L80 13CR具有良好的耐腐蝕性能,又能通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化,常用語(yǔ)塑性較高的結(jié)構(gòu)件,特別在抗CO2腐蝕的石油套管,油井管上起著重要的作用,隨著石油行業(yè)的發(fā)展,深井及超深井在使用管材方面 根據(jù)其地形苛刻的條件越來(lái)越嚴(yán)格,普通管材很難滿足性能要求,從經(jīng)濟(jì)效益慮,L80 13CR不銹鋼石油套管在腐蝕環(huán)境下比碳鋼油井管使用壽命更長(zhǎng),價(jià)值更高,使得 13CR系列(L80 13CR和超級(jí)13cr)耐腐蝕石油套管有很好的發(fā)展前景。
通過樣件實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明
1、L80 13CR采用保溫淬火工藝加回火工藝的處理,2Cr13(L80 13cr)性能滿足API 5CR中LL80鋼級(jí)的要求
2、2cr13淬火后,在相同的保溫時(shí)間下,隨著回火溫度的升高,硬度,強(qiáng)度總體上趨于下降,沖擊功和延伸率趨于升高
L80-1Cr和L80-3Cr經(jīng)濟(jì)型抗CO2腐蝕油井管,價(jià)格不到13Cr馬氏體不銹鋼的60%,已發(fā)往客戶的相關(guān)產(chǎn)品獲得廣泛好評(píng),市場(chǎng)前景令人看好。
非API 13Cr系馬氏體不銹鋼油套管的開發(fā)背景
研究表明,對(duì)于含CO2的油氣井,應(yīng)采用13Cr馬氏體不銹鋼;對(duì)于H2S和CO2共存情況,必須采用超級(jí)13Cr馬氏體不銹鋼、22Cr-25Cr雙相不銹鋼甚至是鎳基耐蝕合金才能滿足需求。Cr是防止CO2腐蝕有效的元素,能迅速在金屬表面形成致密而極薄的Cr2O3鈍化膜,隨著Cr含量的增加,耐CO2腐蝕效果增強(qiáng)。CO2分壓是影響腐蝕速率的主要因素,CO2腐蝕率隨著CO2分壓的增加而加快(圖1)。在工程上,一般把CO2分壓為0.02MPa確定為發(fā)生CO2腐蝕的臨界值。油井溫度一般隨井深的增加而升高,在多數(shù)情況下,CO2分壓的增加和溫度的升高是同步的。
目前13Cr系馬氏體不銹鋼在國(guó)內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,部分替了進(jìn)口產(chǎn)品。由于雙相不銹鋼和鎳基合金的合金元素含量較大、制造成本較高,中國(guó)鋼管企業(yè)可在普通13Cr的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)室的合金化研究,不斷改進(jìn)冶煉、軋管和熱處理工藝技術(shù),開發(fā)出具有優(yōu)異綜合性能的高鉻馬氏體不銹鋼油套管。
其實(shí)物性能高于API L80-13Cr,適用牙含高CO2、不含H2S的井下環(huán)境使用,已在中石化華東分公司下井成功。此外,為了滿足含有CO2、H2S和Cl-的更嚴(yán)苛高溫環(huán)境,天津鋼管還開發(fā)了具有良好耐蝕性、且強(qiáng)度更高的超級(jí)13Cr馬氏體不銹鋼油套管即TP-HP-13Cr和TP-SUP-13Cr
在含有二氧化碳的油氣田開發(fā)中,含鉻的不銹鋼表現(xiàn)出優(yōu)良的抗腐蝕性能,隨鉻含量增大,合金的腐蝕速率降低。一般含鉻量達(dá)到12%時(shí),其耐蝕性已經(jīng)非常好,但有氯化物存在的情況下,會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕和間隙腐蝕