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          鈦合金油井管材的特點及優勢

          1)  大幅度減輕油井管總質量,降低開采機構負荷

          相比于碳鋼、鎳基合金等傳統油井管材料, 鈦的密度約為 4.5g/cm3 ) 約為碳鋼材料的 57%、鎳的 50%, 鈦合金具有更為出色的力學特性,鈦合金比強度約為鎳基合金的 1.7 倍、普通碳鋼管的 1.6 倍。鈦合金有利于減輕油井管柱載荷,降低結構件重量,減小開采設備功率,從而增大深油井管柱的安全系數,提高裝備的安全性。

          2) 優良的耐腐蝕性能    

          鈦合金表面形成的致密氧化薄膜會阻礙基體與外界環境的進一步反應, 在不同腐蝕介質的環境中均表現出優異的耐腐蝕性能, 幾種金屬材料在流動海水中的沖蝕腐蝕速率見下表,結果表明鈦合金在流動海水中幾乎不發生腐蝕。 

           Materials

          Velocity of sea water(m.s-1)

          10

          15

          20

          25

          30

          35

          TC4

          0

          0

          0

          0

          0

          0

          B10

          0.26

          0.31

          0.36

          0.46

          0.58

          0.69

          Q345

          0.35

          0.50

          0.69

          0.88

          0.93

          1.24


          3) 焊接性能優異、高溫高壓環境下適應性好     

          鈦合金具有優良的焊接性能, 目前常采用鎢極氬弧焊、等離子弧焊、激光焊等焊接方法對鈦合金油井管進行焊接,焊縫拉伸強度高,通?蛇_到管體強度的 90%。鈦的線膨脹系數為 10. 2×106 K1,彈性模量約比鋼小 43%,鈦合金油井管的熱膨脹內應力更低,對高溫高壓油氣井的適應性更強。此外,鈦合金油井管材無磁性,可配套常規錄井、測井工具,便于井下使用。

          4) 資源豐富, 綜合經濟性好    

          鎳礦資源作為我國一種極為重要的軍工材料,國內儲量較少,過度依賴鎳基合金油井管材與國防軍工、油氣資源戰略發展相悖。我國鈦礦資源豐富,一項美國地質調查局統計表明,2018 年全球鈦鐵礦儲量約為 88000 萬噸,其中中國鈦鐵礦儲量約占全球儲量的 26.14%。鈦合金管材比常規碳鋼管材疲勞壽命高腐蝕環境下其服役壽命甚至高達百倍) ,同等規格鈦管材的質量比鎳基合金管材輕 40%,大大降低了維護成本,因此大力發展鈦合金油井管不僅符合我國油氣資源戰略,還具有很高的經濟性。


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