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经济型高抗腐蚀油井套管钢的开发

套管是油田的一个重要基础设施，常因腐蚀导致过早穿孔，造成了巨大的经

济损失。按APISPEC5CT标准，套管材料可采用碳钢材质和不锈钢（13Cr）材

质，而碳钢材质抗腐蚀性能十分有限，套管使用寿命短，但不锈钢材质价格高，经

济负担重。能否在这二者之间，开发一种钢抗腐蚀性能比碳钢延长一倍，而价格比

普通碳钢仅增加30-40%（远低于不锈钢），就是所谓的经济型高抗腐蚀钢的概

念，选择低合金钢有希望达到之一目标，所以目前开发和使用了低Cr钢的油井套

管，其含Cr量在1-5%。但是，低Cr钢的抗腐蚀性能一直存在争议，一部分的研

究结果认为存在比较严重的点腐蚀。

我们在大量的资料分析和试验的基础上，提出采用Al合金化的思路开发经济

型高抗腐蚀性的油井套管的新观点。这种钢采用抗腐蚀的合金元素，并通过他们间

的合理搭配，达到实现经济型高抗腐蚀的油井套管性能指标。其合金元素的总量控

制在5%以内(不超过6%)，达到经济性的要求，腐蚀速率是碳钢的1/2，采用这种

钢制造油井套管，其使用寿命比目前碳钢材质可延长一倍，其经济性比不锈钢具有

明显的优势，可能具有广阔的市场前景。

按照我们提出的新观点，采用J55套管钢作为基材，通过合金化在真空重熔

得到新的抗腐蚀钢1号合金和2号合金，并采用电化学方法和浸泡方法对比得到新

钢的腐蚀性指标。

J55钢的化学成分和熔炼合金的化学成分见表1。

表1J55钢的化学成分和熔炼合金的化学成分

C:0.15%,Si:0.18%,Mn:1.06%,P:0.019%,S:0.03%,Mo:0.004%,

J55钢

Ti:0.015

熔炼1号合

加入合金元素总量=4%

金

熔炼2号合

加入合金元素总量=3%

金

J55、1号合金、2号合金及低Cr钢的比较，如图下：

图1合金在3.5%NaCl溶液中的开路电位图2合金在某油田

模拟溶液中的开路电位

图3熔炼钢在模拟溶液中的极化曲线图4熔炼钢在3.5%NaCl溶液

中的极化曲线

表2熔炼合金在模拟溶液中的腐蚀电化学参数

EcorricorrbabcRpV

合金

mVmA·cm-2mV/decmV/decΩ·cm2mm/a

J55-7480.0197116411060.227

1号合金-7190.008629420380.093

2号合金-7020.0107820024030.118

低Cr钢-6660.0118111017970.132

表3熔炼合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电化学参数

EcorricorrbabcRpV

合金

mVmA·cm-2mV/decmV/decΩ·cm2mm/a

J55-6130.0197468116330.208

1号合金-5010.006306914430.073

2号合金-4290