G系列合金(G3、G30、G35)主要用于石化工业如油井管、湿法磷酸生产使用的蒸发器,核工业中核燃料再生设备、以及钢厂酸洗设备等。C系列合金(C276、C22、C4)是使用量最大的一类耐蚀合金之一,在氧化或还原环境下都有很好的耐腐蚀性。因此广泛应用于各种腐蚀环境复杂的地方,如核工业、制药工业等。690合金是一种非常重要的核材料,是核电站核能发电蒸汽管的不可替代材料,属于核心部件,对应力腐蚀开裂具有很好的抵抗作用。
钻采石油、天然气时,除需要钻探机械设备外,还需要专用管材,即钻柱、套管、油管等,统称为"油井管"。油气工业用钢总量中,油井管约占40%,是石油、天然气开采中的一个重要组成部分。根据中国油气开采环境的特殊性,专家认为,超高强度油套管、高抗挤套管、耐酸性环境腐蚀油管和特殊螺纹油井管是中国当今和未来急需的高性能油井管。中国高性能油井管基本上都依赖进口,生产上基本是空白的。因此,
在中国大力开发高性能油井管已势在必行。长期以来,油井管选材主要有13Cr、22Cr、25Cr、316不锈钢等。这几种不锈钢强度较高,同时含有较高的Cr含量,在合金表面容易形成一层致密的cr2o3钝化膜,能有效抵抗CO,的腐蚀,且随着Cr含量的增加,抗CO2腐蚀的能力逐渐增强油。但是随着埋藏很深的高酸性油气田的逐渐发现和开采,开采环境中H2S,CO2,S,C1一含量很高,常用的不锈钢管材已无法满足开采需求。因此,高合金化的镍基耐蚀合金(028、825、G一3、2550、050、625、C276)逐渐应用于油井管中 G3合金是一种性能优越的镍基耐蚀合金,属于含Mo、Cu的Ni-Cr-Fe系,它具有优良的抗氧化和大气腐蚀及抗应力腐蚀开裂能力。合金中由于含有较高的Fe,相对于其它镍基耐蚀合金具有成本低的特点。用该合金制成的油井管具有优异的抗H2S、CO2、Cl腐蚀性能,是酸性气田油井管的最佳选材。
随着酸性油气田的逐步开发,镍基合金油井管的需求量不断上升。相关产品被国外少数厂家垄断,中国
还没有完全掌握镍基耐蚀合金管材的制造技术,这严重威胁了国家的能源安全。因此,国产化镍基合金管材势在必行。镍基合金由于变形抗力高,管材的成型只能采用热挤压方式。而国内对热挤压的研究主要集中在铝合金、镁合金等轻质金属,由于合金的材料学特征不同,其难度远远小于镍基合金的热挤压。因此,有必要建立镍基合金材料学特性与热挤压工艺的关联,为镍基合金管材的国产化提供一定的技术支持。 具体中国川渝地区高酸性气田腐蚀环境,使用125ksi级G一3合金管材,可以有效抑制和减缓腐蚀介质的全面腐蚀、局部腐蚀、SSC、HIC、SCC等满足其安全生产。由于G3合金高温塑性差,热成形区间窄,无法采用常规热轧或热穿孔方法实现,必须通过热挤压工艺进行热加工,组织为单相奥氏体组织,室温强度低,高强度油套管的钢级必须通过热挤压后的冷加工强化实现,合金冷加工硬化程度高,冷加工工艺控制难度大。目前中国尚不能完全工业化生产,因此进一步摸索其高温热塑性及冷加工特性具有举足轻重的意义。
合金G3是合金G的改进型。该合金同样具有优良的抗腐蚀性,但是其抗HAz(热影响区)腐蚀的能力更强,并具有良好的焊接性。该合金较低的碳含量可以延缓碳化物的析出动力学行为。而其略高的铝含量,提供了优良的抗局部腐蚀能力。G3合金在几乎所有的工业应用中,至今已取代了G合金。同时,在许多需要抗局部腐蚀的应用中也取代了825合金。常用的井下油管材质是825、G3、G50、C276和028合金。根据川渝地区高酸性气田的流体性质,材质必须满足以下三个方面的要求:抗高温、抗高压、耐强腐蚀。