石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管編制說明

《石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管》標準編制說明一、任務來源本文件由中國特鋼企業(yè)協(xié)會提出并歸口，冶金工業(yè)規(guī)劃研究院作為標準組織協(xié)調(diào)單位。根據(jù)中國特鋼企業(yè)協(xié)會團體標準化工作委員會團體標準制修訂計劃，由浙江久立特材科技股份有限公司、冶金工業(yè)規(guī)劃研究院等單位共同參與起草，計劃于2024年四季度前完成《石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管》標準的制定工作。二、制定本文件的目的和意義鎳基合金油井管制造工序復雜、生產(chǎn)難度大、品質(zhì)要求嚴格。合金含量極高，其中Ni、MO、Cr等合金含量高達80%，一般的超級雙相不銹鋼中合金含量則不會超過40%；制造工藝復雜，G3鎳基合金由于高溫變形抗力大，靠穿孔工藝根本“穿不動”，只能通過在中間打孔以后一根一根“擠出來”；材料強度突出，鎳基合金為單相奧氏體組織，成型之初的強度僅有200Mpa左右，而高酸性氣田用油井管一般都要求強度在760MPa以上，G3鎳基合金就是通過“硬生生”的冷軋工藝極好地提高了自身的材料強度，從而滿足高酸性油氣田的特殊需求；抗腐蝕性能優(yōu)異，在150℃以下，無論二氧化碳和硫化氫的分壓有多高，氯離子濃度有多大，G3鎳基合金油井管長期使用后仍然光亮如新；生產(chǎn)要求嚴格，井深高達5000m以上的天然氣井，從地面到井底，每一根油套管都是通過特殊螺紋連接，而G3鎳基合金在加工的過程中，特別容易“粘刀”極易損壞加工用刀具，加工效率不及常規(guī)鋼鐵產(chǎn)品的5%。另外，5000多米的井深，通常會有20-30°的“狗腿度”，如何保證天然氣不泄漏，對特殊螺紋的密封性能也就提出了特別高的要求。目前，在標準供給領域，GB/T15007、GB/T19830、GB/T37614為相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)應用提供指導，同時不能滿足專用領域使用要求。本文件的制定填補了鎳基合金油井管標準的空白，使鋼管的設計、制造和檢測有標準可循。三、標準編制過程2023年3月，中國特鋼企業(yè)協(xié)會團體標準化工作委員會（以下簡稱團標委）秘書處給各位委員發(fā)出團體標準立項函審單。到立項函審截止日期，沒有委員提出不同意見。2023年4月，團標委正式下達立項計劃，組成了標準起草組，提出了標準編制計劃和任務分工，并開始標準編制工作。2023年5-2024年3月：進行了起草標準的調(diào)研、問題分析和相關(guān)資料收集等準備工作，完成了標準制定提綱、標準草案。2024年4月：召開標準啟動會，圍繞標準草案進行了討論，并按照與會意見和建議進行了修改。2024年~月：形成征求意見稿并發(fā)出征求意見。2024年月：完成征求意見處理、形成標準送審稿。2024年月：完成該標準審定會和標準報批稿，上報中國特鋼企業(yè)協(xié)會審批。2024年月：完成該標準發(fā)布、實施。四、標準編制原則鎳基合金油井管的制造技術(shù)長期以來被國外少數(shù)鋼鐵制造商所壟斷。國外主要供應商為美國特鋼、德國曼內(nèi)斯曼以及日本住友。2006年，寶鋼在國內(nèi)率先開展G3鎳基合金油井管的國產(chǎn)化攻關(guān)工作，經(jīng)過課題組成員的共同努力，產(chǎn)品于2007年7月首次試制成功，并于2009年6月首次在中石化普光氣田成功下井，打破了該領域長期被國外廠商壟斷的局面。久立“3000噸鎳基合金油井管”項目2011年投產(chǎn)后，成為了國內(nèi)第二家具備鎳基合金油井管生產(chǎn)能力的企業(yè)，目前產(chǎn)品市場占有率高，質(zhì)量優(yōu)異，具備牽頭制定標準的行業(yè)影響力和技術(shù)實力。久立鎳基合金管成功供貨于中石化西南局元壩氣田高含H2S、CO2的天然氣井以及中國石化中原油田普光氣田（毛壩區(qū)塊、大灣區(qū)塊）高含H2S、CO2天然氣井。在油井管需求持續(xù)增加的情況下，特殊油氣井開采用的鎳基合金油井管隨著高酸性油氣田開采數(shù)量的上升，其需求量也將不斷增加，未來國內(nèi)該領域市場進口替代步伐也將逐步加快。本文件充分考慮石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管產(chǎn)品的高質(zhì)量需求，聯(lián)合下游企業(yè)協(xié)同攻關(guān)，采用標準化手段助力石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管高質(zhì)量發(fā)展，展現(xiàn)我國油井管制造用材先進技術(shù)水平。本文件以滿足油井行業(yè)對鎳基合金無縫鋼管發(fā)展趨勢要求為前提，充分提高標準的市場適應能力，填補標準領域空白；通過對下游用鋼行業(yè)的研究，了解產(chǎn)品的實際需求，確定各項技術(shù)指標，滿足下游行業(yè)生產(chǎn)需要，建立彼此之間的聯(lián)系，擴大影響力。五、標準的研究思路及內(nèi)容（一）編制思路《石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管》標準的設計與編制主要以問題與需求為導向，切實從油井管制造需要出發(fā)，進一步確定尺寸精度、化學成分控制指標、力學性能等技術(shù)指標要求，強化細分領域標準的指導意義。通過制定滿足市場創(chuàng)新需要，并具有科學、合理、全面、可操作性的標準，助力石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管的高質(zhì)量供給，提升作業(yè)的安全性和可靠性。本文件在參考GB/T15007、GB/T19830、GB/T37614的基礎上，結(jié)合實際生產(chǎn)的特殊需要，對各牌號鋼種成分范圍和性能要求、冶煉方法、低倍組織、非金屬夾雜物、晶粒度等技術(shù)指標進行了規(guī)定，增強了原料生產(chǎn)制造商與下游行業(yè)的聯(lián)系，使標準更具有針對性和實用性。（二）標準技術(shù)框架本文件包含以下部分前??言1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義 4訂貨內(nèi)容5尺寸、外形、重量6技術(shù)要求7試驗方法8檢驗規(guī)則9包裝、標志及質(zhì)量證明書（三）標準技術(shù)內(nèi)容1.范圍本文件規(guī)定了石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管的訂貨內(nèi)容、尺寸、外形、重量及允許偏差、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志和質(zhì)量證明書。本文件適用于H2S分壓大于0.0003MPa的服役條件下石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鐵鎳基及鎳基合金無縫管（以下簡稱“管材”），也適用于與合金管配套使用的接箍坯料、接箍材料、短節(jié)和附件材料等。2.規(guī)范性引用文件按GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定。3.術(shù)語和定義GB/T19830-2017界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4.分類及代號5.訂貨內(nèi)容本章節(jié)對訂貨的合同或訂單內(nèi)容提出要求，應包含：a)本文件編號；b)產(chǎn)品名稱；c)材料牌號和鋼級；d)尺寸規(guī)格；e)訂貨重量或數(shù)量；f)交貨狀態(tài)；g)其他特殊要求。6.尺寸、外形、重量6.1外徑、壁厚和重量隨著鋼管制造和檢驗能力的大幅度提高，鋼管制造企業(yè)有能力生產(chǎn)性能更加優(yōu)良的鋼管，本章節(jié)參照規(guī)定“鋼管的尺寸、外形、重量及允許偏差應符合GB/T19830的規(guī)定細化了不同管徑產(chǎn)品外徑、壁厚允許偏差及重量要求。外徑D/mm偏差外徑a/mm壁厚/mm重量b/kgSACHSACHSACH＜114.3±0.79±0.79≥-12.5%S≥-10%S-3.5%w～+6.5%w≥114.3-0.5～+1%D-0.5～+1%D≥-12.5%S≥-10%Sa不圓度包含在外徑公差中。b指單根管的重量偏差。訂單中每18噸的偏差不超過-1.75%。w為單根管材理論重量。6.2長度本章節(jié)參照GB/T19830附錄C27分套管、油管、短節(jié)給出長度規(guī)定，并規(guī)定定尺偏差和倍尺長度切口余量。管材范圍1（R1）范圍2（R2）范圍3（R3）套管和油管總長度范圍4.88～7.627.62～10.3610.36～14.63每18噸管材，長度最大允許變化量1.52短節(jié)長度a0.61、0.91、1.22、1.83、2.44、3.05、3.66公差±0.076接箍毛坯按協(xié)議a經(jīng)供需雙方協(xié)商，0.91的短節(jié)可代替0.61供貨，也可供應表2以外尺寸的短節(jié)。6.3彎曲度本章節(jié)參照GB/T19830直度的有關(guān)規(guī)定。每端彎曲度要求覆蓋修改為1.52m。6.4通徑本章節(jié)參照GB/T19830附錄C28指標。7技術(shù)要求7.1牌號及化學成分本章節(jié)參考GB/T15007選取常用油井管用合金牌號，加嚴S指標，調(diào)整部分指標，滿足客戶采購需要。序號組別統(tǒng)一數(shù)字代號牌號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）/%CCrNiFeMoWCuAlTiNbCoSiMnPS其它11H08028NS1404≤0.03026.0～28.030.0～32.5余量3.0～4.0--0.6～1.4------—≤1.00≤2.50≤0.030≤0.015—2H08535NS1405≤0.03024.0～27.030.0～36.5余量2.5～4.0--≤1.50------—≤0.50≤1.00≤0.030≤0.015—32H08825NS1402≤0.0519.5～23.538.0～46.0≥22.02.5～3.5--1.5～3.0≤0.200.60～1.20——≤0.50≤1.00≤0.030≤0.015—4H06985NS3403≤0.01521.0～23.5余量18.0～21.06.0～8.0≤1.51.5～2.5----(Nb+Ta)≤0.50≤5.00≤1.00≤1.00≤0.030≤0.015Nb為Nb+Ta5H06625NS3306≤0.1020.0～23.0≥58.0≤5.08.0～10.0--—≤0.40≤0.403.15～4.15≤1.00≤0.50≤0.50≤0.015≤0.015—6H10276NS3304≤0.01014.5～16.5余量4.0～7.015.0～17.03.0～4.5—------≤2.50≤0.08≤1.00≤0.030≤0.015V≤0.357.2制造方法本章節(jié)對冶煉、管坯、無縫管制造給出細化規(guī)定。7.3交貨狀態(tài)本章節(jié)規(guī)定“合金管應按冷作硬化態(tài)交貨，代號“CH”?！?.4力學性能7.4.1本章節(jié)參考GB/T37614加嚴提出屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、平均硬度指標以保證管材服役性能和加工要求。組別統(tǒng)一數(shù)字代號材料牌號鋼級交貨狀態(tài)屈服強度bRp0.2/MPa抗拉強度Rm/MPa斷后伸長率aA/%平均硬度值/HRC最小值最大值最小值最小值最大值1H08028NS1404110CH7589657931133125CH86210008961035H08535NS1405110CH7589657931133125CH862100089610352H08825NS1402110CH7589657931135125CH86210008961035H06985NS3403110CH7589657931135125CH86210348961037H06625NS3306110CH7589657931135125CH86210348961037H10276NS3304110CH7589657931135125CH86210348961037140CH96511031000938a

式中：A—標距為50.8mm時的最小伸長率，以百分數(shù)表示；

S—拉伸試樣的橫截面積，單位為平方毫米(mm2)，根據(jù)規(guī)定外徑或試樣的名義寬度和規(guī)定壁厚計算，圓整到最接近的10mm2。S值取計算值或490mm2中較小者。b經(jīng)供需雙方協(xié)商，可采用其他值。7.4.2沖擊性能為保證管材服役安全性，增加低溫沖擊要求。本章節(jié)給出接箍毛坯全尺寸試樣最小吸收能量、油套管的全尺寸試樣最小吸收能量計算公式和相關(guān)要求。7.4.3壓扁試驗本章節(jié)給出完整性試驗內(nèi)容。7.4.4硬度本章節(jié)給出硬度試驗方法，滿足油井管采購測試要求。7.5晶間腐蝕本章節(jié)參考用戶采購技術(shù)規(guī)范，增加了晶間腐蝕要求。7.6硫化氫應力腐蝕開裂試驗本章節(jié)考慮井下服役環(huán)境，容易發(fā)生氫脆，增加相關(guān)檢測。7.7金相組織本章節(jié)考慮組織控制要求，新增鋼管實際晶粒度顯微組織檢測及規(guī)定。要求“a)顯微組織中晶界處應無連續(xù)的析出相；b)金屬間相、氮化物和碳化物總含量應不超過1.0%；σ相應不超過0.5%。”7.8非金屬夾雜物本章節(jié)考慮鋼管純凈化要求，避免鋼管在服役過程因夾雜物影響在氫元素聚集導致開裂，新增非金屬夾雜物控制指標。7.9貧Cr檢驗參照ISO13680:2010標準要求，對冷加工后的成品管采用EDX方法進行內(nèi)外表面貧Cr檢測是客戶要求。7.11表面質(zhì)量本章節(jié)在參考GB/T37614有關(guān)規(guī)定的基礎上，細化表面質(zhì)量要求。8.試驗方法8.1管材的化學成分分析方法按GB/T38939或通用的方法進行，但仲裁分析時應按GB/T223.11、GB/T223.13、GB/T223.16、GB/T223.18、GB/T223.21、GB/T223.25、GB/T223.26、GB/T223.28、GB/T223.36、GB/T223.37、GB/T223.40、GB/T223.42、GB/T223.43、GB/T223.58、GB/T223.59、GB/T223.60、GB/T223.62、GB/T223.68、GB/T223.72、GB/T223.79、GB/T223.85、GB/T223.86、GB/T223.9等方法進行。8.2鋼管的檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣方法和試驗方法應符合下表的規(guī)定。表檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣方法及試驗方法序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1成分分析每批取1個試樣GB/T200668.12拉伸試驗每批取1個試樣GB/T29757.4.1、GB/T228.13硬度試驗每批取1個試樣GB/T29757.4.2、GB/T230.14沖擊試驗每批取2個試樣GB/T2297.4.3、GB/T2295壓扁試驗每批取2個試樣GB/T2467.4.4、GB/T2466晶間腐蝕試驗每批取3個試樣GB/T4334GB/T43347硫化氫應力腐蝕開裂試驗首次生產(chǎn)每種規(guī)格取1組試樣GB/T4157GB/T41578晶粒度每批取1個試樣GB/T6394GB/T63949顯微組織檢驗每批取1個試樣GB/T132987.6.2、GB/T1329810非金屬夾雜物檢驗每批取1個試樣GB/T105617.6.3、GB/T1056111貧鉻試驗每批取1個試樣GB/T132