Wolfram-molybdenmaterialer er motstandsdyktige mot høye temperaturer og korrosjon og egner seg derfor godt til ekstreme forhold i petrokjemisk industri. Tre tilfeller viser at de kan utvide utstyrets levetid med 3–8 ganger, mens investeringen for oppgradering utgjør bare 1/5 av kostnaden for nytt utstyr, noe som effektivt sikrer trygg langtidrdrift av anleggene.
Petroleums- og kjemikalieindustrien omfatter alle prosesser fra oljeutvinning, råoljeraffinering, etylenkrakkingsprosesser, hydrogeneringsraffinering og CCUS-karbonfangst. Den har lenge vært utsatt for ekstreme forhold som høye temperaturer (over 1000 °C), høyt trykk (over 15 MPa), sterke korrosive påvirkninger (H₂S, CO₂, kloridioner osv.) og kraftig slitasje. Vanlig rustfritt stål og nikkelbaserte legeringer er utsatt for høytemperaturkrypdeformasjon, oksidasjonsrevner, spottet perforasjon og hydrogenembrittlement under disse forholdene, noe som fører til hyppige utfall av utstyr og til og med sikkerhetsulykker.
Wolfram og molybden, som høy-smeltepunkt-kråftmetaller, har smeltepunkter på henholdsvis 3422 °C og 2622 °C, med egenskaper som høytemperaturmotstand, korrosjonsmotstand, lav varmeutvidelseskoeffisient og slitasjemotstand. I petrokjemisk industri har det blitt utviklet fire hovedanvendelsesområder: høytemperatur-kraftstrukturkomponenter, harde slitesterke legeringsdeler, korrosjonsbeskyttende belag/legeringstilsetninger og katalytiske kjemikalier. Nedenfor presenteres de faktiske anvendelsesresultatene av wolfram-molybden-materialer gjennom tre casestudier.
Tilfelle 1: Utfordring med oppvarming for CCUS-brønnrøret i Shengli-oljefeltets skiferolje: Liye 1HF-skiferoljebrønnen i Shengli-oljefeltet bruker CO₂-injeksjon for utvinning, og høytrykkstrotling av væskeformig CO₂ fører til rask avkjøling og isdannelse i rørledningen. Den produserte væsken inneholder CO₂, formasjonsvann og hydrogen-sulfid, noe som danner et sammensatt korrosjonsmiljø. Konvensjonelle oppvarmingsrør av rustfritt stål korroderer og får hull innen tre måneder, noe som fører til nedstengning. Løsning: Tilpassede oppvarmingsrør av tungstenlegeringskompositt (grunnlag av tungstenlegering + isolasjonslag av aluminiumnitrid).
Elektrisk oppvarmingskonverteringseffektivitet på 99 %, oppvarmingshastighet økt med fire ganger
Kontinuerlig drift i 24 måneder uten korrosjon eller erosjonsskade
Løser fullstendig problemet med isdannelse og tilstopping i rørledningen, og reduserer nedstengning for vedlikehold for en enkelt brønn med en faktor på 12
Lav koeffisient for termisk utvidelse, ingen sveisesprekker under temperaturvariasjoner
Konklusjon: Oppvarmingssrør av wolframlegering er egnet for CCUS og ukonvensjonell utvinning med store temperaturforskjeller.
Case 2: Utfordring knyttet til tilstanden til støttekomponenter i etylengkrakkovn ved Lanzhou Petrochemical: Støttekomponentene i krakkovnen opererer ved 1100 °C over lang tid, og krom-nikkel-legeringsmaterialet undergår krypdeformasjon etter ca. 1 år, noe som krever hyppige nedstenginger for utskiftning og alvorlig påvirker produksjonseffektiviteten. Løsning: Alle støttekomponenter erstattes med TZM-molybdenlegering (titan-zirkonium-molybdenlegering).
Ingen deformasjon ved 1100 °C over lang tid
Levetid utvidet fra 1 til 6 år (6 ganger lengre levetid)
Betydelig reduksjon i frekvensen av nedstenginger for utskiftning, med betydelige samlede økonomiske fordeler
Konklusjon: TZM-molybdenlegering er det standard foretrukne materialet for strukturelle komponenter i petrokjemiske ovner for høy temperatur.
Case 3: Utfordring med ombygging av innerkledning for hydrogeneringsreaktoren til Shandong Hengyuan Petrochemical: Hydrogeneringsreaktoren (indre diameter 3 meter, 430 °C, 15 MPa, medium inneholder H₂S, ammoniakk og kloridioner) hadde en innerkledning av rustfritt stål 316L som utviklet lokal sprekking og hydrogentilsvellinger etter tre års drift, noe som utgjorde en eksplosjonsfare. Løsning: Innervegg sveist med 10 mm tykk molybden-tungsten-komposit-nikkelbasert legering (C276, 13 % molybden, 3 % tungsten).
Kontinuerlig sikker drift i 25 år, ingen spenningskorrosjonssprekker eller hydrogensprøhet, årlig korrosjonsavslitasjon på bare 0,1 mm
Oppfyller API-standardene for sikkerhet i raffinerier og petrokjemiske trykkbeholdere
Investeringskostnaden for sveisingsoverbygging utgjør bare 1/5 av kostnaden for å erstatte utstyret helt.
Konklusjon: Sveisingsteknologien for molybden-tungsten-nikkelbaserte legeringer kombinerer sikkerhet og økonomi og er en moden løsning for anti-korrosjonsombygging av hydrogeneringsreaktorer.
Kjerneverdien av wolfram-molybdenmaterialer innen petrokjemisk industri reflekteres i tre aspekter:
1. Sikkerhet og pålitelighet – vedlikeholder strukturell integritet under ekstreme forhold og eliminerer sikkerhetsrisikoer;
2. Økonomisk effektivitet – forlenger utstyrets levetid med 3–8 ganger, og kostnadene for oppgradering er langt lavere enn kostnadene for utskiftning av utstyr; 3. Industriell tilpasning – dekker hele verdikjeden fra oljeutvinning til raffinering og kjemisk prosessering, og støtter oppgraderingen av petrokjemisk industri mot lengre sykluser og høyere sikkerhet.
Ettersom petrokjemiske anlegg blir stadig større og mer komplekse, vil wolfram- og molybdenmaterialer spille en stadig viktigere rolle i nøkkelutstyr under ekstreme forhold.
EN
