20世紀90年代后期,油田向油井管制造企業提出了需要抗二氧化碳腐蝕的13Cr不銹(xiu)鋼無縫管材。最初,由于生產工藝、技術、坯料等問題,國內油井管制造企業還拿不出這種產品給油田使用。21世紀初,經與油田協商和技術論證,確定前期開發低鉻(3Cr、5Cr)管材,配合采用緩釋劑的方案,解決了部分區域二氧化碳腐蝕油井管材問題,但是這種低鉻抗二氧化碳腐蝕的管材,其適用范圍是有限,使用效果也是有限的。2001年10月,浙江不銹鋼管(guan)廠家在250機組上成功試軋出了2Cr13不銹鋼管,2003-2004年寶鋼、天津鋼管相繼開發出了13Cr油管和套管,隨后根據油田的需要,又開發出HP13Cr、SUP13Cr抗二氧化碳腐蝕的管材,近年來衡陽鋼管也開發出HP13Cr、SUP13Cr套管。
當含(han)有(you)CO2的(de)(de)(de)(de)(de)油(氣)井溫(wen)度超過200℃時(shi),馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)SUP15Cr也不(bu)(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)滿足(zu)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕要求,需采用具有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)和(he)(he)氯(lv)離子應力腐(fu)蝕裂紋性能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。目前開發的(de)(de)(de)(de)(de)22Cr和(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)適用于(yu)200℃以上的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳(tan)油氣井。在(zai)對22Cr和(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)進(jin)行設計時(shi),以調(diao)整(zheng)Cr和(he)(he)Ni的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量來調(diao)整(zheng)耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕效果(guo)。雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)由鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)加(jia)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)(cheng),晶粒(li)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互交叉,習慣上由于(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)比率不(bu)(bu)(bu)同(tong),其耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)(neng)(neng)也不(bu)(bu)(bu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)。在(zai)雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中除基本成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)Cr、Ni外,添加(jia)Mo和(he)(he)N等(deng)元素(su)(su)可提高(gao)耐(nai)(nai)(nai)孔蝕性能(neng)(neng)(neng)。雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)除了(le)具有(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)高(gao)溫(wen)腐(fu)蝕性能(neng)(neng)(neng)外,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)還具有(you)更好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)H2S應力腐(fu)蝕開裂性能(neng)(neng)(neng),在(zai)常溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)NACE TM 0177-A法試驗(yan)中,在(zai)A溶液(ye),85%SMYS加(jia)載環境中,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)最(zui)多只能(neng)(neng)(neng)通過10kPa的(de)(de)(de)(de)(de)H2S分(fen)(fen)壓(ya)試驗(yan),而雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)25Cr可以通過100kPa的(de)(de)(de)(de)(de)硫化(hua)氫(qing)分(fen)(fen)壓(ya)試驗(yan)。目前國內(nei)生(sheng)產雙(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)油井管的(de)(de)(de)(de)(de)公司(si)主要有(you)天津鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管、寶(bao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等(deng)。
有(you)關(guan)研(yan)究(jiu)報告(gao)指出對高含硫化氫、二氧(yang)化碳(tan)和(he)(he)CF的(de)高溫(wen)環境超深井(jing)(jing)天然(ran)氣田,Ni基(ji)系(xi)列(lie)合(he)金(jin)(jin)、Co基(ji)系(xi)列(lie)合(he)金(jin)(jin)和(he)(he)Ti基(ji)系(xi)合(he)金(jin)(jin)都是(shi)(shi)很好的(de)選用材料。考慮到(dao)資(zi)源和(he)(he)經濟(ji)效(xiao)益,大多(duo)數(shu)是(shi)(shi)采用Ni基(ji)合(he)金(jin)(jin)作耐(nai)(nai)腐蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)。對其(qi)檢驗(yan)(yan)的(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)項(xiang)目有(you):酸洗后麻坑、一般腐蝕(shi)、應力腐蝕(shi)開裂的(de)敏(min)感(gan)性等。應力腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)(yan)包括四點彎(wan)曲(qu)試(shi)樣的(de)檢驗(yan)(yan)、C型和(he)(he)雙懸臂梁(liang)式斷口(kou)試(shi)樣檢驗(yan)(yan)以及模擬條件(jian)下進行試(shi)驗(yan)(yan),最(zui)后根據實驗(yan)(yan)數(shu)據、井(jing)(jing)底溫(wen)度條件(jian),按(an)發生失效(xiao)變化來確定最(zui)佳的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)。現將天津鋼管、寶鋼的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)(jin)(CRA)產(chan)品列(lie)于下表8-4所示。


