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(guan)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。
當含有CO2的(de)(de)(de)油(氣)井(jing)溫(wen)度超(chao)過(guo)200℃時,馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)SUP15Cr也(ye)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)能(neng)滿足耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)要(yao)求,需采用(yong)具(ju)有良好的(de)(de)(de)耐二(er)氧化碳和(he)(he)氯離子應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂紋性能(neng)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。目(mu)前開發的(de)(de)(de)22Cr和(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(奧(ao)(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang))不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)適用(yong)于200℃以上的(de)(de)(de)二(er)氧化碳油氣井(jing)。在(zai)對22Cr和(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)進行(xing)設計(ji)時,以調整(zheng)Cr和(he)(he)Ni的(de)(de)(de)含量來調整(zheng)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)效果。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)由(you)鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)加奧(ao)(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)(cheng),晶粒相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互交叉,習慣上由(you)于奧(ao)(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)比(bi)率不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong),其(qi)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)性能(neng)也(ye)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)。在(zai)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)除(chu)基本成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)Cr、Ni外,添(tian)加Mo和(he)(he)N等元素(su)可(ke)提高(gao)耐孔蝕(shi)(shi)性能(neng)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)除(chu)了具(ju)有良好的(de)(de)(de)耐高(gao)溫(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)外,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)還具(ju)有更好的(de)(de)(de)耐H2S應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂性能(neng),在(zai)常(chang)溫(wen)的(de)(de)(de)NACE TM 0177-A法試驗(yan)(yan)中(zhong),在(zai)A溶液,85%SMYS加載環境中(zhong),馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)最多只能(neng)通(tong)過(guo)10kPa的(de)(de)(de)H2S分(fen)(fen)壓試驗(yan)(yan),而雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)25Cr可(ke)以通(tong)過(guo)100kPa的(de)(de)(de)硫化氫分(fen)(fen)壓試驗(yan)(yan)。目(mu)前國內生產雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)油井(jing)管的(de)(de)(de)公(gong)司主要(yao)有天津鋼(gang)(gang)(gang)管、寶鋼(gang)(gang)(gang)等。
有關(guan)研(yan)究報告指(zhi)出對高(gao)含硫化(hua)氫(qing)、二氧(yang)化(hua)碳(tan)和(he)CF的(de)(de)(de)(de)高(gao)溫環境超深井天然氣田,Ni基系列(lie)合(he)(he)金(jin)、Co基系列(lie)合(he)(he)金(jin)和(he)Ti基系合(he)(he)金(jin)都是很好的(de)(de)(de)(de)選用材料。考慮到資源和(he)經濟效(xiao)益,大多數(shu)是采用Ni基合(he)(he)金(jin)作(zuo)耐(nai)腐蝕(shi)合(he)(he)金(jin)。對其檢(jian)驗的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)項目有:酸(suan)洗后(hou)麻坑、一般腐蝕(shi)、應(ying)力(li)腐蝕(shi)開(kai)裂的(de)(de)(de)(de)敏感性等(deng)。應(ying)力(li)腐蝕(shi)試(shi)驗包括四點(dian)彎曲試(shi)樣的(de)(de)(de)(de)檢(jian)驗、C型(xing)和(he)雙懸臂梁式(shi)斷口試(shi)樣檢(jian)驗以(yi)及模擬條件(jian)下進行試(shi)驗,最(zui)(zui)后(hou)根據實驗數(shu)據、井底溫度(du)條件(jian),按發生失效(xiao)變化(hua)來確定最(zui)(zui)佳的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)合(he)(he)金(jin)。現將天津鋼管、寶鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)合(he)(he)金(jin)(CRA)產品列(lie)于下表8-4所示。


