Tungsten-molibdenum malzemeleri yüksek sıcaklıklara ve korozyona dayanıklıdır; bu nedenle petrokimya endüstrisindeki aşırı koşullara uygundur. Üç örnek durum, bu malzemelerin ekipmanların ömrünü 3-8 kat uzatabileceğini göstermektedir; yenileme yatırımı, yeni ekipman için yapılan yatırımın yalnızca beşte biridir ve tesislerin uzun süreli güvenli çalışmasını etkili bir şekilde sağlar.
Petrokimya endüstrisi, petrol çıkarımı, ham petrol rafinasyonu, etilen kırılması, hidrojenleme rafinasyonu ve CCUS karbon yakalama gibi tüm süreçleri kapsar. Bu endüstri, uzun süredir 1000°C'nin üzerindeki yüksek sıcaklıklar, 15 MPa'nın üzerindeki yüksek basınçlar, güçlü korozyon (H₂S, CO₂, klorür iyonları vb.) ve yüksek aşınma gibi aşırı koşullarla karşı karşıyadır. Sıradan paslanmaz çelikler ve nikel bazlı alaşımlar bu koşullar altında yüksek sıcaklıkta sürünme deformasyonuna, oksidasyon çatlamasına, delinmeye neden olan paslanmaya ve hidrojen embritlemesi arızasına eğilimlidir; bu da sık sık ekipman duruşlarına ve hatta güvenlik kazalarına yol açar.
Wolfram ve molibden, yüksek erime noktasına sahip refrakter metaller olarak sırasıyla 3422°C ve 2622°C erime noktalarına sahiptir; yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci, düşük termal genleşme katsayısı ve aşınmaya dayanıklılık gibi özelliklere sahiptir. Petrokimya alanında dört ana uygulama alanı ortaya çıkmıştır: yüksek sıcaklıkta kullanılan refrakter yapısal bileşenler, sert ve aşınmaya dayanıklı alaşım parçaları, korozyona karşı koruyucu kaplamalar/alaşım katkı maddeleri ile katalitik kimyasal ham maddeler. Aşağıda, wolfram-molibden malzemelerinin üç vaka çalışması aracılığıyla gerçek uygulama sonuçları sunulmaktadır.
Durum 1: Şengli Petrol Sahası’nın şist yağı kuyusunda CO₂ Yakalama, Kullanma ve Depolama (CCUS) kuyu gövdesi için ısıtma koşulları zorluğu: Şengli Petrol Sahası’nın Liye 1HF şist yağı kuyusu, çıkarım amacıyla CO₂ enjeksiyonu kullanmaktadır; sıvı CO₂’nin yüksek basınçlı daralması boru hattında hızlı soğuma ve donmaya neden olur. Üretilen sıvı, CO₂, formasyon suyu ve hidrojen sülfür içerir ve bu bileşenler karma korozyon ortamı oluşturur. Geleneksel paslanmaz çelik ısıtma boruları 3 ay içinde korozyona uğrayarak delinir ve kuyunun durmasına neden olur. Çözüm: Özel tungsten alaşımlı kompozit ısıtma boruları (tungsten alaşımlı ısıtma tabanı + alüminyum nitrür yalıtım katmanı).
Elektrikle ısıtma dönüştürme verimi %99, ısıtma hızı 4 kat artırıldı
24 ay boyunca kesintisiz çalışma, herhangi bir korozyon veya aşınma hasarı olmadan
Boru hattındaki donma ve tıkanma sorunları tamamen çözüldü; tek bir kuyu için duruş bakım süreleri 12 kat azaltıldı
Düşük termal genleşme katsayısı, sıcaklık değişimleri sırasında kaynaklarda çatlak oluşmaz
Sonuç: Tungsten alaşımlı ısıtma tüpleri, büyük sıcaklık farklarına sahip CCUS ve geleneksel olmayan çıkarım uygulamaları için uygundur.
Durum 2: Lanzhou Petrokimya’nın etilen kırma fırını için destek bileşeni koşul zorluğu: Kırma fırınının destek bileşenleri uzun süre boyunca 1100 °C’de çalışmaktadır ve krom-nikel alaşımlı malzeme yaklaşık 1 yıl sonra sürünme deformasyonuna uğramakta; bu da sık sık duruşlarla değiştirilmesini gerektirmekte ve üretim verimliliğini ciddi şekilde etkilemektedir. Çözüm: Tüm destek bileşenleri TZM molibden alaşımı (titanyum-zirkonyum-molibden alaşımı) ile değiştirilmiştir.
Uzun süre boyunca 1100 °C’de deformasyona uğramaz
Ömür 1 yıldan 6 yıla uzatılmıştır (6 kat uzama)
Duruş ve değiştirme sıklığı önemli ölçüde azaltılmıştır; genel ekonomik faydalar belirgindir
Sonuç: TZM molibden alaşımı, petrokimya yüksek sıcaklıklı fırın yapısal bileşenleri için standart tercih edilen malzemedir.
Durum 3: Şandong Hengyuan Petrokimya’nın hidrojenasyon reaktörünün iç astar yenileme zorluğu: Hidrojenasyon reaktörü (iç çapı 3 metre, 430°C, 15 MPa; ortamda H₂S, amonyak ve klorür iyonları bulunuyor) 3 yıl süreyle işletmede kalan 316L paslanmaz çelik iç astarı yerel olarak deliklenmeye ve hidrojen kabarcıklanmasına uğramıştır; bu durum patlama güvenliği açısından bir tehdit oluşturmaktadır. Çözüm: İç duvar, 10 mm kalınlığında molibden-tungsten kompozit nikel bazlı alaşım (C276, %13 molibden, %3 tungsten) ile kaynakla döşenmiştir.
25 yıl boyunca kesintisiz güvenli işletme; gerilim korozyon çatlaması veya hidrojen embrittlement (gevreklik) arızası yaşanmamıştır; yıllık korozyonla incelme yalnızca 0,1 mm’dir
API rafineri ve petrokimya basınçlı kap güvenlik standartlarını karşılar
Kaynakla yenileme yatırımı, yeni ekipman satın alma maliyetinin yalnızca beşte biridir
Sonuç: Molibden-tungsten nikel bazlı alaşım kaynak teknolojisi, güvenliği ve ekonomik verimliliği bir araya getiren, hidrojenasyon reaktörlerinde korozyona karşı yenileme için olgun bir çözümdür.
Tungsten-molibdenum malzemelerinin petrokimya alanında temel değeri üç yönden yansır:
1. Güvenilirlik ve güvenlik – aşırı koşullarda yapısal bütünlüğü koruyarak güvenlik risklerini ortadan kaldırma;
2. Ekonomik verimlilik – ekipman ömrünü 3-8 kat uzatma; yenileme maliyetleri, ekipmanların değiştirilmesine kıyasla çok daha düşük; 3. Sektörel Uyum – petrol çıkarımından rafinasyona ve kimyasal işleme kadar tüm endüstriyel zinciri kapsama; petrokimya sektörünün daha uzun çevrim süreleri ve daha yüksek güvenlik düzeyine doğru ilerlemesini destekleme.
Petrokimya tesisleri giderek daha büyük ve karmaşık hâle geldikçe tungsten ve molibdenum malzemeleri, aşırı koşullar altında çalışan kritik ekipmanlarda giderek daha önemli bir rol üstlenecektir.
EN
