鈦合金可以改善石油管線硫化物的析出

管線中的MnS對(duì)管線的韌性、焊接性能、應(yīng)力腐蝕斷裂等性能都有著不可忽視的影響。武漢科技大學(xué)的學(xué)者以不同S含量的X80管線為研究對(duì)象，通過加入不同的鈦含量控制MnS的生成，使其生成Ti4C2S2。運(yùn)用Factsage軟件模擬計(jì)算，探討了Ti含量對(duì)MnS析出的影響，計(jì)算得到了不同S含量下Ti4C2S2析出時(shí)的臨界Ti含量。在實(shí)驗(yàn)室條件下，制作了不同Ti、S含量下的試樣，采用SEM、EDS 觀察不同條件下試樣中夾雜物的形貌、尺寸和成分變化。研究表明，管線中加入鈦合金可以使MnS轉(zhuǎn)化生成Ti4C2S2，且隨鋼中S含量的提高其要求轉(zhuǎn)化生成Ti4C2S2的Ti含量也需提高。

隨著石油、天然氣工業(yè)的發(fā)展，管線鋼的需求量增加。生存條件的日益惡化，對(duì)管線鋼的質(zhì)量要求愈來愈嚴(yán)格，管線鋼中的MnS對(duì)管線鋼的韌性、焊接性能都有著顯著的影響，同時(shí)條狀硫化物是裂紋源，易導(dǎo)致氫致裂紋。尤其當(dāng)輸氣介質(zhì)中含有H2S、CO2等腐蝕性氣體時(shí)氫致裂紋更易發(fā)生。為了減小MnS夾雜物對(duì)鋼性能的危害，高級(jí)別管線鋼一般要求Ｓ的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于(30～50)×10-6，甚至10×10-6，通過在精煉過程中進(jìn)行鈣處理或加稀土處理，使條狀MnS夾雜物變性為危害較小的紡錘形或者球形的CaS或CaO-Al2O3-CaS復(fù)合夾雜物。

隨著“供給側(cè)改革”、“一帶一路”和“中國(guó)制造2025”等國(guó)家重大戰(zhàn)略的實(shí)施和推進(jìn)，石油化工等工程項(xiàng)目也逐步提上日程，以輕質(zhì)、耐高溫、耐腐蝕為發(fā)展方向的材料將成為熱點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)鈦及鈦合金產(chǎn)品的需求。記者在2016年鈦年會(huì)上見到了中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院研究員宋生印，并針對(duì)鈦合金材料在石油行業(yè)油井管應(yīng)用方面等問題對(duì)他進(jìn)行了采訪。美國(guó)能源部公布的數(shù)據(jù)顯示，近30年來，全球石油天然氣井深平均增加了一倍以上，并且繼續(xù)呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)我國(guó)幾大石油公司的“十三五”規(guī)劃預(yù)測(cè)，2015～2017年期間，油井管年平均需求量約為350萬噸，隨著需求量的不斷擴(kuò)大，石油天然氣井深勘探開發(fā)也不斷向深井、超深井、惡劣腐蝕環(huán)境和深海發(fā)展，這對(duì)油井管服役條件的要求也越來越高。同時(shí)，在我國(guó)“十三五”期間，川渝地區(qū)將成為中石油和中石化的主要戰(zhàn)區(qū)，中海油的開采也將逐漸向深海推進(jìn)，而目前川渝地區(qū)油管套管腐蝕嚴(yán)重，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。因此，一種耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)，且能滿足特殊服役條件的高性能的鈦材已成為我國(guó)乃至全世界在石油開采領(lǐng)域的迫切需求。