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不銹鋼無(wu)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(xiu)鋼管廠家在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)油(氣)井溫(wen)(wen)度超過(guo)(guo)200℃時,馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)SUP15Cr也不(bu)(bu)能(neng)(neng)(neng)滿足(zu)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)要求,需采用具(ju)有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)耐二(er)(er)氧化碳和(he)(he)(he)氯離子應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋性(xing)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。目前(qian)開發的(de)(de)(de)22Cr和(he)(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)和(he)(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang))不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)適(shi)用于(yu)200℃以上的(de)(de)(de)二(er)(er)氧化碳油氣井。在對22Cr和(he)(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)化學成分進行設計時,以調(diao)整(zheng)Cr和(he)(he)(he)Ni的(de)(de)(de)含(han)量來調(diao)整(zheng)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)效(xiao)果。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)由鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)加奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)組成,晶粒(li)相(xiang)(xiang)互(hu)交(jiao)叉(cha),習慣(guan)上由于(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)和(he)(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)比率不(bu)(bu)同(tong),其耐腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)也不(bu)(bu)相(xiang)(xiang)同(tong)。在雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)中除基(ji)本(ben)成分Cr、Ni外,添(tian)加Mo和(he)(he)(he)N等(deng)元(yuan)素(su)可提(ti)高(gao)耐孔蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)除了具(ju)有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)耐高(gao)溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)外,相(xiang)(xiang)比馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)還具(ju)有(you)更好(hao)的(de)(de)(de)耐H2S應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂(lie)性(xing)能(neng)(neng)(neng),在常溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)NACE TM 0177-A法(fa)試(shi)驗中,在A溶液(ye),85%SMYS加載環境(jing)中,馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)最多只能(neng)(neng)(neng)通(tong)過(guo)(guo)10kPa的(de)(de)(de)H2S分壓(ya)試(shi)驗,而雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)25Cr可以通(tong)過(guo)(guo)100kPa的(de)(de)(de)硫(liu)化氫分壓(ya)試(shi)驗。目前(qian)國內生產(chan)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)油井管的(de)(de)(de)公司主要有(you)天津鋼(gang)(gang)(gang)管、寶(bao)鋼(gang)(gang)(gang)等(deng)。
有關研究報(bao)告指出對高(gao)含硫化(hua)氫(qing)、二氧化(hua)碳和(he)CF的(de)(de)(de)高(gao)溫環(huan)境(jing)超(chao)深井天(tian)(tian)然氣田,Ni基系(xi)列(lie)合金(jin)、Co基系(xi)列(lie)合金(jin)和(he)Ti基系(xi)合金(jin)都是很好的(de)(de)(de)選(xuan)用材料。考(kao)慮到資源和(he)經濟效(xiao)(xiao)益,大多數是采用Ni基合金(jin)作耐腐(fu)蝕合金(jin)。對其檢驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕項目有:酸洗后(hou)麻坑、一般腐(fu)蝕、應力腐(fu)蝕開(kai)裂的(de)(de)(de)敏感(gan)性等。應力腐(fu)蝕試(shi)驗(yan)(yan)包括(kuo)四點(dian)彎曲試(shi)樣的(de)(de)(de)檢驗(yan)(yan)、C型和(he)雙懸臂梁式斷口試(shi)樣檢驗(yan)(yan)以(yi)及模擬條(tiao)件下(xia)進行試(shi)驗(yan)(yan),最(zui)后(hou)根據實驗(yan)(yan)數據、井底溫度條(tiao)件,按發(fa)生失效(xiao)(xiao)變化(hua)來確定(ding)最(zui)佳的(de)(de)(de)耐蝕合金(jin)。現將天(tian)(tian)津鋼(gang)管、寶鋼(gang)的(de)(de)(de)耐蝕合金(jin)(CRA)產品列(lie)于下(xia)表8-4所示。


