingskorrosionsrevner eller hydrogenembrittlement-fejl; årlig korrosionstyndelse på kun 0,1 mm
Opfylder API-standarderne for sikkerhed ved raffinaderi- og petrokemiske trykbeholdere
Investeringen i svejse-renovering udgør kun 1/5 af omkostningerne ved at erstatte udstyret helt.
Konklusion: Svejseteknologien med molybdæn-tungsten-nikkelbaseret legering kombinerer sikkerhed og økonomi og er en moden løsning til anti-korrosionsrenovering af hydrogeneringsreaktorer.
Kerneværdien af wolfram-molybdæn-materialer inden for petrokemisk industri afspejles i tre aspekter:
1. Sikkerhed og pålidelighed – opretholdelse af strukturel integritet under ekstreme forhold og eliminering af sikkerhedsrisici;
2. Økonomisk effektivitet – forlængelse af udstyrets levetid med 3–8 gange, hvor ombygningsomkostningerne langt er lavere end omkostningerne ved udskiftning af udstyr; 3. Industrielle tilpasningsmuligheder – dækker hele værdikæden fra olieudvinding til raffinering og kemisk forarbejdning og understøtter moderniseringen af petrokemisk industri mod længere cyklusser og højere sikkerhed.
Da petrokemiske anlæg bliver større og mere komplekse, vil wolfram- og molybdænmaterialer spille en stadig vigtigere rolle i nøgleudstyr under ekstreme forhold.
EN
