钛在滨海石油生产中的应用

事实表明，在滨海石油生产中使用钛及其合金具有10大优点：比强度高；耐蚀性优异；弹性模量低；疲劳性能好；易于冷成形；容易焊接；合金种类多；费用稳定；重量轻．已经大量生产和投放市场．虽然在过去5a里，钛及其合金的最终产品和市场发生了重大变化，但全世界的钛产量保持相对稳定．冷战结束后，军工用钛大量减少，从而为钛及其合金在滨海石油生产中的广泛应用创造了极好机会，这个问题已经引起国内外有关工业部门的注意，其前景是非常光明的．
    已经用于和正在考虑用于滨海石油生产的钛及其合金如下见表1．

表1 用于和正在考虑用于滨海石油生产的钛及钛合金种类
成分 最低屈服强度/MPa 用途
工业纯钛 127 板式换热气*
工业纯钛 276 管式换热气*，海水管道*
Ti-0.3Mo-0.8Ni 345 管式换热气*，临时管道与电缆，横梁*，立管，输送管线
Ti-3Al-2.5V 483 横梁，临时管道与电缆，立管，输送管线，增压装置管道*
Ti-3Al-2.5V-0.05Pd 483 横梁，立管，输送管线，管道
Ti-6Al-4V ELI
(最大氧含量为0.13%)  759 钻井立管*，生产和输出立管，锥形应力街头*，紧固件*
Ti-6Al-4V-0.05Pd 827 锥形应力街头，生产和输出立管
Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo(β-С)   紧固件*，带管的生产装置*，各种工具* 
    由此可见，在滨海石油生产中所使用的钛材中，既有强度比较低的工业纯钛，也有高强度和可时效的钛合金．
   随着石油开采深度的增加，滨海石油开采设备将需要重量较轻、强度更大和耐蚀性更好的材料，以保证其靠性，延长使用寿命．
   在低压水系统中，工业纯钛已取代6Mo奥氏体钢，主要用在顶部，用钛原因是安装费用低可以经受高达90℃的缝隙腐蚀．
    海底开采石油用的高压采油管已经采用了钛材，旨在减轻重量、降低成本和避免破坏．
    人们正在研究利用Ti-3Al-2.5V合金制造软蛇管；据报道，国外已经建立了少量的这种装置，目前正在进行评价；此外，还考虑了其它一些用途，其中包括需要比工业纯钛强度更高的场合．
    现在，φ38mm的Ti-6Al-4V ELI合金无缝管材，在海底管道获得了应用．
    统计数字表明，迄今已有数百万磅钛及其合金加工产品应用在滨海石油开采中，随着用途的不断扩大，这一数字还会继续提高．从重量、强度和抗腐蚀能力的角度出发，选用钛及其合金是唯—明智的选择．
    在美国大陆石油公司的Heidrun TLP工程中，指定采用钛钻井立管，这种立管的直径约为508mm，整个长度为12192mm．它由3部分组成，中心部分是普通的管道，而两端部分则是锻造和机械加工的，其材质是Ti-6A1-4V ELI钛合金．
    Heidrun工程平台上探孔的内径为900mm，它是冷成形后焊接而成的，与其相连的配件和管道也是用工业纯钛（Qr2）制造的．
    英格兰的Bunting钛公司加工了钛输送管道，用钛输送管道取代带有橡皮衬里的碳钢输送管道，其重量减轻80％，从而降低了支承构件的重量，也提高了耐蚀能力．
    在Norskc Shell的Troll工程中，使用了直径为1016mm的气/水换热器管，这种由工业纯钛(Gr.2)制成的管子需要具有100年以上的工作寿命周期．据报道，位于挪威Permascand的一家公司采用冷成形—焊接方法生产了这种管材．
    位于美国得克萨斯州休斯顿市的Cooper-Cameron石油工具有限公司利用Ti-6Al-4V ELI合金挤压生产一种立管，投入Green-Canyon工程，所用管材的直径为295mm和346mm，长度为10668—11582mm．有报道说，这套装置已经在1995年5月份开始运行．
    Mobil的Stariord‘A’工程中安装了工业纯钛镇流水系统管道构件．由直径为457mm的工业纯钛焊接管取代了碳钢管．此外，还可以利用工业纯钛制造顶部阀门．
    国外一些公司在滨海石油生产中使用钛及钛合金的概况如下：

用 途 材 料
应用接头 Ti-6Al-4V ELI
灭火用水系统 工业纯钛
海水排出口管接头 工业纯钛
钻孔立管 Ti-6Al-4V ELI
水镇流系统 工业纯钛
管街头 工业纯钛
贯穿管接头，海水入口/出口 工业纯钛
GBS水镇流系统 工业纯钛
增压泵管线 Ti-3Al-2.5V
支撑系统管件 工业纯钛
水管 工业纯钛
海水提升管 工业纯钛
氯化处理系统 工业纯钛
泵，箱，阀，管 工业纯钛
板式换热器 工业纯钛
管式换热器 工业纯钛
电解电极 工业纯钛
管道及其配件 工业纯钛
检修孔 工业纯钛
加工的导管 工业纯钛