作為在濕二氧化碳(CO2)環(huán)境下使用的具有代表性的油井用鋼管,有13%Cr系馬氏體不銹鋼鋼管(API-13Cr),它采用的是美國石油協(xié)會(API)制定的標(biāo)準(zhǔn)。由于13%Cr鋼管具有良好的耐CO2腐蝕性,因此其需求量正逐年增加。
但是,當(dāng)油井溫度超過100℃時,API-13Cr鋼管的耐蝕性會變差,由于CO2分壓的影響而變得不耐用。近年來,隨著深油井開發(fā)的增多,處于高溫、高CO2分壓、高Cl-濃度等腐蝕性嚴(yán)重環(huán)境中的油井不斷增加,因此在許多情況下使用13%Cr鋼管時,鋼管的耐CO2腐蝕性差。另外,由于還開發(fā)了許多含H2S的油井,因此因H2S而產(chǎn)生的腐蝕裂紋(硫化物應(yīng)力裂紋:SSC)也成為一個問題。由于API-13Cr鋼管的耐SSC性差,因此在含H2S環(huán)境下的油井使用了22Cr系雙相不銹鋼鋼管或等級更高的高合金鋼管。但是,由于22Cr系雙相不銹鋼等一般具有很高的耐蝕性,而且冷拔時必須使油井管釋放出必要的強度,因此使用這種鋼管會使成本大幅度升高?;诖艘颍惹邢M_發(fā)出耐蝕性比API-13Cr鋼管高,而且成本比雙相不銹鋼低的新型油井用鋼管。
為滿足上述要求,JFE鋼公司開發(fā)了耐CO2腐蝕性、耐SSC性高的新型馬氏體系不銹鋼鋼管----HP13Cr和UHP15Cr鋼管。
(1)與API-13Cr鋼管相比,開發(fā)的HP13Cr鋼管的耐CO2腐蝕性好,即使在高CO2分壓下,可使用的溫度也高達160℃。HP13Cr鋼管具有良好耐CO2腐蝕性是由于以下原因所致:(a)通過降低C量可以減少Cr碳化物;(b)由于Cr碳化物的減少,因此有助于防止腐蝕的Cr量會增加;(c)通過添加在高溫和高CO2分壓下離子化趨勢小的Ni,可以抑制腐蝕反應(yīng)。
(2)開發(fā)的HP13Cr-2鋼管,它不僅耐CO2腐蝕性好,而且耐硫化氫腐蝕性也好。HP13Cr-2鋼管通過添加2%Mo后耐硫化氫腐蝕性比HP13Cr-1好。增加Mo的添加量,可以提高耐點腐蝕性,尤其是可以減少氫向鋼中的侵入量,這與提高耐硫化氫腐蝕性有關(guān)。
(3)開發(fā)的UHP15Cr鋼管,它不僅強度高,而且即使在200℃高溫下也具有良好的耐CO2腐蝕性。另外,UHP15Cr鋼管在高溫下屈服強度(YS)的下降比雙相不銹鋼小,即使在200℃高溫下也具有高的強度。(青山)