Petrochemische Produktionsanlagen sind umfassende Industrieanlagen, die Erdöl und Erdgas als Rohstoffe nutzen, um durch eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen wie Cracken, Reformieren, Polymerisation und Alkylierung chemische Grundstoffe wie Ethylen, Propylen, Benzol und p-Xylol sowie Polymerprodukte wie Kunstharz, Synthesekautschuk und Kunstfasern herzustellen. Diese Prozesse sind in der Regel mit hohen Temperaturen, hohem Druck, Wasserstoffeinwirkung und stark korrosiven Medien verbunden, was äußerst strenge Anforderungen an die Materialien der Produktionsanlagen stellt.
Vorteile und Hauptmerkmale
Hervorragende Toleranz gegenüber hohen Temperaturen und hohem Druck.
Die petrochemischen Kernreaktionsgeräte, wie die Strahlungsrohre und Hochtemperatur-Dampfrohre des Ethylen-Krackofens, werden seit langem bei hohen Temperaturen über 800 Grad betrieben. Die Wahl eines speziellen legierten Stahls mit ausgezeichneter Hochtemperaturfestigkeit, Kriechfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit, wie beispielsweise dem verbesserten hitzebeständigen legierten Stahl der HP-Serie (25Cr-35Ni), ist der Schlüssel zur Gewährleistung eines langfristig sicheren und stabilen Betriebs der Anlage unter extremer thermischer Belastung.
Vielfältige -Korrosionsschutzlösungen
Im petrochemischen Produktionsprozess gibt es viele Arten von Medien, und die Korrosionsumgebung ist komplex und veränderlich, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Hochtemperatur-Schwefelkorrosion, Naphthensäure-Korrosion, Wasserstoffkorrosion, Chlorid-Spannungsrisskorrosion und Polythionsäure-Korrosion. Stahl bietet eine vollständige Palette von Kohlenstoffstahl, niedriglegiertem Stahl, rostfreiem Stahl (Austenit, Ferrit, Duplex), Legierungen auf Nickelbasis bis hin zu Speziallegierungen durch Legierungen, die je nach spezifischer Korrosionsumgebung angepasst werden können, um die beste Balance zwischen Sicherheit und Wirtschaftlichkeit zu erreichen.
Hervorragende Herstellung und Reparierbarkeit
Bei petrochemischen Anlagen handelt es sich meist um Großgeräte,{0}die in Einzelstücken oder Kleinserien gefertigt werden. Die gute Plastizität, Schweißbarkeit und ausgereifte Wärmebehandlungstechnologie von Stahl ermöglichen die erfolgreiche Herstellung komplexer Strukturen wie Cracköfen und großer Türme. Im langfristigen Betrieb und bei regelmäßiger Wartung des Geräts ist die Reparaturfähigkeit von Stahlkomponenten (z. B. Auftragen, Reparaturschweißen und lokaler Austausch) vielen anderen Materialien weit überlegen, was die Gesamtlebensdauer des Geräts erheblich verlängert.
Ausgereiftes und zuverlässiges Design und Standardsystem
Die petrochemische Industrie verfügt über ausgereifte Materialstandards (wie ASME, ASTM, NACE usw.) und Designspezifikationen, die allgemein akzeptiert sind. Die Leistungsdaten (mechanische Eigenschaften, Korrosionsdaten und Schweißverfahrensqualifikation) jedes Stahls werden durch detaillierte Datenbanken gestützt, die eine solide und zuverlässige Grundlage für technisches Design, Sicherheitsbewertung sowie Risikomanagement und -kontrolle bieten und die Standardisierung und Sicherheit des Baus und Betriebs von petrochemischen Anlagen weltweit gewährleisten.
Typisch Anwendungen
Rohre für Ethylen-Spaltöfen: Schleudergussrohre aus hitzebeständigem legiertem Stahl wie 25Cr-35Ni-Nb(HP40Nb) werden häufig verwendet, um Wandtemperaturen von bis zu 1150 C standzuhalten.
Adsorptionsturm einer p-Xylol-Anlage: Im Turmkörper wird häufig eine Edelstahl-Verbundstahlplatte (SA516 Gr.70+ 304L) verwendet, um der Korrosion aromatischer Medien zu widerstehen.
Polypropylen-Schlaufenreaktor: Hergestellt aus hoch{0}festem, niedrig-legiertem Stahl unter Hochdruck-Polymerisationsumgebung, und die Innenwand ist hochglanzpoliert oder speziell behandelt, um zu verhindern, dass Polymer an der Wand haftet.
Druckbehälter und Reaktoren sind die Kernausrüstung in chemischen und petrochemischen Prozessen, die für physikalische oder chemische Reaktionen, Materialspeicherung und -trennung eingesetzt werden. Sie arbeiten bei einem festgelegten Druck und einer festgelegten Temperatur und das interne Medium ist häufig brennbar, explosiv, giftig oder stark ätzend. Design, Herstellung und Materialauswahl stehen in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit und Stabilität der gesamten Fabrik.
Vorteile und Hauptmerkmale
Hohe Festigkeit und Zähigkeit sorgen für Eigensicherheit.
Als drucktragende Grenze muss der Behältermantel einen katastrophalen Sprödbruch und eine Kunststoffexplosion verhindern. Durch die Verwendung hochfester niedrig{3}legierter Stahlplatten (wie SA516GR. 70 und SA537CL. 1) und die Sicherstellung, dass die Materialien (insbesondere die Schweiß- und Wärmeeinflusszone) bei der niedrigsten Auslegungstemperatur des Metalls immer noch über eine ausreichende Schlagzähigkeit verfügen, ist der Sicherheitsspielraum der Ausrüstung unter anormalen Arbeitsbedingungen grundsätzlich gewährleistet.
Gezielte Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Rissbildung
In einer feuchten Schwefelwasserstoffumgebung sollten Stahlplatten mit Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierte Rissbildung (HIC) und Sulfid-Spannungsrisskorrosion (SSC) (entsprechend der Norm NACE MR0175/ISO 15156) verwendet werden. Die Verhinderung von Alkali-Spannungsrisskorrosion (ASCC) sollte in der Amin-Flüssigkeits-Entschwefelungsanlage in Betracht gezogen werden. In einer Chloridumgebung ist Duplex-Edelstahl oder eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich, um Spannungen zu beseitigen. Stahl kann diese spezifischen Anforderungen durch Optimierung der Zusammensetzung und Kontrolle des Produktionsprozesses erfüllen.
Flexible Materialkombination und Verbundtechnologie
Bei stark korrosiven Medien ist die Verwendung aller hochentwickelten Legierungen teuer. Es ist ein wirtschaftliches und effektives Schema, die Verbundstruktur aus „Stahl + korrosionsbeständiger Schicht“ zu übernehmen, z. B. eine Beschichtung aus rostfreiem Stahl oder einer Legierung auf Nickelbasis auf einem Substrat aus Kohlenstoffstahl oder niedriglegiertem Stahl oder direkt die Verwendung von Sprengstoffverbundwerkstoffen oder rollenden Verbundstahlplatten. Dadurch kommen die Festigkeitsvorteile des Basisstahls und die Korrosionsbeständigkeitsvorteile der Verkleidungsmaterialien voll zur Geltung.
Zuverlässige Fertigungs- und Inspektionsvererbung
Das Schmelzen, Walzen, die Wärmebehandlung und das anschließende Schneiden, Formen, Schweißen und die zerstörungsfreie Prüfung von Stahl für Druckbehälter haben eine Reihe äußerst strenger und ausgereifter Industriesysteme gebildet. Die international anerkannten Spezifikationen ASME VIII, GB 150 und andere haben verbindliche Bestimmungen zu Materialien, Design, Herstellung und Inspektion festgelegt, um sicherzustellen, dass jeder Container ab Werk über eine rückverfolgbare Qualitätssicherung verfügt.
Typisch Anwendungen
Hydrierungsreaktor
Die typische Wandstärke ist enorm und wird aus 2,25Cr-1Mo- oder 3Cr-1Mo-Stahl zum Schmieden oder Plattenschweißen hergestellt. Die Innenwand ist mit TP309L+TP347-Edelstahl bedeckt.
Kugelförmiger Tank mit flüssigem Ammoniak
Um die Dicke dünner Wände zu reduzieren, wird üblicherweise niedriglegierter hochfester Stahl verwendet, und für Schweißverbindungen werden strenge Anforderungen an die Schlagzähigkeit bei niedrigen Temperaturen gestellt.
Chlor-Trocknungsturm in der Chlor-{0}}Alkali-Industrie
Da das Medium nasses Chlor enthält, das extrem korrosiv ist, ist das Gehäuse aus Kohlenstoffstahl normalerweise mit Gummi oder direkt verstärktem Polypropylen ausgekleidet, die wichtigste Stützstruktur besteht jedoch immer noch aus Stahl.
Wärmetauscher und Kondensator sind die Schlüsselausrüstung für den Wärmeaustausch und die Wärmerückgewinnung in chemischen Prozessen, die häufig beim Erhitzen, Kühlen, Kondensieren und Verdampfen von Materialien eingesetzt werden. Seine Leistung wirkt sich direkt auf den Energieverbrauch und die Effizienz des gesamten Prozesses aus. Sie stehen in der Regel vor mehreren Herausforderungen wie Temperaturunterschiedsbelastung, Korrosion verschiedener Medien auf der Rohr-/Mantelseite, Ablagerungen und durch Flüssigkeiten verursachte Vibrationen.
Vorteile und Hauptmerkmale
Hervorragende Wärmeleitfähigkeit gepaart mit Festigkeit
Obwohl Kupfer, Aluminium und andere Metalle eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, bietet Stahl umfassende Vorteile in Bezug auf Festigkeit, Druckbeständigkeit, Temperaturbereich und Kosten. Kohlenstoffstahl und niedriglegierter Stahl sind die erste Wahl für Rohrböden und -mäntel unter vielen nicht{1}}korrosiven Arbeitsbedingungen, wie z. B. bei Kesselspeise-Warmwasserbereitern. Bei Wärmeübertragungsrohren können dünnwandige Edelstahlrohre oder niedriglegierte Stahlrohre eine gute Wärmeübertragungseffizienz bieten und gleichzeitig Druck- und Temperaturbeständigkeit gewährleisten.
Große Auswahl an korrosionsbeständigen Materialien
Je nach korrosiven Medien (Chloridionen auf der Kühlwasserseite, saure Medien auf der Prozessseite usw.) kann der entsprechende korrosionsbeständige Stahl ausgewählt werden: Austenitischer Edelstahl 304/316L wird in allgemein korrosiven Umgebungen verwendet; Duplex-Edelstahl (z. B. 2205 und 2507) wird verwendet, um Chloridionen-Spannungskorrosion und Lochfraßkorrosion zu widerstehen. Titan wird in Meerwasserkühlern verwendet, aber die Kosten sind hoch, und auch eine Kupfer-Nickel-Legierung ist eine der traditionellen Optionen. Die Stahlfamilie bietet hierfür eine Fülle von Möglichkeiten.
Gute Erosionsbeständigkeit und Vibrationsbeständigkeit.
Im Hochgeschwindigkeitsbereich, beispielsweise am Einlass der Rohrseite, kann das Medium zu Erosion am Rohrende führen. Dieses Problem lässt sich lösen, indem man Materialien mit höherer Härte wählt, die Wandstärke der Rohrenden erhöht oder erosionsbeständige Leitbleche konstruiert. Der Elastizitätsmodul von Stahl ist hoch, und die durch den Flüssigkeitsfluss verursachte Vibration von Wärmetauscherrohren kann durch eine angemessene Anordnung der Stützplatten und des Leitblechdesigns wirksam unterdrückt und Ermüdungsschäden verhindert werden.
Ausgereifter Fertigungs- und Wartungskomfort
Herstellungsprozesse wie das Bohren von Rohrböden, das Aufweiten oder Schweißen von Wärmetauscherrohren und das Wickeln von Rohrbündeln sind für Stahl sehr ausgereift und zuverlässig. Im Falle lokaler Korrosion und Leckagen im Betrieb kann eine Online-Wartung durch Verstopfen der Rohre durchgeführt werden, was sehr wichtig ist, um die Kontinuität der Produktion sicherzustellen, und diese Wartbarkeit ist größtenteils auf die Verarbeitungseigenschaften von Stahl zurückzuführen.
Typisch Anwendungen
Hochdruckwärmetauscher der Raffinerie-Hydrieranlage
Gehäuse und Rohr bestehen alle aus Hochdruck-Wasserstoffmedium, das Gehäuse besteht aus 2,25Cr-1Mo-Stahl und die Rohre bestehen aus dem gleichen Material oder austenitischem Edelstahl.
Dampfoberflächenkondensator eines Kraftwerks oder einer Chemieanlage
Das Gehäuse besteht aus Kohlenstoffstahl und Tausende von Wärmeübertragungsrohren bestehen traditionell aus marineblauem Messing oder weißem Kupfer. Moderne Großanlagen verwenden meist TP304/TP316-Edelstahlrohre oder Titanrohre, und der Rohrboden besteht aus Edelstahl-Verbundplatten.
Kesselspeisewasservorwärmer der Methanolsyntheseeinheit
In der Regel aus Kohlenstoffstahl (SA179-Rohr, SA516-Schale) hergestellt, wobei die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund steht.
Lagertanks und Silos dienen der statischen Lagerung von Rohstoffen, Zwischenprodukten, Fertigprodukten und verschiedenen Hilfsstoffen (wie Wasser und Chemikalien). Die Größenordnung reicht von kleinen Tanks mit mehreren Kubikmetern bis hin zu riesigen Lagertanks mit über 100.000 Kubikmetern. Bei der Konstruktion müssen der hydrostatische Säulendruck, die Materialeigenschaften (Korrosivität, Toxizität und Flüchtigkeit), die Umweltbelastungen (Wind, Schnee und Erdbeben) und die Setzung des Fundaments berücksichtigt werden.
Vorteile und Hauptmerkmale
Hervorragende Wirtschaftlichkeit und große-Baukapazität
Für große Lagertanks mit atmosphärischem und niedrigem Druck ist Stahl (hauptsächlich Kohlenstoffstahl) das einzige Material, das Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Wirtschaftlichkeit berücksichtigen kann. Durch das Walzen und Schweißen großer Stahlplatten (mit einer Breite von mehr als 3 Metern) können riesige Lagertanks mit einem Durchmesser von mehr als 100 Metern effizient gebaut werden, und der Weltrekord für das Volumen eines einzelnen Tanks liegt bei über 240.000 Kubikmetern, was mit anderen Materialien schwer zu erreichen ist.
Flexibles Design, um unterschiedlichen Speicheranforderungen gerecht zu werden
- Atmosphärischer vertikaler zylindrischer Lagertank: Die Tankwand verwendet die Methode des „variablen Designpunkts“, und von oben nach unten werden Stahlplatten mit unterschiedlichen Dicken verwendet, um den zunehmenden hydrostatischen Druck wirtschaftlich zu tragen.
- Niederdruck-/interner Schwimmdachtank: Wird zur Lagerung flüchtiger Flüssigkeiten verwendet, mit besonderen Anforderungen an den Stahl der oberen Platte und des Dichtungssystems.
- Druckkugeltank: Er dient zur Lagerung von Flüssiggas (LPG, flüssiges Ammoniak usw.). Es besteht aus hoch{2}festem, niedrig-legiertem Stahlblech (z. B. 07MnNiMoVDR) und wird anschließend geschweißt, um die Wandstärke zu reduzieren und die Sicherheit zu gewährleisten.
- Bunker: Angesichts des Flusses und der Abnutzung von Pulvermaterialien können verschleißfeste Stahlplatten (wie die Hardox-Serie) zur Herstellung wichtiger Teile verwendet werden.
Zuverlässige Abdichtung und Sicherheitsschutz
Stellen Sie die Dichtheit der Hauptschweißnaht des Tanks durch qualitativ hochwertiges Schweißen sicher. Für brennbare, explosive oder giftige Medien kann der Stahltank bequem mit Atemventil, Flammensperre, Druckentlastungsvorrichtung, Stickstoffdichtsystem und kompletter Brandbekämpfungs- und Leckagesammeleinrichtung (Feuerdeich) ausgestattet werden, um ein vollständiges Sicherheitsschutzsystem zu bilden.
Korrosionsschutz und -überwachung einfach umsetzbar.
Abhängig von den unterschiedlichen Lagermedien (Erdöl, Chemikalien, Wasser) können entsprechende Korrosionsschutzbeschichtungen, Auskleidungen (Gummi, glasfaserverstärkter Kunststoff) oder kathodischer Schutz an der Innenwand des Tanks angebracht werden. Die Außenwand des Stahltanks ist durch ein Beschichtungssystem geschützt. Online-Inspektionstechnologien wie die regelmäßige Ultraschallprüfung der Wandstärke und das Scannen magnetischer Streuflüsse an der Bodenplatte können den Korrosionsstatus effektiv überwachen und eine vorausschauende Wartung durchführen.
Typisch Anwendungen
Schwimmender Dachtank für die kommerzielle Lagerung von Rohöl
Das Volumen beträgt häufig 100.000 oder 150.000 Kubikmeter, die Tankwand besteht aus hochfestem Baustahl (z. B. SPV490Q) und die Bodenplatte und die Oberseite bestehen aus dünnen Kohlenstoffstahlplatten.
Kugelförmiger Tank für flüssigen Kohlenwasserstoff
Wird zur Speicherung von Propylen, Flüssiggas (LPG) in einer Empfangsstation für Flüssigerdgas (LNG) usw. verwendet. Die Materialien bestehen größtenteils aus niedrig{1}legiertem hoch-Stahl, während der LNG-Lagertank aus 9 % Nickelstahl oder einem Betonaußentank mit vollem Fassungsvermögen besteht.
Lagertank für konzentrierte Schwefelsäure
Normalerweise besteht es aus Kohlenstoffstahl und wird durch das Prinzip geschützt, dass Säure einen dichten Passivfilm auf der Stahloberfläche bildet, und die Lagerkonzentration und Feuchtigkeit sollten streng kontrolliert werden.
Rohstoff-/Klinkersilo in der Zementindustrie
Die Kohlenstoffstahlplatte ist geschweißt und die wichtigsten Verschleißbereiche im Inneren sind mit verschleißfesten Stahlplatten ausgekleidet.
Das Rohrleitungssystem chemischer und petrochemischer Anlagen ist wie das „Gefäßnetz“ des Geräts und transportiert verschiedene Prozessflüssigkeiten von Rohstoffen zu Produkten. Viele Flüssigkeiten sind stark korrosiv, giftig oder haben hohe Temperaturen und hohen Druck. Die Zuverlässigkeit des korrosionsbeständigen Rohrleitungssystems bestimmt direkt die Kontinuität, Sicherheit und Wartungskosten des Geräts.
Vorteile und Hauptmerkmale
Gezieltes Legieren zum Schutz vor spezifischer Korrosion
Durch die Anpassung der Gehalte an Legierungselementen wie Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo) und Stickstoff (N) können die Rohrleitungsmaterialien mit spezifischer Korrosionsbeständigkeit individuell angepasst werden:
- Austenitischer Edelstahl (304/316L): Allgemeine Korrosionsbeständigkeit, und 316L ist widerstandsfähiger gegen Lochfraß, da es Molybdän enthält.
- Duplex-Edelstahl (2205/2507): Er verfügt über die Vorteile von Austenit und Ferrit, hohe Festigkeit, ausgezeichnete Beständigkeit gegen Chlorid-Spannungsrisskorrosion (SCC) und Lochfraßkorrosion sowie ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis.
- Superaustenitischer Edelstahl (254SMO, AL-6XN®): hoher Molybdän- und Stickstoffgehalt, extrem hoher Lochfraßäquivalentwert (PREN), verwendet in rauen Umgebungen wie Meerwasser und starken Säuren.
- Legierung auf Nickel--Basis (Hastelloy C-276, Inconel 625): Wird in der korrosivsten oxidierenden und reduzierenden Säureumgebung verwendet.
Komplettes und ausgereiftes Anschluss- und Installationssystem
Korrosionsbeständige Stahlrohre verfügen über ein komplettes System an Anschlüssen (Winkelstücke, T-Stücke, Reduzierstücke), Flansche, Ventile und Befestigungselemente. Die Verbindungsmethoden sind vielfältig, ausgereift und zuverlässig und umfassen Schweißen (Stumpfschweißen, Muffenschweißen), Flanschverbindungen (mit korrosionsbeständiger Dichtung) und spezielle Klemmverbindungen. Dies macht die Vorfertigung und Installation komplexer Rohrgalerien vor Ort effizient und präzise.
Gute Hochtemperaturfestigkeit und thermische Stabilität
Im Vergleich zu vielen nichtmetallischen korrosionsbeständigen Rohrleitungen (z. B. aus Kunststoff und FRP) weisen Metallrohrleitungen (Edelstahl und legierter Stahl) eine beispiellose Tragfähigkeit bei hohen Temperaturen auf. Sie können bei einer Prozesstemperatur von Hunderten von Grad Celsius lange Zeit stabil arbeiten und dabei die Dimensionsstabilität und Abdichtung beibehalten, was für Hochtemperaturprozesse eine unvermeidliche Wahl ist.
Vorhersehbares Serviceverhalten und Online-Überwachung
Das Korrosionsverhalten von metallischen Rohrleitungsmaterialien ist gründlich untersucht und die Daten zur Korrosionsrate sind relativ vollständig, was für die risikobasierte Inspektion (RBI) und die Bewertung der Restlebensdauer praktisch ist. Durch die regelmäßige Durchführung von Ultraschalldickenmessungen, Wirbelstromerkennung und gepulstem Wirbelstromscannen kann die Korrosionsverdünnung des Rohrleitungssystems effektiv überwacht und eine vorausschauende Wartung durchgeführt werden.
Typische Anwendungen
Prozessleitungen einer Nass-Prozess-Phosphorsäureanlage
Das Medium enthält Fluorkieselsäure und Schwefelsäure, die äußerst ätzend sind. Normalerweise wird hochwertiger Edelstahl wie 2205 Duplexstahl oder hochlegierter Stahl wie Hastelloy® G-30 ausgewählt.
Hochtemperatur-Öltransferleitung einer atmosphärischen und Vakuumdestillationseinheit
Cr-Mo-legierter Stahl (z. B. 1,25Cr-0,5Mo-Si, P11-Stahl) wird zum Transport von Hochtemperaturöl und -gas verwendet.
Pipeline des Meerwasserkühlsystems
Traditionell wird eine Kupfer-Nickel-Legierung (90/10 CuNi) verwendet, und jetzt wird zunehmend Super-Duplex-Edelstahl (2507) oder superaustenitischer Edelstahl (254 SMO®) verwendet, um mit Umgebungen mit hohem Chloridionen-Gehalt zurechtzukommen.
Pipeline für Ammoniumcarbamatlösung in einer Harnstoffanlage
Das Medium ist eine Ammoniumcarbamatlösung, die bei hohen Temperaturen und hohem Druck extrem korrosiv ist. Es ist notwendig, Edelstahl der Harnstoffqualität 316L (extrem kohlenstoffarm, qualifiziert durch Huey-Test) oder Titan zu verwenden.
Verwandte Produktempfehlung
Stange aus legiertem Stahl 42CrMo4
42CrMo4-legierter Stahlstab von Cunrui Metal bietet hohe Festigkeit, ausgezeichnete Zähigkeit und hervorragende Verschleißfestigkeit. Es eignet sich ideal für Wellen, Zahnräder und Hochleistungskomponenten und gewährleistet stabile Leistung, präzise Bearbeitung und zuverlässige Qualität bei direkter Lieferung ab Werk.
Rohr aus legiertem Stahl 13CrMo44
13CrMo44-Legierungsstahlrohre von Cunrui Metal zeichnen sich durch hervorragende Hochtemperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Langzeitstabilität aus. Es eignet sich ideal für Kessel, Druckbehälter und Kraftwerke und gewährleistet zuverlässige Leistung durch Direktversorgung ab Werk, strenge Qualitätskontrolle und schnelle Lieferung.
