三化用管（石油裂化、化肥、化工用管）

 石油石化及化學工業(yè)用鋼管（含煤化工）即通常所說的三化用鋼管，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，以及近年廣泛應用的復合鋼管。由于三化生產(chǎn)過程中主要的物理和化學反應都是在特定的壓力和溫度下進行的。原材料，反應過程和產(chǎn)出物都具有溫度壓力的要求，而且原材料，反應過程和產(chǎn)出物都具有一定的腐蝕性。因此對于應用于特定三化生產(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，是我國開發(fā)專用無縫鋼管最早的品種之一，裂化管的現(xiàn)行技術(shù)標準見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，化工廠的設備和管道?；す艿默F(xiàn)行技術(shù)標準見GB6479-2000。

 除以上二種專用標準外，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、復合管等。

 1、三化壓力裝置對鋼材性能的要求

 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，煉油廠設備的操作條件將越來越苛刻，這就意味著對壓力容器及管道材料的要求越來越高。主要包括：較高的工作溫度強度、足夠的蠕變強度和持久強度、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，是我國開發(fā)專用無縫鋼管最早的品種之一，裂化管的現(xiàn)行技術(shù)標準見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，化工廠的設備和管道?；す艿默F(xiàn)行技術(shù)標準見GB6479-2000。

 除以上二種專用標準外，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)境保護要求的提高，近年來加氫裝置的需求越來越多，如加氫裂化，苯加氫，煤油加氫，汽油、柴油加氫和潤滑油加氫裝置等建設量增加，加氫裂化技術(shù)在煉化工業(yè)的地位日趨重要。

 我國能源資源的特點是富煤少油，利用我國豐富的煤炭資源，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。是我國動力煤尤其是高硫煤利用的一個有效途徑。煤直接液化是在高壓、高溫下的加氫過程，所以工藝設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)，應該進一步的貼近市場，了解用戶需求，根據(jù)用戶的使用環(huán)境而不是拘泥于標準的要求，有針對性的開發(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。在國家標準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劃分鋼號，壓力容器常用的有20R、16MnR，10、20號無縫鋼管。

 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5%，以提高鋼的強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備及液化石油氣貯存和運輸設備等各種低溫容器及寒冷地區(qū)的金屬結(jié)構(gòu)，因此對鋼材的低溫韌性要求高，一般是通過合金元素的固溶強化、細化晶粒，并通過正火、回火處理細化晶粒、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分析

 3.1高壓加氫裂化項目用大口徑厚壁無縫鋼管

 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)境保護要求的提高，近年來加氫裝置的需求越來越多，如加氫裂化，煤油加氫，汽油、柴油加氫和潤滑油加氫裝置等建設增加，加氫裂化技術(shù)在煉油工業(yè)的地位日趨重要。

 根據(jù)北京設計研究院介紹，某120萬噸/年加氫裂化裝置，設計壓力10.0MPa，用無縫鋼管約600噸，其中需用大口徑厚壁無縫鋼管配管約100噸左右，其最大壁厚400mm，最大直徑600mm.

 3.2乙烯項目用大口徑厚壁無縫鋼管。

 在石化行業(yè)中，乙烯裝置無縫管用量最大，壁厚可達90mm。一套典型的90萬噸乙烯裝置需要用∮18-610鋼管約4萬噸。

 90萬噸/年乙烯裝置無縫管用量在3000噸左右。目前，國內(nèi)不少乙烯裝置在向90萬噸規(guī)模改擴建。隨著超高壓技術(shù)日益發(fā)展，設計規(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縫鋼管內(nèi)徑越來越大，所以從調(diào)研情況分析，在石化行業(yè)中，乙烯裝置未來幾年需要消耗的大口徑厚壁無縫鋼管數(shù)量每年大約在2萬噸左右。

 3.3煤炭液化用大口徑厚壁無縫鋼管

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

 煤直接液化是在高壓、高溫下的加氫過程，所以工藝設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的沉積、磨損、密封等技術(shù)問題。用大口徑無縫鋼管傾斜輸送，可以抑制工藝過程中漿液的相分離和在輸送管內(nèi)的殘留，無縫鋼管壁厚可高達105mm.