與陸地油氣開(kāi)采相比，海洋環(huán)境洋流劇烈、海溫和壓力隨深度變化大、海底巖層結(jié)構(gòu)與陸地井迥異。海洋油氣中H2S、CO2和Cl-等的含量普遍較高，海底微生物種類(lèi)復(fù)雜，化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕能力都很強(qiáng)。因此，海洋油氣開(kāi)采平臺(tái)用特殊鋼材料如不銹鋼、耐蝕合金等普遍要求高耐蝕、高強(qiáng)高韌和高耐磨等性能特點(diǎn)。國(guó)外先進(jìn)的海洋油氣資源鉆采、加工、輸運(yùn)等環(huán)節(jié)均應(yīng)用了大量的超級(jí)不銹鋼和耐蝕合金材料。所謂的“超級(jí)”不銹鋼材料，與傳統(tǒng)不銹鋼材料相比，一般是指高Ni/Cr/Mo、高純凈度、采用N 金化或變形工藝強(qiáng)韌化的一類(lèi)高性能不銹鋼材料，如超級(jí)奧氏體、超級(jí)鐵素體、超級(jí)雙相不銹鋼以及鎳基或鐵鎳基耐蝕合金等。依照國(guó)外積累的用材經(jīng)驗(yàn)，我們簡(jiǎn)要剖析以下：

一、材料分類(lèi)及主要性能

與海洋平臺(tái)用微合金化結(jié)構(gòu)鋼材料不同，海洋平臺(tái)用特殊鋼材料普遍都是高合金體系的Ni-Cr 或Cr-Ni-Mo 基不銹鋼、超級(jí)不銹鋼或耐蝕合金材料，一般都具有高點(diǎn)蝕當(dāng)量、高純凈度以及N 合金化等特點(diǎn)。使用這些高合金材料制備的海洋平臺(tái)典型件如儲(chǔ)運(yùn)、工藝管道、脫鹽、換熱器、油井管、鉆探和樁腿等，為滿足其特殊的服役工況條件，普遍具備高強(qiáng)度、高耐蝕性或兼而有之。通常而言，耐蝕性和強(qiáng)度是海洋平臺(tái)用特殊鋼材料的兩個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)。目前國(guó)外海洋平臺(tái)用先進(jìn)特殊鋼鋼種主要包括超級(jí)奧氏體不銹鋼、超級(jí)鐵素體不銹鋼、高強(qiáng)度奧氏體無(wú)磁不銹鋼、鎳基和鐵鎳基耐蝕合金等，這幾類(lèi)特殊鋼材料因其合金成分體系設(shè)計(jì)不同而性能各有所長(zhǎng)。

（1） 高M(jìn)o 含量的Cr-Ni-Mo超級(jí)奧氏體不銹鋼。對(duì)于超級(jí)奧氏體不銹鋼而言，普遍具有較高的Cr、Ni 含量、一定的Mo 含量（6%～7%），具有在較高溫度優(yōu)異的耐局部腐蝕和均勻腐蝕的能力，其點(diǎn)蝕當(dāng)量PREN 值（Cr+3.3Mo+16N）一般都達(dá)到30以上，部分材料甚至高達(dá)50以上，這確保了此類(lèi)材料優(yōu)異的耐蝕性能；同時(shí)合理的N合金化使其兼具了較高的強(qiáng)度和塑韌性。

（2）鎳基或鐵鎳基耐蝕合金。對(duì)于鎳基或鐵鎳基耐蝕合金來(lái)說(shuō)，其Cr、Ni、Mo 合金含量更高，在熱帶水域和離子介質(zhì)復(fù)雜的條件下比超級(jí)奧氏體不銹鋼具有更為突出的耐局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕性能?？蓮V泛應(yīng)用于油氣媒介、油水分離或其他更為苛刻的化工工藝管道、泵閥和離心機(jī)等工礦條件。

（3）高氮奧氏體不銹鋼。極高的N合金含量大幅度提升了材料的強(qiáng)度指標(biāo)，使其具有室高溫條件下顯著優(yōu)異的強(qiáng)度性能，由于采用了Mn-N代Ni成為奧氏體穩(wěn)定元素，使其在性能優(yōu)異的同時(shí)具有較低的生產(chǎn)成本。由于近年來(lái)其合金體系的不斷優(yōu)化，以及一定的Mo元素加入，使其也具備了優(yōu)良的耐局部腐蝕性，Cr 含量的不斷提升以及C元素的進(jìn)一步降低，改善了材料的耐晶間腐蝕性能。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

高性能的海洋平臺(tái)用特殊鋼材料在國(guó)外早已商業(yè)化生產(chǎn)多年，典型的生產(chǎn)廠商包括瑞典山特維克（Sandvik）、德國(guó)蒂森克虜伯（ThyssenKrupp）、芬蘭奧托昆普（Outokumpu）、日本冶金（Yakin）、美國(guó)阿里根尼（ATIAllegheny）、美國(guó)特種金屬（SMC）、奧地利伯樂(lè)（Bohler）、美國(guó)卡朋特（Carpenter）等，其中代表性的海洋油氣資源開(kāi)發(fā)工程用高性能Cr-Ni-Mo-N 體系超級(jí)奧氏體不銹鋼和耐蝕合金材料有：

(1)含N的Mo合金化高性能超級(jí)奧氏體不銹鋼：254SMO(Cr20-Ni18-Mo6-Cu-N)、654SMO(Cr24-Ni22-Mo7-Mn3-Cu-N)、AL6XN(Cr20-Ni24-Mo6-N)、NAS254N (Cr23-Ni25-Mo5.5-N)、NAS354N(Cr23-Ni35-Mo7.5-N)等。

(2)以Mn、N代Ni的高強(qiáng)無(wú)磁奧氏體不銹鋼：P550(Cr20-Mn20-Mo-N)、P650(Cr19-Mn20-Mo2-Ni4-N)、Datalloy2(Cr15-Mn15-Ni2-Mo2-N)、15-15HS(Cr20-Mn18-Ni3-Mo-N) 等。

(3)耐蝕性能優(yōu)異的Ni-Cr-Mo耐蝕合金： Incoloy825(Cr20-Ni35-Mo3-Cu3-Nb)、Inconel625(Cr22-Ni58-Mo9-Nb3)、Sanicro28(Cr27-Ni31-Mo3-Cu)、Carpenter20Cb-3(Cr20-Ni35-Mo3-Cu3-Nb)、Nicrofer3127hMo(Cr27-Ni31-Mo7-Cu-N)、Nicrofer33(Cr33-Ni31-Mo-Cu-N) 等。

上述高性能奧氏體和超級(jí)奧氏體不銹鋼及耐蝕合金產(chǎn)品已在海洋平臺(tái)上方、水下輸送管道及泵閥、井下鉆探三大類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。目前已在諸如北海油田、波斯灣油田、墨西哥灣油田等數(shù)百個(gè)海洋油田的平臺(tái)建設(shè)中的大量使用，具體應(yīng)用領(lǐng)域如下：

(1)海洋平臺(tái)上方

海水管道：254SMO、Incoloy825；凸輪裝置：254SMO、654SMO、AL-6XN；板式換熱器：654SMO、AL-6XN、NAS354N、Nicrofer3127hMo、Carpenter20Cb-3；海水脫鹽系統(tǒng)：254SMO、Nicrofer3127hMo、Nicrofer33；殼體：654SMO、AL-6XN；管式換熱器：654SMO、AL-6XN、NAS354N、Nicrofer3127hMo、Carpenter20Cb-3；離心分離機(jī)：654SMO、AL-6XN；重力分離機(jī)：904L、AL-6XN。

(2)水下輸送管道及泵閥

油氣輸送復(fù)合管道、閥門(mén)總成和管線懸掛器、跳線和跨接線、纜帶浮力組件、提升管和流動(dòng)管：Inconel-625、254SMO、AL-6XN、Sanicro28、Incoloy825；歧管：254SMO、AL-6XN、NAS800HT。

(3)井下鉆探

MWD無(wú)磁腔室、無(wú)磁鉆鋌、穩(wěn)定器、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆探單元：P550、15-15HS、Datalloy-2、Inconel-718。

(4)其他單元

平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)件：NAS254N、AL-6XN；防火防爆墻：316L、P530；墻壁包裹層：316L、P530；電纜盤(pán)：316L、P530；樓梯、通道和電梯：316L、P530；天然氣系統(tǒng)：316L、P530。