溧阳C276,625,825等镍基合金油套管的耐腐蚀研究

经济型的含硫油气不断被开发出来，但这类油气井的开采伴随的腐蚀问题却非常严重。普通的低合金钢、13Cr、22Cr等不锈钢已无法满足开采需求，大批高含Cr、Ni、Mo的镍基合金不断应用到油套管中。

早在1975年，NACE就公布了针对酸性油田环境下抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂材料的选材标准。ISO组织将该标准与EFCl6、17合并修订，制定了NACE0175／ISO15156选材标准。目前，该标准已成为油气田选材的基本标准。NACE0175、ISO15156标准中还给出了经退火和冷加工的具有高强度的固溶镍基合金，用做井下管件的环境限制和材料要求。

目前国际上具有镍基合金油套管生产能力的厂家主要有美国SMC公司、美国冶联科技、日本住友金属、德国VDM、瑞典Sandvik、奥托昆普等厂家，这些厂家都具有多年的开发和生产经验，产品的品种和强度范围都比较齐全。

镍基合金油井套管相关产品具有以下特点：

1、合金元素含量高，有害杂质元素含量很低，因此冶炼技术难度大，必须通过纯氧顶吹转炉或电炉冶炼，配合如AOD、VOD、VAR、ESR、VIM及VAD等精炼工艺。

2、合金种类多，各种元素对抗腐蚀性能影响的作用机理及相互影响机理复杂。在降低成本和提高抗腐蚀性能方面，需要结合每个油气田实际工况环境，进行合金优化和选材，需要大量的基础研究工作和现场环境模拟实验。

3、与现有常规不锈钢不同，镍基合金的高温塑性较差，无法采用常规热轧或热穿孔方法实现，需通过热挤压工艺进行热加工。

4、合金时效析出相成分和组织复杂，对抗腐蚀性的影响机理尚不完全清楚。合金的析出相受温度影响显著，控制热加工及热处理温度与时间是保证质量的重要因素。

5、镍基合金为单项奥氏体组织，室温强度低，高强度油套管的钢种必须通过热挤压后的冷加工强化达到高强度状态，但是镍基合金冷加工硬化程度高，冷加工工艺控制难度大。

美国SMC公司等生产厂家研究了高含硫以及还有Cl离子和二氧化碳存在条件下合金28(UNS  N08028)，825合金(UNS N08825)，G-3(UNS N06985)，50合金(UNSN06950)和溧阳哈氏合金C276(UNS N10276)等镍基合金的腐蚀问题，实验条件参照了ISO15156、MRO175-200l标准(例如：150 000ppm Cl^－(1ppm=10^-6，1.03MPa H2S以及4.83MPa CO₂，温度149℃)，耐蚀性能排序如下：

固溶强化合金：C-276合金>50，625，G-3>825合金>28合金>25-6Mo合金。

从排序结果可以看出，镍基耐蚀合金的耐蚀性能随着合金中的Cr、Ni含量增加而提高。需要指出的是，825合金和28合金作为油管材料在世界范围内的含硫气井中广泛使用，配合925合金和718时效强化合金，用于地表层以及井口装置，已有30年以上的服役经验。

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