เคมีภัณฑ์และปิโตรเคมี

อุปกรณ์ปฏิกิริยาแกนกลางของปิโตรเคมี เช่น ท่อตัดรังสีและท่อไอน้ำอุณหภูมิสูง-ของเตาแคร็กเอทิลีน ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 800 องศามาเป็นเวลานาน การเลือกเหล็กกล้าโลหะผสมชนิดพิเศษที่มีความแข็งแรงต่ออุณหภูมิสูง- ความต้านทานการคืบคลาน และความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ยอดเยี่ยม เช่น เหล็กกล้าโลหะผสมทนความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง ซีรีส์ HP (25Cr-35Ni)- เป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมั่นคงในระยะยาวของโรงงานภายใต้ภาระความร้อนที่สูงมาก

มีสื่อหลายประเภทในกระบวนการผลิตปิโตรเคมี และสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนมีความซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง การกัดกร่อนของกำมะถันที่อุณหภูมิสูง การกัดกร่อนของกรดแนฟเทนิก การกัดกร่อนของไฮโดรเจน การกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเครียดคลอไรด์ และการกัดกร่อนของกรดโพลีไทโอนิก เหล็กมีสายพันธุ์ที่สมบูรณ์ตั้งแต่เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กโลหะผสมต่ำ สแตนเลส (ออสเทนไนต์ เฟอร์ไรต์ ดูเพล็กซ์) โลหะผสมที่มีนิกเกิล- ไปจนถึงโลหะผสมพิเศษผ่านการผสม ซึ่งสามารถปรับแต่งตามสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนเฉพาะเพื่อให้เกิดความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความปลอดภัยและความประหยัด

โรงงานปิโตรเคมีส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ขนาดใหญ่-ที่ปรับแต่งเป็นชิ้นเดียวหรือชุดเล็ก ความเป็นพลาสติกที่ดี ความสามารถในการเชื่อมได้ และเทคโนโลยีการรักษาความร้อนที่สมบูรณ์ของเหล็ก ทำให้โครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น เตาแคร็กและหอคอยขนาดใหญ่ประสบความสำเร็จในการผลิต ในการทำงานระยะยาว-และการบำรุงรักษาอุปกรณ์อย่างสม่ำเสมอ ความสามารถในการซ่อมแซมส่วนประกอบที่เป็นเหล็ก (เช่น การปูผิวทาง การเชื่อมการซ่อมแซม และการเปลี่ยนทดแทนเฉพาะที่) นั้นเหนือกว่าวัสดุอื่นๆ มากมาย ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานโดยรวมของอุปกรณ์ได้อย่างมาก

อุตสาหกรรมปิโตรเคมีมีมาตรฐานวัสดุที่สมบูรณ์ (เช่น ASME, ASTM, NACE ฯลฯ) และข้อกำหนดการออกแบบที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากล ข้อมูลประสิทธิภาพ (คุณสมบัติทางกล ข้อมูลการกัดกร่อน และคุณสมบัติขั้นตอนการเชื่อม) ของเหล็กแต่ละชนิดได้รับการสนับสนุนโดยฐานข้อมูลโดยละเอียด ซึ่งเป็นรากฐานที่มั่นคงและเชื่อถือได้สำหรับการออกแบบทางวิศวกรรม การประเมินความปลอดภัย ตลอดจนการจัดการและควบคุมความเสี่ยง และรับประกันมาตรฐานและความปลอดภัยของการก่อสร้างและการดำเนินงานโรงงานปิโตรเคมีทั่วโลก

เนื่องจากเป็นขอบเขตรับแรงกด- เปลือกภาชนะจะต้องป้องกันการแตกหักแบบรุนแรงและการระเบิดของพลาสติก ด้วยการใช้แผ่นเหล็กโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-ต่ำ-สูง (เช่น SA516GR. 70 และ SA537CL. 1) และรับรองว่าวัสดุ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน) ยังคงมีความเหนียวในการรับแรงกระแทกเพียงพอที่อุณหภูมิโลหะที่ออกแบบต่ำที่สุด รับประกันความปลอดภัยของอุปกรณ์ภายใต้สภาพการทำงานที่ผิดปกติโดยพื้นฐาน

ในสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เปียก ควรใช้แผ่นเหล็กที่มีความต้านทานต่อการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน (HIC) และการกัดกร่อนจากความเครียดซัลไฟด์ (SSC) (ตรงตามมาตรฐาน NACE MR0175/ISO 15156) ควรพิจารณาการป้องกันการกัดกร่อนจากการกัดกร่อนจากความเค้นด้วยอัลคาไล (ASCC) ในหน่วยกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันของเหลวเอมีน ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ ต้องใช้สเตนเลสดูเพล็กซ์หรือหลัง-การเชื่อมด้วยความร้อนเพื่อขจัดความเครียด เหล็กสามารถตอบสนองความต้องการเฉพาะเหล่านี้ได้ผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบและการควบคุมกระบวนการผลิต

สำหรับตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง การใช้อัลลอยด์ขั้นสูงทั้งหมดมีราคาแพง เป็นวิธีที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพในการนำโครงสร้างคอมโพสิตของ "ชั้นเหล็ก+ชั้นต้านทานการกัดกร่อน" มาใช้ เช่น การเคลือบผิวเหล็กกล้าไร้สนิมหรือโลหะผสมนิกเกิล-บนเหล็กกล้าคาร์บอนหรือซับสเตรตของเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ หรือใช้โดยตรงโดยใช้คอมโพสิตที่ระเบิดได้หรือแผ่นเหล็กคอมโพสิตแบบกลิ้ง สิ่งนี้ให้ข้อดีด้านความแข็งแกร่งของเหล็กฐานและข้อดีด้านความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุหุ้มอย่างเต็มที่

การถลุง การรีด การอบชุบด้วยความร้อน และการตัด การขึ้นรูป การเชื่อม และการทดสอบแบบไม่ทำลายของเหล็กสำหรับภาชนะรับความดัน ทำให้เกิดชุดระบบอุตสาหกรรมที่เข้มงวดและสมบูรณ์อย่างยิ่ง ASME VIII, GB 150 ที่ได้รับการยอมรับในระดับสากล และข้อกำหนดอื่นๆ ได้กำหนดข้อกำหนดบังคับเกี่ยวกับวัสดุ การออกแบบ การผลิต และการตรวจสอบ เพื่อให้มั่นใจว่าตู้คอนเทนเนอร์อดีต-ทุกตู้มีการรับประกันคุณภาพที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้

แม้ว่าทองแดง อลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ จะมีการนำความร้อนได้ดีกว่า แต่เหล็กก็มีข้อได้เปรียบที่ครอบคลุมในด้านความแข็งแรง ทนต่อแรงดัน ช่วงอุณหภูมิ และต้นทุน เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำเป็นตัวเลือกแรกสำหรับแผ่นท่อและเปลือกภายใต้สภาพการทำงานที่ไม่กัดกร่อน- เช่น เครื่องทำน้ำอุ่นป้อนหม้อไอน้ำ สำหรับท่อถ่ายเทความร้อน ท่อสแตนเลส-ผนังบางหรือท่อโลหะผสมต่ำ-สามารถให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่ดีในขณะเดียวกันก็รับประกันความต้านทานต่อแรงดันและอุณหภูมิ

ตามตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่างๆ (คลอไรด์ไอออนในด้านน้ำหล่อเย็น ตัวกลางที่เป็นกรดในด้านกระบวนการ ฯลฯ) สามารถเลือกเหล็กทนการกัดกร่อนที่สอดคล้องกัน-ได้: สเตนเลสออสเทนนิติก 304/316L ถูกใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนทั่วไป เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (เช่น 2205 และ 2507) ใช้เพื่อต้านทานการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ไอออนและการกัดกร่อนแบบรูพรุน ไทเทเนียมถูกนำมาใช้ในเครื่องทำความเย็นน้ำทะเล แต่ราคาก็แพง และโลหะผสมทองแดง-ก็เป็นหนึ่งในตัวเลือกแบบดั้งเดิมเช่นกัน ตระกูลเหล็กมีตัวเลือกมากมายสำหรับสิ่งนี้

ในบริเวณที่มีความเร็วสูง- เช่น ทางเข้าของด้านท่อ ตัวกลางอาจทำให้เกิดการกัดเซาะที่ปลายท่อ วิธีแก้ปัญหานี้ทำได้โดยการเลือกวัสดุที่มีความแข็งสูงขึ้น เพิ่มความหนาของผนังปลายท่อ หรือออกแบบแผ่นกั้นที่ต้านทานการสึกกร่อน- โมดูลัสยืดหยุ่นของเหล็กอยู่ในระดับสูง และการสั่นสะเทือนของท่อแลกเปลี่ยนความร้อนที่เกิดจากการไหลของของไหลสามารถระงับได้อย่างมีประสิทธิภาพ และความเสียหายจากความเมื่อยล้าสามารถป้องกันได้ด้วยรูปแบบแผ่นรองรับที่เหมาะสมและการออกแบบแผ่นกั้น

กระบวนการผลิต เช่น การเจาะแผ่นท่อ การขยายหรือการเชื่อมท่อแลกเปลี่ยนความร้อน และการขดเปลือกมีความสมบูรณ์และเชื่อถือได้สำหรับเหล็ก ในกรณีของการกัดกร่อนและการรั่วไหลในท้องถิ่น การบำรุงรักษาแบบออนไลน์สามารถทำได้โดยการเสียบท่อ ซึ่งมีความสำคัญมากในการรับรองความต่อเนื่องของการผลิต และการบำรุงรักษานี้ส่วนใหญ่เนื่องมาจากลักษณะการประมวลผลของเหล็ก

ตัวกลางประกอบด้วยกรดฟลูออซิลิกและกรดซัลฟิวริกซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง โดยปกติแล้วจะเลือกใช้สเตนเลสเกรดสูง- เช่น เหล็กดูเพล็กซ์ 2205 หรือโลหะผสมสูง เช่น Hastelloy® G-30

เหล็กกล้าโลหะผสม Cr-Mo (เช่น 1.25Cr-0.5Mo-Si, เหล็ก P11) ใช้ในการขนส่งน้ำมันและก๊าซที่มีอุณหภูมิสูง

โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล (90/10 CuNi) ถูกนำมาใช้กันโดยทั่วไป และในปัจจุบัน เหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ (2507) หรือเหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์ออสเทนนิติก (254 SMO®) ถูกนำมาใช้มากขึ้นเพื่อรับมือกับสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ไอออนสูง

ตัวกลางคือสารละลายแอมโมเนียมคาร์บาเมตซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างมากภายใต้อุณหภูมิสูงและความดันสูง จำเป็นต้องใช้สเตนเลสเกรดยูเรีย 316L (คาร์บอนต่ำมาก ผ่านการรับรองจากการทดสอบของ Huey) หรือไทเทเนียม