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钛合金管在石油钻井领域的应用前景及优异性能

发布时间:2020-12-07 07:04:50 浏览次数 :

钛合金是一种高强度耐腐蚀性金属材料,在我国资源极其丰富。钛合金材料的性能特点为: 优异的耐酸性气体与海水耐蚀性能、极高的比强度,这些特点决定了在石油钻井行业的广泛应用前景。钛合金管在钻井中应用领域包括钻杆、油套管、连续管、隔水管,钛合金钻杆以其重量轻,比强度高可取代钢钻杆延伸三维水平井与大位移井的延伸能力,减少钻杆与驱动系统的故障; 钛合金油套管性价比可取代镍基合金管; 钛合金连续管可以大幅度提升连续管作业适用的井深范围,使我国所有井都可以应用连续管进行作业; 钛合金隔水管可以提升平台适用水深,避免海水对隔水管腐蚀。

钛合金管

钛合金是以钛为基体,加入其他元素组成的合金,钛合金的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关,其特点是比强度高、热强度高、抗蚀性好、低温性能好、化学活性大、导热系数小、弹性模量小、无磁。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性,相继对其进行研究开发,并得到了实际应用。目前钛合金管主要用于制作飞机发动机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。

一、钛合金管材料的性能

1、 优异的耐酸性气体腐蚀性能

钛合金具有优异的抗硫化物应力腐蚀性能,抗点腐蚀性能,对氢致开裂不敏感,可在含 H2S、Cl-和CO2共存条件下服役。

2. 优异的海水耐蚀性能

几种海洋工程用金属材料在流动海水中腐蚀速率的比较如表 1。

1.jpg

从表 1 可以看出,钛合金在海水中没有腐蚀,而与之对比的不锈钢达到每年腐蚀 0. 029 ~ 0. 07 mm之间。

3、极高的比强度

几种舰船用金属材料的屈强比和比强度的对比如表 2。从表 2 中可以看出,钛合金具有强度高、变形能力强的特点,特别是其密度低,考虑构件本身重量因素优势更显著。

2.jpg

4、焊接性能好

钛及钛合金的焊接性能非常优越,焊接方式通常采用等离子或钨极氩弧焊,焊接过程应在惰性气体保护下或真空状态下进行,这较容易做到,而钛合金焊缝拉伸强度可达到管体强度的 90% 以上。

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