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摘 要：松南气田天然气中二氧化碳含量高达23.5%，是国内罕见的高含二氧化碳气田，管道的选材尤为重要，本文通过可行的几种方案对比，总结了双金属复合管在耐腐蚀和经济性能方面的相对优势，并分析了国内双金属复合管的生产情况，提出了当前双金属复合管需重点关注的问题。
关键词：松南气田、双金属复合管、CO2腐蚀、应用
1、概述
松南气田是国内罕见的高含CO2气田，采出天然气中CO2体积百分比高达23.5%，而在油气田的开发过程中，油气集输管道经常由于CO2的腐蚀而导致泄漏和破坏。管道的CO2腐蚀多是高压多相流动介质CO2腐蚀，受到流速、温度、压力、pH值等许多因素的影响，不仅会发生大面积的全面腐蚀，而且往往发生点状、台地状、涡旋状和烧瓶状等局部腐蚀，易使管道发生穿孔、泄露和开裂，极易发生火灾、爆炸等灾难性的事故，危害很大。
2、腐蚀环境及选材方案对比
2.1 腐蚀环境
松南气田集输管道介质为原料天然气（含水），介质组分见表1。设计温度60℃，设计压力9.8 MPa。水质报告中含有氯离子，抽样检测含量不稳定，范围多在98mg/L～125.85mg/L之间。
CO2分压为2.303MPa，并且是湿气，根据CO2分压来判断对普通低碳钢的影响属于CO2严重腐蚀工况，并且水中含有氯离子，氯离子检测含量不稳定，也影响到材料的选择。
2.2 选材方案及分析
油气管线用钢主要以碳钢和低合金钢为主，当输送介质具有腐蚀性时，则应选用耐腐蚀性较好的高合金钢。根据松南气田CO2高度腐蚀工况条件及氯离子含量的影响，主要有三个方案可供选择：
方案一，碳钢配合缓蚀剂
CO2严重腐蚀工况，选用碳钢材料则必须配合介质中加入缓蚀剂来降低CO2对管线的腐蚀。该方案虽然一次性投资较为经济，但缺点是生产过程中需要不断的加入缓蚀剂，还要进行必要的腐蚀监测，并且需要经常操作，增加后期成本。
方案二，采用奥氏体不锈钢（316L）
316L由于Ni的加入，扩大了奥氏体区域，从而在室温下能得到亚稳的单相奥氏体组织。316L是一种通用性的不锈钢，具有很好的耐CO2腐蚀性能，具有一定的耐氯离子性能。缺点是其强度较低，集输管道壁厚较大，其投资相对较高。
方案三，内衬316L不锈钢的双金属复合管
双金属复合管是以碳素钢管或低合金钢管为基材，采用机械复合法或冶金复合法在其内表面覆衬一定厚度的耐蚀合金钢管加工而成的新型内衬防腐金属管。是一种结构性功能材料，基层保证强度，复层保证耐腐蚀功能。与纯不锈钢管相比，双金属复合管的性价比高。缺点是国内生产厂家少，现场组对焊接工艺不容易掌握，焊接质量难以控制，现场施工速度相对较慢。
可供选择的三个方案中，方案一的缺点是后期维护、缓蚀剂购入及其附加的费用较高，方案二则一次性投入成本较高，方案三则兼顾了方案二的耐腐蚀性及方案一的强度，集输管道具有较高耐腐蚀性能和承压功能的要求，双金属复合钢管既提高了管道强度、确保了内壁的不锈钢性能，又有效降低了制造成本。故最终选择方案三，采用了内衬316L的双金属复合管。
3、双金属复合管的成型方式及应用
根据双金属复合管基衬结合形式，双金属复合管分为冶金式复合管和机械式复合管两种。冶金复合管是基衬金属之间形成冶金界面，两者通过冶金方式连接在一起，其连接强度一般不低于两种金属中强度较低的一种。机械式复合管是基衬之间紧密贴合，当沿复合管纵向切开时，基衬可完全分离。
3.1 双金属复合管的成型方式
双金属复合管主要的成型方式有爆炸、爆燃、液压扩径、旋压等，其中液压扩径、旋压等方式多用在市政污水等管线制作上，而在油气输送管线上使用的多为爆炸、爆燃成型。
3.2 双金属复合管的应用
具有碳钢管良好的机械性能和不锈钢管的耐蝕性能的双金属复合管，以其较高的性价比在国外石油天然气行业应用较为广泛，美国石油协会出版的APL5LD《耐蚀合金双金属复合与内衬钢管规范》，为双金属复合管在世界石油天然气行业全面推广使用出具了权威的指导原则。
我国在2004年左右逐渐实现了双金属复合管在油气输送领域的制造和应用业绩，APL5LD在国内也有了相对应的规范SY/T 6623《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》。目前国内生产油气输送用双金属复合管的厂家数量还很少，工程项目使用中也是有限的，最早尝试使用双金属复合管的是塔里木油田、长庆油田等，松南气田也是吸收借鉴了其使用经验，并制订了严格的采购技术要求，项目自2008年底投入生产以来，双金属复合管使用情况良好，在满足抗腐蚀要求的同时，又降低了使用纯不锈钢材料的投资费用。
4、结论及建议
双金属复合管在松南气田上的应用较好的解决了CO2腐蚀问题，并且基于国外公司采用复合管的应用实例，也能充分说明双金属复合管为腐蚀性介质油气田地面集输管线的防腐提供了新的思路，双金属复合管建成后，无需加注缓蚀剂，后期运行、维护方便，综合经济效益良好。
可以肯定的是双金属复合管在高腐蚀环境的油气输送行业使用前景还是比较广泛的，拥有很大的市场潜力。不过尽管双金属复合管的技术和经济优势明显，应用前景广阔，目前在国内尚处于起步阶段，使用范围有限。若要确保其安全可靠地应用于高腐蚀性油气田，设计使用和研究中还应重点关注以下问题：
1）机械复合的双金属复合管不可用于现场开口、切割及弯曲等，此类管材多选用内衬管材质的不锈钢材料。
2）内外层结合强度的评价还需要进行深入的研究。
3）由于双金属复合管本身的特殊性，尚无很成熟的焊接工艺，组焊接时容易在衬层与基体的界面处出现未熔合缺陷。而且缺少双金属复合管组焊焊缝耐蚀性能评价方法。
参考文献：
[1]李根发等， 双金属复合管技术经济性分析， 腐蚀科学与防护技术， 2011， 01
[2]郭崇晓等， 双金属复合管在强腐蚀油气田环境下的应用分析及其在国内的发展， 全面腐蚀控制， 2010， 02
关键词：松南气田、双金属复合管、CO2腐蚀、应用
1、概述
松南气田是国内罕见的高含CO2气田，采出天然气中CO2体积百分比高达23.5%，而在油气田的开发过程中，油气集输管道经常由于CO2的腐蚀而导致泄漏和破坏。管道的CO2腐蚀多是高压多相流动介质CO2腐蚀，受到流速、温度、压力、pH值等许多因素的影响，不仅会发生大面积的全面腐蚀，而且往往发生点状、台地状、涡旋状和烧瓶状等局部腐蚀，易使管道发生穿孔、泄露和开裂，极易发生火灾、爆炸等灾难性的事故，危害很大。
2、腐蚀环境及选材方案对比
2.1 腐蚀环境
松南气田集输管道介质为原料天然气（含水），介质组分见表1。设计温度60℃，设计压力9.8 MPa。水质报告中含有氯离子，抽样检测含量不稳定，范围多在98mg/L～125.85mg/L之间。
CO2分压为2.303MPa，并且是湿气，根据CO2分压来判断对普通低碳钢的影响属于CO2严重腐蚀工况，并且水中含有氯离子，氯离子检测含量不稳定，也影响到材料的选择。
2.2 选材方案及分析
油气管线用钢主要以碳钢和低合金钢为主，当输送介质具有腐蚀性时，则应选用耐腐蚀性较好的高合金钢。根据松南气田CO2高度腐蚀工况条件及氯离子含量的影响，主要有三个方案可供选择：
方案一，碳钢配合缓蚀剂
CO2严重腐蚀工况，选用碳钢材料则必须配合介质中加入缓蚀剂来降低CO2对管线的腐蚀。该方案虽然一次性投资较为经济，但缺点是生产过程中需要不断的加入缓蚀剂，还要进行必要的腐蚀监测，并且需要经常操作，增加后期成本。
方案二，采用奥氏体不锈钢（316L）
316L由于Ni的加入，扩大了奥氏体区域，从而在室温下能得到亚稳的单相奥氏体组织。316L是一种通用性的不锈钢，具有很好的耐CO2腐蚀性能，具有一定的耐氯离子性能。缺点是其强度较低，集输管道壁厚较大，其投资相对较高。
方案三，内衬316L不锈钢的双金属复合管
双金属复合管是以碳素钢管或低合金钢管为基材，采用机械复合法或冶金复合法在其内表面覆衬一定厚度的耐蚀合金钢管加工而成的新型内衬防腐金属管。是一种结构性功能材料，基层保证强度，复层保证耐腐蚀功能。与纯不锈钢管相比，双金属复合管的性价比高。缺点是国内生产厂家少，现场组对焊接工艺不容易掌握，焊接质量难以控制，现场施工速度相对较慢。
可供选择的三个方案中，方案一的缺点是后期维护、缓蚀剂购入及其附加的费用较高，方案二则一次性投入成本较高，方案三则兼顾了方案二的耐腐蚀性及方案一的强度，集输管道具有较高耐腐蚀性能和承压功能的要求，双金属复合钢管既提高了管道强度、确保了内壁的不锈钢性能，又有效降低了制造成本。故最终选择方案三，采用了内衬316L的双金属复合管。
3、双金属复合管的成型方式及应用
根据双金属复合管基衬结合形式，双金属复合管分为冶金式复合管和机械式复合管两种。冶金复合管是基衬金属之间形成冶金界面，两者通过冶金方式连接在一起，其连接强度一般不低于两种金属中强度较低的一种。机械式复合管是基衬之间紧密贴合，当沿复合管纵向切开时，基衬可完全分离。
3.1 双金属复合管的成型方式
双金属复合管主要的成型方式有爆炸、爆燃、液压扩径、旋压等，其中液压扩径、旋压等方式多用在市政污水等管线制作上，而在油气输送管线上使用的多为爆炸、爆燃成型。
3.2 双金属复合管的应用
具有碳钢管良好的机械性能和不锈钢管的耐蝕性能的双金属复合管，以其较高的性价比在国外石油天然气行业应用较为广泛，美国石油协会出版的APL5LD《耐蚀合金双金属复合与内衬钢管规范》，为双金属复合管在世界石油天然气行业全面推广使用出具了权威的指导原则。
我国在2004年左右逐渐实现了双金属复合管在油气输送领域的制造和应用业绩，APL5LD在国内也有了相对应的规范SY/T 6623《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》。目前国内生产油气输送用双金属复合管的厂家数量还很少，工程项目使用中也是有限的，最早尝试使用双金属复合管的是塔里木油田、长庆油田等，松南气田也是吸收借鉴了其使用经验，并制订了严格的采购技术要求，项目自2008年底投入生产以来，双金属复合管使用情况良好，在满足抗腐蚀要求的同时，又降低了使用纯不锈钢材料的投资费用。
4、结论及建议
双金属复合管在松南气田上的应用较好的解决了CO2腐蚀问题，并且基于国外公司采用复合管的应用实例，也能充分说明双金属复合管为腐蚀性介质油气田地面集输管线的防腐提供了新的思路，双金属复合管建成后，无需加注缓蚀剂，后期运行、维护方便，综合经济效益良好。
可以肯定的是双金属复合管在高腐蚀环境的油气输送行业使用前景还是比较广泛的，拥有很大的市场潜力。不过尽管双金属复合管的技术和经济优势明显，应用前景广阔，目前在国内尚处于起步阶段，使用范围有限。若要确保其安全可靠地应用于高腐蚀性油气田，设计使用和研究中还应重点关注以下问题：
1）机械复合的双金属复合管不可用于现场开口、切割及弯曲等，此类管材多选用内衬管材质的不锈钢材料。
2）内外层结合强度的评价还需要进行深入的研究。
3）由于双金属复合管本身的特殊性，尚无很成熟的焊接工艺，组焊接时容易在衬层与基体的界面处出现未熔合缺陷。而且缺少双金属复合管组焊焊缝耐蚀性能评价方法。
参考文献：
[1]李根发等， 双金属复合管技术经济性分析， 腐蚀科学与防护技术， 2011， 01
[2]郭崇晓等， 双金属复合管在强腐蚀油气田环境下的应用分析及其在国内的发展， 全面腐蚀控制， 2010， 02