Wolframi-molybdeenimateriaalit kestävät korkeita lämpötiloja ja korroosiota ja ovat sopivia petrokemiallisen teollisuuden äärimmäisiin olosuhteisiin. Kolme tapausta osoittavat, että ne voivat pidentää laitteiden käyttöikää 3–8-kertaisesti, kun remonttisijoituksen suuruus on vain viidesosa uusien laitteiden hankintakustannuksista, mikä varmistaa tehokkaasti koko asennusten pitkäaikaisen turvallisen toiminnan.
Petrokemian teollisuus kattaa kaikki prosessit öljyn noutamisesta, raakamaan öljyn jalostukseen, etyleenin murtamiseen, vetyjen hydrogenerointiin ja CCUS-hiilidioksidin talteenottoon. Se on pitkään kohtannut äärimmäisiä olosuhteita, kuten korkeita lämpötiloja (yli 1000 °C), korkeita paineita (yli 15 MPa), voimakasta korroosiota (H₂S, CO₂, kloridioni jne.) ja kovaa kulumista. Tavalliset ruostumattomat teräkset ja nikkeli-pohjaiset seokset ovat alttiita korkealämpöiselle kriipumismuodonmuutokselle, hapettumismurtumille, pisteikäsille rei’ityksille ja vetyhauraastumisen aiheuttamille vioille näissä olosuhteissa, mikä johtaa usein laitteiston pysäyttyviin ja jopa turvallisuusonnettomuuksiin.
Wolfram ja molybdeeni ovat korkean sulamispisteen refraktäärisiä metalleja, joiden sulamispisteet ovat vastaavasti 3422 °C ja 2622 °C, ja joilla on ominaisuuksia, kuten korkean lämpötilan kestävyys, korroosion kestävyys, alhainen lämpölaajenemiskerroin ja kulumisvastus. Petrokemiallisella alalla on muodostunut neljä pääasiallista sovellusalueetta: korkean lämpötilan refraktääriset rakennusosat, kovat kulumisvastaiset seososat, korroosiota estävät pinnoitteet/seoslisäaineet sekä katalyyttiset kemikaaliraaka-aineet. Seuraavassa esitetään volframimolybdeenimateriaalien todellisia sovellustuloksia kolmen tapaustutkimuksen avulla.
Tapaus 1: Lämmityksen haasteet CCUS-kaivon putkistossa Shenglin öljykentällä: Shenglin öljykentän Liye 1HF-savikivikaivossa käytetään hiilidioksidin (CO₂) injektointia öljyn talteenottoon, ja nestemäisen CO₂:n korkeapaineinen venttiilöinti aiheuttaa putkiston nopean jäähtymisen ja jäätyminen. Tuotettu neste sisältää CO₂:ta, maakerrosten vettä ja rikkihappoa, mikä muodostaa monitasoisen korroosioympäristön. Perinteiset ruostumattomasta teräksestä valmistetut lämmitysputket kulumalla ja läpikuultavaksi korrodoituvat kolmen kuukauden sisällä, mikä johtaa pysäytyksiin. Ratkaisu: Mukautetut volframiseoksesta valmistetut yhdistelmälämmitysputket (volframiseoksen lämmitysperusta + alumiininitridieristekerros).
Sähkölämmityksen muuntotehokkuus 99 %, lämmitysnopeus kasvanut nelinkertaiseksi
Jatkuvaa toimintaa 24 kuukautta, ei korroosio- tai kulutustuhkaa
Ratkaisu täysin putkiston jäätyminen ja tukos, mikä vähentää yhden kaivon pysäytyksiä ja huoltotoimenpiteitä 12-kertaisesti
Alhainen lämpölaajenemiskerroin, hitsaus ei halkeile lämpötilan vaihteluiden aikana
Johtopäätös: Wolframiseoksesta valmistetut lämmitysputket ovat soveltuvia CCUS- ja epätavallisiin eristysmenetelmiin, joissa esiintyy voimakkaita lämpötilaeroja.
Tapaus 2: Etyleenikrakkausuunin tukikomponenttien kunnon haaste Lanzhoun petrokemiallisen tehtaan uunissa: Krakkausuunin tukikomponentit toimivat 1100 °C:n lämpötilassa pitkään, ja kromi-nikkeliseoksen materiaali kärsii kriipymämuodonmuutoksesta noin vuoden kuluttua, mikä vaatii usein pysäytyksiä vaihtoa varten ja vaikuttaa vakavasti tuotannon tehokkuuteen. Ratkaisu: Kaikki tukikomponentit vaihdettiin TZM-molybdeeniseoksesta (titaani–zirkonium–molybdeeniseos) valmistettuihin komponentteihin.
Ei muodonmuutosta 1100 °C:ssa pitkän aikaa
Elinaika pidennetty yhdestä kuudeksi vuodeksi (6-kertainen pidentäminen)
Pysäytyksiä vaihtoa varten merkittävästi vähennetty, mikä tuo merkittäviä kokonaistaloudellisia etuja
Johtopäätös: TZM-molybdeeniseos on standardina suositeltava materiaali petrokemiallisten korkealämpötilauunien rakenteellisiin komponentteihin.
Tapaus 3: Shandong Hengyuan Petrochemicalin hydrogenerointireaktorin sisäpintakorjaus – haaste: Hydrogenerointireaktorin (sisähalkaisija 3 metriä, 430 °C, 15 MPa, väliaineessa H₂S:ta, ammoniakkia ja kloridi-ioneja) 316L-ruostumaton teräs -sisäpinta kehitti paikallisesti syövytystä ja vetykuplia kolmen vuoden käytön jälkeen, mikä aiheutti räjähdysvaaran. Ratkaisu: Sisäseinä hitsattu 10 mm paksuisella molybdeeni-tungsten-seoksesta valmistetulla nikkeli-pohjaisella seoksella (C276, 13 % molybdeenia, 3 % tungstenia).
Jatkuvaa turvallista käyttöä 25 vuoden ajan, ei jännityssyrjäytysmurtumia tai vetyhaurastumista, vuotuinen korroosiokehitys vain 0,1 mm
Täyttää API:n tietoja jalostus- ja petrokemiallisista paineastioista koskevat turvallisuusstandardit
Hitsauskorjausinvestointi on vain viidesosa uuden laitteiston hankinnasta
Johtopäätös: Molybdeeni-tungsten-nikkeli-pohjaisten seosten hitsausteknologia yhdistää turvallisuuden ja taloudellisuuden ja on kypsä ratkaisu hydrogenerointireaktorien korroosiosuojauksen parantamiseen.
Tungsten-molybdeenimateriaalien ydinarvo petrokemiallisessa alassa ilmenee kolmessa asiassa:
1. Turvallisuus ja luotettavuus – rakenteellisen eheytetyn säilyttäminen äärimmäisissä olosuhteissa ja turvallisuusuhkien poistaminen;
2. Taloudellisuus – laitteiston käyttöikä kasvaa 3–8-kertaiseksi, ja uudistuskustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat kuin laitteiston korvaamiskustannukset; 3. Teollisuuden sopeutuminen – kattaa koko teollisuusketjun öljynottoon, jalostukseen ja kemialliseen käsittelyyn saakka ja tukee petrokemiallisen teollisuuden kehitystä pidempiin käyttöjaksoihin ja korkeampaan turvallisuustasoon.
Kun petrokemialliset laitokset muuttuvat yhä suuremmiksi ja monimutkaisemmiksi, tungsten- ja molybdeenimateriaalit saavat yhä tärkeämmän roolin avainlaitteissa äärimmäisissä olosuhteissa.
EN
