석유화학 생산시설은 석유와 천연가스를 원료로 하여 분해, 개질, 중합, 알킬화 등 일련의 복잡한 화학반응을 거쳐 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 프로필렌 등의 기초화학원료와 합성수지, 합성고무, 합성섬유 등의 고분자 제품을 생산하는 종합 산업시설입니다. 이러한 공정에는 일반적으로 고온, 고압, 수소 노출 및 강력한 부식성 매체가 포함되므로 생산 장비의 재료에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다.
장점 및 주요 특징
우수한 고온 및 고압 내성.
에틸렌 분해로의 복사 섹션 튜브 및 고온 증기 파이프와 같은 석유화학 핵심 반응 장치는 오랫동안 800도 이상의 고온에서 작동해 왔습니다. HP 시리즈(25Cr-35Ni) 개선된 내열합금강과 같이 고온-온도 강도, 크리프 저항성 및 내산화성이 우수한 특수 합금강을 선택하는 것은 극한의 열 부하에서 플랜트의 장기적 안전하고 안정적인 운영을 보장하는 열쇠입니다.
다양한 부식 방지 솔루션-
석유화학 생산 공정에는 다양한 매체가 있으며 부식 환경은 고온 황 부식, 나프텐산 부식, 수소 부식, 염화물 응력 부식 균열, 폴리티온산 부식을 포함하되 이에 국한되지 않고 복잡하고 변화하기 쉽습니다. 강철은 합금을 통해 탄소강, 저합금강, 스테인리스강(오스테나이트, 페라이트, 듀플렉스), 니켈- 기반 합금에서 특수 합금까지 완벽한 계보를 제공하며 특정 부식 환경에 따라 맞춤화하여 안전성과 경제성 사이의 최상의 균형을 달성할 수 있습니다.
제조성 및 수리성이 우수함
석유화학 플랜트는 대부분 단일 부품 또는 소규모 배치로 맞춤 제작되는 대규모{0}}장비입니다. 강철의 우수한 가소성, 용접성 및 성숙한 열처리 기술로 인해 균열로 및 대형 타워와 같은 복잡한 구조가 성공적으로 제조됩니다. 장치의 -장기 작동 및 정기 유지 관리에서 강철 부품의 수리 가능성(예: 표면 처리, 용접 수리 및 부분 교체)이 다른 많은 재료보다 훨씬 우수하여 장치의 전체 서비스 수명이 크게 연장됩니다.
성숙하고 안정적인 디자인과 표준 시스템
석유화학 산업에는 보편적으로 수용되는 성숙한 재료 표준(예: ASME, ASTM, NACE 등)과 설계 사양이 있습니다. 각 철강의 성능 데이터(기계적 특성, 부식 데이터 및 용접 절차 인증)는 엔지니어링 설계, 안전성 평가, 위험 관리 및 제어를 위한 견고하고 신뢰할 수 있는 기반을 제공하고 전세계 석유화학 플랜트 건설 및 운영의 표준화와 안전성을 보장하는 상세한 데이터베이스의 지원을 받습니다.
전형적인 응용
에틸렌 분해로 튜브: 25Cr-35Ni-Nb(HP40Nb)와 같은 원심 주조 내열 합금강 튜브는 1150C의 높은 벽 온도를 견딜 수 있도록 널리 사용됩니다.
px{0}}공장의 흡착탑: 스테인레스강 복합 강판(SA516 Gr{2}}L)이 방향족 매체의 부식을 방지하기 위해 탑 본체에 자주 사용됩니다.
폴리프로필렌 루프 반응기: 고압-압력 중합 환경에서 고강도 저-합금강으로 제작되었으며 내벽은 폴리머가 벽에 달라붙는 것을 방지하기 위해 고도로 연마되거나 특수 처리되었습니다.
압력용기와 반응기는 화학, 석유화학 공정의 핵심 장비로서 물리적 또는 화학적 반응, 물질의 저장 및 분리에 사용됩니다. 이는 설정된 압력(보통 고압)과 온도에서 작동하며 내부 매체는 종종 가연성, 폭발성, 독성 또는 강한 부식성을 갖습니다. 설계, 제조 및 재료 선택은 전체 공장의 안전 및 안정성과 직접적인 관련이 있습니다.
장점 및 주요 특징
높은 강도와 인성은 본질적인 안전성을 보장합니다.
압력을 지탱하는 경계로서 컨테이너 쉘은 치명적인 취성 균열과 소성 폭발을 방지해야 합니다. 고강도-강도 저-합금 강판(예: SA516GR. 70 및 SA537CL. 1)을 채택하고 재료(특히 용접 및 열 영향부)가 최저 설계 금속 온도에서 여전히 충분한 충격 인성을 갖도록 보장함으로써 비정상적인 작업 조건에서 장비의 안전 여유가 근본적으로 보장됩니다.
목표 환경 균열 저항성
습한 황화수소 환경에서는 수소-유기 균열(HIC) 및 황화물 응력 부식 균열(SSC)(NACE MR0175/ISO 15156 표준 충족)에 대한 저항성을 갖춘 강판을 사용해야 합니다. 아민액 탈황 장치에서는 알칼리 응력 부식 균열(ASCC) 방지를 고려해야 합니다. 염화물 환경에서는 응력을 제거하기 위해 이중 스테인리스 스틸 또는 용접 후 열처리가 필요합니다. 철강은 구성 최적화 및 생산 공정 제어를 통해 이러한 특정 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
유연한 소재 조합 및 복합 기술
부식성이 높은 매체의 경우 모든 고급 합금을 사용하는 데 비용이 많이 듭니다. 탄소강이나 저합금강 기판에 스테인레스강이나 니켈{2}}계 합금 코팅을 표면처리하거나 폭발성 복합강판이나 롤링 복합강판을 직접 사용하는 등 "강철+내식층"의 복합구조를 채택하는 것은 경제적이고 효과적인 방안이다. 이는 모재 강철의 강도 장점과 클래딩 재료의 내식성 장점을 최대한 활용합니다.
안정적인 제조 및 검사 계승
압력 용기용 강철의 제련, 압연, 열처리 및 후속 절단, 성형, 용접 및 비파괴 테스트는 매우 엄격하고 성숙한 산업 시스템 세트를 형성했습니다. 국제적으로 인정받는 ASME VIII, GB 150 및 기타 사양은 모든 출고용 컨테이너에 추적 가능한 품질 보증이 적용되도록 재료, 설계, 제조 및 검사에 대한 필수 조항을 마련했습니다.
전형적인 응용
수소화 반응기
일반적인 벽 두께는 2.25Cr-1Mo(SA387 Gr.22) 또는 3Cr-1Mo 강철 단조 용접 또는 판 용접 구조를 채택하여 거대하며 내벽은 TP309L+TP347 스테인레스 스틸로 덮여 있습니다.
액체 암모니아 구형 탱크
저합금 고강도강(예: 07MnNiMoVDR)은 일반적으로 얇은 벽의 두께를 줄이는 데 사용되며 용접 조인트에 대해 엄격한 저온 충격 인성 요구 사항이 적용됩니다.
염소{0}}알칼리 산업의 염소 건조탑
매체에는 부식성이 매우 높은 습식 염소가 포함되어 있기 때문에 탄소강 쉘은 일반적으로 고무 또는 직접 강화 폴리프로필렌(FRPP)으로 라이닝되지만 주요 지지 구조는 여전히 강철입니다.
열교환기와 응축기는 재료의 가열, 냉각, 응축 및 증발에 널리 사용되는 화학 공정에서 열 교환 및 회수를 실현하는 핵심 장비입니다. 그 성능은 전체 프로세스의 에너지 소비와 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 온도 차이 응력, 튜브/쉘 측면의 다양한 매체 부식, 스케일링 및 유체{2}}유발 진동과 같은 여러 문제에 직면합니다.
장점 및 주요 특징
뛰어난 열전도율과 강도가 결합된 제품
구리, 알루미늄 및 기타 금속은 열 전도성이 더 우수하지만 강철은 강도, 내압성, 온도 범위 및 비용 측면에서 포괄적인 이점을 가지고 있습니다. 탄소강과 저합금강은 보일러 급수 히터와 같은 다양한 비부식성 작업 조건에서 튜브 시트와 쉘에 가장 먼저 선택됩니다.- 열 전달 튜브의 경우 벽이 얇은-스테인레스 스틸 튜브 또는 저-합금강 튜브는 압력 및 온도 저항을 보장하면서 우수한 열 전달 효율을 제공할 수 있습니다.
다양한 내부식성-재료 선택 가능
다양한 부식성 매체(냉각수 측의 염소 이온, 공정 측의 산성 매체 등)에 따라 해당 내부식성{1}}강을 선택할 수 있습니다. 일반 부식 환경에서는 304/316L 오스테나이트 스테인리스강이 사용됩니다. 이중 스테인리스강(예: 2205 및 2507)은 염화물 이온 응력 부식 및 공식 부식에 저항하는 데 사용됩니다. 해수냉각기에는 티타늄이 사용되지만 가격이 비싸며 구리-니켈 합금도 전통적인 선택 중 하나입니다. 철강 제품군은 이에 대한 다양한 옵션을 제공합니다.
내식성 및 내진동성이 우수합니다.
튜브 측면의 입구와 같은 고속-영역에서는 매체로 인해 튜브 끝 부분이 침식될 수 있습니다. 이 문제는 경도가 더 높은 재료를 선택하거나, 파이프 끝의 벽 두께를 늘리거나, 침식-방지 배플을 설계함으로써 해결됩니다. 강철의 탄성률이 높고, 합리적인 지지판 배치와 배플 설계를 통해 유체 흐름에 따른 열교환 튜브의 진동을 효과적으로 억제하고 피로 손상을 방지할 수 있습니다.
성숙한 제조 및 유지보수 편의성
튜브시트 드릴링, 열 교환 튜브의 확장 또는 용접, 쉘 코일링과 같은 제조 공정은 강철에 대해 매우 성숙하고 신뢰할 수 있습니다. 운전 중 국부적인 부식 및 누출이 발생하는 경우 파이프를 막음으로써 온라인 유지 관리를 수행할 수 있으며 이는 생산의 연속성을 보장하는 데 매우 중요하며 이러한 유지 관리 가능성은 주로 철강의 가공 특성에 기인합니다.
전형적인 응용
정유소 수소화 장치의 고압 열교환기-
쉘과 튜브는 모두 고압 수소 매질이고, 쉘은 2.25Cr-1Mo 강철로 만들어졌으며, 튜브는 동일한 재질 또는 오스테나이트 스테인리스강으로 만들어졌습니다.
발전소 또는 화학공장의 증기 표면 응축기
쉘은 탄소강이며 수천 개의 열 전달 튜브는 전통적으로 남색 황동 또는 백동으로 만들어졌습니다. 현대의 대규모{1}}장치는 대부분 TP304/TP316 스테인리스 스틸 튜브 또는 티타늄 튜브를 사용하고 튜브 시트는 스테인리스 스틸 복합 플레이트를 사용합니다.
메탄올 합성 장치의 보일러 급수 예열기
일반적으로 탄소강(SA179 튜브, SA516 쉘)으로 제작되며 경제성이 최우선 고려 사항입니다.
저장탱크 및 사일로는 원자재, 중간제품, 완제품 및 각종 부자재(물, 약품 등)의 정적 저장에 사용됩니다. 그 규모는 수 입방미터의 소형 탱크부터 100,000입방미터가 넘는 대형 저장 탱크까지 다양합니다. 설계에서는 기둥 정수압, 재료 특성(부식성, 독성 및 휘발성), 환경 하중(바람, 눈, 지진) 및 기초 침하를 고려해야 합니다.
장점 및 주요 특징
뛰어난 경제성과 대규모-건축능력
대기압 및 저압 대형 저장탱크의 경우 강도, 가공성, 경제성을 고려할 수 있는 유일한 소재는 강철(주로 탄소강)입니다. 폭 3미터 이상의 대형 강판을 압연 및 용접함으로써 직경 100미터가 넘는 거대한 저장탱크를 효율적으로 구축할 수 있으며, 단일 탱크 부피의 세계 기록은 24만 입방미터를 넘어 다른 소재로는 달성하기 어려운 수준이다.
다양한 저장 요구 사항을 충족하는 유연한 디자인
- 대기 수직 원통형 저장 탱크: 탱크 벽은 "가변 설계 포인트" 방법을 채택하고, 경제적으로 증가하는 정수압을 견딜 수 있도록 두께가 다른 강판을 위에서 아래로 사용합니다.
- 저-압력/내부 부동 지붕 탱크: 상단 플레이트 및 밀봉 시스템의 강철에 대한 특별한 요구 사항과 함께 휘발성 액체를 저장하는 데 사용됩니다.
- 압력구형탱크 : 액화가스(LPG, 액체암모니아 등)를 저장하는데 사용됩니다. 고강도-강도 저-합금 강판(예: 07MnNiMoVDR)으로 제작한 후 용접하여 벽 두께를 줄이고 안전성을 보장합니다.
- 벙커: 분말 재료의 흐름과 마모를 고려하여 -내마모성 강판(예: Hardox 시리즈)을 사용하여 핵심 부품을 제작할 수 있습니다.
안정적인 밀봉 및 안전 보호
고품질 용접을 통해 탱크 메인 용접의 견고성을 보장합니다.- 가연성, 폭발성 또는 독성 매체의 경우 강철 탱크에 호흡 밸브, 화염 방지기, 압력 방출 장치, 질소 밀봉 시스템 및 완벽한 소방 및 누출 수집 시설(방화 제방)을 편리하게 장착하여 완벽한 안전 보호 시스템을 구성할 수 있습니다.
부식 방지 및 모니터링을 쉽게 구현할 수 있습니다.
다양한 저장 매체(원유, 화학 물질, 물)에 따라 해당 부식 방지 코팅, 라이닝(고무, 유리 섬유 강화 플라스틱) 또는 음극 보호를 탱크 내부 벽에 채택할 수 있습니다. 강철 탱크의 외벽은 코팅 시스템으로 보호됩니다. 벽 두께의 정기 초음파 검사, 바닥판의 누설 자속 스캐닝과 같은 온라인 검사 기술은 부식 상태를 효과적으로 모니터링하고 예방적 유지 관리를 구현할 수 있습니다.
전형적인 응용
원유 상업용 저장용 부유식 지붕 탱크
부피는 100,000 또는 150,000m3인 경우가 많고, 탱크 벽은 고강도 구조용 강철(예: SPV490Q)로 만들어지며, 바닥판과 상단은 얇은 탄소강판으로 만들어집니다.
액체 탄화수소 구형 탱크
액화천연가스(LNG) 수용장 등에서 프로필렌, 액화석유가스(LPG)를 저장하는 데 사용됩니다. 재질은 대부분 저-합금고강도강이며, LNG 저장탱크는 9% 니켈강 또는 대용량 콘크리트 외부탱크로 제작됩니다.
농축황산 저장탱크
보통 탄소강으로 만들어지며, 산이 강 표면에 치밀한 부동태 피막을 형성하는 원리로 보호되며, 저장농도와 수분을 엄격하게 관리해야 합니다.
시멘트 산업의 원료/클링커 사일로(강철 사일로)
탄소강판은 용접되어 있으며 내부의 주요 마모 영역에는 내마모성 강판이 늘어서 있습니다.-
화학, 석유화학 플랜트의 배관 시스템은 원료부터 제품까지 다양한 공정 유체를 전달하는 장치의 '혈관 네트워크'와 같습니다. 많은 유체는 부식성이 높거나 독성이 있거나 고온 및 고압에 존재합니다. 부식-방지 파이프라인 시스템의 신뢰성은 장치의 연속성, 안전성 및 유지 관리 비용을 직접적으로 결정합니다.
장점 및 주요 특징
특정 부식에 저항하기 위한 표적 합금
크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 및 질소(N)와 같은 합금 원소의 함량을 조정하여 특정 내식성을 갖춘 파이프라인 재료를 맞춤화할 수 있습니다.
- 오스테나이트계 스테인리스강(304/316L): 일반 내식성이 있으며, 316L은 몰리브덴을 함유하고 있기 때문에 공식 부식에 더 강합니다.
- 듀플렉스 스테인리스강(2205/2507): 오스테나이트 및 페라이트의 장점, 고강도, 염화물 응력 부식 균열(SCC) 및 공식 부식에 대한 탁월한 저항성, 높은 비용 성능을 갖추고 있습니다.
- 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강(254SMO, AL-6XN®): 높은 몰리브덴 및 질소, 매우 높은 공식 등가 값(PREN)으로 해수 및 강산과 같은 혹독한 환경에서 사용됩니다.
- 니켈{0}} 기반 합금(Hastelloy C-276, Inconel 625): 가장 부식성이 강한 산화 및 환원 산성 매체 환경에서 사용됩니다.
완전하고 성숙한 연결 및 설치 시스템
내부식{0}}강관은 피팅(엘보우, 티, 리듀서), 플랜지, 밸브 및 패스너로 구성된 완벽한 시스템을 갖추고 있습니다. 용접(맞대기 용접, 소켓 용접), 플랜지 연결(부식{2}}방지 개스킷 사용) 및 특수 클램프 연결을 포함하여 연결 방법이 다양하고 성숙하며 안정적입니다. 이는 복잡한 파이프 갤러리의 사전 제작 및 현장 설치를 효율적이고 정확하게 만듭니다.
우수한 고온 강도 및 열 안정성
많은 비금속 부식 방지 파이프라인(예: 플라스틱 및 FRP)과 비교할 때 금속 파이프라인(스테인리스강 및 합금강)은 비교할 수 없는 고온-지탱 능력을 가지고 있습니다. 섭씨 수백 도의 공정 온도에서 오랫동안 안정적으로 작업할 수 있어 치수 안정성과 밀봉성을 유지하며 이는 고온 공정에서 불가피한 선택입니다.-
예측 가능한 서비스 동작 및 온라인 모니터링
금속 파이프라인 재료의 부식 거동은 철저히 연구되었으며 부식률 데이터는 상대적으로 완전하여 위험 기반 검사(RBI) 및 잔여 수명 평가에 편리합니다.- 정기적으로 초음파 두께 측정, 와전류 감지 및 펄스 와전류 스캐닝을 수행함으로써 파이프라인 시스템의 부식 박화를 효과적으로 모니터링하고 예측 유지 관리를 실현할 수 있습니다.
일반적인 응용 분야
습식{0}}공정 인산 공장의 공정 배관
매체에는 부식성이 매우 높은 불화규산과 황산이 포함되어 있습니다. 일반적으로 2205 이중강과 같은 고급-등급 스테인리스강이나 Hastelloy® G-30과 같은 고합금이 선택됩니다.
상압 및 진공 증류 장치의 고온 오일 이송 라인-
Cr{0}}Mo 합금강(예: 1.25Cr-0.5Mo-Si, P11 강철)은 고온 석유 및 가스 운송에 사용됩니다.
해수 냉각 시스템의 파이프라인
전통적으로 구리-니켈 합금(90/10 CuNi)이 사용되었지만 현재는 높은 염화물 이온 환경에 대처하기 위해 슈퍼 듀플렉스 스테인리스 스틸(2507) 또는 슈퍼 오스테나이트 스테인리스 스틸(254 SMO®)이 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
요소 공장의 암모늄 카바메이트 용액 파이프라인
매체는 고온, 고압에서 부식성이 매우 높은 암모늄 카바메이트 용액입니다. 316L 요소 등급 스테인리스 스틸(극저탄소, Huey 테스트 통과) 또는 티타늄을 사용해야 합니다.