海洋油氣資源開發(fā)工程用特殊鋼材料分類及性能

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

使用這些高合金材料制備的海洋油氣資源開發(fā)工程用典型件，如儲(chǔ)運(yùn)設(shè)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(qiáng)度、高耐腐蝕性，或以上幾點(diǎn)兼而有之。通常而言，耐腐蝕性和強(qiáng)度是海洋平臺(tái)用特殊鋼材料的兩個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。

目前，海洋平臺(tái)用*特殊鋼鋼種主要包括超級(jí)奧氏體不銹鋼、超級(jí)鐵素體不銹鋼、高強(qiáng)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(shè)計(jì)不同，性能各有所長(zhǎng)。

a、高M(jìn)o含量的Cr-Ni-Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼

對(duì)于超級(jí)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(yōu)異的耐局部腐蝕和均勻腐蝕的能力，其點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN值（Cr+3.3Mo+16N）（關(guān)于PREN，小編在之前的《特鋼圈都需了解的PREN耐點(diǎn)蝕當(dāng)量，究竟是個(gè)什么？》一文講過，有興趣的讀者移步閱讀）一般都達(dá)到30以上，部分材料甚至高達(dá)50以上。高PREN值確保了此類材料優(yōu)異的耐蝕性能；同時(shí)合理的N合金化使其兼具了較高的強(qiáng)度和塑韌性的平衡。

典型牌號(hào)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(duì)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(zhì)復(fù)雜的海洋條件下，比超級(jí)奧氏體不銹鋼具有更為突出的耐局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕性能?？蓮V泛應(yīng)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(jī)等工礦條件。

典型牌號(hào)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

*的N合金含量大幅度提升了材料的強(qiáng)度指標(biāo)，使其具有室高溫條件下顯著優(yōu)異的強(qiáng)度性能，由于采用了Mn-N代Ni成為奧氏體穩(wěn)定元素，使其在性能優(yōu)異的同時(shí)具有較低的使用成本，是滿足現(xiàn)場(chǎng)工況又具備超性價(jià)比的材料。由于近年來其合金體系的不斷優(yōu)化，以及一定的Mo元素加入，使其也具備了優(yōu)良的耐局部腐蝕性，Cr含量的不斷提升以及C元素的進(jìn)一步降低，改善了材料的耐晶間腐蝕性能，有著較大的基礎(chǔ)應(yīng)用前景。

典型牌號(hào)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(fā)工程特殊鋼應(yīng)用領(lǐng)域

高性能奧氏體和超級(jí)奧氏體不銹鋼及耐蝕合金產(chǎn)品已在海洋平臺(tái)上方、水下輸送管道及泵閥、井下鉆探三大類應(yīng)用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

目前已在數(shù)百個(gè)海洋油田的平臺(tái)建設(shè)中的大量使用，具體應(yīng)用領(lǐng)域如下：

a、海洋平臺(tái)上方

海水脫鹽系統(tǒng)：254SMO、31合金、Nicrofer33；

海水管道：254SMO、Incoloy825；

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

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

離心分離機(jī)：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(jī)：904L、AL-6XN（N08367）（N08367）。

b、深海井下鉆探

MWD無磁腔室、無磁鉆鋌、穩(wěn)定器、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)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(fù)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(dòng)管：Inconel625、254SMO、AL-6XN（N08367）、Sanicro28、Incoloy825；

歧管：254SMO、AL-6XN（N08367）、NAS800HT。

d、其他單元

平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)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(tǒng)：316L、P530。

海洋平臺(tái)用特殊鋼材料在國(guó)外早已商業(yè)化生產(chǎn)多年，代表性的生產(chǎn)廠商包括德國(guó)VDM、奧托昆普（Outokumpu）、美國(guó)ATI、美國(guó)SMC、美國(guó)HAYNES、日本冶金（Yakin）、日本新日鐵住金、瑞典山特維克（Sandvik）、美國(guó)卡朋特（Carpenter）等企業(yè)集團(tuán)。其中不乏這些企業(yè)的產(chǎn)品和牌號(hào)。