Τα υλικά βολφραμίου-μολυβδαινίου είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες και διάβρωση, κατάλληλα για ακραίες συνθήκες στην πετροχημική βιομηχανία. Τρεις περιπτώσεις δείχνουν ότι μπορούν να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού κατά 3–8 φορές, ενώ η επένδυση για ανακαίνιση αντιστοιχεί μόνο στο 1/5 της επένδυσης για νέο εξοπλισμό, διασφαλίζοντας αποτελεσματικά τη μακροχρόνια ασφαλή λειτουργία των εγκαταστάσεων.
Η πετροχημική βιομηχανία καλύπτει όλες τις διαδικασίες από την εξόρυξη πετρελαίου, την απόσταξη του ακατέργαστου πετρελαίου, την πυρόλυση του αιθυλενίου, την υδρογονοαποθείωση και την ανάκτηση, αποθήκευση και χρήση του διοξειδίου του άνθρακα (CCUS). Αντιμετωπίζει εδώ και πολύ καιρό ακραίες συνθήκες, όπως υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 1000°C), υψηλές πιέσεις (πάνω από 15 MPa), έντονη διάβρωση (H₂S, CO₂, χλωριούχα ιόντα κ.λπ.) και υψηλή φθορά. Τα συνηθισμένα ανοξείδωτα χάλυβα και οι κράματα νικελίου είναι ευάλωτα σε παραμορφώσεις λόγω θερμικής πλαστικότητας, οξείδωση και ρωγμές, επιφανειακές διαβρώσεις και εναπόθεση υδρογόνου, με αποτέλεσμα συχνές διακοπές λειτουργίας των εγκαταστάσεων και ακόμη και ατυχήματα.
Οι μολυβδαινίου και του βολφραμίου, ως μετάλλων ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες με υψηλό σημείο τήξης, έχουν σημεία τήξης 3422°C και 2622°C αντίστοιχα, με χαρακτηριστικά όπως αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή στη διάβρωση, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και αντοχή στη φθορά. Στον πετροχημικό τομέα, έχουν διαμορφωθεί τέσσερεις κύριες κατευθύνσεις εφαρμογής: υψηλοθερμοκρασιακά ανθεκτικά δομικά εξαρτήματα, σκληρά εξαρτήματα κραμάτων ανθεκτικών στη φθορά, επικαλύψεις και πρόσθετα κραμάτων ανθεκτικά στη διάβρωση, καθώς και καταλυτικές χημικές πρώτες ύλες. Τα παρακάτω παρουσιάζουν τα πραγματικά αποτελέσματα εφαρμογής των υλικών βολφραμίου-μολυβδαινίου μέσω τριών περιπτώσεων.
Περίπτωση 1: Πρόκληση συνθηκών θέρμανσης για το γεώτρησμα CCUS του πεδίου πετρελαίου σχιστόλιθου Shengli: Το γεώτρησμα σχιστόλιθου πετρελαίου Liye 1HF του πεδίου πετρελαίου Shengli χρησιμοποιεί έγχυση CO₂ για την εξόρυξη, και η υψηλής πίεσης στένωση του υγρού CO₂ προκαλεί την ταχεία ψύξη και παγωματοποίηση του αγωγού. Το παραγόμενο υγρό περιέχει CO₂, υδροφόρο νερό της μορφής και θειούχο υδρογόνο, δημιουργώντας ένα σύνθετο περιβάλλον διάβρωσης. Οι συμβατικοί θερμαντικοί σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα διαβρώνονται και διαπερνώνται εντός 3 μηνών, προκαλώντας σταματήματα λειτουργίας. Λύση: Εξειδικευμένοι σύνθετοι θερμαντικοί σωλήνες από κράμα βολφραμίου (βάση θέρμανσης από κράμα βολφραμίου + μονωτικό στρώμα νιτριδίου αργιλίου).
Βασική αποτελεσματικότητα:
Απόδοση ηλεκτρικής θέρμανσης 99%, ταχύτητα θέρμανσης αυξημένη κατά 4 φορές
Συνεχής λειτουργία επί 24 μήνες, χωρίς διάβρωση ή φθορά
Εξαλείφει πλήρως την παγωματοποίηση και την απόφραξη του αγωγού, μειώνοντας τα σταματήματα για συντήρηση κατά 12 φορές ανά γεώτρηση
Χαμηλός συντελεστής θερμικής διαστολής, καμία ρωγμή στις συγκολλήσεις κατά την εναλλαγή θερμοκρασιών
Συμπέρασμα: Οι θερμαινόμενοι σωλήνες από κράμα τουγκστένιου είναι κατάλληλοι για τις εφαρμογές CCUS και τη μη συμβατική εξόρυξη, όπου παρατηρούνται απότομες διαφορές θερμοκρασίας.
Περίπτωση 2: Πρόβλημα συνθηκών των στηρικτικών εξαρτημάτων στον κλιβάνο πυρόλυσης αιθυλενίου της Lanzhou Petrochemical: Τα στηρικτικά εξαρτήματα του κλιβάνου λειτουργούν επί μακρόν σε θερμοκρασία 1100°C, ενώ το κράμα χρωμίου-νικελίου υφίσταται πλαστική παραμόρφωση (creep) μετά από περίπου 1 έτος, με αποτέλεσμα να απαιτούνται συχνές στάσεις λειτουργίας για αντικατάσταση, γεγονός που επηρεάζει σοβαρά την απόδοση της παραγωγής. Λύση: Όλα τα στηρικτικά εξαρτήματα αντικαταστάθηκαν με στηρικτικά εξαρτήματα από κράμα TZM μολυβδένιου (κράμα τιτανίου-ζιρκονίου-μολυβδένιου).
Βασική αποτελεσματικότητα:
Καμία παραμόρφωση σε θερμοκρασία 1100°C επί μακρόν
Η διάρκεια ζωής επεκτάθηκε από 1 έτος σε 6 έτη (6-πλάσια επέκταση)
Μείωση σημαντικά της συχνότητας των στάσεων λειτουργίας για αντικατάσταση, με σημαντικά συνολικά οικονομικά οφέλη
Συμπέρασμα: Το κράμα TZM μολυβδένιου αποτελεί το τυποποιημένο προτιμώμενο υλικό για δομικά εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας σε πετροχημικούς κλιβάνους.
Περίπτωση 3: Πρόκληση ανακαίνισης του εσωτερικού επενδύσματος του αντιδραστήρα υδρογόνωσης της Shandong Hengyuan Petrochemical: Ο αντιδραστήρας υδρογόνωσης (εσωτερική διάμετρος 3 μέτρων, 430°C, 15 MPa, με μέσο που περιέχει H₂S, αμμωνία και ιόντα χλωρίου) είχε εσωτερικό επίστρωμα από ανοξείδωτο χάλυβα 316L, το οποίο ανέπτυξε τοπική πιτινγκ και φουσκώματα υδρογόνου μετά από 3 χρόνια λειτουργίας, δημιουργώντας κίνδυνο έκρηξης. Λύση: Συγκόλληση στο εσωτερικό τοίχωμα με σύνθετο νικέλιο-βάσης κράμα μολυβδαινίου-βολφραμίου πάχους 10 mm (C276, 13% μολυβδαίνιο, 3% βολφράμιο).
Βασική αποτελεσματικότητα:
Συνεχής ασφαλής λειτουργία για 25 χρόνια, χωρίς ρηγματώσεις λόγω διαβρωτικής τάσης ή θραύση λόγω εμπλουτισμού με υδρογόνο, ετήσια διαβρωτική λεπταίνση μόνο 0,1 mm
Ανταποκρίνεται στα πρότυπα ασφαλείας API για δεξαμενές υπό πίεση στην πετροχημική και την επεξεργασία πετρελαίου
Το κόστος επένδυσης για τη συγκόλληση ανακαίνισης αντιστοιχεί μόνο στο 1/5 του κόστους αντικατάστασης με νέο εξοπλισμό
Συμπέρασμα: Η τεχνολογία συγκόλλησης κραμάτων νικελίου-βάσης με μολυβδαίνιο και βολφράμιο συνδυάζει ασφάλεια και οικονομικότητα, αποτελώντας μια ώριμη λύση για την αντιδιαβρωτική ανακαίνιση αντιδραστήρων υδρογόνωσης.
Η βασική αξία των υλικών βολφραμίου-μολυβδαινίου στον πετροχημικό τομέα αντικατοπτρίζεται σε τρεις πτυχές:
1. Ασφάλεια και αξιοπιστία – διατήρηση της δομικής ακεραιότητας σε ακραίες συνθήκες και εξάλειψη κινδύνων για την ασφάλεια·
2. Οικονομική απόδοση – επέκταση της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού κατά 3–8 φορές, με το κόστος αναβάθμισης να είναι πολύ χαμηλότερο από το κόστος αντικατάστασης του εξοπλισμού· 3. Προσαρμοστικότητα στον κλάδο – Κάλυψη ολόκληρης της βιομηχανικής αλυσίδας, από την εξόρυξη πετρελαίου μέχρι την απόσταξη και τη χημική επεξεργασία, υποστηρίζοντας την αναβάθμιση του πετροχημικού τομέα προς μεγαλύτερες διάρκειες κύκλου και υψηλότερα επίπεδα ασφάλειας.
Καθώς οι πετροχημικές εγκαταστάσεις γίνονται ολοένα και μεγαλύτερες και πιο περίπλοκες, τα υλικά βολφραμίου και μολυβδαινίου θα διαδραματίζουν ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο σε κρίσιμο εξοπλισμό που λειτουργεί σε ακραίες συνθήκες.
EN
