一、概述

鈦被應用在石油行業原因在于其本身具有穩定的化學性質及良好的物理性能，可以在石油行業這種具有腐蝕性的工作環境中長時間穩定運行。鈦及鈦合金這點表現的尤為明顯，高強度、低比重的特點讓其在鈦行業有著更為廣泛的應用。目前鈦及鈦合金經過多年的研究完善，已經取得不錯的應用效果。通過綜合相關數據發現，鈦及鈦合金應用范圍最為廣泛的就是石油化工行業。

二、鈦及鈦合金在石油行業中的應用及優勢

近年來，在能源危機和技術進步的刺激下，近海石油勘探與開發飛速發展，鈦及鈦合金在石油石化等領域的需求量逐年上升。

1、鈦合金材料的特點及應用

鈦合金鉆桿具有優異的物理機械性能，主要表現在具有高強度、低密度、固有繞性好等特點，由于鈦合金鉆桿有很高的抗震性，因此不需要隨鉆震擊器。鈦合金鉆桿具有極強的抗防腐性和井下環境適應性，可在高溫硫化氫酸性高腐蝕環境里作業。

鈦合金鉆鋌、鈦合金鉆桿有如下特點： 

1）無磁，鈦及鈦合金具有無磁的特性。在 20 奧斯特條件下，其磁導率為 1.00005~1.0001H/m，即使在很強大的磁場中也不會被磁化；

2）比重輕，鈦及合金比鋼要輕 43%；

3）彈性模量小，鈦合金的彈性模量是鋼的 57% 。

2、海洋鉆井平臺的鈦及鈦合金應用

實施海底油氣勘探及開采的工作基地就是海上鉆進平臺，一定程度上代表著海底油氣開發技術的行業水平。美國在北海油田鉆井平臺上大約使用了 100 個鈦熱交換器。海洋石油工程作為新興的鈦的民用市場，近年來發展很快。

3、鈦及鈦合金在石油行業的應用

石油化工企業中鈦及鈦合金已經有著幾十年的應用，比如鈦冷凝器、鈦換熱器等設備。目前在石油化工行業中應用最為廣泛的鈦材就是工業純鈦Ti2。石油化工行業使用鈦材的地方較多，但工作環境不同對鈦材有著不同要求，接下來筆者對其進行深入剖析。

原油煉制過程中當還有高硫分及高含鹽時，這個環境中好似用鈦制設備是比較合適的。國外發達國家在原油煉制各個環節都已成功運用鈦及鈦合金材料多年，比如常壓蒸餾裝置、冷凝器及脫硫分離塔等。我國相比于西方發達國家稍有不如，但也在冷凝器、海水泵等設備中應用鈦材，運用時間也有十數年之久；石油化工的重要原料之一就是苯酚，苯酚本身具有毒性及腐蝕性，對設備材料有著極高的要求，但這方面我國尚處于開發環節中。舊工藝用苯磺化堿溶液生產苯酚，我國已采用鈦制中和反應釜、鈦盤管冷卻器和離子氮化鈦的攪拌器軸套，效果很好。

4、美國油服企業使用的鈦合金（TC10）

美國在石油探井開采技術上一直處于領先地位，其中全球著名的油服企業斯倫貝謝、貝克休斯和哈里伯頓在設備上廣泛應用

鈦合金。鈦合金高耐腐、耐磨、高抗氯化氫腐蝕劑優良的機械性能， 大幅度提高了石油行業在探井，完井設備上的能力和可持續性。

TC10 合金成分及性能見下表1：

表1 TC10 室溫力學性能

TC10（Ti-6Al-6V-2Sn）鈦合金是在TC4 合金基礎上研制開發的一種高強度α＋β 型鈦合金，該合金在海水及原油中的硫化物、氨、氯等介質中具有優異的耐蝕性和抗腐蝕性，具有良好的綜合性能，在潮濕環境和海水介質中工作，其抗腐蝕能力高于1Cr18Ni9Ti，特別是對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強。因此TC10鈦合金將成為石油勘探與開發領域的首選材料，其市場應用前景廣闊。

三、前景與展望

石油工業作為新興的鈦的民用市場，近年來發展很快。隨著世界能源危機的進一步加劇并且陸地油氣資源已經被大量開發， 世界各國必將投入大量的人力和物力開采陸地三高井、超深井和海底油氣資源，這些條件苛刻的環境都離不開鈦及鈦合金材料的應用。

由于鈦材的優質性能，更適應于海洋石油開發，石油化工設備等相關領域的應用，尤其是鈦泵、閥、接頭、緊固件、夾具和零配件等小型核心部件會大量應用在石油開采平臺上。國外海上石油勘探測完井工具和設備上大量使用了TC10鈦合金，僅美國市場對TC10鈦合金棒材、鈦鍛件的年需求量近500 噸以上需求。就目前情況而言，石油工程及海洋工程中應用鈦及鈦合金已成為一種新的發展趨勢，因此相關研究人員應該有意識的做好這方面技術研究工作。

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