극한 지질 조건 하에서 유정 파이프에서 티타늄 합금의 혁신적인 응용 연구

As China's conventional oil and gas resources become increasingly depleted, oil extraction is gradually shifting towards extreme geological environments such as ultra deep layers (>4000 meters), high temperatures (>150 ℃), high pressures (>70 MPa), and high sulfur (H ₂ S concentration>5%). Tarim Oilfield로 대표되는 깊은 석유 및 가스장의 개발은 유정 파이프 재료에 대한 전례없는 성능 요구 사항을 제시했습니다.

전통적인 탄소강 및 스테인레스 스틸 오일 우물 파이프는 극한의 작업 조건에서 상당한 성능 제한에 노출됩니다. 고온에서의 상당한 강도 저하 (400도에서 강도가 약 40% 감소) 및 황화수소 응력 부식에 대한 불충분 한 내성 (서비스 수명이 50% 이상 짧음). 따라서 포괄적 인 성능이 우수한 티타늄 합금 재료가 가장 유망한 대안 선택이되었습니다.
최신 연구에 따르면 UNS R55400 (ti -6 al -4 v Ru) + 미국에서 개발 된 티타늄 합금이 우수한 엔지니어링을 보여줍니다.신청 가치 :
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
부식 저항 : 연간 부식 속도<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
크리프 저항 : 300도 /200mpa의 조건 하에서 크리프 속도는 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹ 미만입니다.
그러나이 합금에는 4% 루테늄과 같은 귀금속 원소가 포함되어있어 최대 $ 120/kg의 재료 비용이 발생하여 대규모 적용을 심각하게 제한합니다. 현재의 주요 기술 혁신에는 다음이 포함됩니다.
저비용 - 유형 티타늄 합금 개발 (예 : 40%의 비용 절감과 같은 ti -38644)
순 성형 기술 근처의 분말 야금 (재료 활용률이 90%로 증가)
다중 기능성 복합 코팅 기술 (부식 저항성이 3 배 증가)

산업 예측에 따르면 글로벌 티타늄 합금 유정 파이프 시장은 2025 년에서 2030 년까지 18%의 평균 성장률을 유지할 것입니다. 산업화 분야의 획기적인 성장을 달성하려면 "재료 연구 및 개발 제조 공정 엔지니어링 응용 프로그램"의 전체 체인 혁신 시스템을 구축해야합니다. Tarim 및 Sichuan과 같은 일반적인 극한 환경 유전에서 데모 응용 프로그램을 우선 순위로 정하고 실제 작업 조건 검증을 통해 기술 반복을 가속화하는 것이 좋습니다.
이 재료 혁신은 중국의 심층 석유 및 가스 자원 개발이 직면 한 "병목 현상"기술 문제를 해결하고 국가 에너지 안보를 보장하기위한 중요한 지원을 제공 할 것으로 예상됩니다.