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鈦及鈦合金Ti6Al4V在海洋油氣開發(fā)的應(yīng)用
從比重、強(qiáng)度和抗腐蝕能力等綜合考慮,選用鈦及其合金是海洋油氣開發(fā)唯一明智的選擇。海洋油氣開采設(shè)備主要包括采油平臺(tái)和附屬設(shè)備,附屬設(shè)備有原油冷卻器、升油管、泵、閥、接頭和夾具等。這些設(shè)備均與海水及原油中的硫化物、氨、氯等介質(zhì)接觸。由于鈦在這些介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性,所以美國在上世紀(jì)70年代初就在其油氣開采中使用了鈦制造的近海石油平臺(tái)支柱,同時(shí)用鈦制造了列管式換熱器和板式換熱器。鈦列管式換熱器利用海水作為冷卻介質(zhì),把從油井里抽出的高溫汽/油混合物冷卻。鈦板式換熱器也是利用海水作為冷卻介質(zhì),反碳鋼換熱器內(nèi)的冷卻原油的淡水冷卻。美國在北海油田鉆井平臺(tái)上大約使用了100個(gè)鈦熱交換器。
??海水管道系統(tǒng)是海底石油開采不可缺少的部分,由于鈦對(duì)海水具有很高的耐蝕性,其使用壽命為鋼系的10倍,因此,鈦管系的成本與Cu-Ni系統(tǒng)相比是合算的。海上石油開采平臺(tái)生物污染引起的結(jié)構(gòu)件腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的,美國一家公司在開采平臺(tái)上使用了鈦管制成的長套管,對(duì)平臺(tái)上的部位進(jìn)行保護(hù)。
?美國大陸石油公司的HeidtunTLP工程中,采用了鈦鉆井立管,這種立管的直徑約為508mm,整個(gè)長度為12192mm。其材質(zhì)是Ti-6A1-4VELI鈦合金。
???英格蘭的Bunting鈦公司加工了鈦輸送管道,用鈦輸送管道取代帶有橡膠皮襯里的碳鋼輸送管道,其重量減輕80%,從而降低了支承構(gòu)建的重量,也提高了耐蝕能力。
???海上油氣開采要長期承受海水腐蝕和應(yīng)力腐蝕。國外廣泛采用Ti-6Al-4V合金作為石油平臺(tái)支柱、繩索支架、海水循環(huán)加壓系統(tǒng)的高壓泵、提升管及聯(lián)結(jié)器等。因?yàn)門i-6Al-4V合金不僅耐海水腐蝕,而且有高韌性、高屈服強(qiáng)度和高疲勞極限。
??隨著海洋油氣開采工業(yè)的不斷發(fā)展,油氣開采逐步從近海、淺海發(fā)展到遠(yuǎn)海、深海。鈦合金部件可以在高溫、高壓和腐蝕嚴(yán)重(即鹽和硫化氫等腐蝕介質(zhì))的環(huán)境下使用,因而,鈦及其合金在海洋油氣開發(fā)中的應(yīng)用明顯增加。
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