石化關(guān)鍵裝備用金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展

1、石化關(guān)鍵裝備用金屬材料的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展張漢謙 劉孝榮 陸匠心(寶山鋼鐵股份有限公司,上海 201900摘要 本文簡(jiǎn)單介紹石化裝備和所用金屬材料,回顧了石化裝備國(guó)產(chǎn)化歷程,以 對(duì)大型原油儲(chǔ)罐、乙烯球罐用鋼、臨氫設(shè)備用鋼、PTA 裝置用材等為例,介紹所用材 料的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展,提出了目前形勢(shì)下的大型石化關(guān)鍵裝備國(guó)產(chǎn)化工作思路的建 議。關(guān)鍵詞:石化設(shè)備 金屬材料 國(guó)產(chǎn)化 進(jìn)展1. 前言從廣義上講,石化行業(yè)包括石油和天然氣開采業(yè)、石油加工及煉焦業(yè)、化學(xué)原料 及制品制造業(yè)、化學(xué)纖維制造業(yè)、橡膠制造業(yè)、塑料制造業(yè)等。石化行業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì) 的支柱產(chǎn)業(yè)。在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活水平上有著舉足輕重的地位,石油

2、被稱 為“工業(yè)的血液” ,化工產(chǎn)品稱為“工業(yè)的糧食” 。我國(guó)已經(jīng)成為石化產(chǎn)品的生產(chǎn)和消 費(fèi)大國(guó)。 2008年, 我國(guó)原油加工量為 3.42億噸, 成品油產(chǎn)量 2.08億噸和乙烯產(chǎn)量為 1026萬(wàn)噸。在“十一·五”規(guī)劃中,到 2010年,原油加工能力達(dá)到 3.7億噸,輕油 收率達(dá)到 74%,2020年達(dá)到 5億噸,輕油收率 76%,實(shí)現(xiàn)成品油滿足國(guó)內(nèi)需求;乙烯 生產(chǎn)能力達(dá)到 17001800萬(wàn)噸/年,產(chǎn)量 1450萬(wàn)噸,乙烯自給率達(dá)到 58%,2020年達(dá) 到 2600萬(wàn)噸,自給率提高到 60%。石油、天然氣、煤等化工原料,通常要經(jīng)過(guò)鉆探、開采、輸送、儲(chǔ)存、加工、轉(zhuǎn) 化、產(chǎn)品儲(chǔ)存等多個(gè)

3、環(huán)節(jié), 每個(gè)環(huán)節(jié)又通過(guò)不同工藝和特定的裝備來(lái)完成。 因此, 石化產(chǎn)品種類繁多,石化加工設(shè)備種類同樣眾多。石化的生產(chǎn)靠工藝,工藝靠裝備完 成,裝備主要又由滿足運(yùn)行工況的金屬材料制造而成。依產(chǎn)品的不同,所用裝置按照 其生產(chǎn)工藝、中間或最終產(chǎn)品的特點(diǎn),所用的金屬材料的又明顯不同。所用材料不僅 要滿足設(shè)備的服役條件,還要滿足裝備的制造工藝需求。本文以大型原油儲(chǔ)罐、臨氫 設(shè)備用鋼、大型乙烯低溫球罐用鋼等石化關(guān)鍵設(shè)備所用的金屬材料進(jìn)行歸納和 總結(jié) , 說(shuō) 明其開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展, 以 期 為 這些 設(shè)備進(jìn)一 步 大型化和其 他 關(guān)鍵設(shè)備用金屬材料的 國(guó)產(chǎn)化提 供 有 益 的 借鑒 。2. 石化裝備種類石化裝備

4、通常 分 為 專 用設(shè)備、通用設(shè)備和 儀器儀表 。石化 專 用設(shè)備包括工業(yè) 爐 、 反 應(yīng)設(shè)備、 換熱 設(shè)備、 塔器 、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備、以及 專 用 機(jī)械 , 如 過(guò) 濾機(jī)械 、 分離機(jī)械 、 干 燥機(jī)械 、造 粒機(jī)械 和包裝 機(jī)械 等。石化通用設(shè)備包括氣 體壓縮機(jī)組 、 泵 、 閥門 等。 儀 器儀表 包括 控 制 儀表 、 測(cè) 量 儀表 、在 線分析儀器 等 。按生產(chǎn)工藝 流 程中工藝裝置來(lái) 分 ,包括單 元 設(shè)備、主工藝 管道系統(tǒng) 、 蒸汽 、 壓縮 空 氣和水等 管道系統(tǒng) , 電控系統(tǒng) 、自 動(dòng) 化 儀表控 制 系統(tǒng) 、以及其 他輔助系統(tǒng) 等。 也可 按關(guān)鍵工 序 的裝置 功 能來(lái) 分 ,

5、如 煉油工 序 的常 減壓蒸餾 裝置、 催 化 裂 化裝置、 催 化重 整 裝置、加氫 裂 化裝置、焦化裝置等。 百 萬(wàn)噸 級(jí) 大型乙烯成 套 裝置 80萬(wàn) 100萬(wàn)噸 /年乙烯 裂解 裝置、 40萬(wàn) 60萬(wàn)噸 /年 聚 乙烯裝置、 40萬(wàn) 60萬(wàn)噸 /年 聚丙 烯裝置, 以及 輔助配套 設(shè) 施如空分 裝置、 熱電站 、 空 氣 壓縮站 、 水 循 環(huán) 系統(tǒng) 、 污 水 處理系統(tǒng) 等。 石化設(shè)備和 儀器 的特點(diǎn)是成 套性 和 配套性強(qiáng) ,品種多、規(guī) 格雜 、通常需要單件 小 批 量生產(chǎn)。目前,我國(guó) 將鍋爐 、 壓 力 容器 和 承壓管道統(tǒng) 稱為 承壓 類特種設(shè)備。石化 專 用和通 用設(shè)備,多

6、數(shù) 屬 于承壓 設(shè)備,其設(shè) 計(jì) 、 選 材、制造、 安 裝、 檢驗(yàn) 、 使 用、 管理 等需要 嚴(yán)格 按照有關(guān) 法律 、規(guī)程和 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí) 行。對(duì) 于 大型石化裝備,還 必須考慮 運(yùn)輸和 吊 裝、 現(xiàn) 場(chǎng)組焊 和 檢驗(yàn) 等。3. 石化設(shè)備所用的金屬材料石油、石化設(shè)備和裝置,主要在高溫、高 壓 、低溫、 易燃 、 易腐蝕 的條件下服役, 這些 特點(diǎn) 就決 定了石化不同裝置要采用不同的材 質(zhì) 的材料來(lái)制造。 既 有金屬材料, 也 有 非 金屬材料。金屬材料 既 包括 黑色 金屬, 如鑄 鐵、 碳 鋼、低 合 金鋼、不 銹 鋼,又包 括有 色 金屬, 如鎳 和 鎳合 金、 銅 和 銅合 金、 鋁 及 鋁

7、合 金,還包括活 性 金屬, 如鈦 及 鈦 合 金、 鋯 及 鋯合 金、 鉭 及其 合 金等。對(duì)石化設(shè)備所采用金屬材料, 涉 及到不同的形 狀 板 材、 棒 材、 鍛 材、 絲 材等。 這些 材料由鋼鐵 企 業(yè)和設(shè)備制造 廠 生產(chǎn), 涉 及到 冶 金行 業(yè)的 各 種主要生產(chǎn)工藝, 如鑄 造、 鍛 材、 軋 材、 燒結(jié) 。 根據(jù) 材料的特 性 ,有的材料需 要 整體熱處理 、 表面處理改性處理 ,或 將 不同金屬材料 復(fù)合 在一 起 。從溫 度 來(lái)講,不同石化工藝的介 質(zhì) 溫 度 從 -196超 低溫到 1100 高溫。對(duì) 于 -196-20 低溫, 主要 選 用不 銹 鋼、 Ni 合 金低溫鋼

8、、 低 合 金低溫鋼等; 對(duì) 于-20 99 常溫 區(qū) 間, 通常 選 用低 合 金鋼、 碳 鋼 (熱軋 、 正火 、 調(diào)質(zhì) 鋼 板 等; 對(duì) 于 100400 中溫 區(qū) 間,通常 選 用 Cr-Mo 耐熱 鋼、不 銹 鋼;對(duì) 于 400800 高溫 區(qū) 間,通 常 選 用高 合 金 Cr-Mo 鋼、 Cr-Ni 鋼不 銹 鋼等;800 以上 超 高溫,通常 選 用 鎳基 高溫 合 金。石油化工和化工裝置要在高溫、高 壓 、低溫、 易腐蝕 條件下 長(zhǎng)時(shí) 間運(yùn)行。大型煉 油、石化裝置的 連續(xù) 生產(chǎn) 狀態(tài) 要求達(dá)到 35年 才 能大 修 。 這 對(duì)所用的金屬材料 也 提 出 更 高要求。石化裝備設(shè)

9、 計(jì)時(shí) , 選擇 材料要 結(jié)合 設(shè)備的服役環(huán) 境 和運(yùn)行條件, 考慮 介 質(zhì) 、服役 溫 度 、 壓 力、 流體速度 、材料的加工工藝 性 (重點(diǎn) 使 材料 焊接性 和消 除焊接 應(yīng)力 熱處 理 特 性 、成本(材料采 購(gòu) 成本、加工工藝成本等 。 當(dāng) 出現(xiàn)多種材料同 時(shí)可 以滿足設(shè) 備的服役要求的 情 況, 綜合考慮 材料的成本、加工 難易 、設(shè)備 壽命 等。目前,國(guó)內(nèi)鋼鐵 企 業(yè)經(jīng)過(guò) 幾 十年的發(fā)展,從石化裝備所用金屬材料種類以及加工 工藝來(lái)講,已經(jīng)完 全可 以生產(chǎn)?，F(xiàn)在主要 問(wèn)題 是金屬材料的 系列 化上不能完 全 滿足石 化裝備的需求, 尤 其是 隨 著石化設(shè)備大型化,所用金屬材料的單

10、重、 厚度 、 強(qiáng)度 、 腐 蝕性 能等不能滿足需求設(shè)備的制造要求。 冶 金 企 業(yè) 解決 材料的單重、 厚度 等 問(wèn)題 , 也 需要通過(guò)設(shè)備和工藝 改 造 才 能實(shí)現(xiàn)。焊接 材料作為設(shè)備制造 時(shí)必 不 可少 的工藝材料, 起 著舉足輕重的作用。有 些 關(guān)鍵 設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中, 最 后 的 難 點(diǎn) 往往就 是 焊接 材料。 在大型設(shè)備 難 以 整體熱處理時(shí) , 焊縫 金屬作為 鑄態(tài)組織直接 服役,其 均勻性 和 性 能 決 定著 接頭 的服役 壽命 。對(duì) 于 石化通用設(shè)備,設(shè)備制造 商與冶 金 企 業(yè) 聯(lián)合 設(shè) 計(jì)選 材,提高設(shè)備的 可 靠 性 和 運(yùn)行 周期 ,對(duì) 于 重大關(guān)鍵設(shè)備,設(shè) 計(jì)

11、 、制造 企 業(yè), 向冶 金 企 業(yè) 交底 ,生產(chǎn)出滿足設(shè) 計(jì) 要求的 優(yōu)質(zhì) 金屬材料, 保證 關(guān)鍵設(shè)備的 可 靠 性 。對(duì) 于 關(guān)鍵重大裝備, 科研 、設(shè) 計(jì) 、制 造和業(yè)主單位, 與冶 金 企 業(yè) 聯(lián)手攻 關(guān),加 速 國(guó)產(chǎn)化。 期 間, 也 要 考慮解決好 石化單件 設(shè)備用材量 小 ,不 適合冶 金 企 業(yè) 批 量大生產(chǎn) 問(wèn)題 。4. 石化重大裝備的國(guó)產(chǎn)化促進(jìn)著金屬材料開發(fā)和應(yīng)用自 二 十 世紀(jì)八 十年 代早期 ,為了 促 進(jìn)石化工業(yè)的發(fā)展,在國(guó) 務(wù)院 、 政府部門 、裝 備制造 企 業(yè)、石化 企 業(yè)、設(shè) 計(jì) 、 科研院 所、高 校 等通力 合 作下,在石化成 套 裝置 引 進(jìn) 的 基礎(chǔ)

12、上,不 斷 地消化和 創(chuàng)新 , 致 力 于 石化設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化, 取得 了 令 人 注 目的成 績(jī) 。 經(jīng)過(guò) 近六 十年的 積累 和發(fā)展 12345,我國(guó)已經(jīng) 初步 建 立 了 較 完 善 的石油化工和化工設(shè)備設(shè) 計(jì) 、制造、運(yùn)行和 改 造經(jīng) 驗(yàn) , 尤 其是 近二 十年來(lái),大型石化關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化 不 斷取得標(biāo)志性 成 就 。我國(guó)大型煉油裝備的國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到 90%左右 , 化工設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到 70%左右 。我國(guó)石化裝備 總體 上 與 國(guó) 外 的 先 進(jìn)水平 相 比仍 存在一定的 差距 。主要是石化裝 備的 可 靠 性 和 穩(wěn) 定 性 還有 待 提高,石化裝備的 集 成能力還 較 差

13、, 專 業(yè)化和 系列 化程 度 較 低;裝備制造業(yè)的發(fā)展 跟 不上石化 技術(shù) 發(fā)展及裝備大型化的要求,對(duì) 引 進(jìn) 技術(shù) 和裝 備的消化、 吸 收、 再 創(chuàng)新 能力不足等 6。石化行業(yè)多 項(xiàng) 關(guān)鍵設(shè)備, 如 乙烯成 套 裝置等,一 直處于引 進(jìn) 國(guó)產(chǎn)化 再 引 進(jìn) 再 國(guó)產(chǎn)化的 循 環(huán)中。為此,國(guó)內(nèi)有 識(shí)之士 不 斷 地 呼吁 實(shí)現(xiàn)石化重大裝備的國(guó)產(chǎn) 化 678910, 并 全 力 推 進(jìn)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程 1112。自 1983年以來(lái),國(guó)家和行業(yè) 也適時(shí) 推 出 了 相 關(guān) 方案 和 政 策措 施 。1995年前, 政府 牽 頭 , 企 業(yè) 聯(lián)合攻 關(guān), 推 進(jìn)著關(guān)鍵設(shè)備用金 屬材料的國(guó)產(chǎn)化。 如 臨

14、氫設(shè)備用 Cr-Mo 鋼 鍛 件實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。 1500立 方米 大型乙烯球 罐 C F -62鋼 板 的國(guó)產(chǎn)化等。1995年 后 ,行業(yè) 牽 頭 , 企 業(yè)間主 動(dòng) 參 與 、 配合 、 協(xié) 作, 推 進(jìn)著關(guān)鍵設(shè)備和裝置的國(guó)產(chǎn)化。 如 30萬(wàn)噸乙烯裝置 改 造和國(guó)產(chǎn)化為 龍 頭 的石化裝備, 實(shí)現(xiàn)了 30-45萬(wàn)噸乙烯裝置的國(guó)產(chǎn)化。 近 年來(lái), 更 是從規(guī)劃和 政 策 上,加 強(qiáng) 不 斷 地 推 進(jìn)大型成 套 關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。 如 國(guó) 務(wù)院 關(guān) 于 印 發(fā)實(shí) 施 國(guó)家中 長(zhǎng)期科 學(xué)和 技術(shù) 發(fā) 展規(guī)劃 綱 要(2006-2020 若 干配套政 策 的通 知 、 國(guó) 務(wù)院 關(guān) 于 加 快振興

15、 裝備制造業(yè) 的 若 干 意見(jiàn) (國(guó)發(fā)(20068號(hào) 、2009年 5月 國(guó) 務(wù)院 發(fā) 布 的 裝備制造業(yè) 調(diào)整 和 振 興 規(guī)劃 等。在 推 進(jìn)大型石化裝置國(guó)內(nèi)制造過(guò)程中, 也促 進(jìn)著 部分 金屬材料和 焊接 材料的國(guó)產(chǎn) 化。在 追 求低成本 推 動(dòng) 下, 隨 著工藝 技術(shù) 、工程 技術(shù) 和設(shè)備制造 技術(shù) 的進(jìn) 步 ,石油化 工裝置加 速 趨 向 大型化和規(guī) 模 化 13。 如 委 內(nèi) 瑞拉 的 帕拉瓜 煉油中心的煉油能力達(dá)到 4700萬(wàn)噸/年。石化裝置的大型化,不是簡(jiǎn)單的設(shè)備 外 形的 放 大。需要重 新 設(shè) 計(jì) 、 計(jì) 算 , 考慮 多種因 素 , 如選 材、加工制造、 檢驗(yàn) 、運(yùn)輸、現(xiàn)

16、 場(chǎng)安 裝、 檢驗(yàn) 等。 這 要求 掌 握 大型化裝置的設(shè) 計(jì) 技術(shù) , 搞清楚 現(xiàn)有的制造裝備和工藝 技術(shù) 能 否 滿足裝備的制造要 求,了 解 所用材料的 研 發(fā)和生產(chǎn)能力等。石化裝置的大型化,對(duì)材料的單重、 厚度 和 性 能 均勻性 等提出了 更 為 苛刻 的要求, 增 加材料的生產(chǎn) 難度 , 尤 其是所用大單重、大 壁 厚 的 鍛 件和 板 材,以及特 殊 材 質(zhì) 材料等生產(chǎn)。裝置大型化 后 ,原來(lái)已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化的金屬材料 必須 提出 新 的開發(fā)目 標(biāo) 。 尚未 國(guó)產(chǎn)的裝置用金屬材料國(guó)產(chǎn)化 難度 進(jìn)一 步 加大。 根據(jù) 以 往 重大裝備的國(guó)產(chǎn)化經(jīng) 驗(yàn) ,有 效 的 協(xié) 調(diào) 和 組織 是加

17、快 國(guó)產(chǎn)化進(jìn) 度 的關(guān)鍵。 2004年 7月 ,國(guó)家發(fā) 改 委牽 頭 ,中石化 組織 , 相 關(guān) 企 業(yè)、 研 究 單位、行業(yè) 協(xié)會(huì) 、業(yè)主 和 施 工 企 業(yè) 共 同 參 與 ,2006年 底基 本上實(shí)現(xiàn)了 10萬(wàn) 立 方米 大型原油儲(chǔ)罐用高 強(qiáng)度 鋼 板 的國(guó)產(chǎn)化,是一個(gè)成 功 例 子 。在此 基礎(chǔ) 上,寶鋼 與 國(guó)內(nèi)設(shè) 計(jì) 、業(yè)主等 密切 合 作,實(shí) 現(xiàn)了 15萬(wàn) 立 方米 大型原油儲(chǔ)罐鋼 板 和建造 技術(shù) 的國(guó)產(chǎn)化。5. 幾種石化關(guān)鍵設(shè)備用金屬材料開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展5.1大型原油儲(chǔ)罐用高強(qiáng)度鋼的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)展原油儲(chǔ)存一是應(yīng)對(duì)能 源危 機(jī) , 保證 石油和 供 應(yīng)的前提。 二 是滿足成品油和

18、石化 產(chǎn) 線連續(xù) 生產(chǎn)要求。 2004年前, 我國(guó)原油儲(chǔ)備主要是 企 業(yè)生產(chǎn) 性 用油儲(chǔ)備。 2004年 7月 ,國(guó)家 正 式啟 動(dòng) 石油 戰(zhàn)略 儲(chǔ)備 計(jì) 劃, 首 期 建造 164臺(tái) 工程 容積 10萬(wàn) 立 方米 的大型 鋼制 浮頂 原油儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐的罐 底 邊緣 板 和下 部數(shù) 圈 主要采用高 強(qiáng)度 鋼 板 制造、上 部 壁 板 和 浮頂 板 采用低 合 金鋼或 碳 鋼鋼 板 和 熱 卷 板 。 對(duì) 于 10萬(wàn) 立 方米 大型原油儲(chǔ)罐來(lái) 說(shuō) , 關(guān)鍵金屬材料 就 是高 強(qiáng)度 鋼 板 。日 本大型原油儲(chǔ)罐 施 工中, 引 進(jìn)高 效 率的氣 電立焊 ,提高了儲(chǔ)罐 焊接 效 率, 使 儲(chǔ)罐主 體施

19、 工 周期 從一年 縮 短兩 個(gè) 月 以內(nèi)。為此, 日 本鋼 廠 開發(fā)的高 強(qiáng)度 鋼 板 具 有了 耐 大 熱 輸 入 焊接 的高 強(qiáng)度 鋼 板 S P V 490Q 。我國(guó) 1986年從 日 本 引 進(jìn) 10萬(wàn) 立 方 大型原油 儲(chǔ)罐的設(shè) 計(jì) 和建造 技術(shù) ,其所用的高 強(qiáng)度 鋼 板 主要從 日 本進(jìn) 口 。 武 鋼 2000年開發(fā)了 與 S P V 490Q 相當(dāng) 的鋼 板 , 首次 在國(guó)內(nèi)采用 該 鋼 板 建造了 5臺(tái) 10萬(wàn) 立 方米 原油儲(chǔ)罐。 為了滿足國(guó)內(nèi)石油儲(chǔ)備 迅 速 發(fā)展的需要,2004年 7月 ,國(guó)家發(fā) 改 委 組織 國(guó)內(nèi)石 化設(shè) 計(jì) 、 研 究 、 施 工、業(yè)主和國(guó)內(nèi)鋼

20、廠 、 焊 材 企 業(yè)等單位,開展 聯(lián)合 了大型原油儲(chǔ)罐 用高 強(qiáng)度 鋼 板 國(guó)產(chǎn)化 攻 關(guān)。到 2006年 底 , 武 鋼、 舞 鋼、 鞍 鋼、寶鋼、濟(jì)鋼等 具 備了 大型原油儲(chǔ)備用鋼 板 的生產(chǎn) 資 質(zhì) , 基 本上實(shí)現(xiàn)了 10萬(wàn) 立 方 大型原油儲(chǔ)罐國(guó)產(chǎn)化。目 前, 國(guó)內(nèi)規(guī) 模 建設(shè) 10萬(wàn) 立 方米 原油儲(chǔ)罐用高 強(qiáng)度 鋼 板幾 乎 全部 采用國(guó)產(chǎn)鋼 板 。 到 2007年 底 ,寶鋼開發(fā)和生產(chǎn)的大型原油儲(chǔ)罐用大 熱 輸 入 焊接 B 610E 高 強(qiáng)度 鋼 板 ,以 裂 紋敏 感 系數(shù) 低,力學(xué) 性 能 指 標(biāo) 高,實(shí) 物 力學(xué) 性 能 穩(wěn) 定, 耐 大 熱 輸 入 優(yōu) 良 、 表面

21、質(zhì) 量和 板 型 好 、工程應(yīng)用 穩(wěn) 定,成為國(guó)內(nèi)最大的高 強(qiáng)度 鋼 板供 應(yīng)單位。2007年 3月 , 寶鋼開發(fā)成 功 15萬(wàn) 立 方米 原油儲(chǔ)罐用高 強(qiáng)度 鋼 板 。 中石化 協(xié) 同下,SEI 、 合 肥 通用 機(jī)械研 究 院 、中石化 徐州 管道 儲(chǔ)運(yùn)公司、中石化 第 十建設(shè)公司、中石 化 寧波 工程公司等 密切 配合 ,實(shí)現(xiàn)了 15萬(wàn) 立 方 原油儲(chǔ)罐用高 強(qiáng)度 鋼 板 和建造 技術(shù) 國(guó) 產(chǎn)化。2008年 底 ,上海 白沙灣 4臺(tái) 15萬(wàn) 立 方米 原油儲(chǔ)罐 全部 采用寶鋼鋼 板 建成, 并 投入 運(yùn)行。進(jìn) 入 2009年,國(guó)內(nèi)的 15萬(wàn) 立 方 原油儲(chǔ)罐陸 續(xù)選 用寶鋼鋼 板 建造,

22、實(shí)現(xiàn) 替 代 進(jìn) 口 。目前,大型原油儲(chǔ)罐用 焊接 材料, 除 高 強(qiáng)度 鋼 板配套 的氣 電立焊焊絲外 ,其 它 焊絲 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和工程應(yīng)用。國(guó)內(nèi)已有 企 業(yè) 試 制出氣 電立焊焊絲 , 正 在進(jìn)行工藝 適 應(yīng) 性 評(píng)價(jià) 。目前,10萬(wàn) 立 方米浮頂式 原油儲(chǔ)罐已在我國(guó) 批 量建設(shè),15萬(wàn) 立 方米浮頂式 原油 儲(chǔ)罐已有國(guó)產(chǎn)鋼 板 的工程業(yè) 績(jī) , 并 在 擴(kuò) 大工程業(yè) 績(jī) 。 當(dāng) 前, 我國(guó)應(yīng) 盡 早 開展 17.520萬(wàn) 立 方米 大型原油儲(chǔ)罐的設(shè) 計(jì) 、高 強(qiáng)度 鋼 板 的 試 制和生產(chǎn),形成自主 知識(shí) 產(chǎn) 權(quán) ,建設(shè) 示范 工程。5.2大型乙烯、丙烯球罐用高強(qiáng)度鋼板乙烯是重要的煉

23、化產(chǎn)品。乙烯工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的 基礎(chǔ) 原材料產(chǎn)業(yè)。乙烯的生 產(chǎn)能力被 看 作是一個(gè)國(guó)家石化實(shí)力的 體 現(xiàn)。 百 萬(wàn)噸 級(jí) 大型乙烯成 套 裝置 基 本 配 置有 3套 主要生產(chǎn)裝置, 即 80萬(wàn) 100萬(wàn)噸 /年乙烯 裂解 裝置、 40萬(wàn) 60萬(wàn)噸 /年 聚 乙烯裝置、 40萬(wàn) 60萬(wàn)噸 /年 聚丙 烯裝置。乙烯裝置中的介 質(zhì) 溫 度 從 1100-170 ,其主要 反 應(yīng)過(guò)程中的 物 料以 烴 類 物 為主,介 質(zhì) 具 有 可燃性強(qiáng) 、 腐蝕性 弱 的特點(diǎn)。因此, 選 用的 金屬材料以 碳 素 鋼、 合 金鋼、不 銹 鋼為主。服役溫 度 在 400 以下的 部 件用 碳 素 鋼, 丙 稀

24、管線 (-40 用低溫 碳 素 鋼, 乙烯 管線 (-101 用 3.5Ni 鋼。 裂解 氣 管線 采用 TP304H 不 銹 鋼, 500左右 的工藝 物 料和高 壓蒸 氣 管線 應(yīng)采用 P11材料的鋼 管 。乙烯(丙 烯球罐作為關(guān)鍵設(shè)備 之 一,所用的金屬材料要求 耐-50 低溫的高 強(qiáng) 度 鋼 板 。 2007年前, 國(guó)內(nèi)大型煉油、 乙烯 項(xiàng) 目等用乙烯、 丙 烯球罐主要采用進(jìn) 口 材料, 如 日 本鋼 板 JFE -HI T E N 610U 2建造。2005年, 茂名 石化用 武 鋼產(chǎn) 530M P a 級(jí) 15M n NiN bR 建成一 臺(tái) 丙 烯球罐。 2006年 6月 , 寶

25、鋼開發(fā)成 功 球罐 610M P a 級(jí) 用 B 610C F 系列 低 焊接 裂 紋敏感 性 高 強(qiáng)度調(diào)質(zhì) 鋼,服役溫 度分 別 為 -20 、 -40 和 -50 , 并 通過(guò) 全 國(guó) 鍋爐 壓 力 容器標(biāo)準(zhǔn) 化 技術(shù)委員會(huì) 的 技術(shù)評(píng)審 。 2007年 9月 , 中海油 惠州 煉化, 在國(guó) 外 鋼 廠 不 供 應(yīng)工程大型 丙 烯球罐用鋼 板 , 設(shè) 計(jì) 者 更改 設(shè) 計(jì)選 材, 選 用寶鋼 -50 的 B 610C F -L 2鋼 板 ,在國(guó)內(nèi) 首次 建成 2臺(tái) 3000立 方米 丙 烯球罐。 隨后 ,中石化在國(guó)內(nèi)天 津 百 萬(wàn)噸 乙烯工程和 鎮(zhèn) 海煉化工程,3000立 方米 的乙烯和

26、丙 烯球罐, 分 別 采用 44mm 、48mm 厚 B 610C F -L 2鋼 板 ,建造了 5臺(tái) 乙烯球罐,8臺(tái) 丙 烯球罐。 至 此,大型低溫(丙 烯、乙 烯球罐用 610M P a 級(jí) 高 強(qiáng)度 鋼 板 實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和工程應(yīng)用。在開發(fā)乙烯 丙 烯球罐用 板 材國(guó)產(chǎn)化的同 時(shí) ,國(guó)內(nèi) 鍛 件 企 業(yè) 也 開發(fā)成 功 了 配套 的 -50 10Ni 3Mo VD 鍛 件。 寶鋼 與 國(guó)內(nèi)的天 津 金 橋 、 大 西洋 焊 材 企 業(yè) 聯(lián)合也 開發(fā)出了乙烯、 丙 烯球罐 配套專 用 焊 條, 這些企 業(yè) 試 制 焊 條的 熔敷 金屬和所 焊接頭 的 性 能滿足乙烯、 丙 烯球罐的 技術(shù) 要求

27、。當(dāng) 前,應(yīng)開展 3000立 方米 以上乙烯、 丙 烯、 L P G 大型球罐、8000立 方米 以上天 然氣球罐的設(shè) 計(jì) 、應(yīng)力 分析 ,鋼鐵 企 業(yè)加 快 更 高 強(qiáng)度級(jí) 別 鋼材的開發(fā),加 快 大型球罐 的建設(shè)。5.2加氫裝置用 Cr-Mo 鋼的開發(fā)加氫 技術(shù) 作為提高油品 質(zhì) 量和 改 變 油品 結(jié) 構(gòu) 的 二 次深 加工的 先 進(jìn)水平, 是一個(gè)國(guó) 家石油提煉 技術(shù) 發(fā)展水平的 標(biāo)志 。煉化和煤加工中關(guān)鍵設(shè)備 就 是臨氫設(shè)備。我國(guó)臨氫 設(shè)備制造已經(jīng) 立 足 于 國(guó)內(nèi)。臨氫裝置用金屬材料主要是 Cr-Mo 低 合 金 耐熱 鋼。我國(guó) 早 期 設(shè) 計(jì) 和制造的 熱 壁 加氫 反 應(yīng) 器 主

28、要采用 鍛焊結(jié) 構(gòu) 。 即 由 2.25Cr 1Mo 鍛 件, 經(jīng)過(guò) 冶 煉、 鍛 造、 機(jī) 加工、 焊接 、 堆 焊 、 無(wú)損 檢測(cè) 等工 序 制作而成。以 第 一重型 機(jī)器廠 為 代表 的 國(guó)內(nèi) 鍛 件生產(chǎn) 企 業(yè), 解決 了主 體 材料的 X 系數(shù) 、 J 系數(shù) 、回 火 脆 性 、 S 、P 雜質(zhì) 含 量 控 制 問(wèn)題 ,鋼 板 的 性 能不 斷 提高, 將鍛 件的材料由 2.25Cr 1Mo 拓 展到 3Cr 1Mo 0.25V , 擴(kuò) 大了 可 制造的 反 應(yīng) 器 的 直 徑 和單重,實(shí)現(xiàn)了 厚 壁 鍛 件的制造。對(duì) 于超 過(guò) 600噸的大型 加氫設(shè)備, 解決 了公路運(yùn)輸、現(xiàn) 場(chǎng)吊

29、 裝、 焊接 和 檢驗(yàn) 等 問(wèn)題 。目前,我國(guó)大型石化設(shè) 備制造 企 業(yè), 向 沿 海 沿江遷移 制造 基 地,目的 就 是 解決 大型臨氫 反 應(yīng) 器 工 廠 制造完成 后 的運(yùn)輸 問(wèn)題 。在臨氫設(shè)備 壁 厚 在 130180mm 之 間 即 可 以采用 鍛 件, 也可 以采用 板 材, 板 材的成 本 更 低。 對(duì) 于小 型加氫設(shè)備, 采用 板焊結(jié) 構(gòu) 。 舞陽(yáng) 鋼鐵公司 于 2007年 試 制成 功 137mm 厚 12Cr 2Mo 1R 鋼 板 , 并 用 于 臨 氫 設(shè) 備 的 制 造 。 2008年 底 寶 鋼 已 經(jīng) 試 制 成 功 146mm 12Cr 2Mo 1R 鋼 板 ,

30、滿足臨氫 反 應(yīng) 器 的用鋼 板 技術(shù) 要求。5.3 PTA裝置用材精 對(duì) 苯 二 甲酸 (PTA 與 對(duì) 二 甲苯 (PX 主要作為 聚 脂 原料,是生產(chǎn) 滌綸 纖維服 裝 面 料的 基礎(chǔ) 原材料。PTA 成 套 設(shè)備 總計(jì) 350臺(tái) 。 反 應(yīng) 器 20多 臺(tái) ; 塔器 8臺(tái) ; 換熱器 90臺(tái) ; 廢 熱鍋爐 52臺(tái) ; 容器 67臺(tái) ; 壓縮機(jī) 和 風(fēng) 機(jī) 15臺(tái) ; 泵 91臺(tái) ;料 倉(cāng) 13臺(tái) , 專 用 機(jī)械 44臺(tái) ,輸送設(shè)備 29臺(tái) 。 D C S 自 動(dòng)控 制 系統(tǒng) 1套 。其中關(guān)鍵設(shè)備:氧 化 反 應(yīng) 器 、 空 氣 壓縮機(jī)組 、回轉(zhuǎn) 干燥機(jī) 、 結(jié) 晶 器 、 真 空

31、過(guò) 濾機(jī) 、氫氣 壓縮機(jī) 、 鈦 材 換熱器 等。生 產(chǎn)介 質(zhì) 含 有 醋酸 和 溴 化 物 ,對(duì)設(shè)備有 極 強(qiáng) 的 腐蝕 作用。PTA 設(shè)備和 管道 多用不 銹 鋼、 鎳基合 金和 鈦 材制造 14。 裝備制造業(yè) 調(diào)整 和 振興 規(guī)劃中, 將 60萬(wàn)噸 至 100萬(wàn)噸 級(jí) PTA 成 套 裝備 列 為關(guān)鍵重點(diǎn) 之 一。 這 要求設(shè)備制造業(yè)和材料 企 業(yè), 繼 續(xù) 加大 鎳基合 金和 鈦 及其 合 金開發(fā)和生產(chǎn),滿足國(guó)產(chǎn) PTA 裝備的制造需要。6. 金融危機(jī)影響下我國(guó)石化關(guān)鍵設(shè)備的制造和所用金屬材料的開發(fā)2007年 4月 9日 , 國(guó)家發(fā) 改 委 重大 技術(shù) 裝備 協(xié) 調(diào) 辦 公 室 在 沈

32、陽(yáng)召 開了大型石化裝 備國(guó)產(chǎn)化工作 會(huì) 議,發(fā) 布 關(guān) 于 加 快推 進(jìn)大型石化裝備國(guó)產(chǎn)化的實(shí) 施 方案 , 確 定大 型石化裝備國(guó)產(chǎn)化目 標(biāo) 。我國(guó)“十一五” 期 間大型石化裝備國(guó)產(chǎn)化的重點(diǎn)是:新 建或 改 擴(kuò) 建的 百 萬(wàn)噸乙烯及 深 加工成 套 設(shè)備、 60萬(wàn)噸 至 100萬(wàn)噸 級(jí) PTA 成 套 裝備、 千 萬(wàn) 噸 級(jí) 煉油 廠配套 的加氫 裂 化和加氫 精 制裝備、天然氣 長(zhǎng) 輸 管線 成 套 設(shè)備等。到 “十 一五” 末 期 ,大型石化裝備 將基 本 立 足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。自 2008年下 半 年,我國(guó)又 受 到 世 界范圍 內(nèi)金 融危 機(jī) 的 影響 ,石化行業(yè) 也 受 到明 顯的 影響

33、 。國(guó)內(nèi) 市 場(chǎng) 萎 縮 ,生產(chǎn) 持 續(xù) 下 降 ,行業(yè) 效 益 下 滑 ,生產(chǎn)經(jīng) 營(yíng) 出現(xiàn) 困 難 。為了 應(yīng)對(duì)金 融危 機(jī) 對(duì)我國(guó)的 影響 ,2008年 第四季 度 和 2009年,國(guó) 務(wù)院 陸 續(xù) 發(fā) 布 了 2009年到 2011年 期 間實(shí) 施 的包括石化行業(yè)在內(nèi)的十大行業(yè) 調(diào)整 和 振興 規(guī)劃。在 石化產(chǎn) 業(yè) 調(diào)整 和 振興 規(guī)劃 15中到 2011年,我國(guó)原油加工量要達(dá)到 4.05億噸,成品油和乙 烯產(chǎn)量 分 別 達(dá)到 2.475億噸和 1550萬(wàn)噸; 將 建成 3-4個(gè) 2000萬(wàn)噸 級(jí) 煉油、200萬(wàn)噸 乙烯生產(chǎn) 基 地。在 這些 目 標(biāo) 要求下, 千 萬(wàn)噸以上煉油、 百 萬(wàn)

34、噸 級(jí) 乙烯、大型煤制 合 成 氨 等成 套 技術(shù) 裝備實(shí)現(xiàn)本地化,煤制油、烯 烴 、乙 二 醇 等 示范 工程要建成 投 產(chǎn)。2009年 5月 初 ,國(guó) 務(wù)院 公 布 的 裝備制造業(yè) 調(diào)整 和 振興 規(guī)劃 中,明 確 以 千 萬(wàn)噸煉油、 百 萬(wàn)噸 級(jí) 大型乙烯、對(duì) 苯 二 甲酸 (PTA 、大化 肥 、大型煤化工和天然氣 管道 輸送、液化 氣儲(chǔ)運(yùn)等成 套 設(shè)備,大型 離 心 壓縮機(jī)組 、大型 容積 式 壓縮機(jī)組 、關(guān)鍵 泵閥 、 反 應(yīng) 熱交換器 、 擠 壓 造 粒機(jī) 、大型 空分 設(shè)備、低溫 泵 等為重點(diǎn), 推 進(jìn)石化裝備的自主化。 這些 裝置中,有的設(shè)備的設(shè) 計(jì) 技術(shù)仍未掌握 、有的是設(shè)備用材料本地化 問(wèn)題 、有 的是制造和加工 問(wèn)題 。重大石化工程 項(xiàng) 目業(yè)主,應(yīng) 充 分 利 用國(guó)家 政 策 , 推 進(jìn)所用關(guān)鍵 裝備的國(guó)產(chǎn)制造, 聯(lián)合 鋼鐵 企 業(yè)、設(shè)備制造 企 業(yè) 做 好 所需關(guān)鍵材料的開發(fā)。對(duì)鋼鐵 企 業(yè)來(lái) 說(shuō) ,通過(guò)加工能力 配套 ,實(shí)現(xiàn)大單重、大 厚度 、 超 寬 材料,或 膜 狀 和 薄壁 材料 極 限規(guī) 格 制造。對(duì) 于 大型裝備制造 企 業(yè)來(lái) 說(shuō) ,主要是 增 大 冶 煉原料 坯 重、提高 鍛 造設(shè)備 能力、 鍛 件的 熱處理 和 機(jī) 加工能力。對(duì) 于 石化行業(yè)設(shè)備的 急 需的 雙 相 不 銹 鋼、 鎳基合 金、 鈦合 金,要加