N80套管机械性能.docx

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N80套管机械性能

套管和油管用无缝钢管J5五、K5五、N80、L80、P110力学性能化学成份

J5五、K5五、N80、L80、P110力学性能化学成份

标准：

APISPEC5CT——美国石油学会标准

用途：

要紧生产钢管牌号：

尺寸公差:

力学性能：

标准

牌号

抗拉强度（MPa）

屈服强度（MPa）

伸长率（％）

硬度

APISPEC5CT

J55

≥517

379～552

查表

K55

≥517

≥655

N80

≥689

552～758

L80（13Cr）

≥655

552～655

≤241HB

P110

≥862

758～965

化学成份:

标准

牌号

化学成分（％）

Als

APISPEC5CT

合金管

　合金管经常使用执行标准：

　　GB/T8162----中国国家标准

　　GB3087——中国国家标准

　　GB5310——中国国家标准

　　ASMESA210——美国锅炉及压力容器标准

　　ASMESA213——美国锅炉及压力容器标准

　　DIN17175——联邦德国工业标

　　合金管用途：

　　用于低中压锅炉（工作压力一样不大于，工作温度在450℃以下）的受热面管子；用于高压锅炉（工作压力一样在以上，工作温度在450℃～650℃之间）的受热面管子、省煤器、过热器、再热器、石化工业用管等。

　　合金管要紧生产牌号：

　　20MnG、25MnG、15CrMoG、35crmo,42crmo,12Cr2MoG、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB、10Cr9Mo1VNb、10crmoal,,SA210A一、SA210C、SA213T1一、SA213T1二、SA213T2二、SA213T23、SA213T9一、SA213T9二、Ⅲ、15Mo3、13CrMo44、10CrMo910等.

合金管尺寸公差：

钢管种类

外径（D）

壁厚（S）

冷拔管

钢管外径（mm）

允许偏差（mm）

钢管壁厚（mm）

允许偏差（mm）

＞30～50

＞3～20

±10％

合金管力学性能：

标准

牌号

抗拉强度（MPa）

屈服强度（MPa）

伸长率（％）

硬度

GB3087

335～475

≥195

≥24

410～550

≥245

≥20

GB5310

20G

410～550

≥245

≥24

20MnG

≥415

≥240

≥22

25MnG

≥485

≥275

≥20

15CrMoG

440～640

≥235

≥21

12Cr2MoG

450～600

≥280

≥20

12Cr1MoVG

470～640

≥255

≥21

12Cr2MoWVTiB

540～735

≥345

≥18

10Cr9Mo1VNb

≥585

≥415

≥20

ASMESA210

SA210A-1

≥415

≥255

≥30

≤143HB

SA210C

≥485

≥275

≥30

≤179HB

ASMESA213

SA213T11

≥415

≥205

≥30

≤163HB

SA213T12

≥415

≥220

≥30

≤163HB

SA213T22

≥415

≥205

≥30

≤163HB

SA213T23

≥510

≥400

≥20

≤220HB

SA213T91

≥585

≥415

≥20

≤250HB

SA213T92

≥620

≥440

≥20

≤250HB

DIN17175

Ⅲ

410～530

≥255

≥21

15Mo3

450～600

≥270

≥22

13CrMo44

440～590

≥290

≥22

10CrMo910

480～630

≥280

≥20

[]

合金管化学成份：

标准

牌号

化学成分（％）

GB3087

～

≤

～

≤

～

≤

～

≤

GB5310

20G

～

≤

20MnG

～

≤

25MnG

～

≤

15CrMo

～

≤

～

≤

12Cr2MoG

～

≤

～

≤

～

≤

12Cr1MoV

～

≤

～

≤

～

12Cr2MoWVTiB

～

≤

～

≤

～

B～

10Cr9Mo1VNb

～

≤

～

≤

～

≤

～

ASMESA210

SA210A-1

～

≥

～

≤

SA210C

～

≥

～

≤

ASMESA213

SA213T11

～

≤

～

SA213T12

～

≤

～

≤

～

SA213T22

～

≤

～

≤

～

SA213T23

～

≤

～

≤

～

≤

～

B～

～

≤

SA213T91

～

≤

～

≤

～

≤

～

SA213T92

～

≤

～

≤

～

≤

～

≤

～

B～

～

DIN17175

Ⅲ

≤

～

≤

15Mo3

～

≤

～

13CrMo44

～

≤

～

10CrMo910

～

≤

～

≤

～

≤

　合金治理论计算：

　　（外径-壁厚）*壁厚*=每米的重量。

　　合金管的分类：

　　合金管（Alloypipe）是无缝钢管的一种，其性能要比一样的无缝钢管高很多，因为这种钢管里面含Cr比较多，其耐高温、耐低温、耐侵蚀的性能是其他无缝钢管比不上的，因此合金管在石油、化工、电力、锅炉等行业的用途比较普遍。

　　钯合金管用于氢气与杂质的分离。

　　钯管纯化氢的原理是，在300—500℃下，把待纯化的氢通入钯管的一侧时，氢被吸附在钯管壁上，由于钯的4d电子层缺少两个电子，它能与氢生成不稳固的化学键（钯与氢的这种反映是可逆的），在钯的作用下，氢被电离为质子其半径为×1015m，而钯的晶格常数为×10－10m（20℃时），故可通过钯管，在钯的作用下质子又与电子结归并从头形成氢分子，从钯管的另一侧逸出。

在钯管表面，未被离解的气体是不能透过的，故可利用钯管取得高纯氢。

尽管钯对氢有独特的透过性能，但纯钯的机械性能差，高温时易氧化，再结晶温度低，易使钯管变形和脆化，故不能用纯钯作透过膜。

在钯中添加适量的IB族和Ⅷ族元素，制成钯合金，可改善钯的机械性能11.汽车半轴套管用无缝钢管（GB3088-82）是制造汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管钯合金中，银约占20—30％，其他成份（如金等）的含量＜5％。

　　目前应用的钯合金中，银约占20—30％，其他成份（如金等）的含量＜5％。

氢透过钯合金的速度与温度、膜的厚度及渗透摸双侧的原料氢和纯氢的压力差（P）有关。

升高温度，增大P及减小膜的厚度，会使透氢速度增加。

但温度升高，将使渗透膜的抗拉强度降低。

因此，钯管的利用温度通常操纵在450℃左右。

某些杂质可致使钯中毒，使透气性能变坏，乃至可使膜受到破坏。

能引发钯中毒的物质有：

汞、砷化物、卤化物、油蒸气、含硫和含氨物质和粉尘等。

钯合金可制成管状（称为钯管）或膜片（称钯膜）。

　　ABS合金管及专用冷熔胶确实是其中之一普遍利用于建筑给水和中央空调专门在建筑给水立管和中央空挪用管中应用具有.PC/ABS合金也能够制作汽车外装件，如汽车车轮罩、反光镜外壳、尾灯罩等。

PC/ABS具有良好的成型性，可加工汽车大型部件，如汽车挡泥板。

　　钢管作为钢铁产品的重要组成部份，因其制造工艺及所用管坯形状不同而分为无缝钢管（圆坯）和焊接钢管（板，带坯）两大类。

　　钯管纯化氢的原理是在300—500℃下把待纯化的氢通入钯管的一侧时氢被吸附在钯管壁上由于钯的4d电子层缺少两个电子它能与氢生成不稳固的化学键（钯与氢的这种反映是可逆的）在钯的作用下

　　合金管的分类情形

（1）无缝钢管

　　因其制造工艺不同，又分为热轧（挤压）无缝钢管和冷拔（轧）无缝钢管两种。

冷拔（轧）管又分为圆形管和异形管两种。

　　a．工艺流程概述

　　热轧（挤压无缝钢管）：

圆管坯加热穿孔三辊斜轧、连轧或挤压脱管定径（或减径）冷却坯管矫直水压实验（或探伤）标记入库。

　　冷拔（轧）无缝钢管：

圆圆管坯加热穿孔打头退火酸洗涂油（镀铜）多道次冷拔（冷轧）坯管热处置矫直水压实验（探伤）标记入库。

　　b．无缝钢管，因其用途不同而分为如下假设干品种：

　　GB/T8162-2020（结构用无缝钢管）。

要紧用于一样结构和机械结构。

其代表材质（牌号）：

碳素钢20、45号钢；合金钢Q34五、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。

　　GB/T8163-2020（输送流体用无缝钢管）。

要紧用于工程及大型设备上输送流体管道。

代表材质（牌号）为20、Q345等。

　　GB3087-2020（低中压锅炉用无缝钢管）。

要紧用于工业锅炉及生活锅炉输送低中压流体的管道。

代表材质为10、20号钢。

　　GB5310-2020（高压锅炉用无缝钢管）。

要紧用于电站及核电站锅炉上耐高温、高压的输送流体集箱及管道。

代表材质为20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。

　　GB5312-1999（船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管）。

要紧用于船舶锅炉及过热器用I、II级耐压管等。

代表材质为360、410、460钢级等。

　　GB6479-2000（高压化肥设备用无缝钢管）。

要紧用于化肥设备上输送高温高压流体管道。

代表材质为20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。

　　GB9948-2006（石油裂化用无缝钢管）。

要紧用于石油冶炼厂的锅炉、热互换器及其输送流体管道。

其代表材质为20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。

　　GB18248-2000（气瓶用无缝钢管）。

要紧用于制作各类燃气、液压气瓶。

其代表材质为37Mn、34Mn2V、35CrMo等。

　　GB/T17396-1998（液压支柱用热轧无缝钢管）。

要紧用于制作煤矿液压支架和缸、柱，和其它液压缸、柱。

其代表材质为20、4五、27SiMn等。

　　GB3093-1986（柴油机用高压无缝钢管）。

要紧用于柴油机喷射系统高压油管。

其钢管一样为冷拔管，其代表材质为20A。

　　GB/T3639-1983（冷拔或冷轧周密无缝钢管）。

要紧用于机械结构、碳压设备用的、要求尺寸精度高、表面光洁度好的钢管。

其代表材质20、45钢等。

　　GB/T3094-1986（冷拔无缝钢管异形钢管）。

要紧用于制作各类结构件和零件，其材质为优质碳素结构钢和低合金结构钢。

　　GB/T8713-1988（液压和气动筒用周密内径无缝钢管）。

要紧用于制作液压和气动缸筒用的具有周密内径尺寸的冷拔或冷轧无缝钢管。

其代表材质为20、45钢等。

　　GB13296-2007（锅炉、热互换器用不锈钢无缝钢管）。

要紧用于化工企业的锅炉、过热器、热互换器、冷凝器、催化管等。

用的耐高温、高压、耐侵蚀的钢管。

其代表材质为0Cr18Ni九、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

　　GB/T14975-2002（结构用不锈钢无缝钢管）。

要紧用于一样结构（宾馆、饭馆装饰）和化工企业机械结构用的耐大气、酸侵蚀并具有必然强度的钢管。

其代表材质为0-3Cr13、0Cr18Ni九、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

　　GB/T14976-2002（流体输送用不锈钢无缝钢管）。

要紧用于输送侵蚀性介质的管道。

代表材质为0Cr13、0Cr18Ni九、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo二、0Cr18Ni12Mo2Ti等。

　　YB/T5035-1993（汽车半轴套管用无缝钢管）。

要紧用于制作汽车半轴套管及驱动桥桥壳轴管用的优质碳素结构钢和合金结构钢热轧无缝钢管。

其代表材质为4五、45Mn二、40Cr、20CrNi3A等。

　　APISPEC5CT-1999（套管和油管标准），是美国石油学会（AmericanPetreleumInstiute简称"API"）编制并发布的活着界各地通用。

其中：

套管：

由地表面伸进钻井内，作为井壁衬的管子，其管子之间通过接箍连接。

要紧材质为J5五、N80、P110等钢级，和抗硫化氢侵蚀的C90、T95等钢级。

其低钢级（J5五、N80）可为焊接钢管。

油管：

由地表面插入套管内直至油层的管子，其管子之间通过接箍或整体连接。

其作用于是抽油机将油层石油经油管输送到地面。

要紧材质为J5五、N80、P110、和抗硫化氢侵蚀的C90、T95等钢级。

其低钢级（J5五、N80）可为焊接钢管。

　　APISPEC5L-2000（管线管标准），是美国石油学会编制并发布的，活着界各地通用。

　　管线管:

是把轴出地面的油、气或水，通过管线管输送到石油和天然气工业企业。

管线管包括无缝和焊接管两种，其管端有平端、带螺纹端和承口端;其连接方式为端头焊接、接箍连接、承插连接等。

该管要紧材质为B、X4二、X5六、X6五、X70等钢级。

　　钯合金管用于氢气与杂质的分离。

在钯管表面，未被离解的气体是不能透过的，故可利用钯管取得高纯氢。

尽管钯对氢有独特的透过性能，但纯钯的机械性能差，高温时易氧化，再结晶温度低，易使钯管变形

抗硫化氢应力侵蚀石油套管

溜心花缘

抗硫化氢应力侵蚀石油套管

系列产品的开发与应用

许文妍付继成孙炜赵游云唐

天津钢管公司，天津，300301

摘要天津钢管公司伉硫化氧应力lea蚀石油套管系列产品套管研制项目运用了实验室的套管硫化

氢应力侵蚀的机理研究功效，实现了该产品系列的独立设计;运用纯净钢冶炼和夹杂物变性技术，解

决了P,S等有害元素和长条状Mns对套管抗硫化氢应力侵蚀极为不利的阻碍问题:

运用适当的热处置

工艺，解决了长钢管淬火夸曲变形和易产生裂纹的质量问题:

运用独特的钢管残余应力操纵技术，解

决r高强度伉硫化氧套管处于硫化裁应力侵蚀灵敏区.抗硫化氢应力侵蚀门坎值低的技术难题.由此，

天津钢管公司形成J自己的抗硫化氢套管制造技术，生产出J有自己独立知识产权的抗硫化氢应力腐

蚀石油套管系列产品.

关键词套管硫化氮应力侵蚀开发应用

1前言

世界油气田中大约1/3含有硫化氢气体。

我国许多油田，如四川、民庆、华北、新疆、

江汉等油田的油气层中都含有硫化氢，其中尤以四川汕田为甚，它是世界上侵蚀最严峻的油

气田之一。

国外也有许多含硫化氢的油气田，如美国的巴罗马油田、加拿大的平切尔湾油田。

一般套管在用于含硫化氢的油气资源开采时，套管在利用应力和硫化氢气体的作用下，往往

会在受力远低于其本身M服强度时突然发生脆断〔这种现象称为硫化氢应力侵蚀），轻者造

成套管柱或核口井报废，重者会造成i和0，使硫化氢随汕气一同外溢，造成整台钻机及周围

生态环境的庞大破坏。

因此，开采含硫化氢的油气资源就必需利用抗硫化氢套管。

抗硫化氢套管是高技术含量的产品，其生产技术活着界范围内被视为顶尖技术而严格保

时，就因外方对我国的技术保密无法引进那时（八十年代末）世界先进的抗硫化氢套管的制

造技术和窍门。

我国高强度抗硫化氢套管C期以来完全依托入口。

这种严峻受制于人的状况

对我国子，汕!

一业的进展极为不利。

在上述情形卜，为打破国外垄断，通过白己的尽力把握全数抗硫化氢套管的制造技术，

开发具有独立知识产权的高强度抗硫化氢套管产品，参与市场竞争。

犬津钢管公司凭借自己

先进的套管生产技术设备、先进的科研手腕、高素养的科研人员，在市场调研、侵蚀环境研

究、侵蚀机理研究和]:

艺技术分析基础上，拟定了抗硫化氢应力侵蚀套管研制方案，并第一

与四川油田达到了试用协议。

犬津钢管公司依照四川油田天然气中硫化氢含量高、硫化氢应

力侵蚀现象极为严峻的特点，提出了达到世界先进水平的抗硫化氢应力侵蚀套管的技术指

标，运用实验室的套管硫化氢应力侵蚀的机理研究功效，实现了该产品系列的独立设计:

运

用纯净钢冶炼和夹杂物变性技术，解决了P,S等有害元素和长条状Mns对套管抗硫化氢应

力侵蚀极为不利的阻碍问题:

运用适当的热处置1二艺和选抒适合的淬火介质，解决了长钢管

淬火弯曲变形和易产生裂纹的质量问题:

运用独特的钢管‘次定径、热矫直和去除应力处置

技术。

解次了高强度抗硫化氢套管处于硫化氢应力侵蚀灵敏琢,抗硫化氢应力侵蚀门坎值低

的技术难题。

前后研制开发成功了API标准的C90,T95抗硫化氢应力侵蚀石油套管，并在

此基础上形成了天津钢管公司自己的抗硫化氢应力侵蚀石油套管系列产品，钢级包括

-91一

TP90S.TP90SS,TP95S和TP80SS:

规格为4112'-9518':

扣型包括长圆扣和偏梯扣。

经

测试，天津钢管公司抗硫化氢套管的化学成份、机械性能、夹杂物、品粒度、抗硫化氢应力

侵蚀性能和其他利用性能全面知足了APISPECSCT和中国石油物资装备总公司“套管定货

补充技术条件”的要求，在通过油田下井实验以后，现已批量供货.在国内油田推行利用，

并出口到加拿大。

形成了自己的抗硫化氢套管制造技术，生产出了有自己独立知识产权的抗

硫化氢应力侵蚀石油套管系列产品。

硫化氢应力侵蚀的机理研究

侵蚀环境研究

四川、淇黔贵油田气藏埋藏深，大多数地层可钻性差，研磨性强。

近千年钻探的要紧目

的层均在4000^-6000m，已钻气井最深达7175m.1994年川东地域气井平均深为4532m,

多数气田存在边水、底水和含HIS.81个气田中，85%的气田具有封锁型的边水、底水。

80%的气田含HIS量大于20mg/m3,最高达4938/耐。

气井深层温度高，一样80℃左右，

有的井高达191'C。

由于存在HIS,C02,CI一和水等侵蚀介质，侵蚀的种类会更多，除以

阳极溶解为土的HIS应力侵蚀，还会伴随发生点蚀、裂缝侵蚀等。

套管的氮致滞后断裂

分子态的HIS大最生成原子氢被钢的表面所吸附，套管在受力状态下利用，通过应力

诱导扩散.氢将向钢中的夹杂物（专门是长条状MnS夹杂）及某些显微缺点部位积聚形成

侵蚀开裂在常温时比高于或低于常温时更易发生，大多数研究者以为30℃左右时开裂敏

感性最高。

含有HIS的溶液偏酸性，PH值在3^-4时开裂灵敏性最大。

钢的屈服强度或屈

强比愈高，硫化物的开裂灵敏性也愈大，形变速度低，硫化物开裂灵敏性增加见图1。

3阻碍因紊

3.】化学元素对硫化氢应力侵蚀的阻碍及钢种设计

Mn:

Mn增进有害元素P,S,Sn.Sb等向品界偏析.偏析在晶界的P.Sn,Sb等和H

能发生交互作用，从而使晶界键合力大幅度卜降，容易引发氢致沿品断裂。

降低Mn含量可

提高抗HIS性能.

P,S:

P和S是杂质元素。

为提高韧性和耐蚀性，要尽可能降低其含量。

但又不能不考虑

-92-

炼钢的本钱，可是为了取得更好的抗H2S应力侵蚀性能，其含量最好为

P<%,S<%,

Cr:

Cr关于减慢C02-H2S-CI一环境中的侵蚀速度极为有利;另方面它的弥散碳化物也

是氢的强陷阱，因此Cr的含量要足够。

Mo:

是最有效的抗H2S元素，它可和S一路形成弥散的析出物，从而使固溶S降低，另方

面弥散的Mo2C是氢的强陷阱，从而使可扩散富积的氢量大人降低。

M。

也可阻碍P偏析。

对抗H2S阻碍不大，碳量要紧考虑强度和韧性的搭配来确信。

综合上述合金元素对硫化氢应力侵蚀的不同阻碍，针对四川汕田侵蚀环境的特点和天津

钢管公司的生产技术条件，确信了天津钢管公司中碳Cr

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