Los materiales de tungsteno-molibdeno resisten altas temperaturas y la corrosión, por lo que son adecuados para condiciones extremas en la industria petroquímica. Tres casos demuestran que pueden extender la vida útil del equipo entre 3 y 8 veces, mientras que la inversión para su renovación representa únicamente 1/5 de la inversión requerida para equipos nuevos, garantizando así de forma eficaz la operación segura a largo plazo de las instalaciones.
La industria petroquímica abarca todos los procesos, desde la extracción de petróleo, el refinado del crudo, la craqueo del etileno, el refinado por hidrogenación y la captura de carbono CCUS. Desde hace tiempo se enfrenta a condiciones extremas, como altas temperaturas (superiores a 1000 °C), alta presión (superior a 15 MPa), fuerte corrosión (H₂S, CO₂, iones cloruro, etc.) y desgaste elevado. Los aceros inoxidables convencionales y las aleaciones a base de níquel son propensos a sufrir deformación por fluencia a altas temperaturas, agrietamiento por oxidación, perforación por picaduras y fragilización por hidrógeno en estas condiciones, lo que provoca paradas frecuentes de los equipos e incluso accidentes de seguridad.
El tungsteno y el molibdeno, como metales refractarios de alto punto de fusión, tienen puntos de fusión de 3422 °C y 2622 °C, respectivamente, y presentan características como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, bajo coeficiente de expansión térmica y resistencia al desgaste. En el sector petroquímico, se han desarrollado cuatro grandes direcciones de aplicación: componentes estructurales refractarios de alta temperatura, piezas de aleaciones duras resistentes al desgaste, recubrimientos anticorrosivos/aditivos para aleaciones y materias primas químicas catalíticas. A continuación se presentan los resultados reales de aplicación de los materiales de tungsteno-molibdeno mediante tres estudios de caso.
Caso 1: Desafío de condiciones de calentamiento para el pozo CCUS del yacimiento de petróleo de esquisto de Shengli: El pozo de petróleo de esquisto Liye 1HF del yacimiento de petróleo de Shengli utiliza la inyección de CO₂ para la extracción, y la estrangulación a alta presión del CO₂ líquido provoca un enfriamiento y congelación rápidos de la tubería. El fluido producido contiene CO₂, agua de formación y sulfuro de hidrógeno, creando un entorno corrosivo compuesto. Los tubos calefactores convencionales de acero inoxidable se corroen y perforan en menos de tres meses, provocando paradas. Solución: Tubos calefactores compuestos personalizados de aleación de tungsteno (base calefactora de aleación de tungsteno + capa aislante de nitruro de aluminio).
Eficiencia de conversión eléctrica en calor del 99 %; velocidad de calentamiento incrementada en 4 veces
Funcionamiento continuo durante 24 meses, sin daños por corrosión ni erosión
Resuelve completamente la congelación y obstrucción de la tubería, reduciendo las paradas para mantenimiento en un solo pozo en 12 veces
Bajo coeficiente de expansión térmica; ausencia de grietas en las soldaduras durante los ciclos alternados de temperatura
Conclusión: Los tubos calefactores de aleación de tungsteno son adecuados para las aplicaciones CCUS y la extracción no convencional con diferencias extremas de temperatura.
Caso 2: Desafío relacionado con el estado de los componentes de soporte del horno de craqueo de etileno de Lanzhou Petrochemical: los componentes de soporte del horno de craqueo operan a 1100 °C durante largos periodos, y el material de aleación de cromo-níquel sufre deformación por fluencia tras aproximadamente un año, lo que requiere paradas frecuentes para su sustitución, afectando gravemente la eficiencia productiva. Solución: Todos los componentes de soporte se sustituyeron por componentes de aleación de molibdeno TZM (aleación de titanio-zirconio-molibdeno).
Sin deformación a 1100 °C durante largos periodos
Vida útil ampliada de 1 año a 6 años (incremento de 6 veces)
Reducción significativa de la frecuencia de paradas para sustitución, con importantes beneficios económicos globales
Conclusión: La aleación de molibdeno TZM es el material preferido estándar para componentes estructurales de hornos petroquímicos de alta temperatura.
Caso 3: Desafío de renovación del revestimiento interno del reactor de hidrogenación de Shandong Hengyuan Petrochemical: El reactor de hidrogenación (diámetro interno de 3 metros, 430 °C, 15 MPa, medio que contiene H₂S, amoníaco e iones cloruro) contaba con un revestimiento interno de acero inoxidable 316L que presentó picaduras locales y ampollas por hidrógeno tras 3 años de operación, lo que suponía un riesgo de explosión. Solución: Soldadura en la pared interna con una aleación a base de níquel compuesta de molibdeno y tungsteno de 10 mm de espesor (C276, 13 % de molibdeno, 3 % de tungsteno).
Funcionamiento seguro continuo durante 25 años, sin grietas por corrosión bajo tensión ni fallos por fragilización por hidrógeno; reducción anual por corrosión de solo 0,1 mm
Cumple con las normas API de seguridad para recipientes a presión en refinerías y plantas petroquímicas
La inversión en soldadura para la renovación representa solo 1/5 del costo de reemplazo del equipo nuevo
Conclusión: La tecnología de soldadura con aleación a base de níquel con molibdeno y tungsteno combina seguridad y economía, constituyendo una solución madura para la renovación anticorrosiva de reactores de hidrogenación.
El valor fundamental de los materiales de tungsteno-molibdeno en el sector petroquímico se refleja en tres aspectos:
1. Seguridad y fiabilidad: mantienen la integridad estructural en condiciones extremas y eliminan riesgos para la seguridad;
2. Eficiencia económica: prolongan la vida útil de los equipos entre 3 y 8 veces, con costos de renovación mucho menores que los de sustitución del equipo; 3. Adaptabilidad industrial: abarcan toda la cadena de valor industrial, desde la extracción de petróleo hasta el refinado y el procesamiento químico, apoyando la modernización de la industria petroquímica hacia ciclos más largos y mayores niveles de seguridad.
A medida que las instalaciones petroquímicas se vuelven cada vez más grandes y complejas, los materiales de tungsteno y molibdeno desempeñarán un papel cada vez más importante en equipos clave sometidos a condiciones extremas.
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