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(bu)銹鋼管廠家在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。
當含有(you)CO2的油(氣(qi))井(jing)溫度超(chao)過200℃時(shi),馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)SUP15Cr也不(bu)(bu)能(neng)滿足耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)要(yao)求,需采用具(ju)有(you)良(liang)好的耐(nai)(nai)二氧化碳和(he)(he)氯離子應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂紋性(xing)(xing)(xing)能(neng)的雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。目(mu)前開發的22Cr和(he)(he)25Cr雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)適用于200℃以上的二氧化碳油氣(qi)井(jing)。在(zai)對22Cr和(he)(he)25Cr雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)的化學成分(fen)進行設計(ji)時(shi),以調整(zheng)Cr和(he)(he)Ni的含量來調整(zheng)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)效果。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)由鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)加(jia)(jia)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成,晶(jing)粒相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互交叉,習慣(guan)上由于奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的比率不(bu)(bu)同,其耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的性(xing)(xing)(xing)能(neng)也不(bu)(bu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。在(zai)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)中(zhong)除(chu)基本成分(fen)Cr、Ni外(wai),添(tian)加(jia)(jia)Mo和(he)(he)N等(deng)元(yuan)素(su)可(ke)提高耐(nai)(nai)孔蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)除(chu)了具(ju)有(you)良(liang)好的耐(nai)(nai)高溫腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)外(wai),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)還具(ju)有(you)更(geng)好的耐(nai)(nai)H2S應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂性(xing)(xing)(xing)能(neng),在(zai)常溫的NACE TM 0177-A法試驗(yan)中(zhong),在(zai)A溶液,85%SMYS加(jia)(jia)載(zai)環境中(zhong),馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)最多只能(neng)通過10kPa的H2S分(fen)壓(ya)試驗(yan),而(er)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)25Cr可(ke)以通過100kPa的硫化氫分(fen)壓(ya)試驗(yan)。目(mu)前國內生(sheng)產雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)油井(jing)管的公(gong)司(si)主要(yao)有(you)天津鋼(gang)(gang)管、寶鋼(gang)(gang)等(deng)。
有關研(yan)究報告指(zhi)出對(dui)高含硫化氫、二(er)氧化碳和(he)CF的(de)(de)高溫環境超深井天然氣田,Ni基系(xi)列合(he)(he)金(jin)、Co基系(xi)列合(he)(he)金(jin)和(he)Ti基系(xi)合(he)(he)金(jin)都是(shi)很好的(de)(de)選用材料(liao)。考慮(lv)到資源(yuan)和(he)經濟(ji)效益(yi),大多數是(shi)采用Ni基合(he)(he)金(jin)作耐腐蝕合(he)(he)金(jin)。對(dui)其檢(jian)驗(yan)(yan)的(de)(de)耐腐蝕項目有:酸(suan)洗(xi)后麻坑、一般腐蝕、應力(li)腐蝕開裂的(de)(de)敏感性等。應力(li)腐蝕試驗(yan)(yan)包(bao)括(kuo)四點彎曲(qu)試樣的(de)(de)檢(jian)驗(yan)(yan)、C型和(he)雙懸臂(bei)梁式斷口試樣檢(jian)驗(yan)(yan)以及模擬條(tiao)件(jian)下(xia)進行試驗(yan)(yan),最后根據(ju)實(shi)驗(yan)(yan)數據(ju)、井底(di)溫度(du)條(tiao)件(jian),按發生失效變化來確定(ding)最佳的(de)(de)耐蝕合(he)(he)金(jin)。現將天津鋼管、寶鋼的(de)(de)耐蝕合(he)(he)金(jin)(CRA)產品列于下(xia)表8-4所(suo)示。


