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着眼长远,非“钛”不可

时间:2016-06-07 15:24 来源: 作者:康宏亮
着眼长远,非“钛”不可
——2016 中国钛年会暨中兵物资供应链管理与石油用钛研讨会圆满落幕
 
        “2016 中国钛年会暨中兵物资供应链管理与石油用钛研讨会”4月20 日在北京胜利召开。本次年会以推广和扩大石油领域用钛需求为主线,阐述中国钛工业的发展现状及钛在石油石化、航空航天等领域的应用现状及前景,为钛行业与石油界的跨界合作创造了条件。两院院士、石油石化、航空航天领域等行业专家学者、大型央企及多家金融机构高管与会交流。
 
        产业链延伸,石油石化领域大有作为
        当前,新材料是所有产业的基础和先导,高端新材料技术的突破往往能带来划时代的产业革命。钛是发展新能源、节能环保、先进装备制造等战略性新兴产业的重要基础材料。钛产业链条不断延伸是市场的需要,也是企业转型升级的需要。“国内钛行业必须走差异化、错位化、合作化的发展之路。”中国科学院院士曹春晓说。
        近年来,中国海绵钛及钛材产能不断增加,产量在增长一段时期后进入到相对稳定的阶段。中国钛消费以非航空业为主,在化工、电力等领域,主要是石化等耐腐蚀方面使用,钛-钢复合板增长迅速,年产达5,000吨以上。未来5~10 年,石油石化、海洋工程、舰船制造对钛合金的使用将出现爆发式增长。国外于上世纪80 年代开始进行钛合金管在石油石化行业的研究运用,目前使用钛合金的油井管包括钛合金钻杆、钛合金油管、套管、钛合金连续管、隔水管、钛合金换热管等等。雪佛龙公司1990 年开发出用于热采井的(95/8-16 英寸) 钛合金套管,管材使用表明涂裹玻璃润滑剂进行热挤压成形, 在井深5,000in,500~550F 的热采井中多次成功使用,自1995 年起,试验超过20 多口井无意泄露。
        从2006年起进行了9-5/8in、145 纲级的6246 钛合金套管研制试验,使用汉庭的APEX 扣作为连接螺纹,实验结果令人满意。同时,作为国内钛合金油管产品的领先企业,忠世高新材料股份有限公司总经理王啸虎表示,忠世高新材料试验用钛合金油管具有优异的抗硫化氢应力腐蚀性能,抗点腐蚀和抗全面腐蚀性能;试验用钛合金油管力学性能到API Spec 5CT中对P110 钢级的力学性能要求。未来在石油领域的应用将大有作为。
 
        大规模应用有赖于成本的进一步下降
        有数据显示,2000 年以后,中国海绵钛及钛合金的产量增幅明显,同时2005 年以后,海绵钛的价格急速下降,2013 年海绵钛价格是2005 年时的不到四分之一。从钛合金产品的全寿命周期考虑,其经济性很高。以25 年为同一寿命周期,其经济成本较不锈钢可降低30% 以上。
        尽管如此,国内钛材多年来实际产量始终徘徊在5 万吨左右,为何产量上不去?与会专家普遍认为价格贵是最主要的原因。“钛合金钻杆强度高、工作安全性高,可用于深井、大位移井、水平井、大斜度井的钻井施工,具有良好的发展前景,但大规模应用有赖于成本的进一步下降。”中石化胜利油田钻井工程技术研究院院长李作会说。
        2016 年将是中国钛工业逐步走出经济下行阴影、步入健康发展的关键年。北京科技大学教授余伟提出,必须进行钛提取新流程的研究,降低钛的生产成本,进一步扩大钛的产量。如果钛产业的冶炼技术有突破性进步,那么可能会带来国内外钛产量的大幅度提升,届时盈利点不仅是钢铁,更多的是钛及钛合金领域。
 
        挑战并存,完善石油石化用标准体
        虽然钛在石油石化领域的大规模应用已成大势所趋,但其所要面临的难题还不止于成本因素。首先钛合金材料的腐蚀性具有局限性,易吸氢,钛合金油井管在还原性酸和干甲醇中常常面临腐蚀问题。同时钛合金弹性模量小,是钢的一半左右,易发生小应力大应变的问题,其表面耐磨性差,易损伤,难加工,这些挑战都是其进军石油领域不容忽视的难题。
        钛合金材料在石油领域的整体力学设计、应用规划尚未健全,需要进一步研究和建立相应的设计方法和规范。中石油石油管工程技术研究院宋生印建议,完善钛合金油井管标准体系势在必行。要继续加强服役工况下可用钛合金材料的试验研究,建立起适合石油石化行业用钛近材料提醒和性能数据库。
        对关键的强度、韧性耐腐蚀指标进行系统研究也尤为必要,未来要建立起符合钛合金油井管特性的关键性指标。当前,油井管材料采用镍合金管材居多,而中国是钛资源大国,镍资源的生产与消费主要还是依靠进口,从长远来讲,大力发展钛合金油井管以代替镍合金管有利于进一步降低油田开发成本。
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