國外海洋工程用超級耐蝕合金

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國外海洋工程用超級耐蝕合金

與陸地油氣開采相比，海洋環境洋流變化劇烈、海水溫度和壓力隨深度變化大、海底巖層結構與陸地井迥異。海洋油氣中H2S，CO2和Cl-等的含量普遍較高，海底微生物種類復雜，化學腐蝕和微生物腐蝕能力都很強。因此，海洋油氣開采平臺用特殊鋼材料如不銹鋼、耐蝕合金等普遍要求高耐蝕、高強高韌和高耐磨等性能特點。國外先進的海洋油氣資源鉆采、加工、輸運等環節均應用了大量的超級不銹鋼和耐蝕合金材料。所謂的“超級”不銹鋼材料，與傳統不銹鋼材料相比，一般是指高Ni/Cr/Mo、高純凈度、采用N 合金化或變形工藝強韌化的一類高性能不銹鋼材料，如超級奧氏體、超級鐵素體、超級雙相不銹鋼以及鎳基或鐵鎳基耐蝕合金等。

與海洋平臺用微合金化結構鋼材料不同，海洋平臺用特殊鋼材料普遍都是高合金體系的Ni-Cr或Cr-Ni-Mo基不銹鋼、超級不銹鋼或耐蝕合金材料，一般都具有高耐點蝕當量、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平臺典型件如儲運、工藝管道、脫鹽、換熱器、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、高耐蝕性或兼而有之。通常而言，耐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。目前國外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而性能各有所長。

(1)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和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，其耐點蝕當量PREN值(Cr+3.3Mo+16N)一般都達到30以上，部分材料甚至高達50以上，這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。

(2)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和Mo 元素含量更高，在熱帶水域和離子介質復雜的條件下比超級奧氏體不銹鋼具有更為突出的耐局部腐蝕及耐應力腐蝕性能?？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。

(3)高氮奧氏體不銹鋼。極高的N元素含量大幅度提升了材料的強度指標，使其具有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生產成本。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能，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。

高性能的海洋平臺用特殊鋼材料在國外早已商業化生產多年，典型的生產廠商包括瑞典山特維克(Sandvik)、德國蒂森克虜伯(ThyssenKrupp)、芬蘭奧托昆普(Outokumpu)、日本冶金(Yakin)、美國阿里根尼(ATIAllegheny)、美國特種金屬(SMC)、奧地利伯樂(Bohler)、美國卡朋特(Carpenter)等，其中有代表性的是海洋油氣資源開發工程用高性能Cr-Ni-Mo-N體系超級奧氏體不銹鋼和耐蝕合金材料。

(摘編自中國腐蝕與防護網)