不锈钢在石化的应用
中国石化设备的分类及概况1.石油天然气设备分类:u物探设备u石油钻机u采油设备u井下作业设备u井下动力钻具与钻头u油气集输设备u海洋采油和油气集输设备2.石油化工设备分类:u传热设备(换热器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器)u传质设备(填料塔、板式塔、填料、吸收器)u粉碎设备(研磨机、、磨碎机、粉碎机、砂磨机、超微粉碎设备)u混合设备(搅拌机、均质设备、混合机、捏合机、分散机、乳化机)u输送设备(离心泵、往复泵、柱塞泵、通风机、鼓风机、压缩机、真空泵、运输机、提升机、齿轮泵)u储运设备(储藏设备、罐体、瓶体、运输设备)u反应设备(管式反应器、槽式反应器、塔式反应器、反应釜)u压力容器(锅炉、高压锅炉、常压锅炉、其它压力容器、配件、气瓶、罐体、非标设备、液化气体容器)u分离设备(筛分、蒸馏、沉降、过滤机、萃取、离心机、除沫、氨分解设备、制氮机、压滤机、制冷设备、制冷压缩机、风冷冷冻机)u干燥机械(干燥机、烘箱、烘干机、离心流化床)u包装设备(灌装机、包装称、包装机、封口机、贴标机、清洗机、收缩机)u成型设备(成型机、制粒机、造粒机)u辅助设备(管材、管件、阀门、密封件)u其它设备(仪表、水处理、热处理等设备)u 3.产品的特点1.3.1石化设备制造所需要的材料形态主要以板材、管材、棒材、焊材为主,特殊场合也用到钢锭进行锻造加工,其中板材的使用相对其他形态应在50%以上;1.3.2目前不锈钢在石化领域应用:1.用于储罐、热交换器外壳的不锈钢板;2.用于反应器、塔器外壳的不锈钢复合板;3.用于炉管、物料输送、热交换器管的不锈钢无缝管;4.不锈钢锻件、不锈钢塔内件;5.石化工业对不锈钢的要求主要有耐腐蚀,包括氯化物、硫化物和其他盐类腐蚀;6.耐高温与耐低温;7.用于原油勘探、开发的不锈钢则要求抗二氧化碳、硫化氢腐蚀的特性;1.3.3石化设备的应用环境1.石化设备主要在非常温常压下工作,而且介质比较复杂,(电)化学腐蚀、晶间腐蚀、冲刷磨损、应力腐蚀、高温蠕变、低温脆化等等直接影响设备的运行。而石化设备大多要求连续运行3年甚至更长,这就对材料的选用提出严格的要求。1.3.4材料的选用对需要选用不锈钢材料的环境,需兼顾腐蚀和制造成本,如复合板(衬里)厚板的使用-介质接触面采用不锈钢等高等级材料,但对于薄板,就可能直接采用不锈钢等高等级材料-因为复合过程本身有一定成本。在品种选择上,一般以304为主,钢板厚度一般在6-22毫米,主要用于建造聚合物储罐,热交换器外壳。另外,部分反应器塔内件使用316L,TP347等,厚度在2-6毫米。而输送冰醋酸的液体汽车(火车罐车)一般使用304和316钢板。对于尿素装置则一般使用316L。从使用量上来说,不锈钢的用量相对于碳钢和低合金钢要小得多,原因是多方面的:低合金钢以其优异的高温性能和机械性能(强度一般高于普通不锈钢),而且低合金钢也有一定的耐腐蚀性能;必须需要使用不锈钢的地方有些也可以采用复合板或者衬里方法来降低成本,但主承压部件是碳钢和低合金钢。以行业来分,炼油行业使用不锈钢相对化工行业要少,主要是因为化工行业介质更复杂,腐蚀性也更大一些。三、不锈钢在石化建设中的使用1.不锈钢管道在石化建设中的应用表格5中国石化用不锈钢制品产品典型企业分析(3-5家企业)公司名称项目名称需求钢种材料产地使用量(吨)中石化第十建设公司建设公司304、316、317、2205管材进口、国产不定远纺工业(上海)有限公司化纤生产304管材彰源、华新丽华400安徽丰原生物化学股份有限公司柠檬酸、燃料乙醇304管材久立、青山1000上海贤达压力容器制造有限公司压力容器304、316L、2205、316Ti、904L等进口去年1200今年增加了30%宜兴北海封头有限公司封头304、316L、410等太钢10000表格6制造厂类型与不锈钢需求:大型设备制造厂主要制造大型压力容器(一般用在高温高压装置),对不锈钢有稳定的需求,如304,316,317,347,321,特种合金等等,越xx的材料需求比重相对于其他普通压力容器制造厂就会越大普通压力容器制造厂对普通不锈钢需求有稳定的需求,大多国内材料即可满足,少量用到xx不锈钢非压力容器的机械制造厂不锈钢用量较少;但特殊设备如烧嘴,燃烧器,加热炉等等较多用到不锈钢及xx材料,只是总用量相对压力容器的不锈钢用量来说极小四、不锈钢管道在石化设备中的应用1.各种石化设备对不锈钢选材的要求表格7石化用不锈钢管应用分类及特点材质规格(mm)用途特点304钢管¢18-¢610建造聚合物储罐、管道耐腐蚀、耐高温321钢管¢18-¢610管道、管道配件、加氢精制装置耐高温,耐晶间腐蚀性能316钢管¢18-¢530输送冰醋酸的液体汽车,火车罐车)耐高温,耐晶间腐蚀性能316L钢管¢18-¢530部分反应器塔内件,尿素装置耐高温,耐晶间腐蚀性能347钢管¢18-¢508部分反应器塔内件,加氢裂化装置含Nb提高耐晶间腐蚀性能317L钢管¢18-¢530管道、管道配件、化工装置耐晶间腐蚀性能比316L好备注:钢管为不锈钢无缝管,尺寸范围来自南通特钢,至2006年12月止材质304、321口径为¢610其加工壁厚的范围为:10mm-40mm,材质347口径{zd0}为¢508其加工壁厚的范围为:6mm-50mm.2.石化设备中各种不锈钢的需求表格8不锈钢无缝管在化工设备中具体分类应用分类材质规格主要应用位置石油化工设备制造304φ108mm~φ325mm主要用于压力流体输送管线,其管坯以进口为主、国产为辅。染料化工设备制造304φ25mm~φ80mm主要用于常压流体输送管线及各种罐、釜医药化工设备制造304φ25mm~φ80mm主要用于常压流体输送管线表格9国内外石油化工用不锈钢制品产品应用状况分析牌号主要应用领域304主要用于低压轻腐蚀环境,用于制造压力容器壳体、管道、阀门部件等等;由于低温性能好且成本相对较低,在低温装置(零下100度甚至更低)中广泛适用2205均衡的抗腐蚀性能和高强度的性能使其多用于压力容器壳体和设备衬里321主要用于高温高压临氢环境,用于压力容器壳体、管道等等,并广泛用于设备衬里347H主要用于高温且温差较大的环境,如加热炉炉管316(L)主要用于高中低压轻腐蚀环境,用于制造压力容器壳体、阀门部件等;316L可以用作设备衬里,阀门部件、尿素装置等317L高温高压轻腐蚀介质,用于制造压力容器,设备衬里等等其它高合金钢904L、哈氏合金、MONEL400镍基合金材料等五、我国石化行业的现状分析1、我国石化行业特点(1)石化设备制造业现状我国的石化设备制造业经过20余年的自行研制、国外先进技术的引进吸收,行业有了飞跃发展。近年来我国石化专用设备产品发展迅速、技术含量不断提高、市场竞争能力加强,与国际产品间的差距越来越小。但是目前我国化工设备行业生产的装备仍不能很好地满足炼油、化工行业高速发展的需要,特别是石化行业对先进的大型石油化工装置的需求。国内在成套及产品设计、制造方面与国外先进水平还有一定差距,化工设备仍在大量进口。可以说现代大型石油化工装备大量进口是造成行业经济效益低下的主要原因之一。但是,2004年以来良好的产销局面扭转了全行业亏损局面,主要原因:1、国内外市场对石油及化工设备需求旺盛。2005年产品销售额大幅上升30%。2、技术进步促使经济效益提高。近来一批新技术、新产品的研制成功提高了我国石油及化工设备在国际和国内市场上的竞争能力。已经实现国产化的石油加氢设备和陆续研制成功的乙烯裂解及后加工关键设备,都将给制造企业带来新的经济增长点。3、行业经济效益提高更主要是源于行业结构调整和企业改制取得进展。我们认为,未来随着市场的发展,高耗能行业的小型项目建设将受到一定限制,而化工重点设备项目将趋向高新化,整个化工设备行业正向大型化、集团化、高新技术化方向发展。"十一?五"期间,炼油和乙烯将成为石油化工的龙头和核心,石油化工企业节能技术改造和产品结构调整需要的设备将有较大发展空间;石油化工装置规模化将促使石化设备大型化。石化专用设备的经济效益也将保持稳定增长。2005年石化设备销售收入增长30.9%,利润增长56%。未来在石油及石化产品供不应求、油价不断上涨的背景下,石油及石化行业的投资形势带动了石油及石油化工机械制造业的发展。2006年石化设备行业销售收入增幅将维持在30%左右,但利润增长幅度将会有所下降。(2)材料选型的趋势:1).随着合金技术的提高,普通不锈钢的使用受到低合金钢和低镍合金钢的严峻挑战,同时(高镍铬)不锈钢又在不断侵占原来只能使用镍基合金等特种合金的场合。2).双相不锈钢有均衡的抗腐蚀性能和高强度(强度高于不锈钢-这意味着更省料),在国外已经推广并批量使用20年左右,国内有合金技术问题,在过去的20世纪没有被广泛使用,近些年国内正开始推广使用,但只有在国内能生产性能足以和进口材料相抗衡的双相钢材料时,大批量的使用才有可能。3).近些年,由于亚洲和中东等地大型项目较多,新建石油化工项目居多,不锈钢的使用也会进入新的发展阶段。4).随着合金技术的提高和镍的高成本,铁素体不锈钢正在逐步占领民用行业的普通不锈钢市场份额,但是在石化领域由于以下因数,短期内不会受到大的影响。①铁素体不锈钢的耐腐蚀性相比304和316还是有差距②铁素体不锈钢在加工性能方面不如奥氏体③石化行业的设备制造的利润空间相对民用要大一些,业主和制造厂在材料选用上自然对价格的敏感性就低一些,选材也保守一些。2、我国石化行业与国外的差距1).总的来说,国内的合金冶炼技术亟待提高,目前在304(L),316(L)等普通材料比较成熟,依靠成本优势占领国内市场和部分国际市场。2).大多不常用的或xx的牌号,如317L,321H,347H等等,受冶炼技术和产量限制,国内市场还是由进口材料所控制,更xx的材料如高镍铬不锈钢,镍基材料、钴基材料等等就更依赖进口了。六、我国石化行业对不锈钢管的走势分析1、我国不锈钢无缝管行业流向分析随着我国经济建设的快速发展,不锈钢的消费量不断增加,不锈钢管的需求量同样日趋扩大,市场前景看好。在化工、化肥、化纤、石化、电力、航空、航天等众多领域有有着越来越广泛的应用。并且未来在核工业、锅炉行业、环保、供水领域也有着极大的发展潜力。然而,目前国产不锈钢管在品种、规格、数量、质量等方面与市场需求有一定差距。品种方面,国产的尿素级、高精度不锈钢质量还很难保证;电站锅炉的热交换器管、化肥装置用尿素管等主要依靠进口;具有良好耐腐蚀性能的双相不锈钢管,国内生产很少。产品规格方面,大口径、高要求的不锈钢管及超长管等,缺口较大;一般用途的中小口径不锈钢管的生产能力大于市场需求。表格9 2006-2010年我国不锈钢无缝管行业流向情况消费领域2006年(万吨)2007年(万吨)2008年(万吨)2009上半年(万吨)2010年预测(万吨)化工5.5 6.0 6.4 2.16 2.96石油6.1 6.2 6.4 2.62 2.8电力9.7 10.0 10.2 3.36 2.2核工业1.1 1.4 1.6 2.28 3.65锅炉3.5 4.7 5.0 1.53 3.65食品医药3.9 4.1 8.6 2.19 3.2城市景观及装饰4.0 4.1 4.4 1.52 2.53轻工(造纸、印刷)1.9 2.2 4.0 1.01 4.0环保3.6 4.2 4.8 1.85 1.5供水1.2 1.4 1.6 0.51 2.0其他9.2 10.0 25 5.94 18.0合计49.6 54.2 78.0 24.97 46.49经统计分析和概率分析,在不锈钢管需求量分布中,有25%能够可靠的应用在石油、化工、化肥、锅炉和航天、核电等行业。60%左右可以应用在食品、酿造、医药、造纸、印染、城市环保等行业。还有20%左右为不合格品或可以利用品,存在的主要问题是钢管化学成份超出允许偏差;钢的纯净度不够,含杂质超标,造成晶粒度不合格;不能按热处理制度生产,造成晶间腐蚀不合格;内外表面缺陷严重,重皮、夹渣、内折未去除,严重偏壁等。工业用焊管的缺陷较少;大中径工业管存在圆度和直度不尽人意;装饰用焊管存在成分超差、管径及管壁超负差等严重问题。2、2005-2009年石化行业走势分析石化行业是国内不锈钢管主要流向的领域,需求量占总量的20%左右,今年来,随着国家石化产业振兴规划的提出,2009-2011年,石化产业保持平稳较快增长。以下是今年来,石化行业对不锈钢管需求量统计情况:
图表1 2005-2010年石化行业对不锈钢管需求量
如图可见,我国石化产业对不锈钢管的需求,基本处于增长阶段,2006年处于快速增长阶段,2007年和2008年基本保持稳定,2009年和2011年也将继续保持平稳较快增长。2009年力争实现平稳运行,经过三年调整和振兴,到2011年,产业结构趋于合理,发展方式明显转变,综合实力显著提高。

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