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    海洋油氣資源開發工程用特殊鋼材料分類及性能

    作者:創始人 日期:2020-10-14 人氣:338

    海洋油氣資源開發工程用特殊鋼材料,普遍都是Cr-Ni-Mo不銹鋼、超級不銹鋼或Ni-Cr-Mo耐蝕合金材料,具有高點蝕當量、高純凈度以及N合金化等特點。


    使用這些高合金材料制備的海洋油氣資源開發工程用典型件,如儲運設備、工藝管道、換熱器、脫鹽、油井管、鉆探和樁腿等,為滿足其特殊的服役工況條件,普遍具備高強度、高耐腐蝕性,或以上幾點兼而有之。通常而言,耐腐蝕性和強度是海洋平臺用特殊鋼材料的兩個關鍵性能指標。


    目前,海洋平臺用先進特殊鋼鋼種主要包括超級奧氏體不銹鋼、超級鐵素體不銹鋼、高強度奧氏體無磁不銹鋼、鎳基和鐵鎳基耐蝕合金等,這幾類特殊鋼材料因其合金成分體系設計不同,性能各有所長。

    海洋油氣資源開發工程用鋼分類

    a、高Mo含量的Cr-Ni-Mo超級奧氏體不銹鋼

    對于超級奧氏體不銹鋼而言,普遍具有較高的Cr、Ni含量、一定的Mo含量(6%~7%),具有在較高溫度優異的耐局部腐蝕和均勻腐蝕的能力,其點蝕當量PREN值(Cr+3.3Mo+16N)(關于PREN,小編在之前的《特鋼圈都需了解的PREN耐點蝕當量,究竟是個什么?》一文講過,有興趣的讀者移步閱讀)一般都達到30以上,部分材料甚至高達50以上。高PREN值確保了此類材料優異的耐蝕性能;同時合理的N合金化使其兼具了較高的強度和塑韌性的平衡。

    典型牌號和典型成分:

    254SMO(Cr20-Ni18-Mo6-Cu-N);

    654SMO(Cr24-Ni22-Mo7-Mn3-Cu-N);

    AL-6XN(Cr20-Ni24-Mo6-N);

    NAS254N(Cr23-Ni25-Mo5.5-N);

    NAS354N(Cr23-Ni35-Mo7.5-N)……

    b、鎳基或鐵鎳基耐蝕合金

    對于鎳基或鐵鎳基耐蝕合金來說,其Cr、Ni、Mo合金含量更高,在熱帶水域和離子介質復雜的海洋條件下,比超級奧氏體不銹鋼具有更為突出的耐局部腐蝕、應力腐蝕性能??蓮V泛應用于油氣媒介、油水分離或其他更為苛刻的化工工藝管道、泵閥和離心機等工礦條件。

    典型牌號和典型成分:

    Incoloy825(Cr20-Ni35-Mo3-Cu3-Nb);

    Inconel625(Cr22-Ni58-Mo9-Nb3);

    Sanicro28(Cr27-Ni31-Mo3-Cu);

    20合金(Cr20-Ni35-Mo3-Cu3-Nb);

    31合金(Cr27-Ni31-Mo7-Cu-N);

    Nicrofer33(Cr33-Ni31-Mo-Cu-N)……

    c、高氮奧氏體不銹鋼

    極高的N合金含量大幅度提升了材料的強度指標,使其具有室高溫條件下顯著優異的強度性能,由于采用了Mn-N代Ni成為奧氏體穩定元素,使其在性能優異的同時具有較低的使用成本,是滿足現場工況又具備超性價比的材料。由于近年來其合金體系的不斷優化,以及一定的Mo元素加入,使其也具備了優良的耐局部腐蝕性,Cr含量的不斷提升以及C元素的進一步降低,改善了材料的耐晶間腐蝕性能,有著較大的基礎應用前景。

    典型牌號和典型成分:

    P550(Cr20-Mn20-Mo-N);

    P650(Cr19-Mn20-Mo2-Ni4-N);

    Datalloy2(Cr15-Mn15-Ni2-Mo2-N);

    15-15HS(Cr20-Mn18-Ni3-Mo-N)……



    海洋油氣開發工程特殊鋼應用領域

    高性能奧氏體和超級奧氏體不銹鋼及耐蝕合金產品已在海洋平臺上方、水下輸送管道及泵閥、井下鉆探三大類應用領域獲得廣泛應用。

    目前已在數百個海洋油田的平臺建設中的大量使用,具體應用領域如下:

    a、海洋平臺上方

    海水脫鹽系統:254SMO、31合金、Nicrofer33;

    海水管道:254SMO、Incoloy825;

    凸輪裝置:254SMO、654SMO、AL-6XN(N08367)(N08367);

    設備殼體:654SMO、AL-6XN(N08367)(N08367);

    離心分離機:654SMO、AL-6XN(N08367)(N08367);

    管式換熱器:654SMO、AL-6XN(N08367)(N08367)、NAS354N、31合金、20合金;

    板式換熱器:654SMO、AL-6XN(N08367)(N08367)、NAS354N、31合金、20合金;

    重力分離機:904L、AL-6XN(N08367)(N08367)。

    b、深海井下鉆探

    MWD無磁腔室、無磁鉆鋌、穩定器、旋轉導向鉆探單元:P550、15-15HS、Datalloy-2、Inconel 718。


    c、水下輸送管道及泵閥

    油氣輸送復合管道、閥門總成和管線懸掛器、跳線和跨接線、纜帶浮力組件、提升管和流動管:Inconel625、254SMO、AL-6XN(N08367)、Sanicro28、Incoloy825;

    歧管:254SMO、AL-6XN(N08367)、NAS800HT。

    d、其他單元

    平臺支撐結構件:NAS254N、AL-6XN(N08367);

    防火防爆墻:316L、P530;

    墻壁包裹層:316L、P530;

    電纜盤:316L、P530;

    樓梯、通道和電梯:316L、P530;

    天然氣系統:316L、P530。

    海洋平臺用特殊鋼材料在國外早已商業化生產多年,代表性的生產廠商包括德國VDM、奧托昆普(Outokumpu)、美國ATI、美國SMC、美國HAYNES、日本冶金(Yakin)、日本新日鐵住金、瑞典山特維克(Sandvik)、美國卡朋特(Carpenter)等企業集團。其中不乏這些企業的專利產品和牌號。


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