Petrokemiske produktionsfaciliteter er omfattende industrielle faciliteter, der bruger petroleum og naturgas som råmaterialer til at producere grundlæggende kemiske råmaterialer såsom ethylen, propylen, benzen og p-xylen og polymerprodukter såsom syntetisk harpiks, syntetisk gummi og syntetiske fibre gennem en række komplekse kemiske reaktioner såsom krakning, alkylering, polymerisering og polymerisering. Disse processer involverer normalt høj temperatur, højt tryk, brinteksponering og stærkt ætsende medier, hvilket stiller ekstremt strenge krav til materialerne i produktionsudstyret.
Fordele og nøglefunktioner
Fremragende høj temperatur og høj tryk tolerance.
De petrokemiske kernereaktionsanordninger, såsom strålesektionsrørene og høj-temperaturdamprør i ethylenkrakningsovne, har i lang tid arbejdet ved en høj temperatur over 800 grader. At vælge speciallegeret stål med fremragende høj-temperaturstyrke, krybemodstand og oxidationsmodstand, såsom HP-serien (25Cr-35Ni) forbedret varme-bestandigt legeret stål, er nøglen til at sikre langsigtet sikker og stabil drift af anlægget under ekstrem termisk belastning.
Diversificerede anti-korrosionsløsninger
Der er mange slags medier i petrokemiske produktionsprocesser, og korrosionsmiljøet er komplekst og foranderligt, herunder men ikke begrænset til svovlkorrosion ved høj temperatur, naphthensyrekorrosion, brintkorrosion, chloridspændingskorrosion og polythionsyrekorrosion. Stål giver en komplet stamtavle fra kulstofstål, lavlegeret stål, rustfrit stål (austenit, ferrit, duplex), nikkel-baseret legering til speciallegering gennem legering, som kan skræddersyes efter specifikke korrosionsmiljøer for at opnå den bedste balance mellem sikkerhed og økonomi.
Fremragende fremstilling og reparationsevne
Petrokemiske anlæg er for det meste udstyr i stor skala-, der er tilpasset i et enkelt stykke eller et lille parti. Stålets gode plasticitet, svejsbarhed og modne varmebehandlingsteknologi gør de komplekse strukturer som krakningsovne og store tårne med succes fremstillet. I den langsigtede-drift og regelmæssig vedligeholdelse af enheden er reparationsevnen af stålkomponenter (såsom overfladebelægning, reparationssvejsning og lokal udskiftning) langt bedre end mange andre materialer, hvilket i høj grad forlænger enhedens samlede levetid.
Modent og pålideligt design og standardsystem
Den petrokemiske industri har modne materialestandarder (såsom ASME, ASTM, NACE osv.) og designspecifikationer, der er universelt accepterede. Ydeevnedataene (mekaniske egenskaber, korrosionsdata og svejseprocedurekvalifikation) for hvert stål understøttes af detaljerede databaser, som giver et solidt og pålideligt grundlag for teknisk design, sikkerhedsvurdering og risikostyring og kontrol, og sikrer standardisering og sikkerhed af petrokemiske anlægs konstruktion og drift på verdensplan.
Typisk Ansøgninger
Ethylen-krakningsovnsrør: Centrifugalstøbt varme-bestandigt legeret stålrør såsom 25Cr-35Ni-Nb(HP40Nb) bruges i vid udstrækning til at modstå vægtemperaturen så høj som 1150 C.
Adsorptionstårn af p-xylen (PX)-anlæg: Rustfrit stålkompositstålplade (SA516 Gr.70+ 304L) bruges ofte i tårnkroppen for at modstå korrosion af aromatisk medium.
Polypropylen loop-reaktor: lavet af høj-styrke lav-legeret stål under høj-polymerisationsmiljø, og den indvendige væg er højpoleret eller specialbehandlet for at forhindre polymer i at klæbe til væggen.
Trykbeholdere og reaktorer er kerneudstyret i kemiske og petrokemiske processer, som bruges til fysiske eller kemiske reaktioner, materialelagring og separation. De fungerer ved et indstillet tryk (normalt højt tryk) og temperatur, og det indre medium er ofte brandfarligt, eksplosivt, giftigt eller stærkt ætsende. Dets design, fremstilling og materialevalg er direkte relateret til sikkerheden og stabiliteten på hele fabrikken.
Fordele og nøglefunktioner
Høj styrke og sejhed sikrer indre sikkerhed.
Som en trykbærende grænse skal beholderskallen forhindre katastrofale sprøde brud og plastikeksplosion. Ved at anvende høj-styrke lav-legeret stålplader (såsom SA516GR. 70 og SA537CL. 1) og sikre, at materialerne (især den svejse- og varmepåvirkede zone) stadig har tilstrækkelig slagstyrke ved den laveste designmetaltemperatur, er sikkerhedsmarginen for udstyret under unormale arbejdsforhold.
Målrettet miljømæssig revnebestandighed
I våde svovlbrintemiljøer bør stålplader med modstandsdygtighed over for hydrogen-induceret revnedannelse (HIC) og sulfidspændingskorrosion (SSC) (opfylder NACE MR0175/ISO 15156-standarden) anvendes. Forebyggelse af alkalispændingskorrosion (ASCC) bør overvejes i aminvæskeafsvovlingsenheden. I kloridmiljøer er duplex rustfrit stål eller efter-svejsning varmebehandling nødvendig for at eliminere stress. Stål kan opfylde disse specifikke krav gennem sammensætningsoptimering og produktionsprocesstyring.
Fleksibel materialekombination og kompositteknologi
For stærkt korrosive medier er det dyrt at bruge alle avancerede legeringer. Det er en økonomisk og effektiv plan at anvende den sammensatte struktur af "stål+korrosionsbestandigt lag", såsom overfladebehandling af rustfrit stål eller nikkel-baseret legeringsbelægning på kulstofstål eller lavlegeret stålsubstrat, eller direkte ved brug af eksplosiv komposit eller rullende kompositstålplade. Dette giver fuldt spil til styrkefordelene ved basisstål og korrosionsbestandighedsfordelene ved beklædningsmaterialer.
Pålidelig fremstilling og inspektion arv
Smeltning, valsning, varmebehandling og efterfølgende skæring, formning, svejsning og ikke-destruktiv testning af stål til trykbeholdere har dannet et sæt ekstremt strenge og modne industrielle systemer. De internationalt anerkendte ASME VIII, GB 150 og andre specifikationer har lavet obligatoriske bestemmelser om materialer, design, fremstilling og inspektion for at sikre, at alle fra fabrikken har sporbar kvalitetssikring.
Typisk Ansøgninger
Hydrogeneringsreaktor
Den typiske vægtykkelse er enorm, idet den anvender 2,25Cr-1Mo(SA387 Gr.22) eller 3Cr-1Mo stålsmedningssvejsning eller pladesvejsningsstruktur, og den indvendige væg er dækket med TP309L+TP347 rustfrit stål.
Flydende ammoniak sfærisk tank
Lavlegeret højstyrkestål (såsom 07MnNiMoVDR) bruges almindeligvis til at reducere tykkelsen af tynde vægge, og der stilles strenge krav til slagstyrke ved lav temperatur for svejsede samlinger.
Klortørretårn i klor-alkaliindustrien
Fordi mediet indeholder vådt klor, som er ekstremt ætsende, er kulstofstålsskal normalt foret med gummi eller direkte forstærket polypropylen (FRPP), men den vigtigste bærende struktur er stadig stål.
Varmeveksler og kondensator er nøgleudstyret til at realisere varmeudveksling og genvinding i kemisk proces, som er meget udbredt til opvarmning, afkøling, kondensering og fordampning af materialer. Dens ydeevne påvirker direkte energiforbruget og effektiviteten af hele processen. De står normalt over for flere udfordringer, såsom temperaturforskelbelastning, korrosion af forskellige medier på rør-/skalsiden, afskalning og væske-induceret vibration.
Fordele og nøglefunktioner
Fremragende varmeledningsevne kombineret med styrke
Selvom kobber, aluminium og andre metaller har bedre varmeledningsevne, har stål omfattende fordele i styrke, trykmodstand, temperaturområde og omkostninger. Kulstofstål og lavlegeret stål er det første valg til rørplader og skaller under mange ikke-ætsende arbejdsforhold, såsom kedelfødevandvarmere. Til varmeoverførselsrør kan tynde-væggede rustfri stålrør eller lav-legerede stålrør give en god varmeoverførselseffektivitet, samtidig med at de sikrer tryk- og temperaturmodstand.
Bredt udvalg af-korrosionsbestandige materialer
I henhold til forskellige korrosive medier (chloridion på kølevandssiden, sure medier på processiden osv.) kan tilsvarende korrosionsbestandigt-stål vælges: 304/316L austenitisk rustfrit stål bruges i almindeligt korrosive miljøer; Duplex rustfrit stål (såsom 2205 og 2507) bruges til at modstå chloridionspændingskorrosion og grubetæring; Titanium bruges i havvandskøler, men omkostningerne er dyre, og kobber-nikkellegering er også et af de traditionelle valg. Stålfamilien giver et væld af muligheder for dette.
God erosionsbestandighed og vibrationsbestandighed.
I området med høj-hastighed, såsom indløbet på rørsiden, kan mediet forårsage erosion af rørenden. Det løses ved at vælge materialer med højere hårdhed, øge vægtykkelsen af rørender eller designe erosionsbestandige-baffler. Stålets elasticitetsmodul er højt, og vibrationen af varmevekslerrør forårsaget af væskestrømning kan effektivt undertrykkes, og træthedsskader kan forhindres gennem rimelig støttepladelayout og baffeldesign.
Moden fremstilling og vedligeholdelse bekvemmelighed
Fremstillingsprocesser såsom rørpladeboring, ekspansion eller svejsning af varmevekslerrør og skal-coiling er meget modne og pålidelige til stål. I tilfælde af lokal korrosion og lækage i driften kan online vedligeholdelse udføres ved tilstopning af rør, hvilket er meget vigtigt for at sikre kontinuiteten i produktionen, og denne vedligeholdelsesevne skyldes i høj grad stålets forarbejdningsegenskaber.
Typisk Ansøgninger
Højtryksvarmeveksler fra raffinaderihydrogeneringsenhed
Skal og rør er alle højtryksbrintmedium, skal er lavet af 2.25Cr-1Mo stål, og rør er lavet af det samme materiale eller austenitisk rustfrit stål.
Dampoverfladekondensator fra kraftværk eller kemisk anlæg
Skallen er af kulstofstål, og tusindvis af varmeoverføringsrør er traditionelt lavet af marineblå messing eller hvidt kobber. Moderne store-enheder bruger for det meste TP304/TP316 rustfri stålrør eller titaniumrør, og rørpladen bruger kompositplader af rustfrit stål.
Kedelfødevandsforvarmer af methanolsynteseenhed
Normalt lavet af kulstofstål (SA179 rør, SA516 skal), med økonomi som den primære overvejelse.
Lagertanke og siloer anvendes til statisk opbevaring af råvarer, mellemprodukter, færdigvarer og diverse hjælpematerialer (såsom vand og kemikalier). Dens skala spænder fra små tanke på flere kubikmeter til gigantiske lagertanke på over 100.000 kubikmeter. Designet skal tage højde for det hydrostatiske søjletryk, materialeegenskaber (ætsende, toksicitet og flygtighed), miljøbelastninger (vind, sne og jordskælv) og fundamentsætning.
Fordele og nøglefunktioner
Fremragende økonomi og stor-konstruktionskapacitet
Til atmosfæriske og lavtryks store lagertanke er stål (hovedsageligt kulstofstål) det eneste materiale, der kan tage hensyn til styrke, bearbejdelighed og økonomi. Ved at rulle og svejse store stålplader (med en bredde på mere end 3 meter) kan gigantiske lagertanke med en diameter på mere end 100 meter bygges effektivt, og verdensrekorden på enkelt tankvolumen har oversteget 240.000 kubikmeter, hvilket er svært at opnå med andre materialer.
Fleksibelt design, der opfylder forskellige opbevaringskrav
- Atmosfærisk lodret cylindrisk lagertank: Tankvæggen anvender metoden med "variabelt designpunkt", og stålplader med forskellige tykkelser bruges fra top til bund for at bære det stigende hydrostatiske tryk økonomisk.
- Lavt-tryk/indvendig flydende tagtank: bruges til at opbevare flygtig væske med særlige krav til stålet i toppladen og tætningssystemet.
- Tryksfærisk tank: Den bruges til at opbevare flydende gas (LPG, flydende ammoniak osv.). Den er lavet af høj-styrke lav-legeret stålplade (såsom 07MnNiMoVDR) og derefter svejset for at reducere vægtykkelsen og sikre sikkerheden.
- Bunker: I lyset af flowet og sliddet af pulvermaterialer kan slidbestandige- stålplader (såsom Hardox-serien) bruges til at fremstille nøgledele.
Pålidelig tætning og sikkerhedsbeskyttelse
Sørg for tætheden af tankens hovedsvejsning gennem svejsning af høj-kvalitet. Til brændbare, eksplosive eller giftige medier kan ståltanken bekvemt udstyres med åndedrætsventil, flammedæmper, trykaflastningsanordning, nitrogenforseglingssystem og komplette brandbekæmpelses- og lækageopsamlingsfaciliteter (branddige) for at danne et komplet sikkerhedsbeskyttelsessystem.
Let at implementere korrosionsbeskyttelse og overvågning.
Afhængigt af de forskellige opbevaringsmedier (råolie, kemikalier, vand) kan tilsvarende anti-korrosionsbelægning, foring (gummi, glasfiberforstærket plast) eller katodisk beskyttelse anvendes på tankens indervæg. Ydervæggen af ståltanken er beskyttet af et belægningssystem. On-inspektionsteknologier såsom regelmæssig ultralydsinspektion af vægtykkelse og magnetisk fluxlækagescanning af bundpladen kan effektivt overvåge korrosionsstatus og implementere forudsigelig vedligeholdelse.
Typisk Ansøgninger
Tank med flydende tag med kommercielt lager af råolie
Volumenet er ofte 100.000 eller 150.000 kubikmeter, tankvæggen er lavet af høj-konstruktionsstål (såsom SPV490Q), og bundpladen og toppen er lavet af tynde kulstofstålplader.
Sfærisk tank med flydende kulbrinte
Anvendes til at opbevare propylen, flydende petroleumsgas (LPG) i en modtagestation for flydende naturgas (LNG) osv. Materialerne er for det meste lav-legeret høj-stål, mens LNG-lagertanken er lavet af 9 % nikkelstål eller fuld-ydre betontank.
Opbevaringstank for koncentreret svovlsyre
Normalt lavet af kulstofstål, er det beskyttet af princippet om, at syre danner en tæt passiv film på ståloverfladen, og opbevaringskoncentrationen og fugtigheden skal kontrolleres nøje.
Råstof/klinkersilo (stålsilo) i cementindustrien
Kulstofstålplade er svejset, og de vigtigste slidområder indeni er foret med slidbestandige-stålplader.
Rørsystemet i kemiske og petrokemiske anlæg er som det "vaskulære netværk" af enheden, der transporterer forskellige procesvæsker fra råmaterialer til produkter. Mange væsker er stærkt ætsende, giftige eller ved høj temperatur og højt tryk. Pålideligheden af det korrosionsbestandige-rørledningssystem bestemmer direkte kontinuiteten, sikkerheden og vedligeholdelsesomkostningerne for enheden.
Fordele og nøglefunktioner
Målrettet legering for at modstå specifik korrosion
Ved at justere indholdet af legeringselementer som chrom (Cr), nikkel (Ni), molybdæn (Mo) og nitrogen (N), kan rørledningsmaterialerne med specifik korrosionsbestandighed tilpasses:
- Austenitisk rustfrit stål (304/316L): Generel korrosionsbestandighed, og 316L er mere modstandsdygtig over for grubetæring, fordi den indeholder molybdæn.
- Duplex rustfrit stål (2205/2507): Det har fordelene ved austenit og ferrit, høj styrke, fremragende modstandsdygtighed over for chloridspændingskorrosion (SCC) og pitting-korrosion og høj omkostningsydelse.
- Super austenitisk rustfrit stål (254SMO, AL-6XN®): høj molybdæn og nitrogen, ekstrem høj pitting ækvivalent værdi (PREN), brugt i barske miljøer som havvand og stærk syre.
- Nikkel-baseret legering (Hastelloy C-276, Inconel 625): bruges i det mest ætsende oxiderende og reducerende surt medium.
Komplet og modent tilslutnings- og installationssystem
Korrosionsbestandige- stålrør har et komplet system af fittings (knøjer, T-stykker, reduktionsstykker), flanger, ventiler og fastgørelseselementer. Tilslutningsmetoderne er forskellige, modne og pålidelige, herunder svejsning (stumpsvejsning, muffesvejsning), flangeforbindelse (med korrosionsbestandig-pakning) og speciel klemmeforbindelse. Dette gør præfabrikationen og installationen af komplekse rørgallerier effektiv og nøjagtig.
God højtemperaturstyrke og termisk stabilitet
Sammenlignet med mange ikke-metalliske korrosionsbestandige-rørledninger (såsom plastik og FRP) har metalrørledninger (rustfrit stål og legeret stål) uovertruffen høj-temperaturbæreevne. De kan arbejde stabilt i lang tid ved procestemperaturen på hundredvis af grader Celsius, og bibeholde dimensionsstabilitet og tætning, hvilket er et uundgåeligt valg til høje-temperaturprocesser.
Forudsigelig serviceadfærd og online overvågning
Korrosionsadfærden af metalrørledningsmaterialer studeres grundigt, og korrosionshastighedsdataene er relativt fuldstændige, hvilket er praktisk til risiko-baseret inspektion (RBI) og evaluering af restlevetid. Ved regelmæssigt at udføre ultralydstykkelsesmåling, hvirvelstrømsdetektion og pulserende hvirvelstrømsscanning kan korrosionsudtyndingen af rørledningssystemet effektivt overvåges, og forudsigelig vedligeholdelse kan realiseres.
Typiske applikationer
Procesrør af våd-procesfosforsyreanlæg
Mediet indeholder fluorkiselsyre og svovlsyre, som er ekstremt ætsende. Normalt vælges høj- rustfrit stål såsom 2205 dupleksstål eller højlegeret såsom Hastelloy® G-30.
Høj-olieoverførselslinje af atmosfærisk og vakuumdestillationsenhed
Cr-Mo-legeret stål (såsom 1,25Cr-0,5Mo-Si, P11-stål) bruges til at transportere olie og gas ved høj temperatur.
Rørledning af havvandskølesystem
Kobber-nikkellegering (90/10 CuNi) bruges traditionelt, og nu bruges super duplex rustfrit stål (2507) eller super austenitisk rustfrit stål (254 SMO®) i stigende grad til at klare et miljø med høje chloridioner.
Ammoniumcarbamatopløsningsrørledning i urinstofanlæg
Mediet er ammoniumcarbamatopløsning, som er ekstremt ætsende under høj temperatur og højt tryk. Det er nødvendigt at bruge 316L urea-kvalitet rustfrit stål (ekstremt lavt kulstofindhold, kvalificeret af Hueys test) eller titanium.