引言

21世纪是陆地的世纪，陆地在******经济发展及呵护******主权的位置愈加突出。21世纪以来，天下新增油气储量以及产量已经主要来自于陆地。预计到2015年尾，陆地油气产量占全天下总产量的比例将分说达到39%以及34%。我国陆地油气资源储量重大，而海上煤油资源探明水平约为12.3%(天下平均约为73.0%)，人造气资源探明水平约为10.9%(天下平均约为60.5%)，探明率远低于天下平均水平，因此我国陆地油气资源勘探开采后劲重大。

陆地情景条件卑劣，不高功能资料作为保障，陆地油气开辟将受到很大限度。近些年来，我国陆地煤油装备资料虽已经取患上长足普及，但与国内先进水以及善我国发展需要比照，依然存在诸多差距以及缺少。首先，对于陆地煤油装备关键及中间资料，我国尚不能残缺自给。比喻陆地自升式平台用大厚度(厚度***过150妹妹)齿条钢，高温情景用高强度F级平台钢，水下井口以及采油树用***级双相不锈钢、铁镍基合金、镍基合金等，在功能晃动性及批量供货能耐等方面还与外洋存在差距。其次，我国陆地煤油装备资料运用钻研根基单薄，无奈对于资料的公平选用提供技术反对于。主要体如今:1)资料根基数据匮乏，如缺少相干的资料规范系统;2)资料退役条件(情景以及载荷)钻研缺少，如资料在陆地情景下的侵蚀数据把握还不周全，限度了国产资料在妄想中的选用。再次，装备上鄙俚企业相同及相助不畅通，造成装备畛域与资料制作关键的解脱，导致资料单元无奈依据装备需要钻研开辟新产物，装备企业因小失大洽购外洋高价资料，而对于国内已经开辟的成熟资料漠不体贴。鉴于以上原因，导致我国陆地煤油装备资料的研发及运用无奈知足工程需要，已经成为限度陆地煤油装备发展的主要瓶颈。因此，发展高功能陆地煤油装备资料对于陆地油气资源的高效开辟运用有侧紧张的策略意思。

一、陆地煤油装备资料的非凡要求

与陆地情景比照，陆地情景加倍厚道、重大。陆地煤油装备资料在装置、退役时期会负责多种载荷的影响，同样，也会受到淡水或者/以及油气介质引起的侵蚀，以及可能碰着的高温或者高温情景的浸染。

陆地煤油装备资料的载荷条件依据产生原因可分为：建造载荷、功能载荷、情景载荷以及无心偶尔载荷。建造载荷是系统在建造时，包罗装置、试压、试运行、呵护以及培修产生的载荷。功能载荷是指系统在运行时期，自身存在的载荷以及因为运用所引起的载荷。情景载荷即周围情景浸染于系统上的载荷，其包罗风载、流体能源载荷、海浪以及海流载荷、冰载荷、地震载荷等。无心偶尔载荷是指颇为以及意外状态下施加于管道系统上的载荷。陆地煤油装备资料在建造以及退役时期，要短缺思考评估种种载荷径自或者复协浸染的影响，确保资料知足退役要求。

陆地侵蚀是陆地情景区别于陆地情景的主要呈现之一。淡水盐浓度高、富氧，并存在着少许陆地微生物以及宏生物，加之海浪攻击以及阳光映射，陆地侵蚀情景较为残酷。此外未经脱水、脱H₂S以及CO₂的油气介质是典型的CO₂、H₂S、Cl－共存情景，可对于打仗到的资料产生严正的侵蚀浸染。陆地侵蚀已经成为影响陆地装备配置装备部署退役牢靠性以及运用寿命的严主因素，应引起高度重视。遵照国内外公认的统计，侵蚀损失约占苍生经济消耗总值的3%－5%。2014年我国GDP总量***过63万亿，按3%合计，侵蚀经济损失***过1.89万亿国夷易近币。其中陆地侵蚀占有很大的比例。主要的陆地侵蚀方式包罗平均侵蚀、点蚀、应力侵蚀、侵蚀疲惫、侵蚀磨损、海生物(宏生物)污损、微生物侵蚀、H₂S/CO₂侵蚀等。典型侵蚀征兆如图1所示。

同时，陆地情景的温度并非变换无限的，淡水温度随纬度、季节以及深度区别而发生变换，油气介质的温度也随地质条件、开辟阶段的变换而有所区别。北极区域的极限高温挨近-60℃，新采油气温度达到100℃以上。情景温度的变换不光引起资料侵蚀速率的变换，同时也引起资料功能的改动。高温情景可能导致资料的高温脆断，高温情景对于资料的耐热性、抗蠕变功能以及高温晃动性提出更高要求。

可见，陆地煤油装备资料负责厚道的退役条件，包罗载荷条件以及情景条件。而少数状态下，载荷条件以及情景条件并非径自起浸染，每一每一配合叠加浸染于系统资料，进一步加剧退役条件的重大性，易导致资料的减速破损。以深海油气钻采为例，螺杆钻具寿命仅为80h，钻铤寿命仅为200h～500h，震击器震击次数仅为100次，随钻震击器的使命光阴仅15d～30d，所用资料在强度、耐蚀性等方面披露的成果严正影响了深海油气钻采使命的睁开；深海立管与采油树等非凡部位管讨论、脐带缆、系泊链、万向轴等轴类耐蚀承力结构件、种种深海泵体、阀门、牢靠销、种种紧固件等均存在强度、侵蚀等方面的成果。为此，在陆地煤油装备资料的选用方面，须秉持从退役条件登程的妄想理念，使资料知足***低退役条件要求，以保障陆地煤油装备的牢靠运行。

陆地煤油装备处于重大多变的陆地情景中，装置以及培修不光价格高尚，且操作较为难题。陆地煤油装备一旦发生失效事件，将造成严正的经济损失，甚至可能导致油井报废、情景严正破损以及职员伤亡等多重服从。1988年，北海PiperAlpha平台发生爆炸事件，导致167人诞生，62人受伤，间接经济损失近28.7亿英镑，堪称当初天下陆地煤油工业史上***严正的一次魔难性事件。2010年，英国BP公司在美国墨西哥湾租用的钻井平台深水地平线发生爆炸，导致数人诞生或者失踪，并造成少许煤油泄露，酿成一场亘古未有的经济以及情景惨剧，如图2所示。鉴于以上原因，陆地煤油装备必须具备高的牢靠性、坚贞性，这对于陆地煤油装备资料的功能平均性以及品质晃动性提出了更高要求。

二、陆地煤油装备资料的运用现状

1.碳钢与低合金钢

在陆地煤油装备资料中波及的碳钢以及低合金钢，主要包罗平台用钢、钻机井架及底座用钢、管线钢以及立管用钢等工程结构钢，以及钻机(井架及底座外)、水下井行动、采油树、防喷器、管汇等配置装备部署整机用调质钢、低碳马氏体钢、渗碳钢、渗氮钢等机械制作用钢。

1.1工程结构钢

• 平台用钢

平台用钢开始于19世纪末，早期在浅淡水域运用栈桥作为平台，接管栈桥用钢。1947年，钢质导管架平台初次泛起于墨西哥湾。尔后陆地平台患上到了迅速发展。现有的平台用钢是由船板钢或者压力容器用钢移植而来，主要参考ABS、BV、CCS、DNV、GL、LR、KR、NK、RLNA等九大船级社规范。中国船级社(CCS)资料与焊接规范规定了艰深强度、高强度以及高强度淬火回火钢等三类强度级别钢种，每一强度级别又遵照韧性要求区别，细分为多个品质级别(A、B或者F、D、E)。除船级社规范外，平台用钢还常接管EN1022五、GB/T7十二、YB/T428三、APISpec2H、APISpec2W、APISpec2Y以及ASTMA514/A517等规范。当初，平台用钢的***高强度级别达到690MPa，***低攻击试验温度为－60℃(F级)。为保障钢材功能，对于这种钢的外在品质要求较高，既要求钢中含有较低的有害元素以及善体、夹杂物数目，又要求钢材具备精采的外表品质。

• 井架与底座用钢

井架及底座是钻机的紧张组成全副。井架及底座***先接管A3或者16Mn工、槽、角钢，致使井架及底座比照轻捷。当初井架及底座用钢主要选用低合金高强度钢。这种钢在GB1591-1988规范中称为低合金结构钢，在1994年规范(GB1591-1994)中改称为低合金高强度结构钢。现行的GB/T1591规范中包罗了Q34五、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620以及Q690等八个强度级别。钢材可能热轧、控轧、正火、正火轧制或者正火加回火、热机械轧制(TMCP)或者热机械轧制加回火状态交货。经由削减Mn、Si、V、Nb以及Ti等合金元素，低合金高强度结构钢在普及强度的同时，保障了精采的塑性以及韧性，以及较好的可焊性以及冷加工功能。此外YB/T4274中的SM490YB、SM490B、SM400B等热轧H型钢也被用于制作钻机井架及底座。随着***深水钻井的开辟，井架及底座用钢向高强轻量化发展，Q420、Q460等低级别钢种将少许运用。高强度钢种的运用，可大幅度减轻结构自重，清晰普及井架及底座的承载能耐。

• 管线钢

管线钢主要接管APISPEC5L、ISO3183规范，对于海底管道用管线钢同时也推广DNV-OS-F101规范。因为早期油气管道管径小、压力低以及冶金技术的限度，直至20世纪40年月末管道用钢不断接管C、Mn、Si型的艰深碳素钢，典型化学成份为：0.1%～0.25%C，0.40%～0.7%Mn，0.1%～0.5%Si，以及S、P以及其余垃圾元素。随着管道工程对于钢管要求的普及，管线钢开始接管低合金高强度钢。与艰深碳素钢同样，艰深低合金高强度钢主要在热轧或者正火状态运用。随着管道输送压力以及钢管管径的削减，1967～1970年时期API5LX以及5LS削减了X5六、X60以及X65钢级，日后管线钢进入了微合金化以及控轧消耗阶段。管线钢成为了国内外微合金化技术运用的典型代表。当初，管线钢的***高强度级别为X120。冶金技术、TMCP技术以及***快冷技术的普及，使今世管线钢具备了低劣的综协力学功能，见表1，X90、X100及X120高钢级管线钢均具备低劣的强韧性立室，其中X120管线钢屈服强度***过840MPa，-30℃攻击功大于250J。管线钢消耗简直运用了冶金畛域近20多年来的主要新工艺、新技术以及新配置装备部署，TMCP工艺消耗的管线钢及钢管在陆地煤油装备中的运用也越来越宽泛。

当初，外洋海底管道中运用的***低级别管线钢为X70，钢管壁厚***大为41.0妹妹。我国海底管道建树中宽泛运用的是X65管线钢，钢管***大壁厚为31.8妹妹。2012年开工的南海—荔湾输气管道工程名目代表了国内海底管道建树的***高水平，独创了我国1500妹妹作业水深的管道工程记实。为适应海底管道的装置要求以及退役情景，与陆地管线钢比照，海底管线钢的合金妄想加倍严厉，其特色为：(1)低的碳含量；(2)低的碳当量；(3)低的S、P含量。此外，海底管线钢在功能以及其余方面的主要特色还包罗：(1)高的形变强化指数战争均伸长率；(2)低的屈强比；(3)低劣的纵向拉伸功能；(4)低的铸坯中间偏析，精采的厚度偏差的平均性，低的断口别离以及层状撕裂的多少率；(5)严厉的尺寸偏差以及精度操作；(6)精采的焊接性。

管线钢除主要用于陆地以及海底油气输送管道外，也是日后隔水管的干流材质，主要接管X65-X80钢级，其特色是刚性好，抗海流、海浪等内载能耐强。隔水管主管功能要求主要参考APISpec5L《管线管规范》、DNV-OS-F101《海底管线系统》、DNV-OS-F201《动态立管》、APISpec16F《陆地钻井隔水管配置装备部署规范》、APIRP16Q《陆地钻井隔水管系统妄想、抉择、操作以及呵护的推荐做法》、ISO13628-7/APIRP17G《煤油以及人造气工业水下才有系统的妄想与操作第7全副完井修井隔水管系统》等规范。为了抵御***深水域卑劣的情景载荷，隔水管个别接管具备较高疲惫特色的钢，现行艰深选用X80钢级直缝埋弧焊管，而且正在向更高强度级此外X100以及X120钢级发展。依据API5L以及DNV-OS-F101，深海钻井隔水管的主要资料API5LX80钢管需知足如下功能指标：***小屈服强度555MPa；***大屈服强度705MPa；***小抗拉强度625MPa；***大抗拉强度825MPa；屈强比***大值0.93；缩短率***小值21%；0℃下CTOD***小值0.20妹妹。

钢悬链线立管(SCR)具备结构重大，造价低，适用水深较大等短处，宽泛运用于深水以及***深水的陆地油气开辟中。与钻井隔水管相同，SCR也主要接管API管线钢，包罗X5二、X60、X65以及X70品级别，主要接管无缝管以及直缝埋弧焊管。

1. 2机械制作用钢

• 调质钢

在陆地煤油钻采装备中泛滥零部件均接管了调质钢。比喻：在陆地钻机中，天车轴、井架轴、绞车轴、变速箱轴、水龙头中间管、顶驱螺栓等用40CrNiMoA，泥浆泵液缸用30CrNi2MoVA，井架滑轮轴、顶驱悬挂套用45CrNiMoVA，转盘转折销用42CrMoA等均属于调质钢。国内钻机用钢***后主要仿造前苏联资料，在此根基上经由多年发展，当初已经组成相对于残缺的国产钻机用钢系统。我国新研制的陆地钻机也根基接管了国内牌号。而深水油气钻接管防喷器、井行动、采油树以及阀门等装备，因其结构及操作系统重大，消耗技术难度很大，其消耗技术被美国少数多少家公司操作。因此，这些产物主要推广美国资料规范，罕用的调质钢牌号包罗AISI4130、AISI4140、AISI4330、AISI4340、AISI8630、AISIF22(UNSK21590)或者AISIF22V(UNSK31835)等。水下钻采装备用典型调质钢的主要化学成份见表2。

除上述锻钢件外，铸钢如ZG35CrMoA、ZG230-450、ZG40CrNiMoA、ZG27CrNi2MoA等也常经由调质解决，以保障资料具备精采的力学功能。ZG35CrMoA主要用作绞车轮毂、顶驱支座、底座滑轮等；ZG230-450主要用作绞车轴承座；ZG40CrNiMoA主要用作泥浆泵十字头；ZG27CrNi2MoA主要用于顶驱的上盖、壳体等。

• 低碳马氏体钢

低碳合金钢经淬火+高温回火取患上强韧性好的低碳马氏体，其替换中碳合金调质钢，可普及整机的承载能耐，减轻产物自重。典型案例为20世纪60年月宝鸡煤油机械厂与大冶钢厂以及西安交通大学相助，研发了20SiMn2MoVA替换35CrMo制作吊环、吊卡，大幅度着落了产物自重，清晰普及了整机寿命。当时，国产旧吊环、吊卡依据苏联图纸要求，接管35钢正火或者35CrMo钢调质制作，资料强度水平很低，致使吊环、吊卡极为轻捷，钻井工人劳动强度很大。宝鸡煤油机械厂接管20SiMn2MoVA钢消耗吊环以及吊卡，吊环自重仅为苏联产物的二分之一到三分之一，而且比美国吊环也轻良多，其疲惫寿命是美国BJ公司同类产物的1.5倍。吊卡的自重也惟独仿苏产物的二分之一。新型吊环、吊卡与老式吊环、吊卡的形态尺寸比力如图3所示。宝鸡煤油机械厂用20SiMn2MoVA(淬火高温回火)替换PCrNi3Mo(淬火中温回火)，使射孔器的寿命成倍普及，而且节约资料费30%。

• 渗碳钢和氮化钢

良多机械整机要求外表有高的疲惫强度以及耐磨性，这就需要妨碍外表化学热解决。渗碳钢以及氮化钢是为适用于渗碳热解决以及氮化热解决的需要而发展起来的钢种。渗碳、渗氮、碳氮共渗可普及硬度、耐磨性及疲惫强度，渗硼、渗铬可普及耐磨以及耐侵蚀性。在陆地煤油钻采装备整机中***罕用的是渗碳、渗氮以及碳氮共渗。

陆地煤油钻采装备整机波及的渗碳钢包罗顶驱齿轮以及齿轮轴用20Cr2Ni4E、传动装置齿轮用20CrMnTi钢、泥浆泵阀体以及阀座用20CrMnMo钢等；典型的氮化钢包罗变速箱锥齿轮用42CrMoA、转盘轴用40CrNiMoA、变速箱齿轮用35CrMoA等；碳氮共渗钢包罗顶驱牙板、滚轮用20CrMnTi，防喷器卡瓦用20CrMnTi等。

2.高温用钢

个别将种种液化煤油气、液氨、液氧、液氮等消耗、贮存容器以及高温情景退役的输送管道及管件，称为高温容器，制作高温容器所用的钢以及在高温情景退役的其余装备用钢统称为高温钢。当初，国内外对于高温用钢的温度领土尚未一个一律的规定。依据GB150《牢靠式压力容器》，我国高温压力容器界说为-20℃如下温度退役的容器。

当初，高温钢简陋可分为四类:低碳铝慌张钢、高温高强度钢、镍系高温钢以及奥氏体不锈钢，罕用高温钢的规范以及运用温度畛域见表3。

陆地煤油装备中主要的高温钢有低碳铝慌张钢、高温高强度钢以及镍系高温钢，主要运用于海底高温情景、极地或者夏日冰冷海域、LNG船储罐系统等。在水深***过1000m的海底，温度长年连结在0℃左近，要求装备资料须具备精采的高温韧性。此外，在北极以及夏日冰凉海区退役温度极低，特意是北极海区***冷月平均气温达到-40℃，此情景下运用的平台构件、管系、阀门等装备需接管E级(知足-40℃攻击要求)甚至是F级别(知足-60℃攻击要求)的钢材。LNG(液化人造气)液化温度低达-163℃左右，LNG船储罐资料艰深接管9%Ni钢。9%Ni钢高温下具备精采的强韧性，且合金含量少、价格自制，已经逐步取代Ni－Cr不锈钢，成为-196℃级高温配置装备部署以及容器的***紧张的结构资料，宽泛用于LNG储罐。

• 低碳铝镇静钢

这种钢因此碳-锰为主要元素的高温钢。为普及下温韧性，经由着落钢中的碳含量，普及Mn/C比，着落P、S等有害元素，退出过多铝以牢靠钢中的氮，细化晶粒，普及钢的高温韧性，改善时效功能。美国的ASTMA20二、日本的SLAA235也属于此类钢。

• 低温高强度钢

这种钢以碳-锰为基，退出大批的镍铬普及钢的高温韧性，退出大批钼、铌普及钢的强度，尽量即便削减钢中的碳含量，以普及钢的韧性，改善焊接功能，经由调质解决取患上精采的综合功能。它不光具备高强度，而且具备较好的高温韧性，因此它是一种强韧性兼备的资料，宽泛用于制作具备较大压力的高温压力容器。我国在1985～1990年研制的DG50(0.09%～0.15%C、1.00%～1.4%Mn、≤0.60%Ni、≤0.30%Cr、≤0.30%Mo、≤0.06%V，σs≥490MPa、σb:610～755MPa，－46℃时CVN≥47J)、日本的N-TUF50以及RIVERACE60L属此类钢。

• 镍系低温钢

这种钢因此镍为主要合金元素的高温用钢。1932年，美国发现了可在-46℃高温下运用的2.5%Ni钢，随后相继开辟了3.5%Ni、5%Ni、9%Ni等镍系高温钢。依据差此外运用温度判断了差此外镍含量，组成为了2.5%Ni、3.5%Ni、5%Ni、9%Ni等镍系高温钢。随着钢中镍含量的削减，钢的高温韧性普及，韧脆转变温度着落，它主要用于制作-40℃～-196℃下运用的高温配置装备部署。镍系高温钢的化学成份以及主要力学功能要求见表四、5。

3.不锈钢

我国不锈钢的牌号规范为GB/T20878，陆地煤油装备中主要接管马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢以及积淀软化不锈钢。

陆地煤油装备罕用的多少种典型不锈钢的牌号及化学成份见表6，与其余******或者机关不锈钢牌号的比力见表7。

• 马氏体不锈钢

基体为马氏体机关，有磁性，经由热解决可调整其力学功能的不锈钢。此类钢碳含量为0.1%～1.0%，铬含量为12%～18%，淬透性好，空冷可患上到马氏体。在氧化性介质(如大气、水蒸气、淡水、氧化性酸)中有较好的耐蚀性，而在非氧化性介质(如盐酸、碱溶液等)中耐蚀性很低。陆地煤油装备罕用的马氏体不锈钢是4十、410SS，在CO₂侵蚀情景下具备精采的抗腐亏能耐。F6NM与4十、410SS比照，具备更高的抗腐亏能耐，钼含量的削减改善了抗点亏能耐。

• 奥氏体不锈钢

基体以面心立方晶体结构的奥氏体机关为主，无磁性，主要经由冷加工使其强化的不锈钢。奥氏体不锈钢含有较低的碳(＜0.12%)，含有较高的铬(17%～25%)以及较高的镍(8%～29%)，因为镍的退出，扩充了奥氏体区域，使钢在室温下患上到单相奥氏体机关，而Cr普及使钢的耐蚀性比马氏体不锈钢更佳。奥氏体不锈钢不光具备高的耐蚀性，尚有高的塑性、高温韧性、加工软化能耐与精采的焊接功能。此类钢的典型钢种为18-8型奥氏体，如0Cr18Ni九、1Cr18Ni九、1Cr18Ni9Ti等。陆地煤油装备罕用的奥氏体不锈钢是304(0Cr18Ni9)以及316L(00Cr17Ni14Mo2)。

• 奥氏体－铁素体双相不锈钢

是在奥氏体不锈钢的根基上，调整Cr、Ni含量，并适量退出Mn、Mo、W、Cu、N等元素而组成双相机关(其中较少相的含量艰深大于15%)，兼有奥氏体不锈钢以及铁素体不锈钢的特色。这种钢具备较好的耐蚀性，尚有较高的抗应力腐亏能耐、抗晶间腐亏能耐及精采的焊接功能。与铁素体不锈钢比照，它的韧性高、韧脆转变温度低、耐晶间侵蚀以及焊接功能清晰普及。与奥氏体不锈钢比照，其强度水平高，此外耐晶间侵蚀、耐应力侵蚀、耐侵蚀疲惫功能清晰普及。陆地煤油装备罕用的双相不锈钢有2205以及2507，用于CO₂侵蚀情景，同时尚有高含量Cl-以及/或者大批H₂S。

• 沉淀硬化型不锈钢

是在1-8型奥氏体不锈钢根基上着落了镍的含量，并退出过多Al、Cu、Mo、P元素，以便在热解决历程中析出金属间化合物，实现积淀软化。这种钢的基体为奥氏体或者马氏体机关，可分说为马氏体、半奥氏体以及奥氏体积淀软化不锈钢3种主要规范。在积淀软化不锈钢中，主要积淀软化相包罗富铜相-ε相，具备CsCl结构的NiAl金属间化合物、M23C六、χ相、Laves相、γ‘等，时效相的规范与存在与否以及合金成份、热解决条件等相干。此类钢具备高强度、饶富的韧性以及适宜的耐蚀性，主要用作高强度、高硬度而又耐侵蚀的整机。陆地煤油装备罕用的积淀软化型不锈钢是17-4PH，具备高的强度、硬度以及耐侵蚀功能。经固溶以及时效后屈服强度大于724MPa，能知足API规范-60℃高温攻击要求，耐蚀功能达到304不锈钢的水平。

在陆地煤油装备中，马氏体不锈钢以及双相不锈钢可用于水下井口、采油树、阀门等与井下高侵蚀性流体打仗的承压件；奥氏体不锈钢以及双相不锈钢可用于运送含未必侵蚀介质的管线以及泵阀等；积淀软化不锈钢艰深用于制作耐侵蚀性要求高，同时又要求高强度的零部件，如水下采油树阀杆、距离套、圆柱销等。具体不锈钢的选材需依据井上游体H₂S/CO₂分压以及Cl-含量判断。

4.镍基以及铁镍基耐蚀合金

纯镍除具备精采的强度、塑韧性外，在卤族元素及其氢化物沉闷气体、不含氧以及氧化剂的复原性酸性介质中还具备精采的耐蚀性，因此纯镍作为耐蚀金属资料患上以运用。因为普及耐蚀性的Cr、Mo、W、Cu、Si等元素在镍中的消融度远大于在铁中的消融度，因此可经由合金化，发展了一系列上述元素含量较高的镍基以及铁镍基耐蚀合金。铁镍基合金含镍30%～50%且镍与铁总量不小于60%，镍基合金含镍量不小于50%。耐蚀合金依据强化特色，可分为固溶强化型合金以及时效软化型合金;依据成型方式，可分为变形耐蚀合金以及铸造耐蚀合金。镍基耐蚀合金按差此外合金系统，可分为Ni-Cu、Ni-Cr-Fe、Ni-Mo、Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-Mo-W、Ni-Cr-Mo-Cu等规范;铁镍基耐蚀合金可分为Ni-Fe-Cr、Ni-Fe-Cr-Mo、Ni-Fe-Cr-Mo-Cu等规范。外洋耐蚀合金的主要产物有Monel(蒙乃尔)合金、Inconel合金、Incoloy合金、Hastelloy(哈氏)合金等。Monel合金是Ni-Cu合金，为Ni、Cu以恣意比例搅浑组成的固溶体。Inconel合金为含铁量较低的Ni-Cr系镍基合金;而Incoloy合金为含铁量较高的Ni-Fe-Cr系铁镍基合金。Hastelloy合金因此Cr、Mo为主要合金元素的***低碳Ni-Cr-Mo系合金，包罗A、B、C、D、F、G、N、W、X等系列。

陆地煤油装备运用的多少种典型镍基以及铁镍基合******号、化学成份以及运用举例见表8，区别******耐蚀合******号比力见表9。

在陆地煤油装备资料中，当不锈钢资料的耐侵蚀功能无奈知足工况要求时，则需选用具备更高耐蚀功能的铁镍基合金以及/或者镍基合金。艰深状态下，镍基以及铁镍基合金用于制作适宜APIApec6A与17D规范的HH级井口装置以及采油树零部件。资料牌号的具体选用与侵蚀介质的温度、介质中H₂S以及CO₂分压、pH值、氯化物浓度以及硫元素是否存在等无关，遵照NACEMＲ0175选材有三种蹊径，分说为：规范推荐表抉择、试验室评估以及现场实际履历。

5.有色金属资料

在陆地煤油开辟中，为取患上愈加轻量化、寿命更长的煤油装备构件，有色金属资料患上以宽泛运用。陆地煤油装备中罕用的有色金属资料包罗钛合金、铝合金、铜合金等。

• 钛合金

与钢铁、不锈钢、铜、铝等罕用资料比照，钛材***突出的特色是密度低，比强度高，耐蚀性强。同时还具备耐淡水冲洗，无磁性，无冷脆性，高透声系数，较好成形、铸造、焊接功能等，使它对于种种陆地工程有宽泛的适用性。当初，美国、俄罗斯以及中国等先后开收回了约50种陆地工程用钛合金，表10列出了罕用陆地工程装备用钛合金的牌号及响应的功能。

钛及其合金是降级陆地资源开辟装备，降职陆地资料开辟能耐的事实结构资料。在陆地煤油开辟方面，钛合金主要运用于隔水管、锥形应力讨论、陆续管、增压管道、钻具降职装置、淡水管路系统、冷却系统、灭火系统等。其中TC4(Ti-6Al-4V)在陆地油气工程中运用较多，特意是接管β铸造技术铸造的Ti-6Al-4VELI合金的平面断裂韧性以及应力侵蚀断裂韧性高于艰深Ti-6Al-4V，患上到了加倍宽泛的运用。美国北海油气挪威分部的半潜式平台少许运用了Ti-6Al-4VELI(Gr23)钛合金管替换钢操作造隔水管，如图4所示，着落全部系统重量达50%，从而着落降职力63%，系统老本着落40%，服务年限达25年之久。由Ti－6Al－4V(Gr5)钛合金制成的***深井钻杆，垂直深度可达9200妹妹。钛合金钻杆替换钢钻杆后，钻具起吊力削减30%，扭矩着落30%～40%。井下作业陆续管个别接管Gr二、Gr七、Gr九、Gr十二、Gr1八、Gr28等6种钛以及钛合金管焊接制作，当初***大外径63.6妹妹。陆续管钻井可能使患上钻井老本着落良多，接管钛合金陆续管，陆续管的疲惫寿命以及侵蚀疲惫寿命也大大缩短。

• 铝合金

铝及铝合金具备密度小，耐侵蚀，无磁性，精采的成型性以及焊接性等短处，运用铝合金可普及陆地煤油装备的性价比。纯铝硬度及强度艰深较低，不适宜制作受力的机械零构件。铝及其合金在陆地油气开辟中的运用较为宽泛，主要有:铝合金钻杆、铝合金平台、铝合金直升机停机坪、铝合金海上生涯套间、铝合金隔水管、铝合金LNG球罐(Moss球罐)等。

1962年，俄罗斯即开始运用铝合金钻杆。铝合金钻杆因为其重量轻、强度重量比高(强度重量比是艰深钢的1.5～2倍)、抗侵蚀性强、延展性好、与井壁的摩阻小以及无磁性等短处，在深井、***深井、深水平井以及大位移井中具备宽泛运用远景。美国、法国、德国以及日本等国也开辟了区别规格以及用途的铝合金钻杆。1957年，在委内瑞拉的马拉开波湖，天下上******个运用在高侵蚀区域的铝合金煤油钻井平台泛起。2004年，巴西卡姆波斯巴欣公司建造了首台全铝煤油平台。20世纪90年月铝焊接技术的普及，泛起了全铝结构停机坪，大大减轻了重量，同时着落了老本。2008年，新加坡开辟了直径22.2m的全铝直升机停机坪。此外，铝合金也用于制作海上生涯单元等，如图5所示。当初，在LNG船上，Moss球罐已经多接管5083铝合金资料，5083是一种Al-Mg合金，其具备精采的高温断裂韧性以及裂纹扩充转达特色，Moss球罐纵然产生了裂缝，裂缝扩充速率也******飞快，产生的泄露也******轻微。一艘Moss型LNG船约莫需要2800t～3100t的5083铝合金板。

• 铜合金

铜及其合金具备低劣的力学功能、耐淡水侵蚀及冲洗侵蚀、耐陆地生物侵蚀功能、导热功能等，在陆地工程中有着******关键的浸染。遵照化学成份，铜合金可分为黄铜、青铜以及白铜。黄铜因此锌为主加元素的铜合金。白铜因此Ni为主加元素的铜合金。作为结构件，白铜罕用于制作淡水管道、仪表整机、冷凝器、热替换器等。除黄铜、白铜之外的其余铜合金统称为青铜。依据主加元素，如Sn、Al、Si、Be等，分说称为锡青铜、铝青铜、硅青铜、铍青铜。锡青铜在淡水中耐蚀性***过纯铜、黄铜，常被用于弹性元件、轴承等耐磨整机、抗磁及耐蚀整机。铝青铜的强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性均高于黄铜、锡青铜，主要运用于高强度、耐磨以及耐蚀整机，如齿轮、轴承、阀座、螺旋桨等。铍青铜具备强的积淀强化效应，经淬火以及时效，铍青铜具备高的强度、硬度、耐磨性、抗蚀性等，罕用作弹簧、海底衔接件、螺线管等。

在陆地油气开辟中，因为具备精采的抗污性及耐蚀性，Cu-Ni合金包覆陆地平台，被证实是防御或者缓解飞溅区侵蚀的事实抉择。铜合金也被用于平台淡水管道、钻头组件、阀门组件等。淡水管道以及油气平台包覆层艰深均选用Cu-Ni合金，以C70600(美国牌号，Cu-10Ni-1.5Fe-Mn)为代表，其具备低劣的加工功能、可焊性以及力学功能，同时具备低劣的耐淡水侵蚀、耐海生物侵蚀、耐应力侵蚀以及耐疲惫侵蚀功能等，成为了陆地油气用铜合金的干流资料。

此外，在陆地煤油工程中，有色金属阴极呵护系统也罕用于油气装备的侵蚀与防护，经济效益清晰。罕用的牺牲阳极系统包罗镁基牺牲阳极、锌基牺牲阳极以及铝基牺牲阳极。

6.陆地煤油装备用非金属资料

• 无机非金属材料

有机非金属资料在陆地油气开辟中主要被用于离岸混凝土平台。混凝土平台具备制作周期短、装置及呵护用度低、抗海浪攻击及冰冻挤压能耐强等短处，在陆地平台中占有了一席之地，如图6所示。1973年，在北海油田建成为了天下******座海上巨型混凝土储油平台，自此拉开了混凝土平台建树的序幕。妨碍2012年，全天下共建成离岸混凝土平台52座。离岸混凝土平台要求混凝土资料具备高的强度、精采的持久性以及可结构性，因此海工混凝土对于水泥、硅灰、骨料、化学外加剂、海砂等资料都有加倍严厉的要求。高强度轻质混凝土技术是当初发达******在陆地工程中运用中的干流技术，能知足陆地工程运用中对于混凝土轻量化、大型化、大跨化、重载化以及持久化等诸多方面的要求。接管高强度轻质混凝土资料用于平台建造，可着落前期造价以及前期呵护用度约30%。

• 高分子材料

高份子资料主要用在防喷器胶芯、钻采装备用密封件、柔性管用聚合物资料、防腐涂料等。环形防喷器胶芯接管的橡胶资料有丁腈橡胶、氯丁橡胶、人造橡胶等。闸板防喷器胶芯以及钻采装备密封件主要运用丁腈橡胶、氰化丁腈橡胶。高份子资料在柔性管中的运用******宽泛，其中可用到的热塑性塑料包罗高密度聚乙烯、交联聚乙烯、聚酰胺以及聚偏氟乙烯、氯化聚乙烯等，橡胶资料有丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、人造橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯二烃单体橡胶等。

• 复合材料

复合股料作为新型结构功能资料，具备重量轻、比强度以及比模量高、阻尼功能好、耐疲惫、耐化学侵蚀、耐磨性好、热缩短系数高档短处，成为陆地油气开辟的紧张抉择之一。复合股料在陆地油气开辟中的运用包罗陆地平台系泊缆绳、隔水管、抽油杆、柔性管及管道等。

对于深海煤油平台，接管复合股料可大幅度减轻构件的重量。用碳纤维增强复合股料制成的平台系泊缆绳可用于3000m的深海油田；用碳纤以及玻纤混合增强环氧树脂制成的隔水管具备******高的比强度以及比刚度；水下轻质复合股料可用于隔水管浮力块、浮筒、浮缆等。20世纪90年月，美国开始研制复合股料抽油杆，抽油杆个别增强相为ThornelTMT－30012K碳纤维，基体相为环氧树脂，具备如下短处：品质轻，高比强度以及高比模量，减重节能成果清晰，且适宜深井采油;柔韧性低劣，适宜环抱以及运输，操作不便；耐疲惫，大大缩短了运用寿命。在管道方面，玻璃钢管、复合增强管(ＲTP)以及双金属复合管等均可用于陆地油气开辟中。玻璃钢管是经由玻璃纤维增强环氧树脂，品质轻且耐侵蚀，已经运用于陆地煤油平台的管道配置装备部署。复合增强管由内层(聚乙烯、聚丙烯)、增强层(聚酯纤维、芳纶纤维或者高强钢丝)及外部耐磨层(聚乙烯)组成，韧性好，强度高，可用于陆地油气的集输。双金属复合管是由双层金属组成的复合管，内层艰深为不锈钢或者耐蚀合金，外层为艰深钢管，经由机械或者冶金方式复合而成。基管负责承压以及提供刚性反对于，内管担当耐侵蚀浸染，可用于含H₂S、CO₂以及Cl-等侵蚀介质油气的输送，罕用作油田外部集输管及刚性跨接受。此外，柔性管是陆地油气开辟中宽泛运用的复合股料管，其是由骨架层、内护套、耐磨层、铠装层及外层护套等组成的多层结构，罕用作陆地立管及柔性跨接受等。

三、陆地煤油装备资料发展倡导

散漫陆地煤油装备资料的发展现状、国内外差距及运用需要，提出如下多少点发展倡导。

1.对于平台用钢板、型钢以及钢管，应普及国内消耗 品质水平，消耗商应该严厉遵照规格书以及相干规范的要求提供及格产物，严厉依摄影关品质操作规范以及验货标 准增强消耗历程、验货历程以及施工历程的品质操作。

2.进一步降职我国陆地平台用钢的国产化率，增强当初仍需进口的钢材种类开辟，包罗知足-60℃高温韧性要求的F级高强度钢，屈服强度达到620 MPa、690MPa级此外***高强度钢，适用于极地作业的海工平台FH级别钢材(FH3二、FH3六、FH40) ，以及全副非凡钢材( 齿条钢、悬臂梁用钢、殷瓦钢、双相不锈钢等) 。

3.国内当初陆地煤油装备关键零部件用合金钢及耐蚀合金种类较少，未建树残缺的资料规范系统。因此，我国在陆地装备用合金钢以及耐蚀合金方面应加大开辟力度，细化产物序列，建树我国陆地装备用合金钢以及 耐蚀合金的运用系统。倡导由国内资料消耗企业妨碍攻关并散漫我国南海海域的特色妨碍有针对于性地开辟，组成国产化产物的技术规范系统。

4.在海底油气管道主要用材(低碳微合金钢管)发展方面，抗大变形、高疲惫功能、大t/D 比、高尺寸精度等海底管线钢管，以及高效焊接技术以及高功能焊材开辟是 未来海底管道低碳微合金钢管资料发展的主要偏差。

5.在海底油气管道非金属资料发展方面，主要的发展偏差是柔性管以及非金属复合管。对于柔性管，思考到当初外洋消耗商操作了天下上绝大全副的市场份额，柔 性管的消耗具备少许的常识产权呵护，倡导增强对于柔性管妄想、消耗装备的钻研，普及柔性管的自主开辟以及制作能耐。

6.钛合金具备高比强度、耐侵蚀以及抗疲惫等低劣的功能，被称为深海金属，但在我国陆地煤油人造气畛域的运用却******少。因此，增强陆地煤油人造气畛域的 钛合金产物开辟与运用具备紧张的意思，特意应重点开辟钛合金作为内层的双金属复合管、钛合金立管以及钛合金锥形应力节点等产物。