Petrokemični proizvodni obrati so obsežni industrijski obrati, ki uporabljajo nafto in zemeljski plin kot surovine za proizvodnjo osnovnih kemičnih surovin, kot so etilen, propilen, benzen in p-ksilen, ter polimernih izdelkov, kot so sintetične smole, sintetični kavčuk in sintetična vlakna, skozi vrsto zapletenih kemičnih reakcij, kot so krekiranje, reformiranje, polimerizacija in alkilacija. Ti procesi običajno vključujejo visoko temperaturo, visok pritisk, izpostavljenost vodiku in močne korozivne medije, kar postavlja izjemno stroge zahteve za materiale proizvodne opreme.
Prednosti in ključne lastnosti
Odlična toleranca na visoke temperature in visoke pritiske.
Petrokemične jedrne reakcijske naprave, kot so sevalne cevi in visoko{0}}cevi za paro v peči za krekiranje etilena, že dolgo delujejo pri visoki temperaturi nad 800 stopinj. Izbira posebnega legiranega jekla z odlično -temperaturno trdnostjo, odpornostjo proti lezenju in odpornostjo proti oksidaciji, kot je serija HP (25Cr-35Ni) izboljšano toplotno-odporno legirano jeklo, je ključnega pomena za zagotovitev dolgoročnega varnega in stabilnega delovanja naprave pri ekstremnih toplotnih obremenitvah.
Raznolike rešitve proti-koroziji
V petrokemičnem proizvodnem procesu je veliko vrst medijev, korozijsko okolje pa je zapleteno in spremenljivo, vključno, a ne omejeno na, visokotemperaturno žveplovo korozijo, naftensko kislinsko korozijo, vodikovo korozijo, kloridno napetostno korozijsko razpokanje in korozijo s politionsko kislino. Jeklo zagotavlja popoln pedigre od ogljikovega jekla, nizkolegiranega jekla, nerjavečega jekla (avstenit, ferit, dupleks), zlitin na osnovi -niklja do posebnih zlitin prek zlitin, ki jih je mogoče prilagoditi glede na specifično korozijsko okolje, da se doseže najboljše ravnovesje med varnostjo in ekonomičnostjo.
Odlična izdelava in popravljivost
Petrokemične tovarne so večinoma oprema-velikega obsega, prilagojena v enem kosu ali majhni seriji. Dobra plastičnost, varivost in zrela tehnologija toplotne obdelave jekla omogočajo uspešno izdelavo zapletenih struktur, kot sta razpočna peč in velik stolp. Pri dolgoročnem-delovanju in rednem vzdrževanju naprave je popravljivost jeklenih komponent (kot so navarjanje, reparaturno varjenje in lokalna zamenjava) veliko boljša od mnogih drugih materialov, kar močno podaljša celotno življenjsko dobo naprave.
Zrela in zanesljiva zasnova ter standardni sistem
Petrokemična industrija ima zrele standarde materialov (kot so ASME, ASTM, NACE itd.) in konstrukcijske specifikacije, ki so splošno sprejete. Podatki o zmogljivosti (mehanske lastnosti, podatki o koroziji in kvalifikaciji varilnega postopka) vsakega jekla so podprti s podrobnimi zbirkami podatkov, ki zagotavljajo trdno in zanesljivo podlago za inženirsko načrtovanje, oceno varnosti ter obvladovanje in nadzor tveganja ter zagotavljajo standardizacijo in varnost gradnje in delovanja petrokemičnih obratov po vsem svetu.
Tipično Aplikacije
Cev peči za krekiranje etilena: Centrifugalno lite toplotno{0}}odporne cevi iz legiranega jekla, kot je 25Cr-35Ni-Nb(HP40Nb), se pogosto uporabljajo, da prenesejo temperaturo sten do 1150 C.
Adsorpcijski stolp tovarne p-ksilena (PX): Kompozitna jeklena plošča iz nerjavečega jekla (SA516 Gr.70+ 304L) se pogosto uporablja v ohišju stolpa za odpornost proti koroziji aromatskega medija.
Polipropilenski zankasti reaktor: izdelan iz visoko{0}}trdnega nizko{1}}legiranega jekla pod visokim{2}}tlačnim polimerizacijskim okoljem, notranja stena pa je visoko polirana ali posebej obdelana, da se polimer ne bi prijel na steno.
Tlačne posode in reaktorji so osnovna oprema v kemičnih in petrokemičnih procesih, ki se uporabljajo za fizikalne ali kemične reakcije, shranjevanje materiala in ločevanje. Delujejo pri nastavljenem tlaku (običajno visokem tlaku) in temperaturi, notranji medij pa je pogosto vnetljiv, eksploziven, strupen ali močno koroziven. Njegova zasnova, proizvodnja in izbira materiala so neposredno povezani z varnostjo in stabilnostjo celotne tovarne.
Prednosti in ključne lastnosti
Visoka trdnost in žilavost zagotavljata notranjo varnost.
Kot meja,-ki nosi pritisk, mora lupina posode preprečiti katastrofalen krhek zlom in plastično eksplozijo. S sprejetjem visoko{2}}trdnih nizko{3}}legiranih jeklenih plošč (kot sta SA516GR. 70 in SA537CL. 1) in zagotavljanjem, da imajo materiali (zlasti varjeni in toplotno prizadeto območje) še vedno zadostno udarno žilavost pri najnižji konstrukcijski temperaturi kovine, je varnostna meja opreme v neobičajnih delovnih pogojih v osnovi zagotovljena.
Ciljna odpornost na razpoke v okolju
V okolju z mokrim vodikovim sulfidom je treba uporabiti jeklene plošče, odporne na razpoke, ki jih povzroča {{0}vodik (HIC) in razpoke zaradi sulfidne napetostne korozije (SSC) (v skladu s standardom NACE MR0175/ISO 15156). V enoti za razžveplanje tekočine z aminom je treba upoštevati preprečevanje alkalnega korozijskega razpokanja (ASCC). V kloridnem okolju je za odpravo napetosti potrebna dupleksna nerjavna jekla ali toplotna obdelava po -varjenju. Jeklo lahko izpolni te posebne zahteve z optimizacijo sestave in nadzorom proizvodnega procesa.
Prilagodljiva kombinacija materialov in kompozitna tehnologija
Za visoko korozivne medije je draga uporaba vseh naprednih zlitin. To je ekonomična in učinkovita shema za sprejetje kompozitne strukture "jeklo + plast, odporna proti koroziji", kot je nanašanje prevleke iz nerjavečega jekla ali zlitine na osnovi -niklja na substrat iz ogljikovega jekla ali nizko legiranega jekla ali neposredna uporaba eksplozivnega kompozita ali valjane kompozitne jeklene plošče. To daje polno prednost prednostim trdnosti osnovnega jekla in prednostim odpornosti proti koroziji materialov obloge.
Zanesljiva proizvodnja in dedovanje nadzora
Taljenje, valjanje, toplotna obdelava in kasnejše rezanje, oblikovanje, varjenje in neporušitveno testiranje jekla za tlačne posode so oblikovali niz izjemno strogih in zrelih industrijskih sistemov. Mednarodno priznane specifikacije ASME VIII, GB 150 in druge specifikacije vsebujejo obvezne določbe o materialih, načrtovanju, izdelavi in pregledu, da zagotovijo, da ima vsak -tovarniški vsebnik sledljivo zagotovilo kakovosti.
Tipično Aplikacije
Reaktor za hidrogeniranje
Tipična debelina stene je ogromna, uporablja 2,25Cr-1Mo (SA387 Gr.22) ali 3Cr-1Mo jekleno varjenje ali strukturo za varjenje plošč, notranja stena pa je prekrita z nerjavnim jeklom TP309L+TP347.
Sferični rezervoar za tekoči amoniak
Nizkolegirano jeklo visoke trdnosti (kot je 07MnNiMoVDR) se običajno uporablja za zmanjšanje debeline tanke stene, za varjene spoje pa so postavljene stroge zahteve glede udarne žilavosti pri nizkih temperaturah.
Sušilni stolp za klor v klo-alkalni industriji
Ker medij vsebuje moker klor, ki je izjemno jedek, je lupina iz ogljikovega jekla običajno obložena z gumo ali neposredno ojačanim polipropilenom (FRPP), vendar je ključna nosilna struktura še vedno jeklo.
Toplotni izmenjevalnik in kondenzator sta ključna oprema za izmenjavo toplote in rekuperacijo v kemičnem procesu, ki se pogosto uporabljata pri ogrevanju, hlajenju, kondenzaciji in izhlapevanju materialov. Njegova zmogljivost neposredno vpliva na porabo energije in učinkovitost celotnega procesa. Običajno se soočajo s številnimi izzivi, kot so obremenitev zaradi temperaturne razlike, korozija različnih medijev na strani cevi/ohišja, nabiranje vodnega kamna in vibracije,-ki jih povzroči tekočina.
Prednosti in ključne lastnosti
Odlična toplotna prevodnost v kombinaciji z močjo
Čeprav imajo baker, aluminij in druge kovine boljšo toplotno prevodnost, ima jeklo številne prednosti v trdnosti, odpornosti na pritisk, temperaturnem območju in ceni. Ogljikovo jeklo in nizko legirano jeklo sta prva izbira za cevne plošče in ohišje v številnih ne{1}}korozivnih delovnih pogojih, kot so grelniki napajalne vode v kotlu. Za cevi za prenos toplote lahko tankostenske cevi iz nerjavečega jekla ali cevi iz nizko-legiranega jekla zagotovijo dobro učinkovitost prenosa toplote, hkrati pa zagotavljajo tlačno in temperaturno odpornost.
Širok izbor materialov,-odpornih proti koroziji
Glede na različne korozivne medije (kloridni ion na strani hladilne vode, kislinski medij na procesni strani itd.) je mogoče izbrati ustrezno korozijsko-odporno jeklo: avstenitno nerjavno jeklo 304/316L se uporablja v splošnem korozivnem okolju; Dvostransko nerjavno jeklo (kot sta 2205 in 2507) se uporablja za odpornost proti napetostni koroziji s kloridnimi ioni in luknjičasti koroziji; Titan se uporablja v hladilniku morske vode, vendar je cena visoka, ena od tradicionalnih izbir pa je tudi zlitina bakra-niklja. Jeklena družina ponuja veliko možnosti za to.
Dobra odpornost proti eroziji in odpornost na vibracije.
V območju visoke-hitrosti, kot je vhod na strani cevi, lahko medij povzroči erozijo na koncu cevi. Rešuje se z izbiro materialov z višjo trdoto, povečanjem debeline sten koncev cevi ali oblikovanjem erozijsko{2}}odpornih pregrad. Modul elastičnosti jekla je visok, vibracije cevi za izmenjavo toplote, ki jih povzroča pretok tekočine, pa je mogoče učinkovito zatreti in preprečiti poškodbe zaradi utrujenosti z razumno postavitvijo podporne plošče in zasnovo pregrade.
Zrela proizvodnja in priročnost vzdrževanja
Proizvodni procesi, kot so vrtanje cevnih plošč, raztezanje ali varjenje cevi za izmenjavo toplote in zvijanje lupine, so za jeklo zelo zreli in zanesljivi. V primeru lokalne korozije in puščanja med delovanjem se lahko izvaja spletno vzdrževanje z zamašitvijo cevi, kar je zelo pomembno za zagotovitev kontinuitete proizvodnje, ta vzdržljivost pa je v veliki meri posledica lastnosti obdelave jekla.
Tipično Aplikacije
Visoko{0}}tlačni izmenjevalnik toplote rafinerijske hidrogenirne enote
Plašč in cev sta visoko{0}}tlačni vodikov medij, plašč je izdelan iz jekla 2,25Cr-1Mo, cevi pa iz istega materiala ali avstenitnega nerjavečega jekla.
Parni površinski kondenzator elektrarne ali kemične tovarne
Ohišje je iz ogljikovega jekla, na tisoče cevi za prenos toplote pa je tradicionalno izdelanih iz mornarske medenine ali belega bakra. Sodobne velike-enote večinoma uporabljajo cevi iz nerjavečega jekla TP304/TP316 ali cevi iz titana, cevna plošča pa uporablja kompozitne plošče iz nerjavečega jekla.
Predgrelnik napajalne vode kotla enote za sintezo metanola
Običajno izdelani iz ogljikovega jekla (cev SA179, lupina SA516), pri čemer je glavna skrb gospodarnost.
Rezervoarji in silosi se uporabljajo za statično skladiščenje surovin, vmesnih proizvodov, končnih izdelkov in različnih pomožnih materialov (kot so voda in kemikalije). Njegov obseg sega od majhnih rezervoarjev z več kubičnimi metri do ogromnih skladiščnih rezervoarjev z več kot 100.000 kubičnimi metri. Zasnova mora upoštevati hidrostatični tlak stebra, značilnosti materiala (jedkost, strupenost in hlapnost), okoljske obremenitve (veter, sneg in potres) in posedanje temeljev.
Prednosti in ključne lastnosti
Odlična ekonomičnost in-gradbena zmogljivost velikega obsega
Za velike atmosferske in nizkotlačne rezervoarje je jeklo (predvsem ogljikovo jeklo) edini material, ki lahko upošteva trdnost, obdelovalnost in ekonomičnost. Z valjanjem in varjenjem velikih jeklenih plošč (širine več kot 3 metre) je mogoče učinkovito zgraditi velikanske rezervoarje s premerom več kot 100 metrov, svetovni rekord prostornine posameznega rezervoarja pa je presegel 240.000 kubičnih metrov, kar je težko doseči z drugimi materiali.
Prilagodljiva zasnova za izpolnjevanje različnih zahtev glede shranjevanja
- Atmosferski navpični cilindrični skladiščni rezervoar: stena rezervoarja sprejme metodo "spremenljive konstrukcijske točke" in jeklene plošče z različnimi debelinami se uporabljajo od zgoraj navzdol, da gospodarno prenašajo naraščajoči hidrostatični tlak.
- Niz{0}}tlačni/notranji rezervoar s plavajočo streho: uporablja se za shranjevanje hlapnih tekočin s posebnimi zahtevami za jeklo zgornje plošče in tesnilni sistem.
- Tlačni sferični rezervoar: Uporablja se za shranjevanje utekočinjenega plina (LPG, tekoči amoniak itd.). Izdelan je iz visoko{2}}trdne nizko{3}}legirane jeklene plošče (kot je 07MnNiMoVDR) in nato zvarjen, da se zmanjša debelina stene in zagotovi varnost.
- Bunker: glede na pretok in obrabo praškastih materialov se lahko za izdelavo ključnih delov uporabi-obrabno odporne jeklene plošče (kot je serija Hardox).
Zanesljivo tesnjenje in varnostna zaščita
Zagotovite tesnost glavnega vara rezervoarja z visoko-kakovostnim varjenjem. Za vnetljive, eksplozivne ali strupene medije je jekleni rezervoar mogoče priročno opremiti z dihalnim ventilom, zaviralcem plamena, napravo za razbremenitev tlaka, tesnilnim sistemom za dušik in popolnimi napravami za gašenje požara in zbiranje uhajanja (protipožarni nasip), da tvori popoln varnostni zaščitni sistem.
Enostaven za izvedbo protikorozijske zaščite in nadzora.
Glede na različne medije za shranjevanje (surova nafta, kemikalije, voda) je mogoče na notranji steni rezervoarja uporabiti ustrezen proti{0}}korozijski premaz, oblogo (guma, plastika, ojačana s steklenimi vlakni) ali katodno zaščito. Zunanja stena jeklenega rezervoarja je zaščitena s sistemom premazov. Te-spletne inšpekcijske tehnologije, kot sta redni ultrazvočni pregled debeline stene in skeniranje uhajanja magnetnega pretoka spodnje plošče, lahko učinkovito spremljajo stanje korozije in izvajajo predvideno vzdrževanje.
Tipično Aplikacije
Plavajoči strešni rezervoar komercialnega skladišča surove nafte
Prostornina je pogosto 100.000 ali 150.000 kubičnih metrov, stena rezervoarja je izdelana iz -konstrukcijskega jekla visoke trdnosti (kot je SPV490Q), spodnja in zgornja plošča pa iz tankih plošč iz ogljikovega jekla.
Sferični rezervoar za tekoči ogljikovodik
Uporablja se za shranjevanje propilena, utekočinjenega naftnega plina (LPG) v sprejemni postaji za utekočinjeni zemeljski plin (LNG) itd. Materiali so večinoma iz nizko-legiranega jekla z visoko-trdnostjo, medtem ko je rezervoar za shranjevanje UZP izdelan iz jekla z 9 % niklja ali zunanjega rezervoarja iz betona s polno-kapaciteto.
Rezervoar za shranjevanje koncentrirane žveplove kisline
Običajno je izdelan iz ogljikovega jekla in je zaščiten z načelom, da kislina tvori gosto pasivno folijo na jekleni površini, zato je treba koncentracijo shranjevanja in vlago strogo nadzorovati.
Silos za surovine/klinker (jekleni silos) v industriji cementa
Plošča iz ogljikovega jekla je varjena, ključna obrabna področja v notranjosti pa so obložena z obrabno{0}}odpornimi jeklenimi ploščami.
Cevni sistem kemičnih in petrokemičnih obratov je kot "žilno omrežje" naprave, ki prenaša različne procesne tekočine od surovin do izdelkov. Veliko tekočin je zelo jedkih, strupenih ali pri visoki temperaturi in visokem tlaku. Zanesljivost korozijsko{2}}odpornega cevovodnega sistema neposredno določa kontinuiteto, varnost in stroške vzdrževanja naprave.
Prednosti in ključne lastnosti
Ciljno zlitje za odpornost proti specifični koroziji
S prilagoditvijo vsebnosti legirnih elementov, kot so krom (Cr), nikelj (Ni), molibden (Mo) in dušik (N), je mogoče prilagoditi materiale cevovoda s specifično odpornostjo proti koroziji:
- Avstenitno nerjavno jeklo (304/316L): splošna odpornost proti koroziji, 316L pa je bolj odporno proti luknjičasti koroziji, ker vsebuje molibden.
- Dvostransko nerjavno jeklo (2205/2507): ima prednosti avstenita in ferita, visoko trdnost, odlično odpornost na kloridno napetostno korozijsko razpokanje (SCC) in luknjičasto korozijo ter visoko stroškovno učinkovitost.
- Super avstenitno nerjaveče jeklo (254SMO, AL-6XN®): visoka vsebnost molibdena in dušika, izredno visoka vrednost ekvivalenta luknjičastega jekla (PREN), ki se uporablja v težkih okoljih, kot sta morska voda in močna kislina.
- Zlitina-na osnovi niklja (Hastelloy C-276, Inconel 625): uporablja se v najbolj jedkem oksidacijskem in redukcijsko kislem okolju.
Popoln in dodelan sistem povezovanja in namestitve
Jeklene -odporne jeklene cevi imajo celoten sistem fitingov (kolena, T-kratniki, reduktorji), prirobnic, ventilov in pritrdilnih elementov. Metode povezovanja so raznolike, zrele in zanesljive, vključno z varjenjem (čelno varjenje, varjenje na vtičnico), prirobničnim priključkom (s korozijsko-odpornim tesnilom) in posebnim spojnim priključkom. Zaradi tega sta predizdelava in montaža zapletene cevne galerije učinkovita in natančna.
Dobra visokotemperaturna trdnost in toplotna stabilnost
V primerjavi s številnimi nekovinskimi cevovodi,-odpornimi na korozijo (kot so plastični in FRP), imajo kovinski cevovodi (iz nerjavečega jekla in legiranega jekla) neprimerljivo visoko-temperaturno nosilnost. Dolgo lahko stabilno delujejo pri procesni temperaturi več sto stopinj Celzija, pri čemer ohranjajo dimenzijsko stabilnost in tesnjenje, kar je neizogibna izbira za visoko-temperaturne procese.
Predvidljivo vedenje storitev in spletno spremljanje
Korozijsko obnašanje kovinskih materialov za cevovode je temeljito raziskano, podatki o stopnji korozije pa so razmeroma popolni, kar je priročno za-inšpekcijo na podlagi tveganja (RBI) in oceno preostale življenjske dobe. Z rednim ultrazvočnim merjenjem debeline, zaznavanjem vrtinčnih tokov in impulznim skeniranjem vrtinčnih tokov je mogoče učinkovito spremljati korozijsko redčenje cevovodnega sistema in izvajati predvideno vzdrževanje.
Tipične aplikacije
Procesne cevi obrata za-mokri postopek fosforne kisline
Medij vsebuje fluorosilicijevo kislino in žveplovo kislino, ki je izjemno jedka. Običajno je izbrano visoko{1}}nerjavno jeklo, kot je dupleksno jeklo 2205, ali visoko legirano, kot je Hastelloy® G-30.
Visok{0}}vod za prenos olja za atmosfersko in vakuumsko destilacijsko enoto
Legirano jeklo Cr-Mo (kot je 1,25Cr-0,5Mo-Si, jeklo P11) se uporablja za transport visokotemperaturne nafte in plina.
Cevovod hladilnega sistema z morsko vodo
Tradicionalno se uporablja zlitina bakra-niklja (90/10 CuNi), zdaj pa se čedalje pogosteje uporablja super dupleksno nerjavno jeklo (2507) ali super avstenitno nerjavno jeklo (254 SMO®) za obvladovanje okolja z visoko vsebnostjo kloridnih ionov.
Cevovod za raztopino amonijevega karbamata v tovarni sečnine
Medij je raztopina amonijevega karbamata, ki je pri visoki temperaturi in visokem tlaku izjemno jedka. Uporabiti je treba nerjaveče jeklo 316L urea (izjemno malo ogljika, kvalificirano s Hueyjevim testom) ali titan.