Ứng dụng của vật liệu hợp kim titan trong ngành công nghiệp dầu mỏ
Titan là một kim loại cấu trúc quan trọng được phát triển vào những năm 1950. Titan có thể tạo thành hợp kim với các nguyên tố kim loại khác để tăng cường và cải thiện các tính chất cơ học và tính chất vật lý của nó để đáp ứng các nhu cầu khác nhau. Titan và hợp kim của nó có độ bền cao, mô đun đàn hồi thấp, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, khả năng tương thích sinh học tốt và các đặc tính khác. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ốc vít hàng không vũ trụ, ngành công nghiệp dầu mỏ, các thành phần kỹ thuật, máy tạo nhịp tim y tế và các lĩnh vực khác.
Vật liệu hợp kim titan được sử dụng trong đường ống giếng dầu ở nước ngoài chủ yếu bao gồm UNS R56404 (Ti-6Al-4V-0.08Ru), UNS R55400 (Ti-5.5Al-4.3Zr-5.7V-1.3Mo-0.10O-0.06Pd), UNSR58640 (Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo), UNS R56260 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo), v.v. Với sự tiến bộ của công nghệ, hợp kim titan TC4 (Ti-6Al-4V) có khả năng chống ăn mòn tốt và độ bền riêng cao đang dần được sử dụng ở nước tôi ống giếng dầu.
Hầu hết các ống giếng dầu truyền thống của đất nước tôi đều được làm bằng thép cacbon, chẳng hạn như G105, L80, N80, P110, v.v. Tuy nhiên, môi trường phát triển dầu khí ở đất nước tôi tương đối khắc nghiệt. Ống giếng dầu không chỉ phải đối mặt với những thách thức về nhiệt độ cao và áp suất cao khi phục vụ dưới lòng đất mà còn phải chịu được tác động kết hợp của các môi trường ăn mòn như H2S, CO2, nước muối/chất lỏng hoàn thiện có nồng độ cao, lưu huỳnh nguyên tố và axit mạnh. Ống giếng dầu bằng thép cacbon truyền thống không còn có thể đáp ứng được môi trường phục vụ khắc nghiệt nữa.
Ống dẫn dầu và vỏ hợp kim titan sẽ phải chịu tải trọng áp suất bên ngoài lớn dưới lòng đất. Liu và cộng sự đã thiết lập một mô hình dự đoán độ bền vỏ hợp kim titan mới dựa trên mô hình tiêu chuẩn độ bền và độ nén, đồng thời tính toán và so sánh độ bền nén của ống hợp kim titan và ống thép với các thông số chính khác nhau. Kết quả thử nghiệm cho thấy độ bền nén của ống hợp kim titan thấp hơn ống thép có cùng thông số kỹ thuật. Do đó, độ bền nén của ống dẫn dầu và vỏ hợp kim titan có vai trò quan trọng đối với sự an toàn của chuỗi ống dưới lòng đất.
Các học giả nước ngoài Schutz và cộng sự đã cho ống titan UNS R56404 tiếp xúc với thủy ngân lỏng và tiến hành thử nghiệm ứng suất cao, kéo liên tục và tải tuần hoàn trong điều kiện sản xuất dầu khí có liên quan. Họ phát hiện ra rằng trong thủy ngân lỏng ở nhiệt độ 232 độ, ống titan có thể hoàn toàn chống lại sự giòn của kim loại lỏng và các dạng suy thoái môi trường khác.
Họ cũng nghiên cứu việc sử dụng hợp kim titan UNS R55400 có tính axit theo tiêu chuẩn ANSI/NACE MR0175/ISO 15156. UNS R55400 thuộc loại hợp kim titan +, là loại hợp kim titan cường độ cao mới được phát triển đặc biệt cho các dịch vụ sản xuất dầu khí ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Họ phát hiện ra rằng hợp kim titan UNS R55400 có thể được sử dụng trong môi trường nước muối có tính axit với hàm lượng clorua (bão hòa) lên tới 198 g/L và có thể được sử dụng trong điều kiện có tính axit với độ cứng tối đa là 41 HRC, nhiệt độ tối đa là 288 độ, có hoặc không có lưu huỳnh nguyên tố, và chịu được áp suất riêng phần H2S ít nhất là 3,45 MPa và áp suất riêng phần CO2 là 6,9 MPa.
Do đó, khả năng chống ăn mòn của ống giếng dầu hợp kim titan tốt hơn so với ống giếng dầu bằng thép cacbon truyền thống. Thứ hai, nó có thể được gia cố thông qua xử lý lão hóa để tăng cường các tính chất cơ học của riêng nó và có các đặc tính tuyệt vời về khả năng chống giòn kim loại lỏng, khả năng chống lưu huỳnh và axit. Tuy nhiên, trong môi trường dịch vụ có tải trọng áp suất bên ngoài lớn, cường độ nén của ống giếng dầu hợp kim titan kém hơn nhiều so với ống giếng dầu bằng thép cacbon. Có rất ít nghiên cứu ở nước tôi về cách cải thiện cường độ nén và uốn của hợp kim titan. Do đó, việc nghiên cứu cách duy trì hoặc thậm chí cải thiện cường độ của vật liệu hợp kim titan trong điều kiện ứng suất cao có ý nghĩa rất lớn.
Vui lòng để lại tin nhắn cho chúng tôi để biết thêm nhiều sản phẩm titan tùy chỉnh. Liên hệ với chúng tôi để nhận báo giá mới nhất và các ưu đãi đặc biệt.
