含二氧化碳天然气集输管道管材的优选
含二氧化碳天然气集输管道管材的优选
油 气 储 运 2009年 问题讨论含二氧化碳天然气集输管道管材的优选易成高3 宫 敬(中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室) 杨 勇 李晓冬(中国石油工程设计西南分公司)易成高 宫 敬等:含二氧化碳天然气集输管道管材的优选,油气储运,2009,28(6)76～78。
摘 要 分析了二氧化碳腐蚀对地面集输管道造成的严重危害,结果表明,分压、温度、流速等是影响二氧化碳腐蚀的重要因素。
通过设计研究和现场应用实践,初步获得了二氧化碳酸性天然气田集输管材的优选方法。
主题词 集输管道 天然气 CO 2腐蚀 管材 优选一、前 言 在油气开采过程中,石油和天然气中含有的二氧化碳(CO 2)对地面集输管道造成腐蚀甚至严重危害的事故频频发生,不仅给油气田开发带来了重大的经济损失,同时也造成了一定的环境污染。
近年来,我国牙哈凝析气田天然气的CO 2含量为0.6%～1%,采气管道材质为碳钢,从2002年开始地面管道已经多次发生刺漏。
英国北海的AL P HA 平台,油气中CO 2的含量为1.5%～3.0%,由碳锰钢X52制成的管道仅用了两个多月就发生了爆炸。
挪威的Ekofisk 油田,德国北部地区的油气田,美国的一些油气田以及中东油田等也存在CO 2腐蚀问题。
因此,无论在国内还是国外,CO 2腐蚀都已成为一个不容忽视的问题。
二、影响CO 2腐蚀机理的因素 天然气集输过程中,CO 2腐蚀最典型的特征表现为局部的点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀。
其中,台面状坑蚀的穿孔率很高,通常腐蚀速率可达3～7mm/a ,无氧时,腐蚀速率甚至高达20mm/a 。
实践表明,分压对于CO 2腐蚀起着决定性作用,另外,温度、流速、氯离子等也会对其产生重要的影响。
1、 分 压二氧化碳分压(P co 2)主要通过改变介质的p H值来影响腐蚀。
P co 2值越高,p H 值越低,去极化反应就越快,从而加速了管材的腐蚀。
对于P co 2的腐蚀程度,A PI 6A 标准将密闭输送流体的腐蚀性按照P co 2划分为三个等级,见表1。
含CO2气田不锈钢内衬复合钢管的选择及应用
表 １ 长深 １ 井气体性质
１ 气田开发对材 质选 择 的影响 因素
Ｃ Ｏ 溶入水后对钢铁有很 强的腐蚀 性 ，其主要 影 响因素包括 Ｃ Ｏ ： 分压 、 介质温度 、ｐ Ｈ值 ； 水溶液 中Ｃ １ 一 、 Ｈ Ｃ Ｏ ， 一 、Ｃ ａ 、Ｍ ｇ 及细菌等 的含量 ；介质载
困难 ，因而 ，其使用受 到限制 。 近 年 来 ，通 过 降 低 含 碳 量 以及 适 量 增 加 镍 和 钼 成分 ，使 １ ３ Ｃ ｒ马氏体不锈 钢焊接性 能得 到显著改 善 ，形成 了新 的超级马 氏体不锈钢 。超级马 氏体不 锈钢不仅耐腐蚀性 、可焊接性得到 了改善 ，而且具
２ 管道 材 料 性 能 对 比
马晓 红等 ．含 ｃ ０ ｚ 气 田不 锈钢 内衬 复合 钢 管 的选 择及 应 用 ．石 油规 划 设计 ，２ ０ １ ３ ，２ ４（２）：１ ８ ～２ １
摘要 油 气 田建设 后 期 ， 油 气组 分 日趋 复 杂 ，开 发 气 田多含 有 ＣＯ。 ，如 ， 长深 气 田 ＣＯ： 含 量
１ ８
第２ ４卷
第２ 期
石 油 规 划 设 计
２ ０ １ ３ 年３ 月
文章 编号 ：１ ０ ０ ４ － ２ ９ ７ ０（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ － ０ ０ １ ８ － ０ ４
马 晓 红
孙 锐 艳 丛 延 刚
王树 臣 。
（ １ ． 吉林 油田分 公 司勘察设 计院 ；２ ． 吉林 油 田公 司天然气 部 ；３ ． 吉林 油田公 司基 建工程 处 ）
第２ ４卷
第 ２期
石 油 规 划 设 计
１ ９
低 ；四是 ，流速。流速增加 ，腐蚀速率增大 。 因此 ，含 Ｃ Ｏ ｚ 气 田开发重要 的影 响因素之一为
双金属复合管在高压富含CO2天然气集输中的应用
双金属复合管在高压富含CO2天然气集输中的应用【摘要】针对气田气井天然气水和co2含量较高，腐蚀性较大，且在高压输送状态下腐蚀更加严重，为此从co2的腐蚀机理进行分析，研究影响co2腐蚀的因素，从而分析双金属复合管在此工况下的适应性。
【关键词】高压富含co2 双金属复合管天然气集输在0.1mpa压力和25℃温度下，co2饱和水溶液的ph值为3.7。
从腐蚀情况来看，co2腐蚀最典型的特征是呈现局部的点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀，均为不均匀性腐蚀，具有强腐蚀性，腐蚀穿透率很高，一般都达数毫米每年。
1.1 co2的腐蚀机理钢铁在除o2水中co2腐蚀机理，其阳极反应主要是fe的溶解，即：fe → fe2+ + 2e （式1）在环境温度下，裸钢在除o2水中的腐蚀是受氢析出动力学控制，而阴极析氢机制除了一般的电化学还原h3o+离子放电反应析氢外，既在低ph除了非催化的析氢机制：h3o+ + e → h + h2o （式2）除②反应外，还可以通过下述表面吸附催化作用h+还原反应析氢机制进行：co2 + h2o = h2co3 （式3）h2co3 + e =h+ + hco3- （式4）hco3- + h3o+ = h2co3 + h2o （式5）由此可以得出：不同金属材料具有不同的催化活性，而影响腐蚀速率；在一定ph范围（4～6），ph对阴极反应速度没有明显影响。
1.2 co2腐蚀的影响因素由于介质中的成分比较复杂，各种成分的含量各异，因此影响co2腐蚀特性的因素很多，大体可分为以下几个因素：（1）温度；（2）co2分压；（3）腐蚀产物膜；（4）气体流速；（5）ph、fe2+及介质组成。
这些因素可能导致钢的多种腐蚀破坏。
（1）温度：温度是co2腐蚀的重要影响参数，较多的结果表明在60℃附近co2腐蚀在动力学上有质的变化。
由于碳酸亚铁的溶解度具有负的温度系数，随着温度的升高而降低，因此在60℃～110℃之间，钢表面可生成具有一定保护性的腐蚀产物膜层，是腐蚀腐蚀速率出现过渡区，该温区内局部腐蚀较突出。
二氧化碳输送管道工程设计标准
二氧化碳输送管道工程设计标准
二氧化碳输送管道工程是一项广泛应用的工程技术，主要用于转
移和储存大量的二氧化碳气体，以实现其既定的生态保护或供求目的。
现代的二氧化碳输送管道工程设计和技术配备必须满足一定的环境和
安全要求，以保证其适用性和可靠性。
一、设计要求
1、安全性：要求工程的设计以及管道系统绝缘、内壁和原位处
理等保证安全使用，能够耐受来自地震、噪音、风险和入侵等潜在危
险而不受损害。
2、高效性：所有输送管道设计工程必须满足用户对设计规格高
效性的要求，如钢管尺寸、厚度、弯头处理等。
3、可靠性：工程设计必须充分考虑各种突发或长期的状况，如
地震、热变形或冷变形、重量超标等，以保证工程的可靠性。
4、耐久性：要求输送管道的设计工程能够满足不同外部和内部
影响而受到损坏的威胁，如金属材料选择等，以保证输送系统持久可靠。
二、技术供应
1、给排水系统：配有供应水源的给排水系统，其设备必须能够
满足水的质量及其有效使用，而不影响管道的安全使用和耐久性。
2、管道防腐：管道系统必须安装防腐性能良好的管道保护，以
确保管道的可靠性和耐久性。
3、控制系统：控制系统的设计必须符合安全和可靠性的要求，
可以保证外部安全环境下良好的运行状态。
总之，二氧化碳输送管道工程设计必须符合安全、耐久、高效、
可靠等标准，通过精心的设计、选择、施工等，才能提供满意的结果
和良好的使用体验。
天然气集输用管选材
80内蒙古石油化工2014年第6期天然气集输用管选材张正虎(中石化中原石油工程设计有限公司，河南濮阳457001)摘要：天然气作为一种绿色高效能源，应用越来越广泛。
世界各国对天然气需求量持续增加。
由于各地区天然气资源的分布不平衡，高压力、大流量的集输管网建设也迅速发展。
对大口径长输管道而言，钢管的选材至关重要。
选材中应考虑其强度、韧性、可焊性，输送腐蚀气体的管道还必须考虑钢材耐腐蚀性。
论述了影响钢材强度、韧性、可焊性的技术指标。
阐述了传输介质的不同破坏形式和腐蚀机理。
提出天然气集输用管选材应主要的问题及新的发展趋势。
关键词：天然气；强度；韧性；腐蚀；可焊性；屈强比中图分类号：T E973．04文献标识码：A文章编号：1006--7981(2014)06—0080一03城市燃气的气源正在由液化石油气、煤制气向天然气转换。
工业、农业对天然气的需求量也大幅增加。
于是，天然气输送管道的建设也蓬勃发展。
管道建设原则是在安全、稳定前提下，实现管道建设投资最小和运输费最低。
最佳方案是采用高钢级并相应提高输送压力。
由于管道所经地区环境大多很严酷，这就对管道提出了严格的技术要求。
本文通过对天然气集输管道的发展趋势、管道服役条件、管道失效形式及原因等方面的综合评价，对集输用管的强度、韧性、可焊性和耐腐蚀性四个方面提出了具体的技术要求‘1。
1强度技术要求1．1提高钢管强度的原因钢管的强度分屈服强度和抗拉强度。
屈服强度表示材料抵御塑性变形的能力；抗拉强度是指金属被拉断前所能承受的最大应力。
实际选材过程中，屈服强度一般选245M Pa--555M Pa。
抗拉强度一般选415M Pa一625M Pa。
并不是屈服强度越大越好。
因为屈服强度增大，钢材的韧性就会降低。
在安全、稳定的前提下，要想节约大量钢材，降低建设成本。
我国成功运行的管网，都是通过增大管道口径和提高输气压力来实现的。
西气东输一线工程确定了X70(屈服强度os=485M Pa)钢级。
天然气输送管道的材料选用及焊接研究
天然气输送管道的材料选用及焊接研究随着能源需求的不断增加，天然气已经成为了重要的能源资源之一。
然而，天然气的输送管道必须具备高强度、高耐久、高安全等特性，在选用材料和进行焊接的过程中需要高度重视。
本文将从天然气输送管道的材料选用及焊接研究角度，探讨这一话题。
一、天然气输送管道的材料选用1. 钢管材料作为天然气输送管道材料的主要成分，钢管材料具有高强度、耐用、可靠等特点。
与其他材料相比，钢管材料更适合于高压气体输送，这是因为钢管具有比较高的承受能力。
2. 铝合金材料铝合金材料具有重量轻、强度高等特性，因此也被广泛应用于天然气管道的建设。
与钢管相比，铝合金材料具备不锈蚀性和高耐腐蚀性等优点，因此被广泛应用于海上平台等场合。
3. 碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种新型高性能材料，其密度极低、强度极高、抗氧化性能较好等优点，使得它有望被应用到天然气输送管道这一领域。
但是，这种材料因其生产工艺复杂和造价较高等因素，目前的应用还存在一定的限制。
二、天然气输送管道的焊接研究1. 焊接材料管道的焊缝质量直接影响天然气输送管道的可靠性和安全性。
为了保证焊接质量，需要选用高质量、高强度的焊接材料，如焊丝、焊剂等。
2. 焊接工艺在焊接过程中，需要选用合适的焊接工艺。
目前使用的焊接工艺主要有电弧焊、气体保护焊和激光焊等。
每种焊接工艺都有其优点和缺点，需要根据具体情况选择合适的工艺。
3. 焊接缺陷在焊接过程中，可能会出现一些焊接缺陷，如焊缝裂纹、气孔等。
这些缺陷如果不能及时处理，会对天然气输送管道的安全造成很大影响。
因此，在焊接过程中需要严格遵守焊接规范和操作规程，以确保焊接质量。
三、未来展望随着科技的不断发展，天然气输送管道的材料选用和焊接工艺不断得到改进和升级，各种新型材料和新型焊接技术逐渐应用于天然气输送管道的建设中。
然而，在使用这些新型材料和技术的同时，注重安全和可靠性仍然是关键。
综上，天然气输送管道的材料选用及焊接研究是天然气行业中不可忽视的重要部分。
含CO2、H2S的酸性气管道选材方案对比
钢 骨架 塑 料 复 合管 大 多 选用 高 密度 聚 乙烯 ， 是
一
种 结 晶性非 极性 材料 ， 学性质 非 常稳定 ， 多种 化 耐
分别 用钢 骨架 塑料 复合 管 、 钢衬 塑管 、 钢 管为材 碳 碳
Ｈ２ ０ ８ ，ＣＯ：０ １ ，ＣＯ２ ８ １ ，Ｎ２ ： ．０ ． ９ Ａ ｏ ：６ ．９ ：
０ １ ，Ｈ２ ．６ Ｓ：２ ． ３ ， ＮＨ ：０ ０ ％ ， ＨＣＮ： ９ ３ ． ５
钢 的弹性 模 量通 常是 高密度 聚 乙烯弹性 模量 的 ２ ０倍 左右 ， ０ 由于钢 骨架 的加 强作 用 ， 骨 架塑 料 复 钢
２１ ０ ０年 第 ｌ Ｏ卷第 ２期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
气 体 净 化
・ ５ １ ・
含 Ｃ 、 酸 性 气 管 道 选 材 方 案 对 比 Ｏ２ Ｈ２ Ｓ的
郑 勇
（ 中国 五 环 工 程 有 限 公 司 ， 北 武 汉 湖 ４０ ２ ） ３ ２ ３
摘 要 ： 过 对 钢 骨 架 塑 料 复 合 管 、 钢 衬 塑 管 道 及 碳 钢 无 缝 管 道 对 １ ５ｋ 的 酸 气 管 道 （ 气 ） 设 通 碳 ． ｍ 干 敷 时选 材 的 分析 对 比及 已有 的 工程 实 例 ， 证 了 用 碳 钢 无 缝 管 道 敷 设 的 安 全 性 和 合 理 性 。 论
荷 ， 行 可 靠 性 良好 。 运
１ ４ 耐 腐 蚀 性 能 和 耐 磨 损 性 能 ．
０ ０ ， Ｈ。 ．７ Ｃ ＯＨ： ． ９ ， ０ ３ ） ０ ８ Ｈ２ Ｏ： ． ２ 。敷 设 距 离约 １ ５ ２ｋ 管 道 内介 质 的 操 作 压 力／ 计 压 ． ～ ｍ， 设 力 ：． ａ ０ ６ＭＰ ； 作温 度 ／ 计 温度 ： Ｏ℃／ ０１ ＭＰ ／ ． ａ 操 设 ３
天然气管道材料
天然气管道材料天然气作为清洁能源的重要组成部分，其输送管道的材料选择至关重要。
合适的管道材料可以确保天然气输送的安全、高效和可靠。
本文将对天然气管道常用的材料进行介绍和分析，帮助大家更好地了解天然气管道材料的选择和应用。
首先，常见的天然气管道材料包括钢管、塑料管和复合材料管。
钢管是传统的选择，具有较高的强度和耐压性能，适用于长距离输送和高压输送。
然而，钢管存在着重量大、易生锈和维护成本高的缺点。
塑料管具有重量轻、耐腐蚀、安装方便等优点，但其耐压性能相对较差，适用于低压输送和短距离输送。
复合材料管结合了钢管和塑料管的优点，具有较高的强度和耐腐蚀性能，是未来天然气管道的发展方向。
其次，天然气管道材料的选择需要考虑输送介质的特性、输送距离、输送压力等因素。
对于含有硫化氢、二氧化碳等腐蚀性成分的天然气，需要选择耐腐蚀性能较好的管道材料，如不锈钢、镍基合金等。
对于长距离输送和高压输送，需要选择耐压性能较好的管道材料，如碳钢、合金钢等。
此外，天然气管道材料的选择还需要考虑环境因素、安全要求等综合因素，确保管道运行的安全可靠。
最后，随着科技的发展和工艺的进步，天然气管道材料的研发和应用将会更加多样化和智能化。
新型材料的应用将进一步提高天然气管道的输送效率和安全性，推动天然气产业的可持续发展。
因此，我们需要不断关注天然气管道材料领域的最新进展，加强技术创新和应用实践，为天然气输送提供更好的管道材料支持。
综上所述，天然气管道材料的选择至关重要，需要根据输送要求和介质特性进行合理选择。
随着技术的不断进步，我们相信天然气管道材料的研发和应用将会迎来更加美好的未来。
让我们共同努力，为清洁能源的输送贡献自己的一份力量。
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油 气 储 运 2009年 问题讨论含二氧化碳天然气集输管道管材的优选易成高3 宫 敬(中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室) 杨 勇 李晓冬(中国石油工程设计西南分公司)易成高 宫 敬等:含二氧化碳天然气集输管道管材的优选,油气储运,2009,28(6)76～78。
摘 要 分析了二氧化碳腐蚀对地面集输管道造成的严重危害,结果表明,分压、温度、流速等是影响二氧化碳腐蚀的重要因素。
通过设计研究和现场应用实践,初步获得了二氧化碳酸性天然气田集输管材的优选方法。
主题词 集输管道 天然气 CO 2腐蚀 管材 优选一、前 言 在油气开采过程中,石油和天然气中含有的二氧化碳(CO 2)对地面集输管道造成腐蚀甚至严重危害的事故频频发生,不仅给油气田开发带来了重大的经济损失,同时也造成了一定的环境污染。
近年来,我国牙哈凝析气田天然气的CO 2含量为0.6%～1%,采气管道材质为碳钢,从2002年开始地面管道已经多次发生刺漏。
英国北海的AL P HA 平台,油气中CO 2的含量为1.5%～3.0%,由碳锰钢X52制成的管道仅用了两个多月就发生了爆炸。
挪威的Ekofisk 油田,德国北部地区的油气田,美国的一些油气田以及中东油田等也存在CO 2腐蚀问题。
因此,无论在国内还是国外,CO 2腐蚀都已成为一个不容忽视的问题。
二、影响CO 2腐蚀机理的因素 天然气集输过程中,CO 2腐蚀最典型的特征表现为局部的点蚀、轮癣状腐蚀和台面状坑蚀。
其中,台面状坑蚀的穿孔率很高,通常腐蚀速率可达3～7mm/a ,无氧时,腐蚀速率甚至高达20mm/a 。
实践表明,分压对于CO 2腐蚀起着决定性作用,另外,温度、流速、氯离子等也会对其产生重要的影响。
1、 分 压二氧化碳分压(P co 2)主要通过改变介质的p H值来影响腐蚀。
P co 2值越高,p H 值越低,去极化反应就越快,从而加速了管材的腐蚀。
对于P co 2的腐蚀程度,A PI 6A 标准将密闭输送流体的腐蚀性按照P co 2划分为三个等级,见表1。
表1 CO 2腐蚀作用划分表CO 2分压(MPa )腐蚀行为>0.1有明显作用 0.05～0.1应考虑腐蚀作用 <0.05一般不考虑腐蚀作用 2、 温 度介质温度是CO 2腐蚀的重要因素。
当其温度在60℃左右时,CO 2腐蚀在动力学上存在着较大变化。
根据介质温度对腐蚀特性的影响,可将CO 2腐蚀划分为三类。
(1)当温度低于60℃时,腐蚀产物膜FeCO 3表现为软而无附着力,其管材的金属表面光滑,表面呈均匀状腐蚀。
(2)当温度为60～150℃时,局部腐蚀较严重,深孔突出,局部腐蚀产物层厚而松,形成粗结晶的FeCO 3。
相关研究资料表明〔1〕,其最大腐蚀速率一般发生在60～80℃的温度范围。
(3)当温度超过150℃时,形成细致、紧密、附着力强的FeCO 3和Fe 3O 4保护膜,腐蚀速率降低〔2〕。
3、 流 速流体流速也是气田集输系统腐蚀的一个主要影 3100083,北京市海淀区学院路20号石油勘探院海外一路工程技术部;电话:(010)83597739。
・67・响因素。
在静态和动态两种条件下,CO2的腐蚀行为不同。
若流体的流速增加,腐蚀速率也随之增大。
一方面,当腐蚀过程受到阴极扩散控制时,腐蚀速率与腐蚀性气体的扩散速度及浓度密切相关;另一方面,高流速会造成冲刷腐蚀,并且容易破坏腐蚀产物膜或阻碍腐蚀产物膜的形成,使管材钢表面始终处于裸露的初始腐蚀状态,腐蚀速率增大。
4、 氯离子氯离子的存在会破坏管材钢表面的腐蚀产物膜,阻碍其形成,甚至会促进产物膜下钢的点蚀,这种现象在氯离子含量高于30g/L时尤为明显。
主要原因是由于氯离子吸附在腐蚀表面,从而减缓了FeCO3保护膜的形成。
三、含CO2天然气集输管道管材的使用概况 1、 国内应用状况我国含CO2的气田开发较少,目前已投入开发的有牙哈凝析气田及东方1-1气田。
(1)牙哈凝析气田该气田天然气的CO2含量为0.6%～1%,氯离子含量为80000mg/L左右,采气管道的P co2为0.075～0.11M Pa,材质为碳钢。
牙哈凝析气田最初采用的316L内衬复合管的复层厚度为1.5mm,在现场焊接时,复层易被击穿。
从2002年开始,井口管道出现CO2腐蚀,截止2004年底采气井地面管道已经刺漏45次。
2005年,YH23区块的进站阀组和埋地管道改用了以20G/L360厚壁无缝钢管为基体、316L(00Cr17Ni14Mo2)不锈钢为内衬的双金属复合管。
到目前为止,该管道连续运行平稳,期间进行了两次井口解剖,发现双金属复合管管体和焊缝结构完整,不锈钢内衬依旧光亮如新,无腐蚀痕迹和微裂纹。
改进后采用的316L内衬复合管,其复层厚度为2.0mm。
但是,316L内衬复合管在牙哈凝析气田上应用时间较短,其使用效果还有待于进一步检验。
(2)东方1-1气田(海上气田)该气田天然气中CO2最高含量达69%,P CO2为4.7M Pa,产水量小,凝析油产量为10m3/d,氯离子含量低。
井底运行压力为12M Pa,井口操作压力为7M Pa,井口至平台的管道操作压力为6.8M Pa;平台至天然气处理厂的管道操作压力为3.1M Pa,管道的设计压力为5M Pa。
井口至平台管道(油+水+气)材质为可焊的超级13Cr不锈钢;平台至天然气处理厂管道(油+气)材质为碳钢,平台上设置有脱水装置(三甘醇脱水),同时在平台上连续加注缓蚀剂以保护此段管道。
每年使用智能清管器清管两次,检测管道的腐蚀情况。
智能清管器检测结果显示,运行4年的管道未见明显腐蚀。
2、 国外应用状况国外的石油公司和研究机构对CO2腐蚀进行了大量研究工作,CO2腐蚀控制理论相对成熟,并开发了抗CO2腐蚀的专用管材,例如超级13Cr不锈钢、双相不锈钢、316L不锈钢、双金属复合管等。
从国外石油公司选材情况看,CO2腐蚀性油气田在其管材的应用方面主要以耐蚀级别高的耐蚀合金(CRA)为主。
近年来,双相不锈钢被广泛应用于各大石油公司的主要管道系统,同时也成为海上采油、采气输送工程的主要材料。
从经济性考虑,通过降低含碳量,增加适量的镍和钼,使13Cr马氏体不锈钢焊接性能得到显著改善,形成了新的超级马氏体不锈钢。
目前国外超级马氏体海洋用管已经开发成功,满足了海上石油天然气公司对工艺用无缝管输送管道的要求,成为海洋用钢的新材料。
四、含CO2天然气集输管道管材的优选方法 目前,我国尚无厂家能研制生产出用于管道输送系统的超级13Cr不锈钢,也没有现场施工和焊接的经验。
为了确保CO2含量高的天然气田的安全开发,应针对性地对此类气田腐蚀情况进行分析,从安全性、经济性、生产制造能力以及现场施工的质量控制等多方面综合考虑,对含CO2天然气气田干湿气管材进行优选。
1、 碳 钢碳钢管道在油气开发中的应用非常普遍,其钢管的制造水平和现场的焊接施工工艺都非常成熟。
对于腐蚀不严重的管道可选用碳钢,再辅以缓蚀剂,能够经济、有效地达到控制腐蚀的目的。
该方法虽然一次性投资较经济,但在后续生产过程中会不断发生维修作业费、缓蚀剂购置费以及其他的附加费用等。
2、 13Cr马氏体钢和超级13Cr马氏体钢在氯离子含量较低的情况下,13Cr马氏体不锈钢具有良好的耐CO2腐蚀性能。
这是因为Cr具有一种能在钢表面造成致密的钝化膜的特性,含Cr的・77・第28卷第6期 易成高等:含二氧化碳天然气集输管道管材的优选 不锈钢具有较好的耐蚀性能,腐蚀率将随着钢中Cr 含量的增加而降低。
为了抵抗氯离子侵入这种钝化保护膜造成点腐蚀,应选择Cr含量高的金属来提高抗点蚀性能。
传统的13Cr不锈钢可焊性差,现场焊接困难,因而使用受到限制。
近年来,新型超级马氏体不锈钢不仅改善了耐腐蚀性和可焊接性,而且具有强度高和低温韧性好的特点。
目前,在国外将超级马氏体不锈钢用作地面管道是一个发展方向,但尚未大规模使用。
3、 双相不锈钢在含有CO2和氯离子腐蚀介质的管道中,地面管道使用双相不锈钢是较为成熟的技术,一些特殊部件甚至要求使用超级双相不锈钢。
虽然双相不锈钢一次投资较高,但是其安全可靠性高,操作维护简单方便,后期运行维护费用极少,不需要添加缓蚀剂。
从长远来看,对于开采规模极大的气田,采用双相不锈钢是一种相对经济的选择。
4、 316L不锈钢316L不锈钢是含钼的低碳不锈钢种,最大碳含量为0.03%,具有优异的耐腐蚀性能和良好的机械力学性能,并且耐氯化物侵蚀的性能也极强。
但是由于操作温度高于60℃,也容易发生应力腐蚀、点蚀及氯化物应力开裂。
316L管材屈服强度低,集输管道壁厚较大,其投资费用相对较高。
5、 双金属复合管双金属复合管是以碳素钢管或低合金钢管为基材,采用机械复合法或冶金复合法在其内表面覆衬一定厚度的不锈钢、钛合金、镍合金等耐蚀合金钢管加工而成的新型内衬防腐金属管。
双金属复合管是一种结构性功能材料,基层保证强度,复层保证耐腐蚀功能。
因此,当计算管道承压能力时,只考虑碳钢管的强度即可,而在计算腐蚀裕量时,只考虑内衬管的材质与厚度即可。
当管道要求具有较高耐腐蚀性能和承压功能时,可以考虑选用双金属复合管。
特别是管道的壁厚超过6mm时,选用双金属复合管较为经济。
与纯不锈钢管相比,双金属复合管的性价比高。
但是,复合管在焊接过程中容易引起耐蚀材料对晶间腐蚀敏感,特别是焊接工艺不容易掌握,焊接质量难以控制,现场施工速度相对较慢。
五、结 论 CO2对集输管材的腐蚀影响较为复杂,对于天然气集输流程而言,应针对CO2腐蚀与其所处环境中的分压、温度、流速及氯离子等相关因素进行具体分析。
在天然气的集输过程中,宜将天然气输送温度控制在60℃以下。
此外,还应通过分析含CO2天然气田的腐蚀因素和腐蚀程度,对可能采用的碳钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢、双金属复合管等进行材料比选,从安全性、经济性、现场施工情况等多方面综合考虑,优选最佳的集输管材。
参考文献1, 张 清 李全安等:CO2/H2S对油气管材的腐蚀规律及研究进展,腐蚀与防护,2003,4(7)。
2, 刘宏波 王书淼等:CO2、H2S对油气管道内腐蚀影响机制,油气储运,2007,26(12)。
(收稿日期:2008212222)题 录西气东输二线用高Nb X80级管线钢 宽厚板的开发郑 磊等……………… 《焊管》2009年第4期第25页螺旋焊管内焊倒渣装置 改造刘洪飞等………………………… 《焊管》2009年第4期第46页螺旋埋弧焊钢管拍片检测中 散射线的屏蔽王 晨等……………… 《焊管》2009年第4期第54页俄罗斯天然气产品测量、计量保障 体系简介罗 勤等…………………… 《天然气工业》2009年第4期第86页天然气基车用替代燃料的节能 减排分析郝 瀚等…………………… 《天然气工业》2009年第4期第96页车用天然气缠绕气瓶 安全分析张应禄等…………………… 《天然气工业》2009年第4期第102页天然气用户用气量分配优化 模型杨 毅等………………………… 《天然气工业》2009年第4期第115页・87・油 气 储 运 2009年 作 者 介 绍贺 三 副教授,1975年生,2004年博士毕业于西南石油大学油气储运专业,现在西南石油大学从事油气储运方面和油气集输工艺技术与理论方向的教学与研究工作。