HP2 13Cr无缝钢管的研制

时间:2015-12-04 14:13 来源:未知 作者:admin 点击:次

“十二五”期间,我国油气当量将达到3亿吨或以上。随着油气田开采数量逐年增加,且逐步向深井、海下、复杂工况条件的区域发展,使用的油井管线在数量需求增长的同时,品种质量要求也在不断提高。为了解决油井管在CO2、H2S、Cl-共存条件下的耐腐蚀难题,国内外油井管生产企业相继开发了2Cr13、HP2 13Cr、双相不锈钢、铁镍基及镍基合金油井管,以满足不同井况的需求。其中,HP2 13Cr主要用于高CO2分压环境,通常H2S分压在0.003MPa以下可安全使用。

与普通马氏体不锈钢相比,HP2 13Cr碳含量大幅度降低,ω(C)最高为0.03%,增加了ω(Ni)(4.5~5.5%)和ω(Mo)(1.5~2.5%),使其在强度、硬度提高的同时,韧性得到改善。HP2 13Cr克服了传统马氏体在焊接过程中的应力裂纹敏感性以及可焊性差等缺点,耐CO 2 、H 2 S的腐蚀能力大幅度提高。我国HP2 13Cr管材基本依赖进口,不仅耗费巨资,且制约我国石油工业发展,甚至威胁到国家能源安全。
依据ISO 13680:2010《石油和天然气工业 用作管套、管道和接箍的耐腐合金无缝钢管 交货技术条件》及NACE RP0775-1991《油田生产中腐蚀挂片的准备、安装及实验数据的分析》标准要求。HP2 13Cr工艺流程:与普通13Cr无缝钢管相比,HP2 13Cr无缝钢管在成分控制、金相组织、腐蚀性能等方面均有更为严格的要求。与国内外通用的热轧工艺不同,HP2 13Cr采用热挤压工艺进行生产。
油管最常用的规格为Φ73.02mm×5.51mm,结合成品规格尺寸,设计全线的生产工艺流程如下:冶炼(电炉+VOD冶炼) →制坯(模铸+径锻,坯料为Φ230mm圆棒)→制管(挤压+调质)→成品(检验评价)。实物性能检测结果表明:
(1)采用“热挤压+调质热处理”工艺生产的 HP2 13Cr无缝钢管,其成品管性能满足ISO 13680∶2010标准要求。
(2)热挤压后HP2 13Cr无缝钢管的组织存在明显的条带状δ铁素体,通过后续的调质热处理,δ铁素体可以溶解,总量可控制在1%以下。不同正火温度对δ铁素体及晶粒度的形态均有明显影响。
(3)利用高温高压釜对HP2 13Cr无缝钢管试样在含CO 2 CO 2 / H 2 S共存条件下进行失重试验,其在高含CO 2 、H 2 S条件下均为轻度腐蚀。