Os materiais de tungstênio-molibdênio são resistentes a altas temperaturas e à corrosão, sendo adequados para condições extremas na indústria petroquímica. Três casos demonstram que eles podem prolongar a vida útil dos equipamentos em 3 a 8 vezes, com o investimento em reforma correspondendo apenas a 1/5 do custo de novos equipamentos, garantindo efetivamente a operação segura a longo prazo das instalações.
A indústria petroquímica abrange todos os processos, desde a extração de petróleo, refino de petróleo bruto, craqueamento de etileno, refino por hidrogenação até a captura de carbono CCUS. Ela enfrenta há muito tempo condições extremas, como altas temperaturas (acima de 1000 °C), alta pressão (acima de 15 MPa), forte corrosão (H₂S, CO₂, íons cloreto, etc.) e desgaste elevado. Aços inoxidáveis comuns e ligas à base de níquel são propensos à deformação por fluência em altas temperaturas, fissuração por oxidação, perfuração por pites e falha por embaçamento por hidrogênio nessas condições, levando a paradas frequentes de equipamentos e até mesmo a acidentes de segurança.
O tungstênio e o molibdênio, como metais refratários de alto ponto de fusão, têm pontos de fusão de 3422 °C e 2622 °C, respectivamente, com características como resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, baixo coeficiente de expansão térmica e resistência ao desgaste. No setor petroquímico, foram estabelecidas quatro principais direções de aplicação: componentes estruturais refratários de alta temperatura, peças de ligas duras e resistentes ao desgaste, revestimentos anticorrosivos/aditivos para ligas e matérias-primas químicas catalíticas. A seguir, apresentam-se os resultados reais de aplicações dos materiais à base de tungstênio e molibdênio por meio de três estudos de caso.
Caso 1: Desafio de condição de aquecimento para o revestimento do poço CCUS do campo petrolífero de xisto de Shengli: O poço de óleo de xisto Liye 1HF do campo petrolífero de Shengli utiliza injeção de CO₂ para extração, e o estrangulamento em alta pressão do CO₂ líquido provoca resfriamento rápido e congelamento da tubulação. O fluido produzido contém CO₂, água de formação e sulfeto de hidrogênio, formando um ambiente corrosivo composto. Os tubos de aquecimento convencionais de aço inoxidável sofrem corrosão e perfuração em até três meses, causando paradas operacionais. Solução: Tubos de aquecimento compostos personalizados de liga de tungstênio (base de aquecimento de liga de tungstênio + camada isolante de nitreto de alumínio).
Eficiência de conversão elétrica em calor de 99 %; velocidade de aquecimento aumentada em quatro vezes
Operação contínua por 24 meses, sem danos por corrosão ou erosão
Resolve completamente o congelamento e obstrução da tubulação, reduzindo as paradas para manutenção de um único poço em 12 vezes
Baixo coeficiente de expansão térmica, sem fissuração nas soldas durante alternância de temperaturas
Conclusão: Os tubos aquecedores de liga de tungstênio são adequados para CCUS e extração não convencional com diferenças drásticas de temperatura.
Caso 2: Desafio relativo às condições dos componentes de suporte para o forno de craqueamento de etileno da Petroquímica de Lanzhou: Os componentes de suporte do forno de craqueamento operam a 1100 °C por longos períodos, e o material de liga de cromo-níquel sofre deformação por fluência após cerca de 1 ano, exigindo desligamentos frequentes para substituição, afetando gravemente a eficiência da produção. Solução: Todos os componentes de suporte foram substituídos por componentes de liga de molibdênio TZM (liga de titânio-zircônio-molibdênio).
Nenhuma deformação sob 1100 °C por longos períodos
Vida útil estendida de 1 ano para 6 anos (aumento de 6 vezes)
Redução significativa da frequência de desligamentos para substituição, com benefícios econômicos globais consideráveis
Conclusão: A liga de molibdênio TZM é o material preferencial padrão para componentes estruturais de fornos petroquímicos de alta temperatura.
Caso 3: Desafio de renovação do revestimento interno do reator de hidrogenação da Shandong Hengyuan Petrochemical: O reator de hidrogenação (diâmetro interno de 3 metros, 430 °C, 15 MPa, meio contendo H₂S, amônia e íons cloreto) possuía um revestimento interno em aço inoxidável 316L que desenvolveu pitting localizado e bolhas de hidrogênio após 3 anos de operação, representando um risco de explosão. Solução: Soldagem na parede interna com liga à base de níquel composta por molibdênio e tungstênio (C276), com espessura de 10 mm (13 % de molibdênio, 3 % de tungstênio).
Operação segura contínua por 25 anos, sem fissuração sob tensão por corrosão ou falha por embrittlement por hidrogênio, redução anual de espessura por corrosão de apenas 0,1 mm
Atende aos padrões de segurança API para vasos de pressão em refino e petroquímica
O investimento em soldagem para renovação corresponde a apenas 1/5 do custo de substituição por equipamento novo
Conclusão: A tecnologia de soldagem com liga à base de níquel contendo molibdênio e tungstênio combina segurança e economia, constituindo uma solução madura para a renovação anticorrosiva de reatores de hidrogenação.
O valor central dos materiais à base de tungstênio e molibdênio no setor petroquímico manifesta-se em três aspectos:
1. Segurança e confiabilidade — manutenção da integridade estrutural em condições extremas e eliminação de riscos à segurança;
2. Eficiência econômica — prolongamento da vida útil dos equipamentos em 3 a 8 vezes, com custos de reforma muito inferiores aos de substituição dos equipamentos; 3. Adequação industrial — abrangendo toda a cadeia produtiva, desde a extração de petróleo até o refino e o processamento químico, apoiando a modernização do setor petroquímico rumo a ciclos operacionais mais longos e maior segurança.
À medida que as instalações petroquímicas se tornam cada vez maiores e mais complexas, os materiais à base de tungstênio e molibdênio desempenharão um papel cada vez mais importante em equipamentos críticos submetidos a condições extremas.
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