油氣田開采用冶金復(fù)合雙金屬復(fù)合管開發(fā)與應(yīng)用_宋亞峰

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1、油氣田開采用冶金復(fù)合雙金屬復(fù)合管開發(fā)與應(yīng)用宋亞峰(新興鑄管股份有限公司研究院):,,摘要與傳統(tǒng)復(fù)合管材相比冶金復(fù)合雙層金屬復(fù)合管材具有結(jié)合層過度平滑極大的消除,。了分層和應(yīng)力集中的問題又大大降低了管材成本這種新型管材在高腐蝕性油氣田上的應(yīng),,用可以大大降低我國開采高腐蝕性油氣田的開采成本提高我國石油天然氣工業(yè)企業(yè)的核。心競爭力:關(guān)鍵詞冶金復(fù)合雙金屬復(fù)合管石油管道.,r材蓋八人崖毖、、I7T刁王口,龍已戶‘、,,183在我國川東北地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)大中型氣藏探明儲(chǔ)量已達(dá)0億m以上HZS含量多數(shù)在5%以上,17%,,但其中部分可達(dá)15%一平均在10%以上并且。,含有8%~1

2、0%的COZ及少量氯離子開采這種強(qiáng)腐蝕性油氣田從安全和經(jīng)濟(jì),。性考慮必須采用鎳基耐蝕合金這種高腐蝕氣井的選材主要考慮了以下因素的:,.,42%NlHZS和;影響至少防止CI帶來的應(yīng)力腐蝕開裂大約20%Cr用于形、,。;。成穩(wěn)定的抗腐蝕氧化膜較高的CrM和W用以防止點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕這些鎳基耐蝕合金無縫鋼管,的大量使用必然大量消耗國家重要戰(zhàn)略資源、、、。,鎳鉻鋁釩等貴重金屬材料譬如為滿足高含硫氣田開采和輸送過程—,,的需要我們使用了大量的鎳基耐蝕合金管材如川東氣田開采需要大量采用的、,,hiconelG3825等管材目前國外進(jìn)口售價(jià)己達(dá)30一50萬元/噸昂貴的材料費(fèi)用

3、嚴(yán)重地制約了我國高含硫氣。田開發(fā)然而,1/3左這些高耐蝕鎳基合金無縫鋼管材料中僅有右用于解決內(nèi)層的耐,,。腐蝕問題其余2/3僅僅作為結(jié)構(gòu)支撐材料使用造成了資源的極大浪費(fèi)如果將這3,2/部分用碳素鋼材料來優(yōu)選替代一則可以解決鎳基耐蝕合金材料的使用,,。浪費(fèi)二則可選取性能更好的結(jié)構(gòu)材料提高無縫鋼管的使用安全性問題、、,為從根本上解決能源開采資源(貴金屬材料)消耗環(huán)境保護(hù)之間的矛盾實(shí)現(xiàn)石油天然氣工業(yè)的良險(xiǎn)可持續(xù)發(fā)展,大幅度降低貴金屬資源消耗,大幅度降低高含硫天然氣,,開采和輸送成本提高天然氣開采和輸送安全性提高我國石油“2008嚴(yán)(多)金屬冥合管/板襯生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)些應(yīng)里

4、途衛(wèi)竺途些途‘一一。,天然氣工業(yè)企業(yè)的核心競爭力采用雙金屬復(fù)合管材代替鎳基耐蝕合金材料以相似抗蝕性能,更低的價(jià)格,滿足高腐蝕性油氣田的使用要求將會(huì)成為發(fā)展的趨勢(shì)。2國內(nèi)外的現(xiàn)狀與趨勢(shì),:目前國內(nèi)外主要的復(fù)合管生產(chǎn)工藝有四種,:1)內(nèi)擴(kuò)漲型即采用兩種材質(zhì)的無縫鋼管相互穿套(如外管采用一般普碳鋼無縫鋼管,內(nèi)穿,,一薄壁不銹鋼管作為內(nèi)層金屬管)在內(nèi)管中施以高壓使內(nèi)層,從而使內(nèi)管與外管緊密結(jié)合,鋼管發(fā)生塑性變形外層鋼管僅產(chǎn)生彈性變形;形成雙金屬復(fù)合無縫鋼管,:,2)外減徑型即仍采用兩種材質(zhì)的無縫鋼管相互穿套對(duì)外層鋼管進(jìn)行,,。減徑拉拔或軋制使內(nèi)管與外管緊密結(jié)合形成雙金屬復(fù)

5、合無縫鋼管以上兩種類型的復(fù)合管并非完全意義上的雙金屬復(fù)合。兩層金屬相互間并無冶金熔合,基本屬,,于機(jī)械嵌合的范疇在受力情況下內(nèi)外兩層金屬難以均衡傳遞外力;在需要熱傳遞的應(yīng)用領(lǐng)域,,由于內(nèi)外兩層金屬間存在間隙熱阻必將大,,;幅度增加在熱交變環(huán)境中應(yīng)用時(shí)因內(nèi)外管金屬膨脹率的差異又無熔合界面的制約,對(duì)于長線管道,內(nèi)外金屬層因膨脹導(dǎo)致的尺寸和應(yīng)力差異將集中在連接端部,從而導(dǎo)致長線管道連接端的破壞或內(nèi)層管材脫落。,,,另外這類復(fù)合管由于內(nèi)外層金屬基本沒有成分過渡區(qū)或存在結(jié)合間隙,。在分層焊接時(shí)極易造成焊接失敗:,3)爆炸復(fù)合把兩種不同材質(zhì)的金屬管通過相互穿套并在內(nèi)管施以爆炸

6、,。,能使內(nèi)外層金屬形成爆炸焊采用該工藝成形的復(fù)合管難以保重整體的復(fù)合,。并且爆炸焊過渡層僅2一3協(xié)m導(dǎo)至過渡層存在極大的應(yīng)力當(dāng)需要較厚的內(nèi)層時(shí),該工藝則難以實(shí)現(xiàn)。:,,4)堆焊擠壓復(fù)合在擠壓坯內(nèi)(或外)表面堆焊不同的金屬再通過機(jī)加工和熱擠壓形成復(fù)合管,該工藝生產(chǎn)的復(fù)合管性能優(yōu)異,但不足之處在于成本高昂。油氣田開采用冶金復(fù)合雙金屬復(fù)合管開發(fā)與應(yīng)用3冶金復(fù)合雙金屬復(fù)合管的特點(diǎn).31生產(chǎn)工藝特點(diǎn):冶金復(fù)合雙金屬無縫鋼管的主要生產(chǎn)工藝特點(diǎn)為雙金屬復(fù)合管坯采用分層;離心澆鑄方法制備雙金屬無縫鋼管采用大噸位黑色金屬擠壓機(jī)將管坯熱擠壓成無縫鋼管的生產(chǎn);,工藝此外根據(jù)具體使用條

7、件需要還可進(jìn)一步采用高精度冷軋管機(jī)將擠壓。出的無縫鋼管軋制成精密復(fù)合管3.2生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)、熱擠壓成形采用離心鑄造制坯(或加冷軋成型)復(fù)合管技術(shù)的獨(dú)特之處在:、,于利用離心澆鑄形成無間隙界面成分平滑過渡的冶金結(jié)合界面再利用熱擠壓過程的再結(jié)晶機(jī)制、坯料中間加熱和退火過程中的金屬擴(kuò)散形成自生梯度復(fù)合,、、界面最大限度地解決傳統(tǒng)復(fù)合方法存在的界面脫層復(fù)合界面應(yīng)力集中耐應(yīng)力腐蝕性差等問題。3.3產(chǎn)品的特點(diǎn),:采用離心鑄造技術(shù)創(chuàng)造了易于實(shí)現(xiàn)界面冶金結(jié)合的條件離心鑄造技術(shù)是在液態(tài)下使雙層材料溶合成型,實(shí)現(xiàn)、連接成分平滑過渡,為實(shí)了界面的無間隙;現(xiàn)層界面低應(yīng)力的全冶金結(jié)合創(chuàng)造了條

8、件,:熱擠