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(feng)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(han)有(you)CO2的(de)油(氣)井(jing)(jing)溫度超過200℃時,馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼SUP15Cr也(ye)(ye)不(bu)能(neng)(neng)滿足耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)要求,需采用具(ju)有(you)良好的(de)耐(nai)(nai)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳和氯離(li)子應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)裂紋性能(neng)(neng)的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼。目前開發的(de)22Cr和25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)和鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang))不(bu)銹鋼適用于(yu)200℃以上(shang)(shang)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳油氣井(jing)(jing)。在對(dui)22Cr和25Cr雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼的(de)化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)進行設計時,以調整Cr和Ni的(de)含(han)量來調整耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)效果(guo)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼由鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)加奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)組成(cheng),晶粒相(xiang)(xiang)互(hu)交叉(cha),習慣上(shang)(shang)由于(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)和鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)比率不(bu)同(tong),其耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)性能(neng)(neng)也(ye)(ye)不(bu)相(xiang)(xiang)同(tong)。在雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)鋼中除基本(ben)成(cheng)分(fen)Cr、Ni外,添加Mo和N等元素(su)可(ke)(ke)提(ti)高耐(nai)(nai)孔蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)。雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼除了具(ju)有(you)良好的(de)耐(nai)(nai)高溫腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)外,相(xiang)(xiang)比馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼還具(ju)有(you)更好的(de)耐(nai)(nai)H2S應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂性能(neng)(neng),在常(chang)溫的(de)NACE TM 0177-A法試(shi)驗(yan)中,在A溶液,85%SMYS加載環境中,馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼最多只(zhi)能(neng)(neng)通過10kPa的(de)H2S分(fen)壓試(shi)驗(yan),而雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼25Cr可(ke)(ke)以通過100kPa的(de)硫化(hua)(hua)氫(qing)分(fen)壓試(shi)驗(yan)。目前國內生產雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼油井(jing)(jing)管(guan)的(de)公司主要有(you)天津鋼管(guan)、寶鋼等。
有關(guan)研究報告指出(chu)對高含硫(liu)化(hua)氫、二氧化(hua)碳和(he)(he)CF的(de)高溫環境超深井天(tian)然氣田,Ni基(ji)(ji)系列合(he)金(jin)、Co基(ji)(ji)系列合(he)金(jin)和(he)(he)Ti基(ji)(ji)系合(he)金(jin)都是很(hen)好的(de)選用(yong)材料。考慮到資源和(he)(he)經濟效(xiao)(xiao)益,大多(duo)數是采用(yong)Ni基(ji)(ji)合(he)金(jin)作耐腐(fu)(fu)蝕(shi)合(he)金(jin)。對其檢驗(yan)的(de)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)項目有:酸洗后麻(ma)坑、一般腐(fu)(fu)蝕(shi)、應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂的(de)敏感(gan)性等。應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗(yan)包括(kuo)四點彎曲試樣的(de)檢驗(yan)、C型和(he)(he)雙懸(xuan)臂梁式(shi)斷口試樣檢驗(yan)以及(ji)模(mo)擬條件(jian)下進行試驗(yan),最后根(gen)據(ju)實驗(yan)數據(ju)、井底溫度(du)條件(jian),按發生失效(xiao)(xiao)變化(hua)來確定最佳的(de)耐蝕(shi)合(he)金(jin)。現(xian)將天(tian)津鋼(gang)管、寶(bao)鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)合(he)金(jin)(CRA)產品列于下表8-4所示。


