Volfram-molybdenmaterial är motståndskraftiga mot höga temperaturer och korrosion och lämpar sig därför för extrema förhållanden inom petrokemisk industri. Tre fall visar att de kan förlänga utrustningens livslängd med 3–8 gånger, där investeringen för ombyggnad endast uppgår till en femtedel av kostnaden för ny utrustning, vilket effektivt säkerställer långsiktig säker drift av anläggningarna.
Petrokemisk industri omfattar alla processer från oljeutvinning, råoljeraffinering, etylenkrackning, hydrogeneringsraffinering och CCUS-koldioxidinfångning. Den har länge ställts inför extrema förhållanden såsom höga temperaturer (över 1000 °C), högt tryck (över 15 MPa), stark korrosion (H₂S, CO₂, kloridjoner m.m.) samt hög slitage. Vanliga rostfria stål och nickelbaserade legeringar är benägna att under dessa förhållanden utveckla högtemperaturkrypning, oxidationssprickor, punktkorrosion och väteembrittning, vilket leder till frekventa anläggningsstopp och till och med säkerhetsolyckor.
Volfram och molybden, som högsmältande refraktära metaller, har smältpunkter på respektive 3422 °C och 2622 °C samt egenskaper såsom hög temperaturbeständighet, korrosionsbeständighet, låg termisk expansionskoefficient och slitagebeständighet. Inom petrokemisk industri har fyra huvudsakliga tillämpningsområden utvecklats: högtemperaturrefraktära strukturkomponenter, hårda slitagesbeständiga legeringsdelar, korrosionsbeständiga beläggningar/legeringstillsatser samt katalytiska kemikalier. Nedan redovisas de faktiska tillämpningsresultaten för volfram-molybdenmaterial genom tre fallstudier.
Fall 1: Utmanning av uppvärmningsförhållandena för CCUS-brunnens sk shaft i Shengli-oljefältets skifferolja: Liye 1HF-skifferoljebrunnen i Shengli-oljefältet använder CO₂-injektion för utvinning, och den högtrycksbegränsningen av flytande CO₂ orsakar att rörledningen snabbt svalnar och fryser. Den producerade vätskan innehåller CO₂, reservoirvatten och vätesulfid, vilket bildar en sammansatt korrosionsmiljö. De konventionella uppvärmningsrören av rostfritt stål korroderar och perforeras inom tre månader, vilket leder till stopp. Lösning: Anpassade uppvärmningsrör av tungstenlegeringskomposit (grund av tungstenlegering + isolerande lager av aluminiumnitrid).
Elbaserad uppvärmningsverkningsgrad på 99 %, uppvärmningshastighet ökad med fyra gånger
Drift under 24 månader utan korrosion eller erosionsskador
Löser helt problemen med frysnings- och blockeringssituationer i rörledningen, vilket minskar antalet stopp för underhåll per enskild brunn med tolv gånger
Låg termisk expansionskoefficient, inga svetsrissningar vid temperaturväxling
Slutsats: Volframlegerade uppvärmningsrör är lämpliga för CCUS och icke-konventionell utvinning med kraftiga temperaturskillnader.
Fall 2: Utmaning av stödkomponenternas skick i etylenkrackugnen på Lanzhou Petrochemical: Stödkomponenterna i krackugnen arbetar vid 1100 °C under lång tid, och krom-nickellegerad material genomgår krypdeformation efter cirka ett år, vilket kräver frekventa stopp för utbyte och allvarligt påverkar produktionsverkningsgraden. Lösning: Alla stödkomponenter ersattes med TZM-molybdenlegering (titan-zirkon-molybdenlegering).
Ingen deformation vid 1100 °C under lång tid
Livslängd förlängd från 1 till 6 år (6 gånger längre)
Avsevärt minskad frekvens av stopp för utbyte, med betydande sammanlagda ekonomiska fördelar
Slutsats: TZM-molybdenlegering är det standardvalda föredragna materialet för strukturella komponenter i petrokemiska ugnar för höga temperaturer.
Fall 3: Utmaningen med renovering av innerfodringen i hydrogeneringsreaktorn vid Shandong Hengyuan Petrochemical: Hydrogeneringsreaktorn (inre diameter 3 meter, 430 °C, 15 MPa, medium innehållande H₂S, ammoniak och kloridjoner) hade en innerfodring av rostfritt stål av typ 316L som utvecklade lokal pitting och väteblåsor efter tre års drift, vilket innebar en explosionssäkerhetsrisk. Lösning: Svetsning av 10 mm tjock molybden–volfram–kompositnickelbaslegering (C276, 13 % molybden, 3 % volfram) på insidan av väggen.
Fortgående säker drift i 25 år, inga fall av spänningskorrosions sprickor eller vätembrytlighet, årlig korrosionsuttnunning endast 0,1 mm
Uppfyller API:s säkerhetsstandarder för raffinerings- och petrokemiska tryckbehållare
Investeringskostnaden för svetsrenovering utgör endast 1/5 av kostnaden för att ersätta utrustningen med ny utrustning
Slutsats: Svetsningstekniken för molybden–volfram–nickelbaslegering kombinerar säkerhet och ekonomi och är en mogen lösning för anti-korrosionsrenovering av hydrogeneringsreaktorer.
Kärnvärdet av volfram-molybdenmaterial inom petrokemisk industri återspeglas i tre aspekter:
1. Säkerhet och tillförlitlighet – bibehåller strukturell integritet i extrema förhållanden och eliminerar säkerhetsrisker;
2. Ekonomisk effektivitet – förlänger utrustningens livslängd med 3–8 gånger, där ombyggnadskostnader är långt lägre än kostnaden för utrustningsutbyte; 3. Industrianpassning – täcker hela industrileden från oljeutvinning till raffinering och kemisk bearbetning och stödjer moderniseringen av petrokemisk industri mot längre driftcykler och högre säkerhet.
När petrokemiska anläggningar blir allt större och mer komplexa kommer volfram- och molybdenmaterial att spela en allt viktigare roll i nyckelutrustning under extrema förhållanden.
EN
