[发明专利]一种用于石油天然气输送的钛合金管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于石油天然气输送的钛合金管及其制备方法，该钛合金管按质量百分含量由以下组分组成：Al 0.1％‑2.4％；O 0.2％‑0.32％；Fe≤0.10％；C≤0.08％；N≤0.05％；H≤0.015％；余量为Ti。通过配料熔炼，锻造棒材，热穿孔，热轧制，热定径，热矫直，表面喷砂等工序制备。本发明制备得到的钛合金管具备在150℃下耐H₂S和CO₂腐蚀的特点，解决现有石油天然气输送用管线钢管易腐蚀的问题，延长了输送管线的使用寿命；其内外壁表面粗糙度在3.2μm以下，解决了石油输送时因管内壁结蜡而导致输油管堵塞的问题，减少了损失，降低了成本，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，具体涉及一种用于石油天然气输送的钛合金管及其制备方法。

背景技术

在石油天然气的开发过程中，CO₂、H₂S等气体对油管的腐蚀已成为油田的主要腐蚀问题。随着石油、天然气需求的不断增长，油、气井的开采条件日趋恶化、复杂，一些H₂S、CO₂含量高的腐蚀环境严酷的油气田的相继开发，迫切需要钢管制造业开发与生产适应这类酸性服役条件下的新型石油天然气输送用管。采用含有高Ni、Cr、Mo等元素的合金材料是抗酸性腐蚀的理想材料，但因其成本较高，限制了在石油领域的广泛使用。

我国大多数原油含蜡量都比较高，含蜡量超过10％的原油几乎占整个产出原油的90％。当进行原油输送时，由于压力和温度降低，蜡从原油中析出并凝结于管壁，便形成结蜡现象，使油管断面变小以致堵寨，尤其是稠油输送时，结蜡现象更严重，严重影响石油正常输送。输油管道的结蜡不仅会增加管道运行的能耗、影响管道的安全运行，而且还可能造成凝管事故，给输油管道的输送带来很大的安全隐患。油井生产实际表明，除了温度和压力外，输油管道管壁的粗糙度也是影响结蜡的重要因素，如管壁粗糙，蜡晶体容易粘附在上面形成结蜡，反之则不容易结蜡。

目前常用的解决输油管道结蜡问题有以下几种主要方式：一是加热输送，这种加热输送方式工艺复杂，能耗高，投资巨大且安全性较差，油输送效率极低。二是在原油中添加降凝剂、阻凝剂，这种方式效果虽好，但是化学助剂的价格太高，常年注入导致原油输送成本的大幅提升，不适合大规模的推广使用。三是机械清蜡的方式，机械清蜡的方式虽然成本低，但是这种清除方式会对管道造成机械损伤，影响管道的使用寿命。

因此，需要开发一种耐酸性的、防结蜡的新型石油天然气输送用管材。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于石油天然气输送的钛合金管及其制备方法，解决了现有石油天然气输送用管线钢管易腐蚀以及因管内壁结蜡而导致输油管堵塞的问题，延长了输送管线的使用寿命，降低了维修和停产带来的损失，是一种高强度、耐腐蚀、防结蜡的新型钛合金管，具有良好的应用前景。

本发明制备得到的钛合金管强度为55ksi-80ksi，满足石油天然气输送中对管材强度的要求；合金组分以及含量的控制使其在150℃下耐H₂S和CO₂腐蚀，延长了使用寿命；通过组分调整和表面喷砂处理，使其内外壁表面粗糙度在3.2μm以下，具有防结蜡的功能。

第一方面，本发明提供一种钛合金管，所述钛合金管按质量百分含量由以下组分组成：

根据本发明，所述钛合金管中Al的含量为0.1％-2.4％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％或2.4％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。