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钛在滨海石油生产中的应用

[ 信息发布:本站 | 发布时间:2008-12-23 | 浏览:243 ]

事实表明,在滨海石油生产中使用钛及其合金具有10大优点:比强度高;耐蚀性优异;弹性模量低;疲劳性能好;易于冷成形;容易焊接;合金种类多;费用稳定;重量轻.已经大量生产和投放市场.虽然在过去5a里,钛及其合金的最终产品和市场发生了重大变化,但全世界的钛产量保持相对稳定.冷战结束后,军工用钛大量减少,从而为钛及其合金在滨海石油生产中的广泛应用创造了极好机会,这个问题已经引起国内外有关工业部门的注意,其前景是非常光明的.
已经用于和正在考虑用于滨海石油生产的钛及其合金如下见表1.


用于和正在考虑用于滨海石油生产的钛及钛合金种类
成分 最低屈服强度/MPa 用途
工业纯钛 127 板式换热气*
工业纯钛 276 管式换热气*,海水管道*
Ti-0.3Mo-0.8Ni 345 管式换热气*,临时管道与电缆,横梁*,立管,输送管线
Ti-3Al-2.5V 483 横梁,临时管道与电缆,立管,输送管线,增压装置管道*
Ti-3Al-2.5V-0.05Pd 483 横梁,立管,输送管线,管道
Ti-6Al-4V ELI
(最大氧含量为0.13%) 759 钻井立管*,生产和输出立管,锥形应力街头*,紧固件*
Ti-6Al-4V-0.05Pd 827 锥形应力街头,生产和输出立管
Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo(β-С) 紧固件*,带管的生产装置*,各种工具*



由此可见,在滨海石油生产中所使用的钛材中,既有强度比较低的工业纯钛,也有高强度和可时效的钛合金.
随着石油开采深度的增加,滨海石油开采设备将需要重量较轻、强度更大和耐蚀性更好的材料,以保证其靠性,延长使用寿命.
在低压水系统中,工业纯钛已取代6Mo奥氏体钢,主要用在顶部,用钛原因是安装费用低可以经受高达90℃的缝隙腐蚀.
海底开采石油用的高压采油管已经采用了钛材,旨在减轻重量、降低成本和避免破坏.
人们正在研究利用Ti-3Al-2.5V合金制造软蛇管;据报道,国外已经建立了少量的这种装置,目前正在进行评价;此外,还考虑了其它一些用途,其中包括需要比工业纯钛强度更高的场合.
现在,φ38mm的Ti-6Al-4V ELI合金无缝管材,在海底管道获得了应用.
统计数字表明,迄今已有数百万磅钛及其合金加工产品应用在滨海石油开采中,随着用途的不断扩大,这一数字还会继续提高.从重量、强度和抗腐蚀能力的角度出发,选用钛及其合金是唯?明智的选择.
在美国大陆石油公司的Heidrun TLP工程中,指定采用钛钻井立管,这种立管的直径约为508mm,整个长度为12192mm.它由3部分组成,中心部分是普通的管道,而两端部分则是锻造和机械加工的,其材质是Ti-6A1-4V ELI钛合金.
Heidrun工程平台上探孔的内径为900mm,它是冷成形后焊接而成的,与其相连的配件和管道也是用工业纯钛(Qr2)制造的.
英格兰的Bunting钛公司加工了钛输送管道,用钛输送管道取代带有橡皮衬里的碳钢输送管道,其重量减轻80%,从而降低了支承构件的重量,也提高了耐蚀能力.
在Norskc Shell的Troll工程中,使用了直径为1016mm的气/水换热器管,这种由工业纯钛(Gr.2)制成的管子需要具有100年以上的工作寿命周期.据报道,位于挪威Permascand的一家公司采用冷成形?焊接方法生产了这种管材.
位于美国得克萨斯州休斯顿市的Cooper-Cameron石油工具有限公司利用Ti-6Al-4V ELI合金挤压生产一种立管,投入Green-Canyon工程,所用管材的直径为295mm和346mm,长度为10668?11582mm.有报道说,这套装置已经在1995年5月份开始运行.
Mobil的Stariord‘A‘工程中安装了工业纯钛镇流水系统管道构件.由直径为457mm的工业纯钛焊接管取代了碳钢管.此外,还可以利用工业纯钛制造顶部阀门.
国外一些公司在滨海石油生产中使用钛及钛合金的概况如下:


用 途 材 料
应用接头 Ti-6Al-4V ELI
灭火用水系统 工业纯钛
海水排出口管接头 工业纯钛
钻孔立管 Ti-6Al-4V ELI
水镇流系统 工业纯钛
管街头 工业纯钛
贯穿管接头,海水入口/出口 工业纯钛
GBS水镇流系统 工业纯钛
增压泵管线 Ti-3Al-2.5V
支撑系统管件 工业纯钛
水管 工业纯钛
海水提升管 工业纯钛
氯化处理系统 工业纯钛
泵,箱,阀,管 工业纯钛
板式换热器 工业纯钛
管式换热器 工业纯钛
电解电极 工业纯钛
管道及其配件 工业纯钛
检修孔 工业纯钛
加工的导管 工业纯钛