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CO2的(de)油(氣)井(jing)溫(wen)度超(chao)過200℃時,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)SUP15Cr也不(bu)(bu)能滿足(zu)耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)要求,需采用具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)二(er)氧化(hua)(hua)碳和(he)(he)(he)氯離子應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)紋性(xing)能的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。目(mu)前(qian)開發(fa)的(de)22Cr和(he)(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang))不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)適(shi)用于200℃以上的(de)二(er)氧化(hua)(hua)碳油氣井(jing)。在對22Cr和(he)(he)(he)25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)的(de)化(hua)(hua)學(xue)成分(fen)(fen)進行設計時,以調(diao)整Cr和(he)(he)(he)Ni的(de)含量來(lai)調(diao)整耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)效(xiao)果。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)由鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)加奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)組成,晶粒相(xiang)(xiang)(xiang)互交(jiao)叉,習慣上由于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)(he)(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)比率不(bu)(bu)同,其耐(nai)(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)性(xing)能也不(bu)(bu)相(xiang)(xiang)(xiang)同。在雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)中(zhong)除基本成分(fen)(fen)Cr、Ni外(wai),添加Mo和(he)(he)(he)N等(deng)元(yuan)素可提(ti)高(gao)(gao)耐(nai)(nai)(nai)(nai)孔蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)除了具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)高(gao)(gao)溫(wen)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能外(wai),相(xiang)(xiang)(xiang)比馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)還具(ju)有更好(hao)的(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)H2S應力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)開裂(lie)性(xing)能,在常溫(wen)的(de)NACE TM 0177-A法試驗(yan)中(zhong),在A溶液,85%SMYS加載環境(jing)中(zhong),馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)最多只(zhi)能通過10kPa的(de)H2S分(fen)(fen)壓試驗(yan),而雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)25Cr可以通過100kPa的(de)硫化(hua)(hua)氫分(fen)(fen)壓試驗(yan)。目(mu)前(qian)國內生產(chan)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)油井(jing)管的(de)公司主(zhu)要有天津鋼(gang)(gang)管、寶鋼(gang)(gang)等(deng)。
有(you)關研(yan)究(jiu)報(bao)告指(zhi)出對(dui)高(gao)含硫(liu)化氫、二氧化碳(tan)和CF的(de)高(gao)溫(wen)環境超深井(jing)天然氣(qi)田,Ni基(ji)系列(lie)合金(jin)(jin)、Co基(ji)系列(lie)合金(jin)(jin)和Ti基(ji)系合金(jin)(jin)都是很好的(de)選用材(cai)料。考(kao)慮到資源和經濟效益,大多數是采用Ni基(ji)合金(jin)(jin)作耐(nai)腐(fu)蝕(shi)合金(jin)(jin)。對(dui)其檢(jian)(jian)驗的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)項目有(you):酸洗(xi)后(hou)(hou)麻坑、一般腐(fu)蝕(shi)、應力(li)腐(fu)蝕(shi)開裂的(de)敏感性(xing)等。應力(li)腐(fu)蝕(shi)試驗包括(kuo)四點彎曲試樣的(de)檢(jian)(jian)驗、C型和雙(shuang)懸(xuan)臂梁式斷口試樣檢(jian)(jian)驗以及(ji)模擬(ni)條(tiao)件下進(jin)行試驗,最后(hou)(hou)根(gen)據(ju)實(shi)驗數據(ju)、井(jing)底溫(wen)度條(tiao)件,按(an)發生失效變化來(lai)確定最佳的(de)耐(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)。現將天津鋼管、寶鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)(CRA)產品(pin)列(lie)于下表8-4所(suo)示。