石油化学鋳造の用途は何ですか?

石油化学鋳物 は、石油精製、ガス処理、および化学生産施設で見られる極端な動作条件に耐えるように特別に設計された高性能合金を使用した、鋳造プロセス (通常はインベストメント鋳造、砂型鋳造、または遠心鋳造) を通じて製造される精密設計の金属部品です。 その主な機能は、構造の完全性を維持し、腐食に抵抗し、高温、高圧、および化学的に攻撃的な環境下で確実に機能することです。

標準的な工業用部品とは対照的に、石油化学鋳物は冶金学的精度で設計されています。耐熱ステンレス鋼、ニッケル基超合金、高クロム鉄合金などの材料は、連続分解炉から腐食性流体処理システムに至るまで、各用途の特定の要求に適合するように選択されています。

精製プロセスにおける石油化学鋳物の主な用途

石油精製部門は、最先端の鋳造品を最も多く使用している部門の 1 つです。製油所内では、鋳物は複数のプロセス段階にわたって構造的役割と機能的役割の両方を果たします。

炉と分解管

エチレン分解炉や水蒸気分解炉で使用されるラジアントチューブと分解コイルは、重要な鋳造部品です。これらの部品は耐える必要があります 1,000°C (1,832°F) を超える連続動作温度 炭化水素ガスや蒸気にさらされている間。高合金の遠心鋳造チューブ（通常は HK40、HP40Nb、または類似のニッケルクロム合金で作られています）が業界標準です。鋳造後の微細構造により、高温下で優れた耐クリープ性と耐酸化性が得られます。

熱交換器部品

石油化学プラントの熱交換器は、鋳造ヘッダー、エンドキャップ、シェル、チューブシートに依存しています。これらのコンポーネントは、高温高圧の両方で硫酸、塩化水素、アンモニアなどの攻撃的な媒体を扱うために耐食性合金から製造されています。精密鋳造により、シール性能と流体封じ込めに重要な寸法の一貫性が保証されます。

ポンプケーシングとインペラ

腐食性、酸性、または研磨性の流体を移送するポンプには、化学的攻撃と機械的摩耗の両方に耐える鋳造本体と回転要素が必要です。二相ステンレス鋼、超二相合金、およびニッケル合金は一般にポンプ ハウジング、インペラ、ディフューザーに鋳造されており、最も攻撃的な化学流の中でも信頼性の高い流体輸送を保証します。

天然ガス処理およびLNG施設での使用

ガス処理プラント、硫黄回収装置、液化天然ガス (LNG) 基地などの天然ガス処理施設では、極低温、高圧運転、硫化水素 (H₂S) や二酸化炭素 (CO₂) への曝露の組み合わせにより、材料に厳しい要求が課せられます。

• バルブ本体とボンネット: ガス処理ラインの鋳造バルブ コンポーネントは、多くの場合 150 bar を超える圧力に対して確実にシールする必要があります。オーステナイト系ステンレスおよびインコネル鋳物は、極低温および高温の両方での靭性の点で好まれています。
• コンプレッサーケーシング: ガス コンプレッサーのハウジングは複雑な鋳造構造であり、漏れなく高圧ガス流を収容する必要があります。内部流路、フランジ、ベアリングシートを組み込んだその形状は、精密鋳造法によってのみ実現可能です。
• 分離容器と内部構造物: ベーンパックや出口ノズルなどの気液分離器の鋳造内部コンポーネントは、分離効率を最適化し、高速の湿ったガス流による浸食効果に耐えるように設計されています。
• 硫黄回収装置: Claus プロセスコンバーターと熱反応チャンバーは、硫黄蒸気、多硫化物、および高温酸化雰囲気に耐性のある耐火物で裏打ちされた鋳造部品を使用しています。

化学処理および肥料プラントへの応用

アンモニア合成、メタノール製造、尿素製造、特殊化学プラントを含む化学処理産業では、原子炉内部構造、圧力容器、流体取り扱い装置に石油化学鋳物が広く使用されています。

ファーネスローラー、原料バスケット、熱処理装置

石油化学鋳造の最も要求が厳しく、技術的に洗練された用途の 1 つは、連続熱処理装置、特に石油化学および下流の冶金プロセス全体で使用されるファーネス ローラー、ラジアント チューブ、熱処理トレイ、マテリアル ハンドリング バスケットなどです。

ファーネスローラー は耐熱合金 (HH、HK、HP、または改良ニッケルクロムグレードなど) から鋳造されており、最高 1,150°C の温度で連続焼鈍、亜鉛メッキ、焼ならし炉を通して材料を搬送するように設計されています。鋳造後の寸法精度や表面仕上げは、帯鋼や鋼管の製造ラインにおける製品品質に直接影響します。

材料バスケットとトレイ — 熱処理または化学処理中に部品を保持するために使用されます — は、熱サイクルと工業炉で見られる浸炭または窒化雰囲気の両方に耐性のある合金から精密鋳造されています。一般的なバスケットは、その耐用年数にわたって数千回の加熱と冷却のサイクルを繰り返すため、鋳造合金は優れた耐熱疲労性と寸法安定性を示す必要があります。

ラジアント チューブは、密閉雰囲気炉の間接加熱要素として使用されるもう 1 つの重要な鋳造製品です。これらのチューブは燃焼ガスを収容しながら熱をプロセス負荷に放射的に伝達するため、鋳造材料には外部の酸化と内部の還元性雰囲気への耐性が同時に要求されます。

海洋および海洋の石油化学用途

海洋石油およびガスプラットフォーム、FPSO (浮体式生産、貯蔵および積出) 船、海底処理システムには、特に困難な要因の組み合わせが存在します。 塩水腐食、高圧坑口条件、周期的な機械的負荷、および極端な温度 。これらの環境向けの鋳物は、耐酸性耐酸性に関する NACE MR0175 / ISO 15156 などの国際規格を満たすように設計されています。

• 坑口のコンポーネント: チョーク ボディ、ゲート バルブ ボディ、およびクリスマス ツリー コンポーネントは、完全なトレーサビリティと非破壊検査 (NDE) 要件を備えた API 6A または API 17D 仕様に従って製造された精密鋳造品です。
• 海中マニホールドとコネクタ: 複雑な海中構造には、二相ステンレス鋼または超二相ステンレス鋼で作られた鋳造エンド フィッティング、ハブ、コネクタ ボディが含まれており、塩化物が豊富な海水環境での孔食に耐えます。
• ライザークランプと構造ノード: プラットフォーム構造は、数十年の耐用年数にわたって疲労破壊を起こすことなく、波や風の作用による動的荷重を再分散できる完全性の高い鋳造ノードに依存しています。

流量制御: バルブ、継手、パイプラインコンポーネント

流量制御は石油化学施設全体の基本的な要件であり、鋳物はこのインフラストラクチャの物理的バックボーンを形成します。鋳造バルブ本体、継手、フランジ、コネクタは、幅広い合金と使用条件をカバーする ASTM、API、ASME 規格に従って製造されています。

ゲート、グローブ、ボールバルブ本体

DN15 (1/2 インチ) から DN600 (24 インチ) 以上の範囲のサイズの鋳造バルブ本体が、プロセス配管システム全体で使用されます。鋳造プロセスにより、ポート、シート、ボンネット接続などの内部流れ形状をほぼネットシェイプに形成できるため、機械加工が最小限に抑えられ、材料の完全性が維持されます。一般的な鋳造グレードには、ASTM A216 WCB (炭素鋼)、A351 CF8M (316 ステンレス)、および腐食用途向けのさまざまな合金 20 または合金 625 グレードが含まれます。

圧力保持継手

高圧石油化学配管で使用されるエルボ、ティー、レデューサー、クロスは、均一な肉厚と滑らかな内径プロファイルを確保するために鋳物として製造されています。均一な肉厚は、制御された鋳造手法によって実現可能であり、周期的な圧力と温度の変化下での応力集中を軽減します。

シャフトスリーブ、サポートアーム、回転機器部品

遠心ポンプ、撹拌機、ミキサー、コンプレッサーなどの回転および動的機器は、固定ハウジングと回転内部の両方に精密鋳造を使用しています。 シャフトスリーブ は特に重要な鋳造部品です。シャフトとメカニカル シールまたはベアリングの間に配置され、腐食性流体からシャフトを保護し、摩耗した場合にはシャフト アセンブリ全体を交換することなく経済的に交換できます。

サポートアームとブラケットアセンブリ — 連続炉装置やマテリアルハンドリングシステムで使用される — は、高温に長時間さらされても形状と耐荷重能力を維持するために、高温合金で鋳造されています。石油化学の熱処理用途では、これらのコンポーネントは交換せずに数か月間継続的に 800°C ～ 1,100°C の温度にさらされる場合があり、鋳造プロセスに優れた冶金品質が要求されます。

合金の選択: 使用条件に適合する材料

石油化学鋳物の性能は、基本的に鋳造元の合金系によって決まります。材料の選択は、温度範囲、化学物質への曝露、機械的負荷、経済的考慮事項によって決定される重要なエンジニアリング上の決定です。

• 高温耐熱合金 (例: HH、HK40、HP40Nb): 800℃以上で動作する炉管、ラジアントチューブ、反応器コンポーネントに使用されます。オーステナイトの微細構造と炭化物の析出により、極端な温度でのクリープ強度と耐酸化性が得られます。
• 高温耐食合金 (例: 合金 625、合金 C-276): 熱と塩化物、硫黄化合物、有機酸などの攻撃的な化学物質が混在する環境で使用されます。これらのニッケル基合金は、広い温度範囲にわたって機械的特性と耐食性の両方を維持します。
• 高温耐摩耗合金 (例: 高クロム鉄、ステライト タイプの合金): プロセス ストリーム中の研磨粒子が従来の材料の急速な表面劣化を引き起こす、侵食されやすいサービス (スラリー ポンプ、触媒処理装置、サイクロン セパレーター) に適用されます。
• 二相ステンレス鋼および超二相ステンレス鋼 (例: 2205、2507): 海水冷却システム、塩化物を含むプロセス流、および高強度と耐孔食性を同時に達成する必要がある海洋用途に適しています。

品質基準とテスト要件

石油化学用途は安全性が重要であるため、鋳造品が厳格な品質基準を満たし、設置前に包括的な検査を受けることが求められます。 高圧、高温、または可燃性のプロセスの流れの中で単一の鋳造品が故障すると、壊滅的な結果を招く可能性があります。 、品質保証は鋳物供給の交渉の余地のない要素になります。

1. 化学組成の検証: 発光分光法 (OES) または蛍光 X 線 (XRF) 分析により、各鋳物が指定された合金の化学的性質を満たしていることが確認され、これにより腐食と温度の性能が直接決まります。
2. 機械的試験: 引張、降伏強度、伸び、硬度、およびシャルピー衝撃試験は、周囲温度と高温の両方で実行され、鋳造品が設計コードの要件を満たしていることを確認します。
3. 非破壊検査 (NDE): 放射線検査 (RT)、超音波検査 (UT)、磁粉検査 (MPI)、および液体浸透検査 (PT) は、コンポーネントに損傷を与えることなく内部および表面の欠陥を検出するために使用されます。
4. 寸法検査と表面検査: 座標測定機 (CMM) と 3D スキャンにより、鋳造品が寸法公差を満たしているかどうかが検証されます。シール面や流体接触面に重要な表面仕上げ要件が測定され、文書化されます。
5. 熱処理の検証: 溶体化焼きなまし、時効、または応力除去熱処理が指定どおりに適用され、硬度試験および必要に応じて微細構造検査によって検証されます。

石油化学鋳物を管理する国際的に認められた規格には、ASTM A351 (オーステナイト系ステンレス鋳物)、ASTM A217 (高温使用用合金鋼鋳物)、API 6A (坑口およびクリスマスツリー装置)、および NACE MR0175 / ISO 15156 (酸性使用環境用の材料) が含まれます。

省エネのメリットと長期的なパフォーマンス

先進的な石油化学鋳物、特に炉や熱処理装置においては、直接の機能的役割を超えて、産業運営におけるエネルギー効率に直接貢献します。 省エネ工業用炉ローラーと最適化された炉管形状により、従来の設計と比較して燃料消費量を 10 ～ 25% 削減できます。 、機器の耐用年数全体にわたって大幅な運用コストの削減を実現します。

高合金鋳物は寿命が長いため、メンテナンスのダウンタイムと交換頻度も削減されます。高級 HP-Nb 合金の遠心鋳造クラッキングチューブは、 5年から10年 低グレードの代替品の間隔が大幅に短いのと比較して、連続高温運転下での使用に耐えます。何百もの個別のチューブを備えた大規模なエチレン分解炉全体で、合金の選択と鋳造の品質は、プラントの可用性と操業の経済性の目に見える改善に直接つながります。

江蘇華業科技：石油化学鋳物メーカー

Jiangsu Huaye Technology Co., Ltd.は、江蘇省京江市東興鎮工業団地に位置する石油化学鋳造の専門メーカーおよび工場であり、登録資本金は 3,491万7,000人民元 。認められたハイテク企業として、同社は高温合金、高温耐摩耗合金、高温耐熱合金、高温耐食合金、および省エネ工業炉の生産を専門としています。

同社の主な製品ラインには次のものがあります。

• 超合金鋳物および高温合金鍛造品
• 3 ロール 6 アーム アセンブリ
• ラジエントチューブと省エネファーネスローラー
• 材料バスケットとトレイ
• シャフトスリーブ and support arms
• その他各種高温合金シリーズ部品

これらの製品は、 航空宇宙、船舶、石油化学、火力発電、冶金、帯鋼加工などの業界で広く応用されています。 — 世界で最も要求の厳しい産業環境において、信頼性が高く耐用年数の長いパフォーマンスを提供します。