石油天然氣工業(yè) 鈦合金感應(yīng)加熱彎管 編制說明

2《石油天然氣工業(yè)鈦合金感應(yīng)加熱彎管》（征求意見稿）編制說明一、工作簡況1、任務(wù)來源按照《國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會關(guān)于下達(dá)2023年第四批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計劃的通知》（國標(biāo)委發(fā)〔2023〕63號）文件要求，國家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工業(yè)鈦合金感應(yīng)加熱彎管》以計劃編號20231933-T-469下達(dá)。2、制定背景石油管材是石油天然氣工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，涉及油氣勘探與開發(fā)、油氣田地面集輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)，是油氣開采、輸送和使用的必經(jīng)通道和必需設(shè)施，而且數(shù)量規(guī)模巨大，彎管是集輸管道重要組成部件，在油氣集輸安全運(yùn)營過程中發(fā)揮重要作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油天然氣的需求與日俱增，特別是近幾年對高含硫等含高腐蝕產(chǎn)物油氣田的開發(fā)，對管材的性能提出更高挑戰(zhàn)，彎管作為關(guān)鍵連接部件，也是最為容易發(fā)生問題的部分，也相應(yīng)的被提出了更高的要求。對集輸管線的腐蝕防護(hù)問題我國已經(jīng)開展多年的研究與技術(shù)攻關(guān)，取得了眾多成果，如采用有機(jī)緩蝕劑、緩蝕除垢劑、酸化緩蝕劑、電磁防垢等緩蝕防垢措施，采用環(huán)氧內(nèi)涂層、納米涂料、鎢合金鍍層、Ni-P鍍層等涂鍍層工藝，采用玻璃鋼內(nèi)襯、陶瓷內(nèi)襯、PE內(nèi)襯、CRA復(fù)合管等復(fù)合管等。但是，對于高溫、高壓、高H2S/CO2分壓、高含Cl-、高含有機(jī)硫油氣田地面集輸管線的彎管等關(guān)鍵部件的選材已呈現(xiàn)逐步往耐蝕合金方向發(fā)展的趨勢。相比于其他耐蝕合金，鈦合金作為一種先進(jìn)的輕量化結(jié)構(gòu)材料，具有優(yōu)異的綜合性能，其密度小、比強(qiáng)度高，疲勞強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力好，抗腐蝕性能優(yōu)異，因此在石油天然氣工業(yè)領(lǐng)域具有很強(qiáng)的使用優(yōu)勢及巨大的應(yīng)用潛力。由于油氣集輸用鈦合金彎管在制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收、使用等方面與鋼制彎管存在本質(zhì)不同，目前雖有鋼制彎管方面的標(biāo)準(zhǔn)，但是無法滿足鈦合金彎管的生產(chǎn)制造及檢驗(yàn)、驗(yàn)收等技術(shù)需求。該標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)也擬解決油氣集輸用鈦合金彎管的制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收等無標(biāo)可依的現(xiàn)狀，推動鈦合金彎管在石油天然氣工業(yè)的應(yīng)用。3、起草單位及工作組成員該標(biāo)準(zhǔn)由中國石油集團(tuán)工程材料研究院有限公司負(fù)責(zé)編寫，****等參與編寫，工作組成員包括***等。任務(wù)分工如下：王蕊全面負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的編寫和技術(shù)把關(guān)，李東風(fēng)、王聯(lián)國、徐婷、宋澤宇、張成、閆建旺主要負(fù)3責(zé)技術(shù)指標(biāo)制定以及試驗(yàn)檢驗(yàn)技術(shù)支持，宋德軍、劉鴻彥、王劍虹、雷勇、萬劍春等負(fù)責(zé)制造工藝、彎管性能影響因素等指標(biāo)研究、西南油氣田、塔里木油氣田、長慶油田等負(fù)責(zé)油田技術(shù)需求分析及油氣田應(yīng)用。4、工作過程2023年11月至2024年4月，中國石油集團(tuán)工程材料研究院啟動了《石油天然氣工業(yè)鈦合金感應(yīng)加熱彎管》的制訂工作，成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作小組。起草組對鈦合金及感應(yīng)加熱彎管相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析、研究，對工程技術(shù)需求進(jìn)行了調(diào)研，收集了我國各油田需求以及鈦合金感應(yīng)加熱彎管評價試驗(yàn)的相關(guān)資料，對主要性能指標(biāo)進(jìn)行了數(shù)據(jù)整理和分析，在此基礎(chǔ)上完成了標(biāo)準(zhǔn)草案。具體過程如下：（1）2023年11月至2024年3月，起草工作組召開工作組內(nèi)部討論會，認(rèn)真討論、協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容，不斷修改、補(bǔ)充和完善，形成了本標(biāo)準(zhǔn)的草稿。（2）2024年4月，全國油氣標(biāo)委會石油管材分委會組織召開國家標(biāo)準(zhǔn)啟動會，對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行討論。（3）2024年4月10日，起草工作組召開第二次工作組內(nèi)部討論會，對標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行討論，形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。二、國家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)（修訂國家標(biāo)準(zhǔn)時，還包括修訂前后技術(shù)內(nèi)容的對比）本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石油天然氣工業(yè)用鈦合金彎管的交貨技術(shù)條件。主要技術(shù)內(nèi)容包括：尺寸及公差、購方提供的信息、彎管的制造工藝（母管、母管補(bǔ)焊、母管的檢驗(yàn)、母管壁厚選擇、彎制成形、彎制熱處理、、彎管首批試驗(yàn)）、彎管質(zhì)量要求（尺寸與公差、外觀質(zhì)量、理化性能、無損檢測、水壓試驗(yàn)、耐腐蝕性能試驗(yàn)）、檢驗(yàn)與試驗(yàn)、驗(yàn)收、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存等。三、試驗(yàn)驗(yàn)證的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益針對油氣集輸用鈦合金彎管所涉及的技術(shù)性能，由中國石油集團(tuán)工程材料研究院有限公司、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、塔里木油氣田分公司等參編單位對鈦合金感應(yīng)加熱彎管產(chǎn)品開展驗(yàn)證試驗(yàn)，主要驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目包括化學(xué)成分、拉伸性能、夏比（V型缺口）沖擊吸收能、金相組織、腐蝕性能內(nèi)壓性能等性能參數(shù)。表1化學(xué)成分分析結(jié)果（wt×10-2）試樣編號CONHFeAl0.0180.1010.0120.00282#0.0110.0930.0100.00183#0.0180.0940.00710.00224表2Φ168.3×7.1mmTA36彎管拉伸試驗(yàn)結(jié)果試樣屈服強(qiáng)度Rp0.2（MPa）抗拉強(qiáng)度Rm（MPa）斷后伸長率A50mm位置及方向?qū)挾取翗?biāo)距（mm）25×504362#25×504293#25×504214#25×5040462820.5表3Φ168.3×7.1mmTA36彎管拉伸試驗(yàn)結(jié)果試樣屈服強(qiáng)度Rp0.2（MPa）抗拉強(qiáng)度Rm（MPa）斷后伸長率A50mm（%）方向?qū)挾取翗?biāo)距（mm）縱向25×5043461525.5技術(shù)要求表4Φ168.3×7.1mmTA36彎管夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果試樣試驗(yàn)溫度吸收能量KV2（J）位置及方向規(guī)格單個值平均值2#縱向03#縱向0表5Φ168.3×7.1mmTA36彎管夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)果試樣試驗(yàn)溫度(℃)吸收能量KV2（J）方向規(guī)格單個值平均值縱向0272927285圖1Φ168.3×7.1mmTA36彎管金相低倍組織試驗(yàn)結(jié)果彎管低倍組織沒有裂紋、氣孔、金屬于非金屬、折疊及其他肉眼可見的缺陷。表8三氯化鐵麻點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)條件溶液溫度(℃)試驗(yàn)周期（h）標(biāo)準(zhǔn)三氯化鐵溶液50±272表9三氯化鐵麻點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果試樣試樣前重(g)試樣后重(g)失重(g)最大蝕坑深度（mm）平均蝕坑深度（mm）蝕坑密度（個/cm2）腐蝕速率g/（m2*a）平均腐蝕速率g/（m2*a）28.645828.645800000.00003.77232#29.311229.31100.00020007.52543#27.800227.80010.00010003.7917圖2三氯化鐵麻點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)前試樣表面形貌6圖3三氯化鐵麻點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)后試樣表面形貌表10三氯化鐵縫隙腐蝕試驗(yàn)條件溶液溫度試驗(yàn)周期標(biāo)準(zhǔn)三氯化鐵溶液50±272表11三氯化鐵縫隙腐蝕試驗(yàn)結(jié)果試樣試樣前重(g)試樣后重(g)失重(g)腐蝕速率g/（m2*a）平均腐蝕速率g/（m2*a）10.970110.970100.00003.79232#10.845010.84490.00015.72153#11.349611.34950.00015.6553圖4三氯化鐵縫隙腐蝕試驗(yàn)前試樣表面形貌7圖5三氯化鐵縫隙腐蝕試驗(yàn)后試樣表面形貌表12腐蝕試驗(yàn)對比試驗(yàn)研究結(jié)果9（1）第1組試驗(yàn)結(jié)果（2）第2組試驗(yàn)結(jié)果圖6LJ-13井鈦合金與耐蝕合金現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果對比8圖7Φ114.3×6.02mmTA2鈦合金無縫彎管試驗(yàn)曲線（最大壓力49.5MPa）驗(yàn)證試驗(yàn)表明，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能參數(shù)合理，在滿足用戶質(zhì)量需求的同時也滿足國內(nèi)外制造企業(yè)的生產(chǎn)加工需求，指導(dǎo)并進(jìn)一步規(guī)范鈦合金彎管的應(yīng)用。四、與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的對比情況，或與測試的國外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況國內(nèi)外無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國際上只有鋼質(zhì)彎管和管件的標(biāo)準(zhǔn)，ISO15590《石油天然氣工業(yè)鋼質(zhì)彎管和管件》、ISO15156-3《Petroleumandnaturalgasindustries—MaterialsforuseinH2Scontainingenvironmentsinoilandgasproduction—Part3:Cracking-resistantCRAscorrosionresistantalloys)andotheralloys》把鈦合金作為天然氣開采環(huán)境要求抗硫化氫應(yīng)力開裂的一個材料類型。挪威標(biāo)準(zhǔn)NOSOKM-001MaterialSelection中規(guī)定鈦合金Grade2可作為海洋海水系統(tǒng)和多種復(fù)雜化學(xué)品輸送管道的一個材料類型。本標(biāo)準(zhǔn)滿足我國油氣井用油管、套管性能評價需求，具有國際領(lǐng)先水平。五、以國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外標(biāo)準(zhǔn)，并說明未采用國際標(biāo)準(zhǔn)的原因國際上只有鋼制彎管的標(biāo)準(zhǔn)，并沒有相關(guān)鈦合金彎管的國際標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)未采用任何國際標(biāo)準(zhǔn)。六、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行法律、法規(guī)、政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒有沖突和矛盾。七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)在征求意見、審查過程中出現(xiàn)的重大分歧處理情況（若適用）。八