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1 不銹鋼在石油石化中的應用

不銹鋼按化學成分可分為Cr不銹鋼、Cr-Ni不銹鋼、Cr-Ni-Mo不銹鋼，按應用領域可分為醫用不銹鋼、耐大氣腐蝕不銹鋼、抗氧化不銹鋼、耐Cl-腐蝕不銹鋼等。但最常用的分類是根據鋼的組織結構，一般可分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼鋼和沉淀硬化不銹鋼。在石油石化應用中，奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼占有很大比重。

一般鐵素體不銹鋼的Cr含量在13%～30%之間，C含量一般小于0.25%。退火或時效后，碳化物在鐵素體晶界析出，從而達到耐蝕性。一般來說，鐵素體不銹鋼的耐蝕性低于奧氏體不銹鋼和雙相鋼，但高于馬氏體不銹鋼。但由于與其他不銹鋼相比生產成本低，在對耐腐蝕性和強度要求不高的化工和石化應用領域有著廣泛的應用。例如廣泛應用于含硫石油、硫化氫、常溫硝酸、碳酸、氫氨母液等環境，

馬氏體不銹鋼一般Cr含量在13%～17%之間，C含量比較高，在0.1%～0.7%之間。它具有較高的強度、硬度和耐磨性無縫不銹鋼管316l，但耐蝕性較低。主要用于石油石化領域中腐蝕性介質較少的環境，如需要高韌性和沖擊載荷的部件，如汽輪機葉片、螺栓等相關零件。

奧氏體不銹鋼的Cr含量在17%～20%之間，Ni含量在8%～16%之間無縫不銹鋼管316l，C含量一般低于0.12%。在奧氏體組織下。與其他不銹鋼相比，奧氏體不銹鋼具有優良的耐蝕性、塑性、韌性、加工成型性能、焊接性能、低溫性能等，因此在各個領域應用最廣泛，其用量約占量的70%左右。在石油石化領域，奧氏體不銹鋼對強腐蝕介質和低溫介質有很大的優勢，如耐腐蝕性高的內部元件，尤其是耐晶間腐蝕環境，如換熱器/管件，

雙相不銹鋼是在單相不銹鋼的基礎上發展起來的，其Ni含量一般為奧氏體不銹鋼的一半左右，降低了合金成本。奧氏體不銹鋼具有優良的耐腐蝕性和較高的綜合性能，解決了鐵素體和馬氏體不銹鋼耐腐蝕性弱，奧氏體不銹鋼強度和耐磨性不足的缺點。在石油石化領域，主要用于耐海水腐蝕的海上石油平臺、酸性部件和設備，尤其是耐點蝕部件。

沉淀強化不銹鋼主要通過沉淀強化機制獲得高強度性能，同時犧牲了自身的耐蝕性，因此很少在腐蝕性介質中使用，一般用于石化機械采礦等行業。

2 不銹鋼管在石油石化中的應用

石油石化工業是國民經濟的支柱產業，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。在過去的20年里，不銹鋼管的生產技術，無論是無縫的還是焊接的，都有了很大的提高。國內一些廠家生產的不銹鋼管已達到完全替代進口產品的水平，實現了鋼管的國產化。

在石油石化工業中，不銹鋼管主要用于管道輸送系統，包括高壓爐管、配管、石油裂化管、流體輸送管、熱交換管等。要求不銹鋼在潮濕環境下具有良好的性能和酸性服務條件。

2.1 高壓氫氣用大口徑厚壁不銹鋼無縫管的應用

為適應低質原油加工和環保要求，國內煉化企業不斷優化煉油裝置加工結構，調整產品結構。其中，加氫裂化、加氫精制等高壓加氫裝置近年來發展迅速，裝置的加工能力也在不斷提高。氫氣管道的主要特點是管徑大、管壁厚。

在高壓面氫材料的選擇上，由于其工作條件高溫高壓，國內外普遍采用TP321/H和TP347/H作為高壓面氫管道的材料。以上兩種不銹鋼材料由于加入了Ti、Nb等穩定的化學元素，具有耐高溫腐蝕和高溫機械性能。

目前，國內大口徑、厚壁氫氣管道主要采用熱穿孔+冷軋/冷拔的方式生產。處理過程如圖1所示。

與其他方法制造的鋼管相比，熱穿孔+冷軋/冷拔制造的鋼管具有表面質量好、尺寸精度高、管壁組織均勻等特點。

對于高壓堆氫鋼管，由于工作介質的特殊性，對鋼管原材料的要求比較高。因此，設計院對高壓面氫管道的要求是：S≤0.015%，P≤0.030%，非金屬夾雜物A、B、C、D類不高于1.5級。成品管材需進行超聲波檢測，人工比對缺陷不大于管材公稱壁厚的5%。

2.2 低溫LNG用焊接不銹鋼管的應用

由于社會的發展，人們環保意識的提高，清潔能源越來越受到重視。LNG是一種清潔高效的能源，在國民生產生活中發揮著重要作用，LNG接收站和LNG運輸船如雨后春筍般涌現。LNG是將氣態天然氣在常壓下冷卻至-162℃，使其凝結成液體。因此，用于LNG運輸的管道必須具有高低溫性能。

對于低溫LNG輸送管，國內外大多采用超純、低碳、低硫、低磷不銹鋼材料。近年來，雙級不銹鋼很受LNG用戶歡迎，其中TP304/304L、TP316/316L應用廣泛。雙正鋼不僅具有L級耐腐蝕性能和低溫性能，而且具有較高的力學性能。

目前國內外主流的低溫LNG用焊接不銹鋼管一般采用自動單元焊接成型工藝、UOE成型工藝和JCO成型工藝加工。主要流程分別如圖2和圖3所示。

自動焊接機組是壁厚不厚時使用的一種快速、高效、自動化的焊管生產方法。目前板材大多采用排輥成型，然后在線焊接熱處理。一些焊接單位還集成了板材在線超聲波、在線焊縫超聲波、焊縫自動跟蹤技術等先進技術，可為LNG長輸管道制造提供高效的制造作業，縮短制造商的生產工期.

UOE成型技術是目前國際上應用最廣泛、成熟、質量得到認可的低溫LNG焊管生產工藝，其主要工藝技術已經定型。

JCO成型工藝是近年來新興的成型工藝。該成型工藝是分步預彎和管體數控彎制的有機結合。

對于LNG不銹鋼焊管，由于其使用環境是-162℃的低溫環境，對于LNG管材來說，必須具有較高的低溫沖擊性能。目前大多數設計院、科研院所、生產廠家要求LNG管道的低溫沖擊性能不低于80J，橫向膨脹量按ASME B 31.3不低于0.38mm。

對于不銹鋼焊管來說，焊縫是管材的薄弱環節，焊縫質量的好壞直接影響管道乃至管線的安全。焊接系數是評價焊縫質量的重要因素之一。對于低溫LNG焊管，焊接系數Ej=1.0，焊接接頭必須為全熔透接頭。焊接接頭完成后，必須對所有焊縫進行100%射線探傷，焊縫不得有未焊透、無焊縫夾雜、無咬邊、無裂紋等缺陷，以保證焊接接頭在低溫條件下的穩定性。

3 展望

輸油管道是不銹鋼管的最大消費領域。不銹鋼管在石油工業的裝備制造、采油、煉油和運輸中發揮著重要作用。近年來，國家加大了對石油資源的開發力度。同時，作為全球最大的石油凈進口國，隨著石油剛性需求的增加，石油相關產業將進一步發展，對不銹鋼管的需求將持續。增加。2017年，中國鋼鐵行業出現回暖跡象。國內不銹鋼管龍頭企業紛紛加大與中石油、中石化在石油管道方面的合作，以提高市場占有率。同時，

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