三化用管(石油裂化、化肥、化工用管)

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 三化用管(石油裂化、化肥、化工用管)

石油石化及化学工业用钢管(含煤化工)即通常所说的三化用钢管,一般指石油化工,包括石油炼化、化纤生产、煤化工、化学工业、化肥生产所用的钢管总称。按钢管的生产方式,分为无缝钢管和焊管。按钢种可分为碳钢管、合金钢管和不锈钢管,以及近年广泛应用的复合钢管。由于三化生产过程中主要的物理和化学反应都是在特定的压力和温度下进行的。原材料,反应过程和产出物都具有温度压力的要求,而且原材料,反应过程和产出物都具有一定的腐蚀性。因此对于应用于特定三化生产的钢管,都有一定的技术要求。

裂化管是用于石油精炼厂的炉管,热交换器和连接管道,是我国开发专用无缝钢管最早的品种之一,裂化管的现行技术标准见GB9948-2006。

化肥专用管是用于工作温度在-40-400℃工作压力10-30MPa的化肥,化工厂的设备和管道。化工管的现行技术标准见GB6479-2000。

除以上二种专用标准外,三化行业还大量的使用普通钢管、液化输送用钢管、低中压锅炉管、高压锅炉管、合金钢管、不锈钢管、钛合金管、复合管等。

1、三化压力装置对钢材性能的要求

   在石化行业,容器的操作条件绝大多数都不是常温、常压,即操作压力高于或低于大气压;操作温度高于或低于常温;容器的操作介质,多为易燃、易爆、甚至还具有毒性、腐蚀性。而且,随着石油加工深度的不断增加和向石油化工方向发展,炼油厂设备的操作条件将越来越苛刻,这就意味着对压力容器及管道材料的要求越来越高。主要包括:较高的工作温度强度、足够的蠕变强度和持久强度、良好的韧性、组织稳定性、较低的缺口敏感性、良好的低倍组织、良好的加工工艺性能和焊接性能等。

表一  常用配管用材料及使用温度范围

序号

钢管标准名称

钢管标准号

材料名称

外径或公称直径(mm)

使用温度(℃)

备注

1

输送流体用无缝钢管

GB/T8163

10

6—630

-20-425


2

石油裂化用无缝钢管

GB9948

10、20

10—273

-20-425


3

化肥设备用高压无缝钢管

GB6479

10

14—273

-40-400

工作压力10-320Mpa

4

输送流体用无缝钢管

GB/T8163

20、16Mn

6—630

-20-425


5

化肥设备用高压无缝钢管

GB6479

16Mn

14—273

-40-400


6

化肥设备用高压无缝钢管


16MnD


-40-250


7

化肥设备用高压无缝钢管


19Mn2VD


-50-100


8

化肥设备用高压无缝钢管


19Mn2NiD


-70-100


9

石油裂化用无缝钢管

GB9948

12CrMo

10—273

≤525


10

化肥设备用高压无缝钢管

GB6479

12CrMo

14—273

≤525


11

石油裂化用无缝钢管

GB9948

15CrMo

10—273

≤550


12

化肥设备用高压无缝钢管

GB6479

15CrMo

14—273

≤550


13

高压锅炉用无缝钢管

GB5310

12Cr1MoVG

10—530

≤575


14

化肥设备用高压无缝钢管

GB6479

12Cr2Mo

14—273

≤575


15

化肥设备用高压无缝钢管

GB6479

1Cr5Mo

14—273

≤600


16

石油裂化用无缝钢管

GB9948

1Cr5Mo

10—273



2.三化装置通常使用的钢管及品种

   裂化管是用于石油精炼厂的炉管,热交换和连接管道,是我国开发专用无缝钢管最早的品种之一,裂化管的现行技术标准见GB9948-2006。

化肥专用管是用于工作温度在-40-400℃工作压力10-30MPa的化肥,化工厂的设备和管道。化工管的现行技术标准见GB6479-2000。

除以上二种专用标准外,三化行业还大量的使用普通钢管、液化输送用钢管、低中压锅炉管、高压锅炉管、合金钢管、不锈钢管、钛合金管、复合管及耐低温用管等。

自八十年代开始操作压力为6-10.0Mpa的中压加氢裂化技术的开发十分活跃。随着环境保护要求的提高,近年来加氢装置的需求越来越多,如加氢裂化,苯加氢,煤油加氢,汽油、柴油加氢和润滑油加氢装置等建设量增加,加氢裂化技术在炼化工业的地位日趋重要。

我国能源资源的特点是富煤少油,利用我国丰富的煤炭资源,采用煤炭液化技术,把煤转化成优质液体燃料,或是直接气化,制成煤制气。是我国动力煤尤其是高硫煤利用的一个有效途径。煤直接液化是在高压、高温下的加氢过程,所以工艺设备及材料必须具有耐高压,以及临界氢条件下耐氢腐蚀等性能。

总之,三化装置对所用钢管的范围非常的广泛,要求也是非常的多样化。因此,做为钢管生产企业,应该进一步的贴近市场,了解用户需求,根据用户的使用环境而不是拘泥于标准的要求,有针对性的开发最贴合用户需要的钢管。

压力容器中使用最多的钢管品种是:

2.1碳素钢

压力容器中经常使用碳素结构钢和优质碳素钢。在国家标准GB699-88《优质碳素结构钢技术条件》中,优质碳素钢按含量和含锰量的高低来划分钢号,压力容器常用的有20R、16MnR,10、20号无缝钢管。

2.2合金钢

按合金元素含量的多少分为低合金钢,中合金钢和高合金钢。

①低合金钢

低合金钢是在碳素钢基础上加入一定量合金元素的合金钢。其合金元素的总含量一般不超过5%,以提高钢的强度并保证具有一定的塑性和韧性,或使钢具有某些特殊性能,如耐低温、耐高温、抗氢或耐腐蚀性等。

1)低温用钢

低温钢主要用于空气分离设备及液化石油气贮存和运输设备等各种低温容器及寒冷地区的金属结构,因此对钢材的低温韧性要求高,一般是通过合金元素的固溶强化、细化晶粒,并通过正火、回火处理细化晶粒、均化组织,而获得良好的低温韧性。压力容器常用低温用合金钢有16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR等。

2)耐热钢

压力容器常用低合金耐热钢有1Cr-0.5Mo(15CrMo)、11/4Cr-0.5Mo、21/4Cr-1Mo、3Cr-1Mo等。这些合金钢中所含的Cr、Mo合金元素以及钒、铌、钛、钨和硼等碳化物形成元素也是显著提高钢的抗氢性能的基本元素,所以上述低合金耐热钢也可作为抗氢钢使用。

②中合金钢

合金元素总含量在5-12%的合金钢统称为中合金钢。压力容器中很少甚至基本上不用,仅在配管和加热炉管中多有采用,主要有Cr5-Mo和Cr9-Mo等钢种。

③高合金钢

合金元素总含量高于13%合金钢称为高合金钢。按其供货状态下的组织分为铁素体、马氏体、奥氏体和奥氏体+铁素体双相钢等。这类钢中应用最广泛的是Cr或Cr-Ni类钢。由于含有较高的Cr或Cr-Ni合金元素,因而具有对大气和各种腐蚀介质的耐蚀性,故又称为不锈钢。压力容器和它的内件常用的钢号有0Cr13、1 Cr13、2Cr13、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni12Mo2 Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3等。

3.石化用大口径厚壁钢管市场分析

3.1高压加氢裂化项目用大口径厚壁无缝钢管

自八十年代开始,操作压力为6-10.0Mpa的中压加氢裂化技术的开发十分活跃。随着环境保护要求的提高,近年来加氢装置的需求越来越多,如加氢裂化,煤油加氢,汽油、柴油加氢和润滑油加氢装置等建设增加,加氢裂化技术在炼油工业的地位日趋重要。

根据北京设计研究院介绍,某120万吨/年加氢裂化装置,设计压力10.0MPa,用无缝钢管约600吨,其中需用大口径厚壁无缝钢管配管约100吨左右,其最大壁厚400mm,最大直径600mm.

3.2乙烯项目用大口径厚壁无缝钢管。

在石化行业中,乙烯装置无缝管用量最大,壁厚可达90mm。一套典型的90万吨乙烯装置需要用∮18-610钢管约4万吨。

90万吨/年乙烯装置无缝管用量在3000吨左右。目前,国内不少乙烯装置在向90万吨规模改扩建。随着超高压技术日益发展,设计规模日趋大型化,尤其是管式法生产超高压乙烯装置的发展,要求的超高压大口径厚壁无缝钢管内径越来越大,所以从调研情况分析,在石化行业中,乙烯装置未来几年需要消耗的大口径厚壁无缝钢管数量每年大约在2万吨左右。

3.3煤炭液化用大口径厚壁无缝钢管

我国能源资源的特点是富油少煤,利用我国丰富的煤炭资源,采用煤炭液化技术,把煤转化成优质液体燃料,是我国动力煤尤其是高硫煤利用的一个有效途径。

煤直接液化是在高压、高温下的加氢过程,所以工艺设备及材料必须具有耐高压,以及临界氢条件下耐氢腐蚀等性能。另外,直接液化处理的物料含有煤及催化剂等固体颗粒,因此要解决由于处理颗粒所带来的沉积、磨损、密封等技术问题。用大口径无缝钢管倾斜输送,可以抑制工艺过程中浆液的相分离和在输送管内的残留,无缝钢管壁厚可高达105mm.


 
 
 
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