與陸(lu)地油氣開采(cai)相比，海(hai)(hai)洋環境洋流(liu)劇烈(lie)、海(hai)(hai)溫和(he)壓力(li)隨深度變化(hua)大、海(hai)(hai)底巖層結構與陸(lu)地井迥異。海(hai)(hai)洋油氣中 H 2 S、CO 2 和(he) Cl - 等的(de)(de)含(han)量(liang)普(pu)遍(bian)較高(gao)，海(hai)(hai)底微生物種類(lei)復雜(za)，化(hua)學腐蝕(shi)和(he)微生物腐蝕(shi)能力(li)都(dou)很強。因此，海(hai)(hai)洋油氣開采(cai)平(ping)臺用(yong)特(te)殊鋼材料(liao)如(ru)不(bu)銹(xiu)鋼、耐(nai)蝕(shi)合(he)金等普(pu)遍(bian)要求高(gao)耐(nai)蝕(shi)、高(gao)強高(gao)韌和(he)高(gao)耐(nai)磨等性能特(te)點。國外先進的(de)(de)海(hai)(hai)洋油氣資源鉆采(cai)、加工、輸運(yun)等環節均(jun)應用(yong)了大量(liang)的(de)(de)超級不(bu)銹(xiu)鋼和(he)耐(nai)蝕(shi)合(he)金材料(liao)。

所謂的“超(chao)級(ji)”不銹鋼材料，與傳統(tong)不銹鋼材料相比，一(yi)般是(shi)指(zhi)高(gao) Ni/Cr/Mo、高(gao)純凈(jing)度(du)、采用(yong) N 金化或變形工藝(yi)強(qiang)韌化的一(yi)類高(gao)性能不銹鋼材料，如超(chao)級(ji)奧(ao)氏體(ti)(ti)、超(chao)級(ji)鐵素體(ti)(ti)、超(chao)級(ji)雙相不銹鋼以及鎳(nie)基或鐵鎳(nie)基耐蝕合金等。

一、國外用材情況(kuang)

1、材(cai)料(liao)分類及主要性能

與海洋平(ping)臺用(yong)微合(he)(he)金化結構(gou)鋼(gang)材(cai)料不同，海洋平(ping)臺用(yong)特(te)(te)殊(shu)鋼(gang)材(cai)料普遍都是(shi)高(gao)(gao)合(he)(he)金體系的(de) Ni-Cr 或(huo) Cr-Ni-Mo 基不銹鋼(gang)、超級(ji)不銹鋼(gang)或(huo)耐蝕合(he)(he)金材(cai)料，一(yi)般都具有(you)高(gao)(gao)點(dian)蝕當量、高(gao)(gao)純凈度以及N 合(he)(he)金化等特(te)(te)點(dian)。使用(yong)這(zhe)些(xie)高(gao)(gao)合(he)(he)金材(cai)料制備的(de)海洋平(ping)臺典型件如儲運、工藝(yi)管道、脫(tuo)鹽、換熱(re)器、油井管、鉆探和樁腿等，為滿(man)足其特(te)(te)殊(shu)的(de)服役工況條件，普遍具備高(gao)(gao)強度、高(gao)(gao)耐蝕性或(huo)兼而有(you)之(zhi)。通常而(er)言，耐(nai)蝕性和強度是(shi)海洋(yang)平(ping)臺(tai)用特(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao)的(de)兩個(ge)關(guan)鍵性能指標。目前(qian)國(guo)外海洋(yang)平(ping)臺(tai)用先進特(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)種主要包括超級奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、超級鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、高(gao)強度奧氏體無磁(ci)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、鎳(nie)基(ji)和鐵(tie)鎳(nie)基(ji)耐(nai)蝕合(he)金(jin)等，這幾類(lei)特(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao)因其(qi)合(he)金(jin)成分體系設計不同而(er)性能各有所長(chang)。

（1） 高 Mo 含(han) 量 的(de)(de) Cr-Ni-Mo 超(chao)級(ji)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。對于超(chao)級(ji)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼而言，普遍具(ju)有較高的(de)(de) Cr、Ni 含(han)量、 一(yi) 定 的(de)(de) Mo 含(han) 量（6% ～ 7%），具(ju)有在較高溫度優(you)異的(de)(de)耐(nai)局部腐蝕和均勻腐蝕的(de)(de)能力(li)，其點蝕當(dang)量 PREN 值（Cr+3.3Mo+16N）一(yi)般都達到30以上，部分材料甚至高達 50 以上，這確保了此類(lei)材料優(you)異的(de)(de)耐(nai)蝕性能；同時合理(li)的(de)(de)N 合金化使(shi)其兼(jian)具(ju)了較高的(de)(de)強度和塑韌性。

（2）鎳(nie)(nie)基或鐵鎳(nie)(nie)基耐蝕(shi)(shi)合(he)金。對(dui)于(yu)鎳(nie)(nie)基或鐵鎳(nie)(nie)基耐蝕(shi)(shi)合(he)金來說，其(qi)(qi) Cr、Ni、Mo 合(he)金含(han)量(liang)更(geng)高，在(zai)熱帶水域和離子介(jie)質復雜的條件下比超級奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)具有(you)更(geng)為突出(chu)的耐局部腐(fu)蝕(shi)(shi)、應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)性能。可廣泛應(ying)用(yong)于(yu)油(you)氣(qi)媒(mei)介(jie)、油(you)水分(fen)離或其(qi)(qi)他(ta)更(geng)為苛(ke)刻的化工(gong)工(gong)藝管道、泵閥和離心(xin)機等工(gong)礦條件。

（3）高氮(dan)奧氏體(ti)不銹鋼。極高的(de)N 合金含量(liang)大幅(fu)度(du)提(ti)升(sheng)了材料的(de)強度(du)指標(biao)，使(shi)其(qi)具有室高溫條(tiao)件下顯著優異的(de)強度(du)性能，由(you)于采用(yong)了 Mn-N 代 Ni 成(cheng)為奧氏體(ti)穩定元素，使(shi)其(qi)在性能優異的(de)同時具有較低的(de)生產成(cheng)本(ben)。由(you)于近年(nian)來其(qi)合金體(ti)系的(de)不斷(duan)優化，以(yi)及(ji)一定的(de) Mo元素加入，使(shi)其(qi)也(ye)具備(bei)了優良的(de)耐局部腐蝕(shi)性，Cr 含量(liang)的(de)不斷(duan)提(ti)升(sheng)以(yi)及(ji) C 元素的(de)進一步降低，改(gai)善(shan)了材料的(de)耐晶間腐蝕(shi)性能。

2、應用領域

高性能的海洋平臺用特殊鋼材(cai)料在國(guo)外早已商業化(hua)生產多年，典(dian)型的生產廠商包括瑞典(dian)山特維克（Sandvik）、德國(guo)蒂森克虜伯(bo)(bo)（ThyssenKrupp）、芬蘭(lan)奧(ao)(ao)托昆普（Outokumpu）、日本冶(ye)金（Yakin）、美國(guo)阿里(li)根尼(ni)（ATIAllegheny）、美國(guo)特種金屬（SMC）、奧(ao)(ao)地利伯(bo)(bo)樂(le)（Bohler）、美國(guo)卡(ka)朋特（Carpenter）等，其中代表性的海洋油氣資源開(kai)發工(gong)程用高性能Cr-Ni-Mo-N 體系超(chao)級(ji)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼和耐蝕合金材(cai)料有：

（1） 含 N 的 Mo 合金(jin)化高性能(neng)超(chao)級奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼：

254SMO（Cr20-Ni18-Mo6-Cu-N）、654SMO（Cr24-Ni22-Mo7-Mn3-Cu-N）、AL6XN（Cr20-Ni24-Mo6-N）、NAS254N （Cr23-Ni25-Mo5.5-N）、NAS354N（Cr23-Ni35-Mo7.5-N） 等(deng)。

（2） 以 Mn、N 代 Ni 的(de)高(gao)強無磁奧氏體不銹(xiu)鋼：

P550（Cr20-Mn20-Mo-N）、P650（Cr19-Mn20-Mo2-Ni4-N）、Datalloy2（Cr15-Mn15-Ni2-Mo2-N）、15-15HS（Cr20-Mn18-Ni3-Mo-N） 等。

（3） 耐蝕性(xing)能優異的 Ni-Cr-Mo 耐蝕 合 金： Incoloy825（Cr20-Ni35-Mo3-Cu3-Nb）、Inconel625（Cr22-Ni58-Mo9-Nb3）、Sanicro28（Cr27-Ni31-Mo3-Cu）、Carpenter20Cb-3（Cr20-Ni35-Mo3-Cu3-Nb）、Nicrofer3127hMo（Cr27-Ni31-Mo7-Cu-N）、Nicrofer33（Cr33-Ni31-Mo-Cu-N） 等。

上(shang)述高性能奧(ao)氏(shi)(shi)體和超級奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼及耐(nai)蝕合金(jin)產品已在海(hai)(hai)洋平(ping)(ping)臺上(shang)方、水下(xia)(xia)輸送(song)管道及泵(beng)閥、井下(xia)(xia)鉆探三大(da)類應(ying)用領域獲得廣泛應(ying)用。目(mu)前已在諸如(ru)北海(hai)(hai)油(you)(you)田、波斯灣油(you)(you)田、墨西哥灣油(you)(you)田等(deng)數百個海(hai)(hai)洋油(you)(you)田的平(ping)(ping)臺建設中的大(da)量使用，具體應(ying)用領域如(ru)下(xia)(xia)：

（1） 海洋平臺上方

海水(shui)管(guan)道：254SMO、Incoloy825；凸 輪 裝 置：254SMO、654SMO、AL-6XN；板式換熱器：654SMO、AL-6XN、NAS354N、Nicrofer3127hMo、Carpenter20Cb-3；海水(shui)脫鹽系統：254SMO、Nicrofer3127hMo、Nicrofer33；殼(ke)體：654SMO、AL-6XN；管(guan)式換熱器：654SMO、AL-6XN、NAS354N、Nicrofer3127hMo、Carpenter20Cb-3；離(li)心分離(li)機：654SMO、AL-6XN；重力分離(li)機：904L、AL-6XN。

（2） 水下輸送管道及泵(beng)閥(fa)

油(you)氣(qi)輸送復合管(guan)(guan)道、閥門(men)總成和管(guan)(guan)線(xian)懸掛器(qi)、跳線(xian)和跨接線(xian)、纜帶浮力組(zu)件、提升管(guan)(guan)和流動管(guan)(guan)：Inconel-625、254SMO、AL-6XN、Sanicro28、Incoloy825；歧 管(guan)(guan)：254SMO、AL-6XN、NAS800HT。

（3） 井下鉆探

MWD無(wu)磁腔室、無(wu)磁鉆鋌、穩定器(qi)、旋(xuan)轉(zhuan)導向鉆探單元：P550、15-15HS、Datalloy-2、Inconel-718。

（4） 其(qi)他單元：

平臺支撐(cheng)結構件：NAS254N、AL-6XN；防(fang)火防(fang)爆(bao)墻：316L、P530；墻壁包裹層：316L、P530；電纜盤：316L、P530；樓梯、通(tong)道和電梯：316L、P530；天然(ran)氣系(xi)統(tong)：316L、P530。

二、國內(nei)海洋工程用材發展現狀

1、生產和應用(yong)現狀(zhuang)

據中海(hai)(hai)油(you)海(hai)(hai)洋油(you)氣項目(mu)采(cai)購部門的(de)(de)內部資(zi)料(liao)顯示，由于(yu)我國海(hai)(hai)工(gong)(gong)用特殊(shu)鋼材料(liao)生產起步較晚、研制生產停滯(zhi)不前，導(dao)致海(hai)(hai)工(gong)(gong)用特殊(shu)鋼及關鍵裝備絕大部分(fen)依賴(lai)進(jin)(jin)口(kou)，均直(zhi)接從(cong) Bohler、Alfa-Laval、Butting、Cameron、IntecSEA、CladTek、Flowserve、Goulds、Heatric 等國外廠(chang)商采(cai)購。據中海(hai)(hai)油(you)開(kai)發工(gong)(gong)程設計公司的(de)(de)統(tong)計數據顯示：目(mu)前海(hai)(hai)洋平臺工(gong)(gong)藝(yi)設備中進(jin)(jin)口(kou)份(fen)額約(yue)占(zhan)總(zong)造(zao)價(jia)的(de)(de)3% ～ 5%；工(gong)(gong)藝(yi)管(guan)道和儲(chu)運管(guan)道約(yue)占(zhan)總(zong)造(zao)價(jia)的(de)(de) 15% ～ 30%；因(yin)此單一平臺項目(mu)中進(jin)(jin)口(kou)份(fen)額目(mu)前要占(zhan)到平臺總(zong)造(zao)價(jia)的(de)(de) 30% ～ 40%。由于(yu)進(jin)(jin)口(kou)高(gao)性(xing)能(neng)特殊(shu)鋼關鍵部件而產生的(de)(de)費用可高(gao)達 4 億美元，約(yue)合人民幣 28 億元。

 2、國內本領(ling)域新材料產業發展問題

我國目前(qian)海工(gong)(gong)用特殊鋼領域(yu)工(gong)(gong)業(ye)化(hua)生產(chan)及(ji)下游平臺(tai)用海工(gong)(gong)裝備部件(jian)的(de)(de)制造均已(yi)有一定程度的(de)(de)開展。部分典型(xing)(xing)部件(jian)如鉆具(ju)、管道(dao)、換熱器、泵閥等(deng)已(yi)在(zai)陸海油氣田以及(ji)石化(hua)工(gong)(gong)業(ye)中得到初步(bu)應(ying)用。但就材(cai)料(liao)制備、裝備制造等(deng)領域(yu)的(de)(de)具(ju)體工(gong)(gong)藝(yi)現狀來說，國內相關行業(ye)、企業(ye)、應(ying)用等(deng)均存在(zai)較(jiao)為典型(xing)(xing)的(de)(de)問題如發(fa)展模式問題、缺乏必要的(de)(de)、系列的(de)(de)材(cai)料(liao)品質標準和生產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)規范、行業(ye)標準等(deng)、科研(yan)部門產(chan)學研(yan)嚴重脫節、生產(chan)廠家技(ji)術(shu)工(gong)(gong)藝(yi)問題。

3、本領(ling)域新材(cai)料研發方向及發展模式：

高強度(du)無磁不銹鋼、超級奧氏體不銹鋼和耐(nai)蝕合金是未(wei)來我國(guo)(guo)海(hai)工用(yong)特(te)鋼國(guo)(guo)產(chan)(chan)化需(xu)重點攻關的三大類鋼種，應用(yong)覆蓋海(hai)洋油氣的鉆(zhan)采儲輸等環(huan)節。在目前研制和生產(chan)(chan)現狀(zhuang)的基礎(chu)上，各鋼種均具(ju)有自身獨特(te)的發展(zhan)趨勢：

（1）高強度(du)無(wu)(wu)磁不(bu)銹鋼的發展(zhan)趨勢(shi)是高強度(du)、高耐蝕、無(wu)(wu)磁性和低(di)成(cheng)本(ben)。通(tong)過足夠的 N 含量確保以上性(xing)能(neng)指標(biao)。國內目前已有(you)部分企(qi)業生(sheng)產(chan)(chan)此(ci)類產(chan)(chan)品，但其(qi)合(he)(he)金體系設計落后(hou)，強度、晶間腐蝕性能、熱變形加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝與國外相比差距很大。如(ru)何提高(gao)該類產(chan)(chan)品性能、優化(hua)合(he)(he)金體系是此(ci)類材料(liao)的研發重點。

（2）超級奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)(de)發展(zhan)趨勢是高(gao)強度(du)和高(gao)耐蝕(shi)(shi)性(xing)，通(tong)過高(gao) Cr、Ni、Mo 含量確(que)(que)保(bao)足夠的(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)能，通(tong)過適量的(de)(de)N含量確(que)(que)保(bao)兼具(ju)優異的(de)(de)力學性(xing)能，通(tong)過合理的(de)(de)熱變形(xing)工藝確(que)(que)保(bao)無開裂、高(gao)成(cheng)材率。合金體系的(de)(de)創(chuang)新(xin)和理論設計是此(ci)類材料的(de)(de)研發重(zhong)點。

（3）耐(nai)蝕(shi)合(he)金的發展趨勢是極(ji)(ji)高的耐(nai)蝕(shi)性(xing)和良(liang)好(hao)的加工(gong)工(gong)藝(yi)性(xing)能(neng)，通過極(ji)(ji)高的 Cr、Ni、Mo 含量保證優異的耐(nai)局部(bu)和全面腐蝕(shi)性(xing)能(neng)，重點(dian)解決(jue)管材、板材的冶(ye)煉、熱擠壓、熱軋等制備技術，解決(jue)此類材料從無到有、有價無貨的問題。

我國(guo)海(hai)洋(yang)(yang)工(gong)程用特(te)(te)(te)殊(shu)(shu)鋼(gang)產(chan)業(ye)發展(zhan)的(de)模式(shi)也應(ying)當逐(zhu)步(bu)走上良性(xing)軌(gui)道(dao)。海(hai)洋(yang)(yang)油氣(qi)平(ping)臺(tai)(tai)項目應(ying)當積極(ji)大膽地(di)提出對主要關(guan)鍵部件(jian)最新、最前沿的(de)需求、性(xing)能指標(biao)，通(tong)過(guo)設計部門(men)和(he)材(cai)料(liao)研(yan)發單(dan)位的(de)通(tong)力(li)配合(he)，逐(zhu)步(bu)實現材(cai)料(liao)和(he)裝備國(guo)產(chan)化、規(gui)模化和(he)工(gong)程化，使我國(guo)海(hai)工(gong)用特(te)(te)(te)殊(shu)(shu)鋼(gang)走上良性(xing)發展(zhan)的(de)模式(shi)。國(guo)家層(ceng)面也應(ying)由項目、企業(ye)和(he)科研(yan)院所牽(qian)頭，出臺(tai)(tai)相應(ying)的(de)行業(ye)和(he)材(cai)料(liao)標(biao)準，使海(hai)洋(yang)(yang)平(ping)臺(tai)(tai)用先進特(te)(te)(te)殊(shu)(shu)鋼(gang)材(cai)料(liao)的(de)產(chan)學研(yan)各個環節更加規(gui)范化和(he)法(fa)制(zhi)化。

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