耐蚀合金无缝油套管标准新旧版的主要变化

熊庆人，秦长毅，徐 婷，屈忆欣，吕 华

(中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077)

0 引 言

耐蚀合金无缝油套管，尤其是镍基合金油套管，其合金含量高达60%以上，主要用于地质结构复杂、高温高压、高腐蚀性的特大型海相天然气田的开采。我国的几大油气田如四川、长庆、中原、华北、塔里木油气田以及美国的巴拿马、加拿大的阿尔伯达等油气田都含有不同程度的 H2S、CO2以及Cl-等腐蚀性介质[1-2]。随着苛刻环境油气田的开发，耐蚀合金无缝管的需求量不断增加。该产品因制造工序复杂、生产难度大、质量要求严格等，被誉为生产技术含量最高的产品之一。

长期以来，耐蚀合金油井管材的核心制造技术被美国的美钢联、德国的 V&M、日本的住友金属、新日铁以及川崎制铁、法国的 Vallourec 、阿根廷的 Siderca、墨西哥的 TAMSA、意大利的 Dalmin、西班牙的TR等国外发达国家的钢管公司所垄断[3]。这些公司以其完整的产业结构、强大的开发能力，不断制造出新产品以满足国际石油行业发展的需要，因而基本上控制了高端油井管的技术和市场[4]。

为了满足工程需求，国际标准化组织ISO/TC67/SC5分技术委员会于2000年首次制定了ISO 13680“Petroleum and natural gas industries — Corrosion-resistant alloy seamless tubes for use as casing, tubing and coupling stock —Technical delivery conditions”，随后分别于2008年、2010年进行了修订，目前正在对2010版标准进行修订。

我国自上世纪八十年代以后，耐蚀合金管材的冶金技术取得重大进步，冶金装备得到全面升级，许多特殊钢生产企业在冶金硬件设备上达到了国际水平，具备了自主研发耐蚀合金的条件和能力，并陆续开发出一些新牌号的耐蚀合金，部分满足了油田高腐蚀环境开采的需求。

近些年来，随着我国川北地区普光、龙岗、罗家寨等复杂地质特大型天然气田的发现及商业化开采的推进，对耐蚀合金油套管，尤其是镍基合金油套管的需求迅速增加。镍基合金油套管成为国家重大工程——川气东送建设工程大量急需的重要物资。为打破国外镍基合金油套管进口价格居高不下、交货期难以保证的不利局面，镍基合金等耐蚀合金无缝油套管的国产化势在必行。国内部分企业自2007年起研究开发镍基合金油套管[4-10]，产品已用于中石油四川龙岗天然气田的开采作业，这是我国天然气开采首次采用国产镍基合金油套管，标志着国内钢管业依靠自主创新，成功掌握了镍基合金油套管的制造技术，有力支撑了国家能源安全战略的实施。

为了适应这种发展的需要，我国于2009年制定并发布了国家标准GB/T 23802-2009《石油和天然气工业 套管、油管和接箍毛坯用耐腐蚀合金无缝管交货技术条件》，采用的基础标准为ISO 13680:2000。而2011年对GB/T 23802-2009标准进行修订立项时，ISO 13680标准已发布2010年版本，与其采标的ISO标准相差2个版本。ISO 13680:2010标准相比GB/T 23802-2009采标的2000年ISO 13680标准变化较大，对部分章节进行了删减，对部分章节进行了合并、补充和完善，同时增加了部分章节和附录，篇幅大幅增加。为满足我国耐蚀合金油套管国产化及油气田开发的需求，根据《关于编制2015年石油天然气国家标准和行业标准项目计划的通知》(油标委秘字〔2014〕13号文件)要求，依据最新版国际标准ISO 13680:2010对2009版的该国家标准进行修订，跟上国际标准的最新发展趋势。

GB/T 23802-2015《石油和天然气工业套管、油管和接箍毛坯用耐腐蚀合金无缝管交货技术条件》的修订工作由中国石油集团石油管工程技术研究院负责，宝山钢铁股份有限公司参加了该标准的修订。该标准于2015年5月15日发布，9月1日实施。

1 新旧标准的结构变化

GB/T 23802标准规定了套管、油管和接箍毛坯用耐蚀合金无缝管的交货技术条件，包括制造工艺、材料、尺寸重量和允许偏差、检验和试验、表面处理、标记、表面保护、搬运、包装及储存等要求。适用于以下四组产品：①第一组：马氏体或马氏体/铁素体不锈合金；②第二组：铁素体-奥氏体不锈合金，如双相不锈钢或超级双相不锈钢；③第三组：奥氏体不锈钢；④第四组：奥氏体镍基合金。

该标准的新旧版本结构差异较大，见表1。GB/T 23802-2015[4]标准共有14章正文和6个附录。相比GB/T 23802-2009标准增加了第2章“一致性”，以及第13章“文件”，并将所有的表、图等作为附录，购方检验、纯净度要求、产品规范等级2(PSL2)等亦作为附录，共增加了6个附录；删除了GB/T 23802-2009标准第四章“分类”，第6章“材料设计评定”；删除了第11章“试验方法”，将其有关内容并入GB/T 23802-2015标准的第九章“检验与试验”；修订了“制造工艺”、“材料要求”、“尺寸、重量和偏差”以及“检验与试验”等中的有关内容；2015版标准将2009版标准中的10.3购方检验作为了其规范性附录D(内容无重大变化)。修订后的标准更加完善、紧凑，更具条理性、逻辑性，便于使用。

表1 GB/T 23802标准新旧版的结构变化

续表

2 主要技术内容的变化及分析

2.1 产品规范等级

GB/T 23802-2009标准未对套管、油管和接箍毛坯用耐蚀合金无缝管产品规范等级进行划分。

GB/T 23802-2015标准将套管、油管和接箍毛坯用耐蚀合金无缝管划分为两个产品规范等级，即PSL1和PSL2。其中，PSL-1是该标准的基础要求，PSL-2是对其的补充要求。PSL-2对用于同时抗环境腐蚀和抗环境开裂的产品提出了附加要求，评定方法由ISO 15156-3及该标准附录F给出。这种划分有利于用户根据不同服役环境选用管材，也有利于制造厂根据不同需求来组织生产、检验。

2.2 冲击韧性要求

GB/T 23802-2009标准仅笼统提出了对不同组别产品的纵向、横向最小吸收能要求(见GB/T23802-209表5)，未对同一组别中不同钢级、不同临界壁厚的接箍毛坯或管子提出不同要求。

GB/T 23802-2015标准对夏比V型缺口冲击性能的要求包括7.4、7.5、7.6共3个条款，分别为一般要求以及对接箍毛坯和管子分别提出的要求。一般要求包括试验结果评判、临界壁厚、试样尺寸取向和序列、替代尺寸冲击试样、小尺寸试样等。对于所有钢级接箍毛坯、管子的最小吸收能要求分别按该版标准7.5、7.6的表3、表4给出的计算公式计算。按公式计算出的不同组别、不同钢级接箍毛坯和管子纵、横向最小夏比吸收能要求值由附录A(国际单位制表)、附录C(美国惯用单位制表)给出，表A.9或表C.9、表A.10或表C.10和表A.11或表C.11分别给出了第1组(纵、横向)及第2、3和4组(横向)不同钢级、不同临界厚度接箍毛坯全尺寸试样最小吸收能要求，表A.12或表C.12，表A.13或表C.13和表A.14或表C.14分别给出了第1组(纵、横向)及第2、3和4组(横向)不同钢级、不同临界厚度管子全尺寸试样最小吸收能要求。

2015版标准最大的特点之一是针对同一组别中不同钢级、不同临界壁厚的接箍毛坯或管子提出了不同的最小吸收能要求，且随着临界壁厚的增大，最小吸收能要求值提高。这说明新版标准对接箍毛坯及管子冲击韧性的要求更加具有针对性，要求亦更加严格，反映出新版标准对管材冲击韧性的重视。

2.3 压扁试验要求

GB/T 23802-2009标准无压扁试验要求。

GB/T 23802-2015标准明确规定：“对于第2、3和4组，受外径或壁厚限制无法加工1/2或者更大尺寸的横向冲击试样时，应用压扁试验替代冲击试验。对于第3和第4组，根据购方和制造商协议，当能够加工1/2或更大尺寸的横向试样时，除冲击试验外，也可进行压扁试验。”同时，对压扁试验中的平面间距离、载荷降低量等提出了具体要求。

新版标准对第2、3和4组受外径或壁厚限制无法加工1/2或者更大尺寸横向冲击试样的接箍毛坯和管子，要求应进行压扁试验，弥补了旧版标准的不足。

2.4 无损检测

GB/T 23802-2009标准在8.7、10.8及11.8条款分别对无损检测的要求及试验方法进行了规定，仅涉及要求(非常笼统、不具体)、总则、产品、短接、管端盲区、加厚端、参考标样等。

GB/T 23802-2015标准将对无损检测的要求及试验方法集中在“检验与试验”的9.16条款中进行规定，包括总则、无损检测人员、产品、短接、管端盲区、加厚端、参考标样、无损检测系统能力记录、第1组所有产品、第2、3、4组产品的全管体无损检测、要求进一步评定的管子和接箍毛坯、喷标处的评定(验证)、含缺陷管子的处置、含缺陷接箍毛坯的处置等方面，更加全面、系统，可操作性强。这一变化反映出新版标准对产品无损检测的要求更加严格，以及对产品无损检测的重视。

2.5 腐蚀性能

GB/T 23802-2009标准分别在8.4腐蚀性能中规定“用于质量控制的腐蚀试验不是强制性的，通常不做要求。由购方选择，可以进行质量控制腐蚀试验”、10.5.3.5腐蚀试验试样中规定了各种腐蚀试验试样的取样方法、11.5腐蚀试验中规定了腐蚀试验试验方法。

GB/T 23802-2015标准在7.8腐蚀性能中明确规定“以质量控制为目的的腐蚀试验不是强制性的，在正常情况下不要求。由购方选择，用于质量控制的腐蚀试验可在订单中规定。”，对腐蚀试验试样的取样方法和试验方法不再进行规定。

2.6 纯净度

GB/T 23802-2009标准无纯净度要求。

GB/T 23802-2015标准增加了附录E的“纯净度要求”，包括宏观侵蚀质量和微观侵蚀质量。该附录在确定第2、3和4组套管和油管冲击或压扁试验的试验频率时使用，即如果制造商对锭坯或连铸坯端部切除有文件化程序规定，并可证明所有交货材料的金属纯净度保证符合附录E的要求，则制造商可选择在每个试验批中随机抽取的两根管子的两端取样进行试验；否则，应取分别与每个锭坯或连铸坯的头部和尾部对应的两根管子，并对每根管子的两端取样进行试验。这一要求使标准更具科学性。

2.7 缺陷

GB/T 23802-2009标准仅在8.6.1.2～8.6.1.4条款中对管子中的缺陷及其处置进行了规定。

GB/T 23802-2015标准删除了GB/T 23802-2009标准8.6的外观检查，将有关内容分别归入7.10表面状态、7.11缺陷、8.4管端及9.16.13含缺陷管子的处置中。在7.11条款中分别对管子和接箍毛坯的缺陷进行了更为详细、严格的规定，并且在9.16.13条款中明确了含缺陷管子的处理方法及应采用的无损检测方法。

2.8 检验与试验

GB/T 23802-2015删除了2009版标准第11章“试验方法”，将其有关内容并入2015版标准的第9章“检验与试验”，这使标准更具系统性、条理性，也便于标准使用者使用本标准。

以拉伸试验为例：新版标准9.5拉伸试验，包括了9.5.1试样取向、9.5.2试验方法(包含了室温和高温拉伸试验方法)、9.5.3试验无效(给出了具体方法和要求)、9.5.4复验(给出了具体方法和要求)，而旧版标准中有关拉伸试验的上述内容分别包含在10.5.3.1室温拉伸试验试样、10.5.3.2高温拉伸试验试样、10.9无效试验(给出了引用标准)、10.10复验(给出了引用标准)、11.2.1室温下拉伸试验方法、11.2.2高温下拉伸试验方法。其它各项检验与试验也是如此。

2.9 其它

GB/T 23802-2015标准对规范性引用文件，术语、定义、符号和缩略语，标记，文件等方面亦进行了补充和修订。

2015版标准的规范性引用文件中增加了较多的ASTM试验方法标准，即引用标准中同时列出ISO和美标ASTM标准，便于用户选用；删除了应力腐蚀试验的系列标准，用于质量控制的腐蚀试验由购方选择可在订单中规定；无损检测标准的增减主要是由于ISO对无损检测标准进行了大幅度的整合及制修订。

2015版标准在2009版的基础上增加了8个术语和定义，删除了1个，增加了8个符号，删除了一个，增加了2个缩略语，删除了4个；增加了制造日期、对PSL-2产品的标记、 静水压试验压力等标记内容，同时对生产日期的标记方法进行了规定；增加了对文件的要求，对电子版资料、记录保存、试验结果的提供进行了详细的规定，便于追溯和管理。这一变化使标准更加完善，也弥补了旧版标准的不足。

3 结束语

“石油天然气工业 套管、油管和接箍毛坯用耐蚀合金无缝管交货技术条件”在国外制定较早，且已经过多次修订。在我国，2009年首次制定并发布了该标准，2015年为第一次修订。该标准的制修订缩短了我国在该领域同国际间的差距，体现了技术的进步，适应了耐蚀合金无缝油套管国产化及应用的趋势和需求，可为我国该领域的科研、生产、检验和标准化工作人员提供参考，有助于提高和完善我国耐蚀合金无缝管的标准，具体体现在：

1)新版标准对产品规范等级进行了划分，对产品的冲击韧性、无损检测、缺陷、标记等提出了更加严格的要求，同时增加了压扁试验、纯净度、文件等方面的要求。

2)此次修订后的GB/T 23802标准更加完善、系统，更具条理性、逻辑性及可操作性。

3)该标准的采标和修订为我国耐蚀合金无缝管技术的发展提供了便利条件，可促进我国耐蚀合金无缝管生产企业的设备更新和工艺革新，有助于提升我国的整体制造水平。