A volfrám-molibdén anyagok ellenállnak a magas hőmérsékletnek és a korróziónak, ezért alkalmasak a petrochemiai iparban uralkodó extrém körülményekre. Három példa bemutatja, hogy azok képesek 3–8-szorosan meghosszabbítani a berendezések élettartamát, miközben a felújítási beruházás csak az új berendezések beszerzési költségének ötöde, így hatékonyan biztosítva a létesítmények hosszú távú biztonságos üzemelését.
A petrokémiai ipar minden folyamatot magában foglal, kezdve az olajkitermeléstől, a nyersolaj finomításán át az etilén-hasításon, a hidrogénezéses finomításon és a CCUS szén-dioxid-lekötésen. Hosszú ideje extrém körülményekkel szembesül, mint például magas hőmérséklet (1000 °C felett), nagy nyomás (15 MPa felett), erős korrodáló hatás (H₂S, CO₂, klórionok stb.) és intenzív kopás. A szokványos rozsdamentes acél és a nikkel-alapú ötvözetek hajlamosak a magas hőmérsékleten fellépő lassú alakváltozásra (kúszás), oxidációs repedések kialakulására, lyukasodásra (pitting) és hidrogén-károsodásra ezen körülmények között, ami gyakori berendezésleállásokhoz és akár biztonsági balesetekhez is vezethet.
A volfrám és a molibdén, mint magas olvadáspontú hőálló fémek, olvadáspontjuk rendre 3422 °C és 2622 °C, és olyan jellemzőkkel rendelkeznek, mint a magas hőmérséklet-állóság, a korrózióállóság, az alacsony hőtágulási együttható és a kopásállóság. A petro-kémiai iparban négy fő alkalmazási irány alakult ki: magas hőmérsékletű hőálló szerkezeti alkatrészek, kemény, kopásálló ötvözetalkatrészek, korrózióálló bevonatok/ötvözet-adalékok, valamint katalitikus kémiai nyersanyagok. Az alábbiakban három esettanulmányon keresztül mutatjuk be a volfrám-molibdén anyagok tényleges alkalmazási eredményeit.
1. eset: A Shengli–olajmező palaolaj CCUS-fúrási kútcsöveinek fűtési körülményeire vonatkozó kihívás: A Shengli–olajmező Liye 1HF palaolaj kútjában CO₂–injekciót alkalmaznak a kinyeréshez, és a folyékony CO₂ nagynyomású szabályozása miatt a csővezeték gyorsan lehűl és befagy. A termelt folyadék CO₂–t, képződési vizet és hidrogén-szulfidot tartalmaz, így összetett korróziós környezetet eredményez. A hagyományos rozsdamentes acél fűtőcsövek 3 hónapon belül korródnak és átlyukadnak, ami leállásokhoz vezet. Megoldás: Egyedi volfrámötvözetből készült kompozit fűtőcsövek (volfrámötvözet fűtőalap + aluminium-nitrid szigetelőréteg).
99% elektromos fűtési átalakítási hatékonyság, a fűtési sebesség 4-szeresére nőtt
24 hónapos folyamatos üzem, korrózió- vagy eróziókárosodás nélkül
A csővezeték befagyását és elzáródását teljesen megoldja, egy kút leállásos karbantartását 12-szeresére csökkenti
Alacsony hőtágulási együttható, hőmérsékletváltás során nincs hegesztési repedés
Következtetés: A volfrám ötvözetből készült fűtőcsövek alkalmasak a CCUS-ra és a nem hagyományos kivonási eljárásokra, amelyeknél drasztikus hőmérsékletkülönbségek lépnek fel.
2. eset: A láncoló kemence tartóelemeinek állapotával kapcsolatos kihívás a lanzhoui petrokémiai üzemben: A láncoló kemence tartóelemei hosszú ideig 1100 °C-on működnek, és az arany-nikkel ötvözetből készült anyag kb. 1 év elteltével lassú alakváltozást (kúszást) szenved, ezért gyakori leállításra és cserére van szükség, ami komolyan befolyásolja a termelési hatékonyságot. Megoldás: Az összes tartóelemet TZM molibdén ötvözetből (titanium-cirkónium-molibdén ötvözet) készült tartóelemekre cserélték.
Nincs deformáció hosszú ideig 1100 °C-on
Élettartam meghosszabbítva 1 évről 6 évre (6-szoros meghosszabbítás)
A leállítások és cserék gyakorisága jelentősen csökken, ami jelentős általános gazdasági előnyöket eredményez
Következtetés: A TZM molibdén ötvözet a petrokémiai iparban a magas hőmérsékleten működő kemencék szerkezeti elemeinek szabványos, elsődleges választása.
3. eset: A Shandong Hengyuan Petrochemical hidrogénező reaktorának belső kivitelének felújítási kihívása: A hidrogénező reaktor (3 méteres belső átmérő, 430 °C, 15 MPa, közeg: H₂S, ammónia és klórionok) 316L rozsdamentes acél belső kivitelében helyi pittings és hidrogénhólyag-képződés alakult ki a 3 évnyi üzemeltetés után, ami robbanásveszélyt jelentett. Megoldás: A belső falat 10 mm vastag molibdén–volfrám–összetett nikkelalapú ötvözettel (C276, 13 % molibdén, 3 % volfrám) hegesztették be.
Folyamatos biztonságos üzemelés 25 éven át, nem alakult ki feszültségkorrozión alapuló repedés vagy hidrogénkeményedés, az éves korróziós vékonyodás csupán 0,1 mm
Megfelel az API finomítási és petrokémiai nyomástartó edényekre vonatkozó biztonsági szabványainak
A hegesztéses felújítás beruházása csak az új berendezés kicserélésének ötöde
Következtetés: A molibdén–volfrám–nikkelalapú ötvözetek hegesztéses technológiája egyaránt biztosítja a biztonságot és a gazdaságosságot, és kiforrott megoldást jelent a hidrogénező reaktorok korrózióállóságának javítására.
A volfrám-molibdén anyagok petrokémiai területen tapasztalható alapvető értéke három szempontból mutatkozik meg:
1. Biztonság és megbízhatóság – a szerkezeti integritás fenntartása extrém körülmények között, valamint a biztonsági kockázatok kiküszöbölése;
2. Gazdaságosság – a berendezések élettartamának 3–8-szoros meghosszabbítása, a felújítási költségek jelentősen alacsonyabbak, mint az új berendezések beszerzésének költsége; 3. Ipari alkalmazkodóképesség – az egész ipari láncot lefedi, a nyersolaj kitermelésétől kezdve a finomításon és vegyipari feldolgozáson át, támogatva a petrokémiai ipar fejlesztését hosszabb ciklusokra és magasabb biztonságra.
Ahogy a petrokémiai létesítmények egyre nagyobbak és összetettebbek lesznek, a volfrám- és molibdénanyagok egyre fontosabb szerepet fognak játszani a kulcsberendezésekben extrém körülmények között.
EN
