Volframo ir molibdeno medžiagos yra atsparios aukštai temperatūrai ir korozijai, todėl tinka ekstremalioms sąlygoms naftos ir chemijos pramonėje. Trys atvejai parodo, kad jos gali padidinti įrangos tarnavimo laiką 3–8 kartus, o modernizavimo investicijos sudaro tik 1/5 naujos įrangos įsigijimo išlaidų, taip veiksmingai užtikrinant įrengimų ilgalaikį saugų veikimą.
Naftos cheminė pramonė apima visus procesus – nuo naftos išgavimo, žaliųjų naftos perdirbimo, etileno skildinimo, vandenilio rafinavimo ir CO₂ surinkimo, naudojant CCUS technologiją. Ji jau seniai susiduria su ekstremaliais sąlygomis, tokiais kaip aukšta temperatūra (virš 1000 °C), didelis slėgis (virš 15 MPa), stiprus korozinis poveikis (H₂S, CO₂, chlorido jonai ir kt.) bei intensyvus ausinimas. Įprastiniai nerūdijantys plienai ir nikeliu pagrįsti lydiniai šiomis sąlygomis linkę deformuotis dėl aukštų temperatūrų sukeltos lėtos deformacijos (krepavimo), oksiduotis, susidaryti duobutėms ir įtrūkti, taip pat kaupti vandenilį, dėl ko sumažėja medžiagos stiprumas ir atsparumas, todėl įranga dažnai sustabdoma, o kartais kyla saugos incidentų.
Volframas ir molibdenas, kaip aukšto lydymosi taško ugniai atsparūs metalai, turi lydymosi temperatūras atitinkamai 3422 °C ir 2622 °C bei pasižymi tokiais savybėmis kaip atsparumas aukštai temperatūrai, korozijai, mažas šiluminio plėtimosi koeficientas ir dėvėjimuisi atsparumas. Naftos ir chemijos pramonėje susiformavo keturios pagrindinės taikymo kryptys: aukštos temperatūros ugniai atsparūs konstrukciniai elementai, kieti dėvėjimuisi atsparūs lydiniai, korozijai atsparūs dangalai/lydinių priedai ir katalizinės cheminės žaliavos. Toliau pateikiami trys atvejo tyrimai, kurie iliustruoja volframо-molibdeno medžiagų faktinį taikymą.
Atvejis 1: Šenglio naftos lauko šlapios naftos CCUS gręžinio žiemą kylančios temperatūros sąlygų iššūkis: Šenglio naftos lauko Liye 1HF šlapios naftos gręžinys naudoja CO₂ injekciją naftai išgauti, o didelio slėgio skystojo CO₂ susiaurinimas sukelia vamzdyno greitą atšalimą ir užšalimą. Išgautas skystis yra sudarytas iš CO₂, formacinio vandens ir sieros vandenilio, kuris sukuria sudėtinę korozinę aplinką. Įprasti nerūdijančiojo plieno šildymo vamzdžiai koroduoja ir peršauna per 3 mėnesius, todėl gręžinys turi būti sustabdytas. Sprendimas: Specialiai sukurti volframo lydinio kompozitiniai šildymo vamzdžiai (volframo lydinio šildymo pagrindas + aliuminio nitrido izoliacinis sluoksnis).
Pagrindinis veiksmingumas:
Elektros šildymo konversijos efektyvumas – 99 %, šildymo greitis padidėjo keturgubai
Tolydus veikimas 24 mėnesius be jokios korozijos ar erozijos žalos
Visiškai pašalinamas vamzdyno užšalimas ir užsikimšimas, vieno gręžinio sustabdymų ir techninės priežiūros reikalavimų sumažinimas 12 kartų
Žemas šiluminio plėtimosi koeficientas, temperatūros kaitos metu suvirintos siūlės nesutrūksta
Išvada: Volframo lydinių šildymo vamzdžiai yra tinkami naudoti anglies dioksido surinkimo, naudojant anglies dioksido naudojimą ir saugojimą (CCUS), bei netradicinėse išgaunamosiose technologijose, kuriose temperatūros skirtumai yra labai dideli.
Atvejis 2: Etileno skilimo krosnies (Lanzhou Petrochemical) atraminės detalės sąlygų problema: Skilimo krosnies atraminės detalės veikia 1100 °C temperatūroje ilgą laiką, o chromo-nikelio lydinys po maždaug vienerių metų patiria sukimo deformaciją, todėl reikia dažnai sustabdyti gamybą ir keisti detales, kas rimtai veikia gamybos efektyvumą. Sprendimas: Visos atraminės detalės pakeistos TZM molibdeno lydiniu (titano-cirkonio-molibdeno lydiniu).
Pagrindinis veiksmingumas:
Nesideformuoja 1100 °C temperatūroje ilgą laiką
Naudojimo trukmė pratęsta nuo 1 metų iki 6 metų (6 kartus ilgesnė)
Žymiai sumažina sustabdymų ir detalių keitimo dažnumą, užtikrindama reikšmingą bendrą ekonominį naudingumą
Išvada: TZM molibdeno lydinys yra standartinis, pageidaujamas medžiaga naudoti naftos cheminės pramonės aukštos temperatūros krosnių konstrukcinėms detalėms.
Atvejis 3: Šandong Hengyuan naftos cheminės pramonės vandenilio reaktoriaus vidinės apdailos renovavimo iššūkis: vandenilio reaktorius (vidinis skersmuo – 3 m, 430 °C, 15 MPa, aplinkoje – H₂S, amoniakas ir chlorido jonai) turėjo 316L nerūdijančiojo plieno vidinę apdailą, kuri po 3 metų eksploatacijos susidėjo vietomis (susidėjo duobutės ir vandenilio pūslės), keliaudama sprogimo saugos pavojų. Sprendimas: vidinė siena suvirinta 10 mm storio molibdeno ir volframo sudėtinės nikelinės lydinio (C276, 13 % molibdeno, 3 % volframo) plokštėmis.
Pagrindinis veiksmingumas:
Nepertraukiamas saugus veikimas 25 metus, įtrūkimų dėl įtemptumo korozijoje arba vandenilio embritinimo nepastebėta, metinis korozinis storio mažėjimas – tik 0,1 mm
Atitinka API naftos perdirbimo ir petrochemijos slėgio indų saugos standartus
Suvirinimo renovavimo investicijos yra tik penktadalis naujos įrangos pakeitimo sąnaudų
Išvada: molibdeno ir volframo nikelinio lydinio suvirinimo technologija derina saugumą ir ekonomiškumą, todėl tai patvirtinta technologija vandenilio reaktorių korozijos atsparumo renovavimui.
Volframo-molibdeno medžiagų pagrindinė vertė naftos ir chemijos srityje atsiskleidžia trimis aspektais:
1. Saugumas ir patikimumas – struktūrinė vientisumą išlaikant ekstremaliose sąlygose ir pašalinant saugos pavojus;
2. Ekonomiškumas – įrenginių tarnavimo laiko pailginimas 3–8 kartus, o modernizavimo išlaidos žymiai mažesnės nei įrenginių keitimo išlaidos; 3. Pramonės pritaikymas – apima visą pramoninę grandinę nuo naftos gavybos iki perdirbimo ir cheminės apdorojimo, taip remiant naftos ir chemijos pramonės modernizavimą ilgesniems ciklams ir didesniam saugumui.
Kai naftos ir chemijos įmonių objektai tampa vis didesni ir sudėtingesni, volframo ir molibdeno medžiagos vis svarbesnę rolę bus vaidins pagrindiniuose įrenginiuose ekstremaliomis sąlygomis.
EN
