מחקר יישומים חדשני של סגסוגת טיטניום בצינורות באר נפט בתנאים גיאולוגיים קיצוניים
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%). פיתוח שדות נפט וגז עמוקים המיוצגים על ידי שדה נפט טארים הציג דרישות ביצועים חסרות תקדים לחומרי צינור באר נפט.
צינורות באר שמן נירוסטה מסורתיים ופלדת נירוסטה נחשפים למגבלות ביצועים משמעותיות בתנאי עבודה קיצוניים: השפלה משמעותית של חוזק בטמפרטורות גבוהות (כ- 40% ירידה בחוזק של 400 מעלות), וחסרי עמידות לא מספקת לקורוזיה של לחץ מימן גופרתי (חיי השירות קיצרו ביותר מ- 50%). לכן, חומרי סגסוגת טיטניום עם ביצועים מקיפים מצוינים הפכו לבחירה האלטרנטיבית המבטיחה ביותר.
המחקר האחרון מראה כי ה- UNS R55400 (Ti -6 Al -4 V RU) + סגסוגת טיטניום שפותחה בארצות הברית מציגה הנדסה מעולהערך יישום:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
עמידות בפני קורוזיה: שיעור קורוזיה שנתי<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
התנגדות לזחילה: בתנאי של 300 מעלות /200MPA, קצב הזחילה הוא פחות מ- 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻
עם זאת, הסגסוגת מכילה אלמנטים מתכת יקרים כמו 4% רותניום, וכתוצאה מכך עלות מהותית של עד 120 $/ק"ג, מה שמגביל מאוד את היישום הגדול שלה. פריצות הדרך הטכנולוגיות העיקריות הנוכחיות כוללות:
פיתוח סגסוגות טיטניום בעלות נמוכה - סוג (כגון Ti -38644, עם הפחתת עלויות של 40%)
אבקת מטלורגיה ליד טכנולוגיית גיבוש נטו (שיעור ניצול החומרים עלה ל 90%)
טכנולוגיית ציפוי מורכבת רב פונקציונלית (עמידות בפני קורוזיה גדלה 3 פעמים)
תחזיות התעשייה מראות כי שוק צינורות הבאר של שמן טיטניום סגסוגת טיטניום ישמור על קצב צמיחה שנתי ממוצע של 18% משנת 2025 עד 2030. כדי להשיג פריצת דרך בתיעוש, יש צורך לבנות מערכת חדשנות מלאה של שרשרת של "יישום להנדסת תהליכי מחקר ופיתוח חומרים". מומלץ לתעדף יישומי הדגמה בתחומי שמן סביבתיים קיצוניים טיפוסיים כמו TARIM ו- SICHUAN, ולהאיץ את האיטרציה הטכנולוגית באמצעות אימות תנאי עבודה בפועל.
חידוש חומרי זה צפוי לפתור את הבעיות הטכניות "צוואר הבקבוק" העומדות בפני פיתוח משאבי הנפט והגז העמוק של סין, ולספק תמיכה חשובה להבטיח אבטחת אנרגיה לאומית.
