Materialele din tungsten și molibden sunt rezistente la temperaturi ridicate și la coroziune, fiind potrivite pentru condiții extreme din industria petrochimică. Trei cazuri demonstrează că acestea pot prelungi durata de viață a echipamentelor de 3–8 ori, iar investiția necesară pentru modernizare reprezintă doar 1/5 din costul echipamentelor noi, asigurând astfel funcționarea sigură pe termen lung a instalațiilor.
Industria petrochimică acoperă toate procesele, de la extracția petrolului, rafinarea petrolului brut, cracarea etilenei, rafinarea prin hidrogenare și captarea carbonului CCUS. Aceasta se confruntă de mult timp cu condiții extreme, cum ar fi temperaturi ridicate (peste 1000 °C), presiuni ridicate (peste 15 MPa), coroziune intensă (H₂S, CO₂, ioni de clorură etc.) și uzură accentuată. Oțelurile inoxidabile obișnuite și aliajele pe bază de nichel sunt predispuse la deformare prin fluaj la temperaturi ridicate, fisurare prin oxidare, perforare prin pitting și fragilizare prin hidrogen în aceste condiții, ceea ce duce la opriri frecvente ale echipamentelor și chiar la accidente de siguranță.
Tungstenul și molibdenul, ca metale refractare cu punct de topire ridicat, au puncte de topire de 3422 °C, respectiv 2622 °C, având caracteristici precum rezistența la temperaturi ridicate, rezistența la coroziune, coeficient scăzut de dilatare termică și rezistență la uzură. În domeniul petrochimic, s-au conturat patru direcții majore de aplicație: componente structurale refractare pentru temperaturi ridicate, piese din aliaje dure rezistente la uzură, învelișuri anticorozive/aditivi pentru aliaje și materii prime chimice catalitice. Mai jos sunt prezentate rezultatele reale ale aplicațiilor materialelor pe bază de tungsten și molibden, prin trei studii de caz.
Cazul 1: Provocarea condițiilor de încălzire pentru colțul de extracție CCUS al sondei de petrol din rocă argiloasă din câmpul petrolifer Shengli: Sonda de petrol din rocă argiloasă Liye 1HF din câmpul petrolifer Shengli utilizează injecția de CO₂ pentru extracție, iar strangularea la presiune înaltă a CO₂-ului lichid determină răcirea rapidă și înghețarea conductei. Lichidul extras conține CO₂, apă de formațiune și sulfură de hidrogen, formând un mediu complex de coroziune. Țevile convenționale de încălzire din oțel inoxidabil se corodează și se perforează în termen de 3 luni, provocând oprirea activității. Soluție: Țevi personalizate de încălzire compozite din aliaj de wolfram (bază de încălzire din aliaj de wolfram + strat izolator din nitrid de aluminiu).
Eficiență de conversie electrică în căldură de 99 %, viteză de încălzire crescută de 4 ori
Funcționare continuă timp de 24 de luni, fără deteriorare prin coroziune sau eroziune
Rezolvă în mod complet înghețarea și blocarea conductei, reducând de 12 ori întreținerea cu oprirea activității pentru o singură sondă
Coeficient scăzut de dilatare termică, fără fisurare a sudurilor în timpul alternanței temperaturilor
Concluzie: Tuburile de încălzire din aliaj de wolfram sunt potrivite pentru CCUS și extracția neconvențională în condiții cu diferențe drastice de temperatură.
Cazul 2: Provocarea legată de starea componentelor de susținere ale furnalului de cracare a etilenei de la Lanzhou Petrochemical: Componentele de susținere ale furnalului funcționează la 1100°C pe o perioadă îndelungată, iar materialul din aliaj crom-nichel suferă deformare prin fluaj după aproximativ 1 an, necesitând oprirea frecventă a instalației pentru înlocuire, ceea ce afectează în mod semnificativ eficiența producției. Soluție: Toate componentele de susținere au fost înlocuite cu componente din aliaj de molibden TZM (aliaj titan-zirconiu-molibden).
Fără deformare la 1100°C pe o perioadă îndelungată
Durata de viață extinsă de la 1 an la 6 ani (extindere de șase ori)
Reducerea semnificativă a frecvenței oprirelor pentru înlocuire, cu beneficii economice globale semnificative
Concluzie: Aliajul de molibden TZM este materialul standard preferat pentru componentele structurale ale furnalelor petrochimice de înaltă temperatură.
Cazul 3: Provocarea renovării stratului interior al reactorului de hidrogenare al companiei Shandong Hengyuan Petrochemical: Reactorul de hidrogenare (diametru interior de 3 metri, 430°C, 15 MPa, mediu conținând H₂S, amoniac și ioni de clorură) avea un strat interior din oțel inoxidabil 316L care a dezvoltat pitting local și umflături cauzate de hidrogen după 3 ani de funcționare, reprezentând un pericol de explozie. Soluție: Sudarea pe peretele interior cu un aliaj nichel-bazat compozit de molibden și tungsten, având o grosime de 10 mm (C276, 13 % molibden, 3 % tungsten).
Funcționare sigură continuă timp de 25 de ani, fără fisurare prin coroziune sub tensiune sau fragilizare prin hidrogen, reducere anuală a grosimii datorită coroziunii doar de 0,1 mm
Îndeplinește standardele API privind siguranța vaselor de presiune din industria de rafinare și petrochimie
Investiția pentru renovarea prin sudură reprezintă doar 1/5 din costul înlocuirii echipamentului cu unul nou
Concluzie: Tehnologia de sudură cu aliaje nichel-bazate conținând molibden și tungsten combină siguranța cu eficiența economică, constituind o soluție consolidată pentru renovarea anticorozivă a reactorilor de hidrogenare.
Valoarea de bază a materialelor pe bază de tungsten-molibden în domeniul petrochimic se reflectă în trei aspecte:
1. Siguranță și fiabilitate – menținerea integrității structurale în condiții extreme și eliminarea riscurilor de siguranță;
2. Eficiență economică – prelungirea duratei de viață a echipamentelor cu 3–8 ori, iar costurile de renovare sunt mult mai mici decât cele ale înlocuirii echipamentelor; 3. Adaptare industrială – acoperind întreaga lanț industrial, de la extracția petrolului până la rafinare și procesarea chimică, sprijină modernizarea industriei petrochimice către cicluri mai lungi și un nivel mai ridicat de siguranță.
Pe măsură ce instalațiile petrochimice devin din ce în ce mai mari și mai complexe, materialele pe bază de tungsten și molibden vor juca un rol tot mai important în echipamentele cheie care funcționează în condiții extreme.
EN
