Wolfraam-molybdeenmaterialen zijn bestand tegen hoge temperaturen en corrosie en daarom geschikt voor extreme omstandigheden in de petrochemische industrie. Drie voorbeelden tonen aan dat zij de levensduur van apparatuur met 3 tot 8 keer kunnen verlengen, terwijl de investering voor renovatie slechts 1/5 bedraagt van die voor nieuwe apparatuur, waardoor de langetermijnveilige werking van de installaties effectief wordt gewaarborgd.
De petrochemische industrie omvat alle processen van olie-extractie, raffinage van aardolie, ethyleenkraken, hydrogeneringsraffinage en CCUS-koolstofafvang. Deze industrie staat al geruime tijd voor extreme omstandigheden zoals hoge temperaturen (boven 1000 °C), hoge druk (boven 15 MPa), sterke corrosie (H₂S, CO₂, chloride-ionen, enz.) en sterke slijtage. Gewone roestvaststaalsoorten en nikkelgebaseerde legeringen zijn onder deze omstandigheden gevoelig voor kriptrekking bij hoge temperatuur, oxidatiebarsten, putcorrosie en waterstofembrittlement, wat leidt tot frequente uitschakelingen van apparatuur en zelfs veiligheidsincidenten.
Wolfraam en molybdeen, als refractaire metalen met een hoog smeltpunt, hebben respectievelijk smeltpunten van 3422 °C en 2622 °C en kenmerken zoals hittebestendigheid, corrosiebestendigheid, een lage coëfficiënt van thermische uitzetting en slijtvastheid. Op het gebied van petrochemie zijn vier belangrijke toepassingsrichtingen ontstaan: hittebestendige structurele componenten voor hoge temperaturen, harde slijtvaste legeringsonderdelen, corrosiebestendige coatings/legeringstoepassingen en katalytische chemische grondstoffen. Hieronder worden de daadwerkelijke toepassingsresultaten van wolfraam-molybdeenmaterialen gepresenteerd aan de hand van drie casestudies.
Geval 1: Uitdaging voor de verwarmingsomstandigheden van de CCUS-boorputbuis van de schalieolie van het Shengli-olieveld: De schalieolieput Liye 1HF van het Shengli-olieveld maakt gebruik van CO₂-injectie voor winning, en de hogedruk-drukverlaging van vloeibaar CO₂ veroorzaakt een snelle afkoeling en bevriezing van de pijpleiding. Het geproduceerde vloeibare mengsel bevat CO₂, formatiewater en waterstofsulfide, waardoor een samengestelde corrosieomgeving ontstaat. De conventionele roestvrijstalen verwarmingsbuizen corroderen en perforeren binnen 3 maanden, wat leidt tot stilstand. Oplossing: Aangepaste verwarmingsbuizen van wolfraamlegering (wolfraamlegeringsverwarmingsbasis + aluminiumnitride-isolatielaag).
Elektrische verwarmingsefficiëntie van 99 %, verwarmingssnelheid verhoogd met een factor 4
Ononderbroken bedrijf gedurende 24 maanden, zonder corrosie- of erosieschade
Bevriezing en verstopping van de pijpleiding worden volledig opgelost, waardoor de stilstand voor onderhoud per put 12 keer wordt verminderd
Lage thermische uitzettingscoëfficiënt, geen lasbarstingen bij temperatuurwisseling
Conclusie: Verwarmingsbuizen van wolfraamlegering zijn geschikt voor CCUS en onconventionele winning met extreme temperatuurverschillen.
Case 2: Uitdaging met betrekking tot de staat van ondersteunende componenten voor de ethyleenkraker van Lanzhou Petrochemical: De ondersteunende componenten van de kraker werken langdurig bij 1100 °C, waardoor het chroom-nikkellegeringsmateriaal na ongeveer één jaar kript en vervormt, wat regelmatige stilstanden voor vervanging vereist en de productie-efficiëntie ernstig aantast. Oplossing: Alle ondersteunende componenten zijn vervangen door TZM-molybdeenlegering (titanium-zirkonium-molybdeenlegering).
Geen vervorming bij 1100 °C gedurende lange tijd
Levensduur verlengd van 1 jaar naar 6 jaar (6× verlenging)
Aanzienlijke vermindering van de frequentie van stilstanden voor vervanging, met aanzienlijke algehele economische voordelen
Conclusie: TZM-molybdeenlegering is het standaard, voorkeursmateriaal voor structurele componenten van petrochemische hoogtemperatuurovens.
Geval 3: Uitdaging bij renovatie van de binnenvoering van de hydrogeneringsreactor van Shandong Hengyuan Petrochemical: De hydrogeneringsreactor (binnendiameter 3 meter, 430 °C, 15 MPa, medium met H₂S, ammoniak en chloride-ionen) had een binnenvoering van roestvast staal 316L die na 3 jaar bedrijf plaatselijke putcorrosie en waterstofblistering vertoonde, wat een explosiegevaar opleverde. Oplossing: Binnenwand gelast met een 10 mm dikke molybdeen-tungsten-composiet nikkelgebaseerde legering (C276, 13 % molybdeen, 3 % tungsten).
Ononderbroken veilige werking gedurende 25 jaar, geen spanningscorrosiescheuring of waterstofembrittlement-failure, jaarlijkse corrosiediktevermindering van slechts 0,1 mm
Voldoet aan de API-normen voor veiligheid van raffinaderij- en petrochemische drukvaten
Investering in lasrenovatie is slechts 1/5 van de kosten voor vervanging door nieuwe apparatuur
Conclusie: De las-technologie met molybdeen-tungsten-nikkelgebaseerde legering combineert veiligheid en economie en is een volwassen oplossing voor anti-corrosie-renovatie van hydrogeneringsreactoren.
De kernwaarde van wolfraam-molybdeenmaterialen op het gebied van de petrochemie komt tot stand op drie manieren:
1. Veiligheid en betrouwbaarheid – behoud van structurele integriteit onder extreme omstandigheden en eliminatie van veiligheidsrisico’s;
2. Economische efficiëntie – verlenging van de levensduur van apparatuur met 3–8 keer, waarbij renovatiekosten ver onder die van vervanging van de apparatuur liggen; 3. Industriële aanpassingsvermogen – bestrijkt de gehele industriële keten, van oliewinning via raffinage tot chemische verwerking, en ondersteunt de modernisering van de petrochemische industrie naar langere cycli en hogere veiligheid.
Naarmate petrochemische installaties steeds groter en complexer worden, zullen wolfraam- en molybdeenmaterialen een steeds belangrijkere rol gaan spelen in essentiële apparatuur onder extreme omstandigheden.
EN
