Stopy niklu w przemyśle petrochemicznym

Przemysł petrochemiczny i rafineryjny zajmuje się przetwarzaniem ropy naftowej i gazu ziemnego na różne produkty chemiczne. Wytwarza paliwa, środki smarne, etylen, amoniak, tworzywa sztuczne, syntetyczne włókna, kauczuki, detergenty, rozpuszczalniki oraz surowce do produkcji leków i kosmetyków. Największe zakłady petrochemiczne w Polsce to rafineria ORLEN S.A. w Płocku i Rafineria Gdańska.

Większość procesów odbywa się w podwyższonej temperaturze (400 - 1000°C)  i w wysoce korozyjnym środowisku. Na różnych etapach procesu występują korozyjne atmosfery związków tlenu, węgla, azotu, siarki i chloru. Wysoka temperatura i ciśnienie wymuszają też odporność na pełzanie i wytrzymałość mechaniczną. Nic dziwnego, że śruby, wentylatory, zawory, zbiorniki reakcyjne, rury, rurociągi przesyłowe i pompy w takich zakładach powszechnie wykonane są z odpornych na wysoką temperaturę i korozję stopów niklu. Które gatunki stosowane są najczęściej? Zależy to od konkretnych wyzwań.

Jakie stopy niklu są wykorzystywane w petrochemii?

Alloy 800H i 800HT są standardowymi materiałami do zastosowań w temperaturach pośrednich (620–925 °C). Stopy te stosowane są w reformerach wodoru, rurach pieców do dichlorku etylenu, rurociągach przesyłowych oraz wysokotemperaturowych zbiornikach ciśnieniowych. To stopy ekonomiczne, których głównym składnikiem jest żelazo.

Alloy 600 i alloy 625 stosowane są w wysokotemperaturowych atmosferach ze związkami chlorku.

Alloy 601 i alloy 600 stosowane są przy wysokiej zawartości tlenu, gdzie istotna jest żaroodporność.

Alloy 617 i alloy 600 przeznaczone są do kontaktu z agresywnymi środowiskami nawęglającymi i azotującymi.

Na złącza kompensacyjne wymagające dużej odporności na zmęczenie stosuje się alloy 617 i alloy 625.

Poniższe listy zawierają wybrane parametry tych stopów, istotne z punktu widzenia przemysłu petrochemicznego.

Żaroodporność / odporność na utlenianie - prędkość utleniania w przepływającym powietrzu podczas cykli trwających od 25 godzin w temperaturze 1095°C:

• Alloy 600 - 1,55 mm/ rok
• Alloy 617 - 2,24 mm/ rok
• Alloy 601 - 2,49 mm/ rok
• Alloy 800H - 3,40 mm/ rok
• Alloy 625 - 3,45 mm/ rok

Odporność na nawęglanie - absorpcja węgla po 24 godzinach w atmosferze Ar-5H₂-5CO-5CH₄ w temperaturze 1090 °C:

• Alloy 600 - 9,9 mg/cm²
• Alloy 625 - 9,9 mg/cm²
• Alloy 617 - 11,5 mg/cm²
• Alloy 800H - 12,6 mg/cm²

Odporność na azotowanie - absorpcja azotu po 168 godzinach w amoniaku w temperaturze 1090 °C:

• Alloy 600 - 0,2 mg/cm²
• Alloy 617 - 1,9 mg/cm²
• Alloy 601 - 2,6 mg/cm²
• Alloy 625 - 3,3 mg/cm²
• Alloy 800H - 5,5 mg/cm²

Odporność na halogenki (związki chloru) - ubytek masy po usunięciu zgorzeliny po 500 godzinach w temperaturze 705°C:

• Alloy 600 - 97 mg/cm²
• Alloy 625 - 180 mg/cm²
• Alloy 617 - 190 mg/cm²
• Alloy 601 - 215 mg/cm²
• Alloy 800 - 890 mg/cm²

Odporność na zmęczenie - naprężenie zrywające po 1000 godzinach w temperaturze 650 °C:

• Alloy 625 - 370 MPa
• Alloy 617 - 360 MPa
• Alloy 800 - 165 MPa