1、前言

上世紀(jì)70年代，在歐洲的一些天然氣井中，為防止CO2腐蝕，采用9%Cr和13Cr%不銹鋼制作油井管；美國(guó)的油氣井也采用這種高鉻不銹鋼的油井管；后來，在API 5CT標(biāo)準(zhǔn)1988版中，補(bǔ)充了耐腐蝕油井管鋼種，如C-75鋼級(jí)增加了9Cr和13Cr兩個(gè)馬氏體不銹鋼鋼種；C-90增加了兩個(gè)鋼種。

上世紀(jì)90年代初，隨著天津大無縫全流程項(xiàng)目（電爐+連軋管+熱處理+螺紋加工）建成投產(chǎn)和寶鋼140機(jī)組品種的開發(fā)，油井管的生產(chǎn)得到了快速的發(fā)展，不斷地滿足了國(guó)內(nèi)油田開發(fā)的需要。 90年代后期，隨著我國(guó)油氣資源向著深井、復(fù)雜的地質(zhì)條件區(qū)域開發(fā)，油田向油井管生產(chǎn)企業(yè)提出了抗二氧化碳用的13Cr不銹鋼管需要，值此，也拉開了我國(guó)油氣用不銹鋼管開發(fā)的序幕。

2、我國(guó)油氣井用管發(fā)展簡(jiǎn)況

2.1 中國(guó)油氣井管發(fā)展歷程

中國(guó)油氣井管生產(chǎn)有60多年的歷史。新中國(guó)建立以來，從1954年鞍鋼生產(chǎn)的 根無縫油管至今，中國(guó)油井管發(fā)展大致分為四個(gè)階段。

階段為1954 -- 1985年

鞍鋼、包鋼和成都無縫鋼管廠相繼生產(chǎn)油井管。生產(chǎn)初期，鞍鋼的油管產(chǎn)品按照鞍標(biāo)和冶標(biāo)（與原蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)等效）交貨。上世紀(jì)70年代原冶金部參照API標(biāo)準(zhǔn)，制定并頒布了“石油套管”部頒標(biāo)準(zhǔn)YB690-1970和“石油對(duì)焊鉆桿、鉆鋌、方鉆桿管材”部頒標(biāo)準(zhǔn)YB691-1970。成都無縫鋼管廠和包鋼參照上述標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)套管和對(duì)焊鉆桿（包鋼只生產(chǎn)套管）。80年開始鞍鋼、包鋼和成都無縫鋼管廠開始按照API標(biāo)準(zhǔn)試制和批量生產(chǎn)油井管。在這一階段，上述三個(gè)廠為大慶、勝利、大港及四川等油田開發(fā)的油井管產(chǎn)品主要是DZ40、DZ50和DZ55等低鋼級(jí)產(chǎn)品（碳錳鋼，包鋼的鋼種里加入了量的鈮和稀土）。盡管是油井管的低端產(chǎn)品，但由于當(dāng)時(shí)的冶煉、軋制、熱處理和管加工裝備水平較低，產(chǎn)品表面質(zhì)量、尺寸精度和螺紋加工質(zhì)量等都難以滿足油田要求。

第二階段為1986年-- 1991年

寶鋼從國(guó)外引進(jìn)的Φ140mm全浮動(dòng)芯棒連軋機(jī)組建成投產(chǎn)（可生產(chǎn)油管和5 1/2〞套管），使國(guó)內(nèi)油井管生產(chǎn)的裝備水平有了突破性的進(jìn)展，但由于受機(jī)組的規(guī)格所限，僅能為油田提供少部分規(guī)格和品種。從1986年1月起，原冶金部正式宣布廢除YB690-1970和YB691-1970等標(biāo)準(zhǔn)，一律改用等同API標(biāo)準(zhǔn)的YB/T和GB3303-1982系列標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)油井管。1990年4月，成都無縫鋼管廠在國(guó)內(nèi) 個(gè)通過美國(guó)石油學(xué)會(huì)頒發(fā)的API 5CT 5B、5D（7）會(huì)標(biāo)許可證。但由于國(guó)內(nèi)鋼管企業(yè)的整體水平仍較低，不能滿足油氣行業(yè)快速發(fā)展的需要，至1991年中國(guó)油井管產(chǎn)量?jī)H13.67萬噸，國(guó)產(chǎn)化率僅13.54%。產(chǎn)品主要采用以碳錳鋼生產(chǎn)的J55鋼級(jí)的油套管，N80鋼級(jí)的油套管還處在研制階段。

第三階段1992年-2012年

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)步入高速發(fā)展的快車道，對(duì)石油需求不斷增加，推動(dòng)了石油工業(yè)的快速發(fā)展，同時(shí)也拉動(dòng)了油井管等能源用管需求的快速增長(zhǎng)。另外，天津鋼管公司（天管集團(tuán)前身）從國(guó)外引進(jìn)的Φ250MPM機(jī)組的建成投產(chǎn)（現(xiàn)代化的全流程專業(yè)化油井管生產(chǎn)企業(yè)），一舉改變了中國(guó)油井管生產(chǎn)裝備及工藝的落后局面。之后又建成三條PQF三輥式高精度連軋管機(jī)組，這種機(jī)型代表了當(dāng)今世界無縫鋼管軋制技術(shù)的 水平。這期間國(guó)內(nèi)一些企業(yè)（包括寶鋼、成都無縫、衡陽鋼管、包鋼、西姆萊斯、安徽天大等）陸續(xù)投資新建了一批現(xiàn)代化的軋機(jī)并改造或新建了熱處理線和管加工線，使中國(guó)油井管整體制造水平有了大幅度提高，油井管產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。

在這一階段，中國(guó)油井管無論在產(chǎn)量、質(zhì)量和品種上，都基本滿足了國(guó)內(nèi)油田用管的需求，還大量出口到國(guó)外。2004年，中國(guó)油井管進(jìn)口量為32.20萬噸，出口量為33.23萬噸，實(shí)現(xiàn)了油井管的凈出口。2008年中國(guó)油井管產(chǎn)量達(dá)到了630萬噸，出口333萬噸，進(jìn)口24.57萬噸，凈進(jìn)口308萬噸，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95.5%。

第四階段2013年及以后

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)步入中高速發(fā)展，和非石化能源快速發(fā)展以及中國(guó)油氣行業(yè)開發(fā)增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)（油氣用管表觀消費(fèi)已達(dá)到峰值），其中石油開采呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)（石油資源枯竭），石油管材的需求量不斷下降。未來中國(guó)油氣工業(yè)的發(fā)展是向著頁巖氣、煤層氣、海洋油氣（包括可燃冰）等資源開發(fā)。

早在1925年人們就已經(jīng)掌握，鋼同有色金屬一樣可以用擠壓法進(jìn)行變形。由于設(shè)備和工具成本低、產(chǎn)品斷面豐富，這種鋼的熱成型方法愈來愈受到人們的重視。1941年SejournetJ在于仁恩電爐公司的協(xié)助下，試驗(yàn)成功了玻璃潤(rùn)滑劑，使鋼的熱擠壓的發(fā)展成為可能，并迅速在全世界范圍推廣。

傳統(tǒng)鋼擠壓生產(chǎn)采用石墨(片狀石墨與機(jī)油、焦油或油脂等混和成的涂料)作為潤(rùn)滑劑。但石墨潤(rùn)滑劑的缺點(diǎn)是：

①導(dǎo)熱系數(shù)較大，隔熱差、工模具溫升大，磨損快，擠壓長(zhǎng)產(chǎn)品困難。

②容易引起產(chǎn)品增碳，當(dāng)擠壓不銹鋼時(shí)容易產(chǎn)生晶間腐蝕，故擠壓后必須去除滲碳層，結(jié)果增加了金屬消耗。

③往往會(huì)使環(huán)境污染。

玻璃潤(rùn)滑劑與石墨相比，其優(yōu)點(diǎn)是：

①玻璃導(dǎo)熱系數(shù)小，能防止坯料表面過快冷卻，同時(shí)也能起到保護(hù)工模具作用。

②具有良好的潤(rùn)滑性能，可采用大的擠壓比和提高擠壓速度，從而可擴(kuò)大擠壓機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍。

③玻璃潤(rùn)滑劑化學(xué)穩(wěn)定性好，不會(huì)引起組織缺陷。

④可以方便地改變玻璃潤(rùn)滑劑的配比，獲得不同的物理性能(如軟化點(diǎn)、粘度等)，以適應(yīng)擠壓不同材質(zhì)的產(chǎn)品需要。

⑤使用玻璃作為潤(rùn)滑劑時(shí)可以保持清潔。總之，玻璃潤(rùn)滑劑優(yōu)點(diǎn)顯著。國(guó)外許多研究結(jié)果指明，擠壓鋼時(shí)采用玻璃潤(rùn)滑劑效果 。

擠壓鋼管時(shí)必須進(jìn)行潤(rùn)滑的部位有：擠壓模、擠壓筒和芯棒三個(gè)部位。

(1)擠壓模的潤(rùn)滑：模子的潤(rùn)滑常用將玻璃粉壓制成玻璃墊的方法，即在擠壓前把玻璃墊置于模子與坯料之間。為了保證玻璃墊能連續(xù)軟化在摩擦表面上，要求玻璃墊的形狀與模孔入口錐和坯料端部形狀相吻合。玻璃墊外徑一般比擠壓筒直徑小3～5mm。玻璃墊內(nèi)孔直徑小于或等于模孔直徑。玻璃墊的厚度一般取坯料長(zhǎng)度的4%～8%。

(2)擠壓筒和芯棒的潤(rùn)滑：擠壓筒和芯棒的潤(rùn)滑應(yīng)選用軟化點(diǎn)低、粒度小的玻璃粉涂敷在鋼坯內(nèi)孔和外表面。此外，也可以用玻璃布纏包繞在坯料表面上和將玻璃布條繞在芯棒上的方法。

(3)鋼管表面玻璃膜的去除：由于擠壓時(shí)采用了玻璃潤(rùn)滑劑，擠壓鋼管內(nèi)外表面上殘留一層厚度20～50μm的玻璃膜，其性質(zhì)硬而脆，有害于以后的加工和使用，必須。方法有機(jī)械法和化學(xué)法。機(jī)械法有噴丸、水冷和拉伸矯直等方法。應(yīng)用化學(xué)法玻璃膜時(shí)，由于在鋼管表面上殘留的玻璃潤(rùn)滑劑具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，它需要采用堿溶液或酸溶液。酸洗法的不足之處在于對(duì)各種鋼管材質(zhì)的侵蝕性大，可能使鋼管表面產(chǎn)生過酸洗，尤其對(duì)碳鋼的侵蝕性更大，因此應(yīng)用上受到限制。目前采用酸堿聯(lián)合法。

20世紀(jì)50年代，瑞典的阿維斯塔鋼首次生產(chǎn)出了用于特殊環(huán)境下的含6%鉬不銹鋼。其主要合金含量為: 16.5%Cr-30%Ni-6%Mo，這也就是后來254SMO的雛形。美國(guó)也于七十年代初期研制出了AL-6X。其主要合金含量為: 20%Cr-25%Ni-6%Mo。這一鋼種的主要用途是電廠中用海水冷卻的薄壁冷凝管道。高的合金含量使這種不銹鋼容易產(chǎn)生金屬中間相的析出, 因此妨礙了厚壁型材或管材的制造。

七十年代初AOD技術(shù)革新使合金元素的添加過程得到了更好的控制，特別的氮的添加和控制，有害量元素的過程也得到了很大的改進(jìn)，這些均為制造更高合金化的超級(jí)奧氏體不銹鋼打下了基礎(chǔ)。
 

超級(jí)奧氏體不銹鋼的前世今生

發(fā)布時(shí)間：2018-05-29 14:16 點(diǎn)擊率：242

在20世紀(jì)30年代起，為了提高抗酸腐蝕，尤其是抗硫酸腐蝕的能力，奧氏體不銹鋼中的鉬、鉻含量不斷，并逐漸開發(fā)出超級(jí)奧氏體不銹鋼。

 

在法國(guó)和瑞典, 人們開發(fā)了含20%Cr-25%Ni-4.5%Mo-1.5%Cu的合金, 并被命名為904L。而在美國(guó)則按相似的方法研制出了含20%Cr-30% Ni-2.5%Mo-3.5%Cu的20號(hào)合金。20號(hào)合金與904L的開發(fā)為超級(jí)奧氏體不銹鋼的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

 




 

20世紀(jì)50年代，瑞典的阿維斯塔鋼首次生產(chǎn)出了用于特殊環(huán)境下的含6%鉬不銹鋼。其主要合金含量為: 16.5%Cr-30%Ni-6%Mo，這也就是后來254SMO的雛形。美國(guó)也于七十年代初期研制出了AL-6X。其主要合金含量為: 20%Cr-25%Ni-6%Mo。這一鋼種的主要用途是電廠中用海水冷卻的薄壁冷凝管道。高的合金含量使這種不銹鋼容易產(chǎn)生金屬中間相的析出, 因此妨礙了厚壁型材或管材的制造。


七十年代初AOD技術(shù)革新使合金元素的添加過程得到了更好的控制，特別的氮的添加和控制，有害量元素的過程也得到了很大的改進(jìn)，這些均為制造更高合金化的超級(jí)奧氏體不銹鋼打下了基礎(chǔ)。
 




 

1976瑞典阿維斯塔鋼鐵有限公司研制出一種新型的含6%Mo不銹鋼,即Avesta254SMO, 同時(shí)還獲得了 。由于氮的加入使得金屬中間相的沉淀變得更加緩慢, 因此有利于較厚材料的生產(chǎn), 如中厚板和厚壁管材。同時(shí), 它的抗腐蝕性和機(jī)械性能也得到了很大的提高。含6%Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼的共同特點(diǎn)就是它們都具有非常高的抗點(diǎn)蝕和抗縫隙腐蝕能力。因此, 一直廣泛地應(yīng)用于海上及脫鹽工業(yè)、海水處理、煙氣脫硫等裝置中。Avesta 254SMO的出現(xiàn), 標(biāo)志著6Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼工業(yè)化和商業(yè)化的開始。