未来中国石化行业对不锈钢的需求和应用
2005-02-18 00:00 来源： 我的钢铁
不锈钢在石化行业的应用
不锈钢种类繁多，对石化行业而言，大量使用的多为奥氏体类，其中304牌号的板、管、锻件用量最大，316、304L、316L的板、管、锻件用量较大，347牌号的锅炉管、换热器用量逐渐增大。在一些特殊场合双相不锈钢得到了应用，其中双相钢管用量逐渐增大。
勘控方面——
为了钻井过程中对井斜角和方位进行监测，钻杆上需要用不锈钢厚壁无磁钻铤（壁厚30~103mm），目前需用量月均600t。在一些含高H2S、CO2、ClO2腐蚀介质油气井的开发中，需要各种规格的薄壁不锈钢油井管和石油钻杆。国外一般使用9Cr,13Cr,22Cr,25Cr,29Cr不锈钢抗腐蚀特殊钻杆。
油气输送管及其设备——
双相不锈钢耐蚀性、韧性、焊接性能好，已经广泛应用于各大石油公司的管道系统，也是海上采油、采气输送工程的主要用材。由于油气中H2S浓度的增加，以及输气温度和管道压力的增加，超级双相不锈钢也开始用于管道、阀门、热交换器、压力容器等方面。随着石油工业逐渐转向高温、高压、超级双相不锈钢将被更多的使用。另外，超级双相不锈钢还会应用于低压输送系统和海底输送管道。日本研制出在管道输送系统中使用的新型马氏体不锈钢00Cr11-Ni1.5-Cu0.5-N和00Cr12-Ni5-Mo2-N，价格比双相不锈钢低廉，性能优良。
炼化企业——
随着石油加工设备向现代化、大型高、高效化的发展，解决设备腐蚀问题就越来越突出和重要。国产00Cr18Ni5Mo3Si2N双相不锈钢无缝管，用于炼油厂加氢设备、聚氧乙烯生产设备，效果良好；高纯铁素体不锈钢，用于抗各种氯化介质、适中的还原介质和卤化介质引起的点蚀、缝蚀、应力腐蚀，效果优于316L，已经广泛应用于炼油设备氯化或腐蚀的苛刻环境中；石油炼化设备的维修还使用321、316L等牌号的不锈钢中厚板和石化容器用不锈钢冷轧板。
压力容器——
太钢生产的00Cr18Ni5Mo3Si2N双相不锈钢已经应用在压力容器中，并已列入国家标准。我国生产的不锈钢复合板，也在压力容器中得到广泛的应用。国外开发的00Cr20Ni18Mo6CuN和00Cr20Ni25Mo6.5CuN两种超级奥氏体不锈钢，具有高耐蚀性、高强度、高热稳定性和良好的成型性，已经应用于石油蒸馏设备、海洋平台系统的容器和管道上。
在日本，奥氏体和铁素体不锈钢焊管在石化行业中的管道系统占54%的市场份额。而我国不锈钢焊管主要应用在装饰领域，在石化领域使用的耐蚀焊管基本尚属空白。
对不锈钢材料性能的要求
石化行业对不锈钢材料的性能要求包括耐腐蚀（包括洁净）、耐低温、耐高温、高强度等几个方面。
耐腐蚀（包括洁净）——
耐腐蚀是石化行业使用不锈钢最主要的需求。随着石化技术的发展和对产品质量要求的日益提高，许多工艺技术对介质有较高的纯净度要求，作为完成工艺过程载体的设备和管道为此目的多选用耐腐蚀的不锈钢材质制造。一般的304、316型不锈钢耐均匀腐蚀能力有限，主要局限于氧化性介质。对石化行业的诸多还原性酸性介质、强氧化性介质、强碱的腐蚀能力均有限。对腐蚀性比较强的介质，针对不同介质的具体情况，国际上都有相应的特种镍狂耐腐蚀超级不锈钢如904等。石化工业生产流程（如PTA装置等）中的腐蚀，尤以局部腐蚀居多。局部腐蚀以氯离子为代表的卤素离子等引起的点蚀、缝隙腐蚀和诮力腐蚀破裂最为常见。解决或改善氯离子局部腐蚀从不锈钢来讲，有3个途径：高镍合金、高镍铬钼超级不锈钢和双相不锈钢。其中双相不锈钢比较适合我国国情。国际上对双相不锈钢的研究较早，目前已趋成熟，出现了以2304、2205、2507为代表的3个等级双相不锈钢代表钢种。
我国的双相钢起步较晚，目前列入国家标准的仅2个牌号，由于多方面的原因，在生产工艺、表面质量、相比例控制、含氮量控制等方面都需进一步的改进，国产双相钢在石化行业的应用较少，目前使用的大多为进口产品。如天津、仪征等公司将双相钢用于PTA装置中的特殊设备和管道；国内一些甲醇合成反应器的触媒管以及尿素生产中使用的热交换设备与甲铵苯泵体都采用双相钢；西气东输工程的塔里木盆地集气管线也考虑使用双相不锈钢焊管；炼油厂加氢裂化装置中热高分冷换设备视情况也考虑选用双相钢或Incoloy825钢管。
耐低温——
耐低温是石化行业使用不锈钢的另一主要需求。在石化行业中有许多装置中存在有低温介质。如乙烯、聚乙烯等装置中的乙烯介质，其温度在-100℃以下。在如此低的温度范围内，不锈钢的耐低温性能具有不可替代的使用价值。300系列奥氏体不锈钢可作为低温用钢的主要品种，但其铁素体含量、冷变形对马氏体相变的影响以及焊接材料等都将进行调整，以适应奥氏体不锈钢的低温韧性要求。
耐高温——
目前，400~500℃的设备与管道材料以选用高温强度较高的Cr-Mo钢为主，500~600℃甚至700℃时，则以选用各种奥氏体不锈钢为主。当奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢种的碳含量应大于0.04%。传统的304H、316H、321H等奥氏体不锈钢在国外已广泛使用。但国内不锈钢标准中还未列入H型不锈钢。
高强度——
传统的不锈钢强度不高，尤其屈服强度较低。双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢等是提高不锈钢强度的有效措施。
国产不锈钢的差距
目前，国产不锈钢在品种、规格、数量、质量等方面，无论从满足市场需求上，还是同先进工业国家技术水平的比较上，都具有一定的差距。具体体现：在产品的数量方面，一般用途的普通不锈钢材的产量已与市场总体需求平衡。而较高要求的材料，生产能力不足，尤其是高要求的工业用材料，如高压不锈钢锅管等基本空白；在产品的规格方面，一般用途的中小口径不锈钢管的生产能力大于市场需求，大口径、高要求的不锈钢管，市场供不应求，缺口较大，如φ219mm以上的特大口径不锈钢管还需要靠进口弥补不足。再如超长度的（大于15m）的超长客，国内也很少生产，基本依靠进口；在品种方面，与先进工业国家相比较，我国不锈钢的品种少，高技术含量品种几乎是空白，如双相钢、哈氏合金等，一些技术难度大、质量要求高的专用不锈钢管，如电站锅炉的热交换器管、化肥装置用尿素管等，还主要依靠进口，一些具有良好耐腐蚀性能的双相不锈钢管，国内也很少生产，基本依赖进口。
未来5年中国石化工业发展迅速，在建、拟建大型石化项目遍布全国，按照目前掌握的在建工程和计划建设的项目，据此推测，到2005年石化行业对不锈钢的年需求量约为4万t。随着国产不锈钢产品质量的提高及特殊牌号产品的开发，未来的5年中国内石化工业方面不锈钢的应用将会不断增加。
油气勘探——
计划新增探明石油地质储量12.5~13.7亿t，新建原油产能3400万t；新增天然气储量5000~6000亿m3。中国石化将建设13个勘探项目和5个天然重点勘探项目及相应的管网项目。
炼油方面——将石化炼油能力从2004年的1.42亿t提高到2.2亿t。在2005年形成镇海、上海石化、高桥、茂名、齐鲁、金陵等6个千万吨级炼油企业基础上，到2010年形成镇海2000万t级炼油企业、新增广州、海南、燕山、扬子、福建、青岛、广西和天津等8个具有国际竞争力的千万吨级炼油企业。建成珠江三角洲、长江三角洲、渤海湾地区3个世界级炼油中心。
原油接卸储运——
将增加原油接送能力1.2亿t/a，2010年原油输送管道总里程达到6420km，增加库容400万m3，建成成品油管道8500km。
石油化工——
将建成上海塞科、扬巴、福建炼化一体化等乙烯工程；茂名、上海石化、燕山、扬子、广州乙烯工程；建设福建、南京、上海、茂名等大型PX装置；建设上海、镇海、天津等乙二醇装置。
总计，未来5年，这些重点工程需要约3000亿元资金，需要钢材700万t。
石化行业对不锈钢的应用非常广泛，需求量也在逐年增加，对不锈钢的性能要求多种多样。与先进工业国家比较，我国不锈钢生产，不论在产品的数量、质量、品种上都存在一定的差距，还需国内的同行们共同努力。
不锈钢种类繁多，对石化行业而言，大量使用的多为奥氏体类，其中304牌号的板、管、锻件用量最大，316、304L、316L的板、管、锻件用量较大，347牌号的锅炉管、换热器用量逐渐增大。在一些特殊场合双相不锈钢得到了应用，其中双相钢管用量逐渐增大。
勘控方面——
为了钻井过程中对井斜角和方位进行监测，钻杆上需要用不锈钢厚壁无磁钻铤（壁厚30~103mm），目前需用量月均600t。在一些含高H2S、CO2、ClO2腐蚀介质油气井的开发中，需要各种规格的薄壁不锈钢油井管和石油钻杆。国外一般使用9Cr,13Cr,22Cr,25Cr,29Cr不锈钢抗腐蚀特殊钻杆。
油气输送管及其设备——
双相不锈钢耐蚀性、韧性、焊接性能好，已经广泛应用于各大石油公司的管道系统，也是海上采油、采气输送工程的主要用材。由于油气中H2S浓度的增加，以及输气温度和管道压力的增加，超级双相不锈钢也开始用于管道、阀门、热交换器、压力容器等方面。随着石油工业逐渐转向高温、高压、超级双相不锈钢将被更多的使用。另外，超级双相不锈钢还会应用于低压输送系统和海底输送管道。日本研制出在管道输送系统中使用的新型马氏体不锈钢00Cr11-Ni1.5-Cu0.5-N和00Cr12-Ni5-Mo2-N，价格比双相不锈钢低廉，性能优良。
炼化企业——
随着石油加工设备向现代化、大型高、高效化的发展，解决设备腐蚀问题就越来越突出和重要。国产00Cr18Ni5Mo3Si2N双相不锈钢无缝管，用于炼油厂加氢设备、聚氧乙烯生产设备，效果良好；高纯铁素体不锈钢，用于抗各种氯化介质、适中的还原介质和卤化介质引起的点蚀、缝蚀、应力腐蚀，效果优于316L，已经广泛应用于炼油设备氯化或腐蚀的苛刻环境中；石油炼化设备的维修还使用321、316L等牌号的不锈钢中厚板和石化容器用不锈钢冷轧板。
压力容器——
太钢生产的00Cr18Ni5Mo3Si2N双相不锈钢已经应用在压力容器中，并已列入国家标准。我国生产的不锈钢复合板，也在压力容器中得到广泛的应用。国外开发的00Cr20Ni18Mo6CuN和00Cr20Ni25Mo6.5CuN两种超级奥氏体不锈钢，具有高耐蚀性、高强度、高热稳定性和良好的成型性，已经应用于石油蒸馏设备、海洋平台系统的容器和管道上。
在日本，奥氏体和铁素体不锈钢焊管在石化行业中的管道系统占54%的市场份额。而我国不锈钢焊管主要应用在装饰领域，在石化领域使用的耐蚀焊管基本尚属空白。
对不锈钢材料性能的要求
石化行业对不锈钢材料的性能要求包括耐腐蚀（包括洁净）、耐低温、耐高温、高强度等几个方面。
耐腐蚀（包括洁净）——
耐腐蚀是石化行业使用不锈钢最主要的需求。随着石化技术的发展和对产品质量要求的日益提高，许多工艺技术对介质有较高的纯净度要求，作为完成工艺过程载体的设备和管道为此目的多选用耐腐蚀的不锈钢材质制造。一般的304、316型不锈钢耐均匀腐蚀能力有限，主要局限于氧化性介质。对石化行业的诸多还原性酸性介质、强氧化性介质、强碱的腐蚀能力均有限。对腐蚀性比较强的介质，针对不同介质的具体情况，国际上都有相应的特种镍狂耐腐蚀超级不锈钢如904等。石化工业生产流程（如PTA装置等）中的腐蚀，尤以局部腐蚀居多。局部腐蚀以氯离子为代表的卤素离子等引起的点蚀、缝隙腐蚀和诮力腐蚀破裂最为常见。解决或改善氯离子局部腐蚀从不锈钢来讲，有3个途径：高镍合金、高镍铬钼超级不锈钢和双相不锈钢。其中双相不锈钢比较适合我国国情。国际上对双相不锈钢的研究较早，目前已趋成熟，出现了以2304、2205、2507为代表的3个等级双相不锈钢代表钢种。
我国的双相钢起步较晚，目前列入国家标准的仅2个牌号，由于多方面的原因，在生产工艺、表面质量、相比例控制、含氮量控制等方面都需进一步的改进，国产双相钢在石化行业的应用较少，目前使用的大多为进口产品。如天津、仪征等公司将双相钢用于PTA装置中的特殊设备和管道；国内一些甲醇合成反应器的触媒管以及尿素生产中使用的热交换设备与甲铵苯泵体都采用双相钢；西气东输工程的塔里木盆地集气管线也考虑使用双相不锈钢焊管；炼油厂加氢裂化装置中热高分冷换设备视情况也考虑选用双相钢或Incoloy825钢管。
耐低温——
耐低温是石化行业使用不锈钢的另一主要需求。在石化行业中有许多装置中存在有低温介质。如乙烯、聚乙烯等装置中的乙烯介质，其温度在-100℃以下。在如此低的温度范围内，不锈钢的耐低温性能具有不可替代的使用价值。300系列奥氏体不锈钢可作为低温用钢的主要品种，但其铁素体含量、冷变形对马氏体相变的影响以及焊接材料等都将进行调整，以适应奥氏体不锈钢的低温韧性要求。
耐高温——
目前，400~500℃的设备与管道材料以选用高温强度较高的Cr-Mo钢为主，500~600℃甚至700℃时，则以选用各种奥氏体不锈钢为主。当奥氏体不锈钢的使用温度高于525℃时，钢种的碳含量应大于0.04%。传统的304H、316H、321H等奥氏体不锈钢在国外已广泛使用。但国内不锈钢标准中还未列入H型不锈钢。
高强度——
传统的不锈钢强度不高，尤其屈服强度较低。双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢等是提高不锈钢强度的有效措施。
国产不锈钢的差距
目前，国产不锈钢在品种、规格、数量、质量等方面，无论从满足市场需求上，还是同先进工业国家技术水平的比较上，都具有一定的差距。具体体现：在产品的数量方面，一般用途的普通不锈钢材的产量已与市场总体需求平衡。而较高要求的材料，生产能力不足，尤其是高要求的工业用材料，如高压不锈钢锅管等基本空白；在产品的规格方面，一般用途的中小口径不锈钢管的生产能力大于市场需求，大口径、高要求的不锈钢管，市场供不应求，缺口较大，如φ219mm以上的特大口径不锈钢管还需要靠进口弥补不足。再如超长度的（大于15m）的超长客，国内也很少生产，基本依靠进口；在品种方面，与先进工业国家相比较，我国不锈钢的品种少，高技术含量品种几乎是空白，如双相钢、哈氏合金等，一些技术难度大、质量要求高的专用不锈钢管，如电站锅炉的热交换器管、化肥装置用尿素管等，还主要依靠进口，一些具有良好耐腐蚀性能的双相不锈钢管，国内也很少生产，基本依赖进口。
未来5年中国石化工业发展迅速，在建、拟建大型石化项目遍布全国，按照目前掌握的在建工程和计划建设的项目，据此推测，到2005年石化行业对不锈钢的年需求量约为4万t。随着国产不锈钢产品质量的提高及特殊牌号产品的开发，未来的5年中国内石化工业方面不锈钢的应用将会不断增加。
油气勘探——
计划新增探明石油地质储量12.5~13.7亿t，新建原油产能3400万t；新增天然气储量5000~6000亿m3。中国石化将建设13个勘探项目和5个天然重点勘探项目及相应的管网项目。
炼油方面——将石化炼油能力从2004年的1.42亿t提高到2.2亿t。在2005年形成镇海、上海石化、高桥、茂名、齐鲁、金陵等6个千万吨级炼油企业基础上，到2010年形成镇海2000万t级炼油企业、新增广州、海南、燕山、扬子、福建、青岛、广西和天津等8个具有国际竞争力的千万吨级炼油企业。建成珠江三角洲、长江三角洲、渤海湾地区3个世界级炼油中心。
原油接卸储运——
将增加原油接送能力1.2亿t/a，2010年原油输送管道总里程达到6420km，增加库容400万m3，建成成品油管道8500km。
石油化工——
将建成上海塞科、扬巴、福建炼化一体化等乙烯工程；茂名、上海石化、燕山、扬子、广州乙烯工程；建设福建、南京、上海、茂名等大型PX装置；建设上海、镇海、天津等乙二醇装置。
总计，未来5年，这些重点工程需要约3000亿元资金，需要钢材700万t。
石化行业对不锈钢的应用非常广泛，需求量也在逐年增加，对不锈钢的性能要求多种多样。与先进工业国家比较，我国不锈钢生产，不论在产品的数量、质量、品种上都存在一定的差距，还需国内的同行们共同努力。
