双金属复合管防腐技术研究进展

随着油田开发的延续,油田地面管线面,临的腐蚀环境越来越恶劣,特别在一些高酸性气田,地面管线的腐蚀问题十分严重.目前应根据油气田地面管线腐蚀环境特点和防腐技术要求,立足国内双金属复合管生产现状和技术水平,借鉴国外双金属复合管的应用经验和规范要求,开展双金属复合管及其焊缝在可能的腐蚀环境中的腐蚀行为与耐蚀性能研究,从而建立双金属复合管焊缝耐蚀性能评价方法,明确油气田地面管线用双金属复合管的技术规范和焊接工艺要求.     

高酸性气田地面用国产双金属复合管现场腐蚀评价

在高酸性气田开发过程中,由于腐蚀环境恶劣,双金属复合管耐蚀材料成为研究热点,但研究主要集中在室内实验,缺少现场应用案例,限制其进一步应用。为考察双金属复合管在高酸性气田地面管线应用的可能性,利用高含硫先导试验基地天东5-1井在线腐蚀试验装置开展了双金属复合管应用于高酸性气田地面管线的现场腐蚀性能评价,形成了双金属复合管腐蚀评价试验方法,并开展了X52/825冶金复合管和L245/825机械复合管两种管材的耐蚀层及焊缝在天东5-1现场腐蚀环境中的抗电化学腐蚀性能和抗环境开裂性能评价试验。试验结果表明,国产X52/825冶金复合管和L245/825机械复合管的耐蚀层及其焊缝在现场试验环境中具有良好的抗环境开裂性能和良好的抗电化学腐蚀性能,形成的双金属复合管腐蚀评价方法为今后开展复合材料现场应力腐蚀评价奠定了基础。      

深水Reel-lay铺管船与复合管铺设概述

针对深水强腐蚀性油气田开采过程中存在的CO2和H2S导致的腐蚀问题,双金属复合管以优异的耐腐蚀性能、较低的价格和较高的承压能力,在深水油气田开发中得到了广泛应用。与普通碳钢管相比,双金属复合管焊接工艺复杂,焊接速度慢,若采用Reel-lay铺设双金属复合管,能够解决目前双金属复合管的安装问题。该文对现有深水Reel-lay铺管船资源和双金属复合管进行了介绍,同时对采用Reel-lay铺设双金属复合管的可行性进行了分析,为后续深水油气田的开发提供参考。     

双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀开裂失效原因分析

为了促进双金属复合管线的合理设计、施工和应用,分析了双金属复合管内覆（衬）层的腐蚀失效类型,并对管道应力腐蚀开裂条件、机理及断口形貌进行了分析研究,明确了双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀开裂的失效原因及判断方法,指出了减少双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀失效的途径。研究表明,当双金属复合管内覆（衬）层材料选定后,降低应力腐蚀开裂的途径是降低残余应力和施工外力;定期对服役管线内覆（衬）层进行无损检测,确定失效部位并及时修补,是发挥管线最大使用寿命的重要手段。     

双金属复合管管流摩阻分析

随着石油天然气勘探开发的发展,油气开采面临的腐蚀环境越来越恶劣,使石油管柱的腐蚀问题越来越突出,并直接影响到油气田勘探开发的经济效益。双金属复合管防腐性能可靠,材料成本较低,内径比目前使用的碳钢石油管内径小,其管流摩阻及与之相关的使用工艺性能可能发生改变。为此,对双金属复合管的管流摩阻问题进行了研究,并对其作为采气管和天然气输送管的相关工艺参数进行了分析计算。研究结果表明:在相同压降情况下,复合管输送量更大,输送距离更长;复合管内径的减小一般不会引起管流摩阻的增加,当内管厚度不大时,复合管的流动摩阻更小。双金属复合管不仅防腐性能可靠,而且水力摩阻小,是石油管防腐工程的极佳选择,值得推广应用。     

双金属复合管塑性成型有限元模拟

随着高含二氧化碳、硫化氢及元素硫等油气田的相继出现，油管、套管的腐蚀问题越来越突出，并直接影响到油气田的经济开发和安全开采。针对机械复合管塑性成型过程中的力学问题进行了有限元模拟研究，建立了模拟双金属复合管塑性成型的参数化有限元力学模型。通过有限元模拟研究，得出了双金属复合管所需的最小成型压力和成型后内外管间的结合力，分析了双金属复合管在塑性成型过程中内外管的接触压力、径向应力应变等力学特性。计算实例表明，该模型的几何尺寸、材料模型以及加载压力等参数均可以根据计算需要设定，可用于模拟不同材质和不同尺寸的双金属管在塑性成型过程中的力学特性研究。     

高含硫气田的机械式复合管应用及焊接质量控制

川东北元坝气田腐蚀环境恶劣,气体中含H_2S和CO_2腐蚀性成分,腐蚀性强,输送管道首次采用内衬镍基合金N08825的双金属复合管。本文从耐腐蚀性材料选择、复合管性能、管端破口形式、焊接工艺及焊接质量出发,介绍了L360QS/N08825双金属复合管的各项性能能够满足川东北元坝气田高含H_2S腐蚀环境的管线使用要求。     

双金属复合管的施工焊接技术

结合西气东输主力气源地新疆油气田双金属复合管的成功应用实例,介绍了双金属复合管的施工及焊接技术,该技术综合采用了特殊的坡口形式、焊接工序、焊接方法、焊接材料等工艺方法,解决了焊接难题,提出了常见缺陷的消减措施,为后续复合管在酸性高压腐蚀介质条件下的推广应用及施工提供技术参考。     

寒冷地区高含CO2气田集输工艺设计

目前高含CO2气田集输工艺主要面临两个问题:首先是CO2的腐蚀问题,其次是冻堵问题.由于变径、流向突变等因素导致天然气流经弯头及变径部位时会产生节流效应,在场站内工艺管线安装尽量减少弯头及变径.各重要控制点的变送器及液位计等仪表,工艺流程中的部分旁通管线、管道盲端、收发球筒等应设计电伴热及保温.结合高含CO2气田开发方案,优化、简化了集输系统工艺流程;针对高含CO2气田气质参数,对可能采用的碳钢、不锈钢、双金属复合管进行材料比选,从安全性、经济性、国内生产制造能力、现场施工的质量控制等方面进行综合考虑.     

牙哈凝析气田腐蚀机理及防腐措施研究

塔里木油田牙哈凝析气田是西气东输的主力气田之一,井下油管到地面集气管线、节流阀,均存在不同程度的腐蚀。针对井下管柱及地面管线腐蚀的严重情况,通过机理研究和腐蚀监测,基本摸清了腐蚀的原因,并实际应用了一些防腐措施如分批次更换了采油树（内衬不锈钢、修复）和油管、优化井口流程,减少弯头数,弯头选用4-5D大曲率半径弯头,角阀后适当扩径,消除闪蒸影响及采用双金属复合管等,收到了不错的效果。     

油气输送用双金属复合管的生产工艺分析及质量控制

为了得到力学性能和抗腐蚀性能均符合油气输送用双金属复合管的制造工艺,介绍了双金属复合管的结构特点、性能特点及生产工艺,总结了其经济及技术优势,分析了双金属复合管生产过程的质量控制要点。指出,油气输送用双金属复合管基层一般采用碳钢及合金钢等,内层采用不锈钢及镍基合金等,通过冶金复合板焊接成型;利用"两步法"生产螺旋焊管或UOE和JCOE生产直缝钢管,不仅可以生产大直径双金属复合管,而且可较大地提高生产效率,避免机械复合的缺点。同时,还提出了未来双金属复合管需要改进的一些方面。     

裂化催化剂生产装置高温部位腐蚀控制技术

根据中国石油化工股份有限公司催化剂长岭分公司在裂化催化剂装置上积累的腐蚀控制技术经验,总结了近年来在裂化催化剂装置高温部位的防腐措施及运用效果。实践经验表明:焙烧炉进出料箱及其附属管件、转动筛壳体、焙烧炉出口旋风分离器等部位采用310S材质;成胶反应器及胶体中间罐采用衬胶罐形式,并采用带钢结构骨架的玻璃钢搅拌罐;饱合器入口线采用哈氏合金材质;焙烧尾气喷淋水管采用衬四氟管,喷淋水泵选用石墨泵和衬氟泵;焙烧尾气小饱合器锥形顶盖及喷淋水喷枪采用HC276材质,喷嘴采用F46材质,喷枪连接软管采用衬四氟金属软管等。所选材料解决了裂化催化剂装置高温部位腐蚀泄漏频繁问题,均能达到良好的防腐效果。     

“十一五”我国海底管道新技术开发应用概况

文章介绍了"十一五"期间我国海洋石油工程海底管道技术创新项目及其应用情况,即双金属复合钢管、集肤效应电伴热海底管道、柔性管海底输气管道、单层保温管等新技术研究开发及应用的情况。新技术的应用降低了开发成本,促进了边际油气田的有效开发,为实现中国海油的产能目标起到了重要的保障作用。     

海洋腐蚀环境及船用不锈钢管选材备考(下)

从海水的成分和海水腐蚀因素对海洋腐蚀环境进行了分析,根据海洋船舶不锈钢管材的标准,分析并评估了海洋石油石化用不锈钢管在不同用途和环境下的选材思路,列举并分析了国内外海洋用不锈钢管的应用案例,最后对船舶用耐蚀合金的发展趋势进行了讨论。研究结果表明,Cl-孔蚀和缝隙腐蚀是海洋环境腐蚀危害的根本原因,304L钢不具备耐海洋腐蚀的性能,316L钢只能在一定环境和温度下在脱氧后的海水中使用;在自然海水中应用不锈钢管必须采用阴极保护措施;采油平台等油气生产作业船舶中各类管道的选材应先考虑其内部的油气介质成分及其腐蚀特征。     

高温高压下G3镍基合金油管酸化腐蚀的力学性能

低渗透"三高"(高温、高压、高酸气含量)油气田开发过程中,普遍都会实施一体化管柱酸化增产作业,但其中一些油气井在酸化、生产过程中频繁出现管柱失效的问题。为了探究相关管材在酸液环境中的腐蚀行为和力学性能下降的原因,采用高温高压循环流动测试仪并辅以金相显微镜、SEM、EDS及力学性能测试技术,采用高温高压釜失重实验、力学性能测试对现场常用的P110管材、G3镍基合金管材进行了腐蚀评价及拉伸力学性能实验,评价其在生产及不同注酸工况下的腐蚀状况、腐蚀行为以及力学性能的变化规律。研究结果表明:①在生产和酸化工况下,镍基合金钢的腐蚀速率远小于碳钢;②随着注酸强度的增加,镍基合金钢和碳钢腐蚀速率增大,并且均大于NACE RP0775-2005标准规定的0.076 mm/a;③随着注酸强度的增加,镍基合金钢表面点蚀坑增多,腐蚀产物膜变厚,并且在10%、20%浓度酸液中的试样表面出现了腐蚀产物膜剥落的现象;④酸化后碳钢及镍基合金钢的力学性能降低,降低程度随酸液浓度、酸化时间的增加而趋于显著,并且镍基合金钢降低程度比碳钢更明显。结论认为:①酸化施工应采用酸化管柱和生产管柱分开的方式进行酸化作业,也可采用合理控制酸化时间的方式进行防护;②开采过程中推荐使用镍基合金油管材料。     

马氏体不锈钢HFW管线管的开发

研究开发了一种具有良好可焊性和抗湿CO2腐蚀的马氏体不锈钢合金及HFW焊管。通过合金成分优化设计、金相组织观察、力学性能试验、钢管外观尺寸及防腐性能试验,所开发的钢管外观尺寸、母材和焊缝的力学性能及金相组织等满足设计目标要求,与传统马氏体不锈钢管相比,具有更精确的外观尺寸。试验结果表明,新型可焊接马氏体不锈钢可以生产薄壁高精度管线管,可以用气体保护技术进行HFW焊接;HFW钢管不需焊前预热和焊后热处理,管体及焊缝所有性能满足油气井湿CO2腐蚀的服役环境。     

CRA冶金复合海底管道整体屈曲大应变腐蚀疲劳设计

针对高温高压、高含硫、强酸性环境中发生大应变整体屈曲的耐腐蚀合金（Corrosion Resistant Alloy,CRA）冶金复合管道,通过酸性环境腐蚀疲劳试验建立CRA冶金复合管道酸性介质环境耐久性疲劳折减因数和疲劳裂纹扩展速率Paris公式,用于海底管道循环屈曲情况下的大应变腐蚀疲劳设计,包括S-N疲劳校核及基于断裂力学的裂纹扩展疲劳校核,即ECA评估。通过ECA评估确立适用于本项目CRA冶金复合管道环焊缝全自动超声波检测（Automatic Ultrosonic Testing,AUT）的验收标准,可为类似项目提供借鉴。     

海洋腐蚀环境及船用不锈钢管选材备考(上)

从海水的成分和海水腐蚀因素对海洋腐蚀环境进行了分析,根据海洋船舶不锈钢管材标准,分析并评估了海洋石油石化用不锈钢管在不同用途和环境下的选材思路,列举并分析了国内外海洋用不锈钢管的应用案例,最后对船舶用耐蚀合金的发展趋势进行了讨论。研究结果表明,Cl-孔蚀和缝隙腐蚀是海洋环境腐蚀危害的根本原因,304L钢不具备耐海洋腐蚀的性能,316L钢只能在一定环境和温度下在脱氧后的海水中使用;在自然海水中应用不锈钢管必须采用阴极保护措施;采油平台等油气生产作业船舶中各类管道的选材应先考虑其内部的油气介质成分及其腐蚀特征。     

某油田天然气输送管线泄漏原因分析

某油田天然气输送管线在半年内连续4次发生泄漏,给管线的正常运行带来极大的安全隐患。为了找到管道发生泄漏的原因,截取了部分泄漏管段,对其进行了宏观形貌、理化性能、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射等分析研究。结果表明:该输送管道的材质满足GB/T 9711.2—1999对L245MB焊接钢管的要求;管道内壁的腐蚀机理为CO2和H2S腐蚀;发生泄漏的主要原因是管道内外的温度差导致管内水蒸气凝结于管底形成液态水,与管道内腐蚀性气体CO2和H2S共同作用,导致管壁腐蚀减薄直至发生刺漏。     

N08825镍基合金复合管件加工技术及耐蚀性研究

为了避免高H2S/CO2油气田用管道的电化学腐蚀损伤和应力腐蚀开裂问题,以某天然气净化厂原料气管线拟使用的N08825镍基合金复合管为例,研究了其加工技术及耐蚀性能。研究结果显示,N08825镍基合金复合管力学性能及SCC性能均满足中石化普光气田净化厂原料气管线安全隐患治理工程SEI《焊制复合钢管、管件规格书》要求。结果表明,通过控制大直径镍基合金管件加工工艺并在复合管内表面涂刷防护剂,可确保复合管件成型质量及高H2S/CO2环境下的抗应力腐蚀开裂性能。