三化用管（石油裂化、化肥、化工用管）

 石油石化及化學(xué)工業(yè)用鋼管（含煤化工）即通常所說(shuō)的三化用鋼管，一般指石油化工，包括石油煉化、化纖生產(chǎn)、煤化工、化學(xué)工業(yè)、化肥生產(chǎn)所用的鋼管總稱。按鋼管的生產(chǎn)方式，分為無(wú)縫鋼管和焊管。按鋼種可分為碳鋼管、合金鋼管和不銹鋼管，以及近年廣泛應(yīng)用的復(fù)合鋼管。由于三化生產(chǎn)過(guò)程中主要的物理和化學(xué)反應(yīng)都是在特定的壓力和溫度下進(jìn)行的。原材料，反應(yīng)過(guò)程和產(chǎn)出物都具有溫度壓力的要求，而且原材料，反應(yīng)過(guò)程和產(chǎn)出物都具有一定的腐蝕性。因此對(duì)于應(yīng)用于特定三化生產(chǎn)的鋼管，都有一定的技術(shù)要求。

 裂化管是用于石油精煉廠的爐管，熱交換器和連接管道，是我國(guó)開發(fā)專用無(wú)縫鋼管最早的品種之一，裂化管的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見GB9948-2006。

 化肥專用管是用于工作溫度在-40-400℃工作壓力10-30MPa的化肥，化工廠的設(shè)備和管道?；す艿默F(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見GB6479-2000。

 除以上二種專用標(biāo)準(zhǔn)外，三化行業(yè)還大量的使用普通鋼管、液化輸送用鋼管、低中壓鍋爐管、高壓鍋爐管、合金鋼管、不銹鋼管、鈦合金管、復(fù)合管等。

 1、三化壓力裝置對(duì)鋼材性能的要求

 在石化行業(yè)，容器的操作條件絕大多數(shù)都不是常溫、常壓，即操作壓力高于或低于大氣壓；操作溫度高于或低于常溫；容器的操作介質(zhì)，多為易燃、易爆、甚至還具有毒性、腐蝕性。而且，隨著石油加工深度的不斷增加和向石油化工方向發(fā)展，煉油廠設(shè)備的操作條件將越來(lái)越苛刻，這就意味著對(duì)壓力容器及管道材料的要求越來(lái)越高。主要包括：較高的工作溫度強(qiáng)度、足夠的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度、良好的韌性、組織穩(wěn)定性、較低的缺口敏感性、良好的低倍組織、良好的加工工藝性能和焊接性能等。

表一 常用配管用材料及使用溫度范圍

 2.三化裝置通常使用的鋼管及品種

 裂化管是用于石油精煉廠的爐管，熱交換和連接管道，是我國(guó)開發(fā)專用無(wú)縫鋼管最早的品種之一，裂化管的現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見GB9948-2006。

 化肥專用管是用于工作溫度在-40-400℃工作壓力10-30MPa的化肥，化工廠的設(shè)備和管道?；す艿默F(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見GB6479-2000。

 除以上二種專用標(biāo)準(zhǔn)外，三化行業(yè)還大量的使用普通鋼管、液化輸送用鋼管、低中壓鍋爐管、高壓鍋爐管、合金鋼管、不銹鋼管、鈦合金管、復(fù)合管及耐低溫用管等。

 自八十年代開始操作壓力為6-10.0Mpa的中壓加氫裂化技術(shù)的開發(fā)十分活躍。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，近年來(lái)加氫裝置的需求越來(lái)越多，如加氫裂化，苯加氫，煤油加氫，汽油、柴油加氫和潤(rùn)滑油加氫裝置等建設(shè)量增加，加氫裂化技術(shù)在煉化工業(yè)的地位日趨重要。

 我國(guó)能源資源的特點(diǎn)是富煤少油，利用我國(guó)豐富的煤炭資源，采用煤炭液化技術(shù)，把煤轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)液體燃料，或是直接氣化，制成煤制氣。是我國(guó)動(dòng)力煤尤其是高硫煤利用的一個(gè)有效途徑。煤直接液化是在高壓、高溫下的加氫過(guò)程，所以工藝設(shè)備及材料必須具有耐高壓，以及臨界氫條件下耐氫腐蝕等性能。

 總之，三化裝置對(duì)所用鋼管的范圍非常的廣泛，要求也是非常的多樣化。因此，做為鋼管生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)該進(jìn)一步的貼近市場(chǎng)，了解用戶需求，根據(jù)用戶的使用環(huán)境而不是拘泥于標(biāo)準(zhǔn)的要求，有針對(duì)性的開發(fā)最貼合用戶需要的鋼管。

 壓力容器中使用最多的鋼管品種是：

 2.1碳素鋼

 壓力容器中經(jīng)常使用碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB699-88《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件》中，優(yōu)質(zhì)碳素鋼按含量和含錳量的高低來(lái)劃分鋼號(hào)，壓力容器常用的有20R、16MnR，10、20號(hào)無(wú)縫鋼管。

 2.2合金鋼

 按合金元素含量的多少分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。

 ①低合金鋼

 低合金鋼是在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一定量合金元素的合金鋼。其合金元素的總含量一般不超過(guò)5%，以提高鋼的強(qiáng)度并保證具有一定的塑性和韌性，或使鋼具有某些特殊性能，如耐低溫、耐高溫、抗氫或耐腐蝕性等。

 1）低溫用鋼

 低溫鋼主要用于空氣分離設(shè)備及液化石油氣貯存和運(yùn)輸設(shè)備等各種低溫容器及寒冷地區(qū)的金屬結(jié)構(gòu)，因此對(duì)鋼材的低溫韌性要求高，一般是通過(guò)合金元素的固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒，并通過(guò)正火、回火處理細(xì)化晶粒、均化組織，而獲得良好的低溫韌性。壓力容器常用低溫用合金鋼有16MnDR、15MnNiDR、09Mn2VDR、09MnNiDR等。

 2）耐熱鋼

 壓力容器常用低合金耐熱鋼有1Cr-0.5Mo（15CrMo）、11/4Cr-0.5Mo、21/4Cr-1Mo、3Cr-1Mo等。這些合金鋼中所含的Cr、Mo合金元素以及釩、鈮、鈦、鎢和硼等碳化物形成元素也是顯著提高鋼的抗氫性能的基本元素，所以上述低合金耐熱鋼也可作為抗氫鋼使用。

 ②中合金鋼

 合金元素總含量在5-12%的合金鋼統(tǒng)稱為中合金鋼。壓力容器中很少甚至基本上不用，僅在配管和加熱爐管中多有采用，主要有Cr5-Mo和Cr9-Mo等鋼種。

 ③高合金鋼

 合金元素總含量高于13%合金鋼稱為高合金鋼。按其供貨狀態(tài)下的組織分為鐵素體、馬氏體、奧氏體和奧氏體+鐵素體雙相鋼等。這類鋼中應(yīng)用最廣泛的是Cr或Cr-Ni類鋼。由于含有較高的Cr或Cr-Ni合金元素，因而具有對(duì)大氣和各種腐蝕介質(zhì)的耐蝕性，故又稱為不銹鋼。壓力容器和它的內(nèi)件常用的鋼號(hào)有0Cr13、1 Cr13、2Cr13、0Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr18Ni10Ti、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni12Mo2 Ti、0Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3等。

 3.石化用大口徑厚壁鋼管市場(chǎng)分析

 3.1高壓加氫裂化項(xiàng)目用大口徑厚壁無(wú)縫鋼管

 自八十年代開始，操作壓力為6-10.0Mpa的中壓加氫裂化技術(shù)的開發(fā)十分活躍。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，近年來(lái)加氫裝置的需求越來(lái)越多，如加氫裂化，煤油加氫，汽油、柴油加氫和潤(rùn)滑油加氫裝置等建設(shè)增加，加氫裂化技術(shù)在煉油工業(yè)的地位日趨重要。

 根據(jù)北京設(shè)計(jì)研究院介紹，某120萬(wàn)噸/年加氫裂化裝置，設(shè)計(jì)壓力10.0MPa，用無(wú)縫鋼管約600噸，其中需用大口徑厚壁無(wú)縫鋼管配管約100噸左右，其最大壁厚400mm，最大直徑600mm.

 3.2乙烯項(xiàng)目用大口徑厚壁無(wú)縫鋼管。

 在石化行業(yè)中，乙烯裝置無(wú)縫管用量最大，壁厚可達(dá)90mm。一套典型的90萬(wàn)噸乙烯裝置需要用∮18-610鋼管約4萬(wàn)噸。

 90萬(wàn)噸/年乙烯裝置無(wú)縫管用量在3000噸左右。目前，國(guó)內(nèi)不少乙烯裝置在向90萬(wàn)噸規(guī)模改擴(kuò)建。隨著超高壓技術(shù)日益發(fā)展，設(shè)計(jì)規(guī)模日趨大型化，尤其是管式法生產(chǎn)超高壓乙烯裝置的發(fā)展，要求的超高壓大口徑厚壁無(wú)縫鋼管內(nèi)徑越來(lái)越大，所以從調(diào)研情況分析，在石化行業(yè)中，乙烯裝置未來(lái)幾年需要消耗的大口徑厚壁無(wú)縫鋼管數(shù)量每年大約在2萬(wàn)噸左右。

 3.3煤炭液化用大口徑厚壁無(wú)縫鋼管

 我國(guó)能源資源的特點(diǎn)是富油少煤，利用我國(guó)豐富的煤炭資源，采用煤炭液化技術(shù)，把煤轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)液體燃料，是我國(guó)動(dòng)力煤尤其是高硫煤利用的一個(gè)有效途徑。

 煤直接液化是在高壓、高溫下的加氫過(guò)程，所以工藝設(shè)備及材料必須具有耐高壓，以及臨界氫條件下耐氫腐蝕等性能。另外，直接液化處理的物料含有煤及催化劑等固體顆粒，因此要解決由于處理顆粒所帶來(lái)的沉積、磨損、密封等技術(shù)問(wèn)題。用大口徑無(wú)縫鋼管傾斜輸送，可以抑制工藝過(guò)程中漿液的相分離和在輸送管內(nèi)的殘留，無(wú)縫鋼管壁厚可高達(dá)105mm.