熊慶人，劉文紅，韓禮紅

（中國石油集團工程材料研究院有限公司，陜西 西安 710077）

目前大約有1/2 的油氣田含有H2S、CO2等腐蝕性介質(zhì)［1-2］。隨著能源需求的日益增長，勘探開發(fā)向偏遠的復雜環(huán)境油氣田不斷推進，地質(zhì)結構復雜、高溫高壓、高腐蝕性等油氣田不斷出現(xiàn)。目前，對于腐蝕工況油氣田所采取的防護措施主要包括選用耐腐蝕管材、在輸送介質(zhì)中加注緩蝕劑、在管材表面涂敷防腐涂層等。其中，選用耐腐蝕管材包括使用玻璃鋼等非金屬材料和耐蝕合金，被認為是最安全的防護措施之一。

由于耐蝕合金生產(chǎn)技術含量高、制造工序復雜、質(zhì)量要求高等，國外一些公司憑借其強大的研發(fā)能力及完整的產(chǎn)業(yè)結構等優(yōu)勢，長期壟斷了耐蝕合金管材等高端產(chǎn)品的核心制造技術，不斷推出新產(chǎn)品滿足油氣田工程建設的需要［3-4］。自20 世紀80年代以來，國內(nèi)的冶金技術取得了重大進步，許多鋼鐵企業(yè)對冶煉、軋制等裝備進行了全面升級和更新，且達到了國際先進水平；隨后陸續(xù)開發(fā)出一些耐蝕合金材料，部分滿足了油氣田腐蝕環(huán)境開采的工程需求［5-8］。

隨著我國油氣田的勘探開發(fā)向復雜地質(zhì)條件地區(qū)的推進，油井管的服役工況日益嚴苛，對耐蝕合金油套管材的需求不斷增大。為打破國外公司對耐蝕合金管材高端市場的控制、平抑進口管材的價格、保證產(chǎn)品交貨期，國內(nèi)部分企業(yè)自2007 年起陸續(xù)對鎳基合金管材進行技術研究和產(chǎn)品開發(fā)［4，9-14］。寶鋼集團、天津鋼管集團股份有限公司等先后建立了鎳基合金管生產(chǎn)體系，寶鋼集團開發(fā)出的BG2250、BG2532、BG2830、BG2242 等系列產(chǎn)品已成功在天然氣田中應用［15］，填補了我國該類產(chǎn)品的制造和國產(chǎn)產(chǎn)品應用的空白，有力地保障了油氣田工程建設的經(jīng)濟性和安全可靠性。

1 標準的制（修）訂情況

與工程需求及技術進步相適應，國際標準化組織第67 技術委員會第5 分技術委員會（ISO/TC67/SC5）首次于2000 年制定了ISO 13680《Petroleum and natural gas industries—Corrosion-resistant alloy seamless tubes for use as casing, tubing and coupling stock—Technical delivery conditions》，且 先 后 于2008 年、2010 年、2020 年對該標準進行了3 次修訂。ISO 13680 ∶2020（第4 版）標準已于2020 年5月發(fā)布。

我國以ISO 13680 ∶2000 作為基礎標準，于2009 年發(fā)布并實施了GB/T 23802《石油天然氣工業(yè)套管、油管和接箍毛坯用耐腐蝕合金無縫管 交貨技術條件》。2015 年，根據(jù)ISO 13680 ∶2010 對2009版GB/T 23802 進行了修訂，形成了2015 版。目前正在醞釀以2020 年版的ISO 13680 標準為基礎，對GB/T 23802 標準進行第二次修訂。

2 GB/T 23802 的主要變化及分析

2.1 結構的變化

2009 版GB/T 23802 標準包括15 章正文，分別是范圍，規(guī)范性引用文件，術語、定義、符號和縮略語，分類，購方應提供的信息，材料設計評定，制造工藝，要求，尺寸、重量和偏差，檢驗和試驗，試驗方法，標記，表面處理，表面保護，搬運、包裝和儲存。

2015 版GB/T 23802 標準包括14 章正文及6個附錄。正文分別是范圍，一致性，規(guī)范性引用文件，術語、定義、符號和縮略語，購方應提供的信息，制造工藝，材料要求，尺寸、質(zhì)量和偏差，檢驗與試驗，表面處理，標記，表面保護，文件，搬運、包裝及儲存等。6 個附錄分別是附錄A 國際單位制表、附錄B 國際單位制（美國慣用單位制）圖、附錄C 美國慣用單位制表、附錄D 購方檢驗、附錄E 純凈度要求、附錄F 產(chǎn)品規(guī)范等級2（PSL-2）等，這6 個附錄均為規(guī)范性附錄。

可見，GB/T 23802 標準的2015 版與2009 版結構差異較大。2015 版標準相比2009 版增加了第2 章“一致性”，以及第13 章“文件”，并將正文中所有的表、圖分別歸入附錄A、附錄B 及附錄C，同時增加了附錄D 購方檢驗、附錄E 純凈度要求、附錄F 產(chǎn)品規(guī)范等級2（PSL-2）3 個附錄。與2009版相比，2015 版刪除了以下內(nèi)容：①第4 章（分類），第6 章（材料設計評定）；②第11 章（試驗方法），將試驗方法的有關內(nèi)容納入2015 版的第9 章（檢驗與試驗）。此外，對“制造工藝”“材料要求”“檢驗與試驗”以及“尺寸、重量和偏差”等章節(jié)的有關內(nèi)容進行了修訂。

2.2 主要技術內(nèi)容的變化

2.2.1 產(chǎn)品規(guī)范等級

2015 版GB/T 23802 標準將用作套管、油管和接箍毛坯的耐蝕合金無縫管劃分為PSL-1 及PSL-2兩個產(chǎn)品規(guī)范等級。其中，PSL-1 等級是滿足標準基礎要求的產(chǎn)品，附錄F 對用于抗環(huán)境腐蝕和環(huán)境開裂的PSL-2 等級耐蝕合金無縫管產(chǎn)品提出了要求。這樣便于用戶根據(jù)具體的服役工況進行選材，也便于生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)不同的產(chǎn)品規(guī)范等級來組織產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢驗、試驗等。2009 版標準未進行這樣的劃分。

2015 版GB/T 23802 標準的表A.27/C.27 給出了PSL-2 等級產(chǎn)品的拉伸性能和硬度值要求，表A.28/C.28 給出了PSL-2 等級產(chǎn)品的化學成分要求。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，部分PSL-2 等級產(chǎn)品的交貨狀態(tài)與PSL-1 等級產(chǎn)品不同；屈服強度最大值要求低于PSL-1 等級產(chǎn)品，即部分PSL-2 等級產(chǎn)品對屈服強度的控制更加嚴格；部分PSL-2 等級產(chǎn)品的硬度最大值低于PSL-1 等級產(chǎn)品，即部分PSL-2等級產(chǎn)品對硬度的控制更加嚴格；在鋼級劃分方面，除了15-60-16 類鎳基奧氏體材料有140 鋼級PSL-2 等級產(chǎn)品外，其余材料類型均無140 鋼級PSL-2 等級產(chǎn)品。PSL-2 等級產(chǎn)品的化學成分控制更加嚴格。

此外，附錄F 還對PSL-2 產(chǎn)品的標記、包裝標志、化學成分和/或鋼級的更新過程進行了規(guī)定。

2.2.2 沖擊韌性要求

2015 版GB/T 23802 標準中的7.4、7.5、7.6 條款對產(chǎn)品的沖擊韌性提出了要求。7.4 條款為夏比沖擊試驗性能的一般要求，包括試驗結果評判、臨界壁厚、試樣尺寸及其取向和序列、可選尺寸的沖擊試樣、小尺寸試樣的吸收能要求等。7.5、7.6 條款分別給出了對接箍毛坯和管子夏比沖擊試驗吸收能的要求，其中條款中的表3~4 給出了所有鋼級接箍毛坯、管子的最小吸收能的計算公式，同時在附錄A 的表9~14（附錄C 的表9~14）中給出了不同產(chǎn)品、不同鋼級、不同取向試樣的最小吸收能計算結果，供用戶查閱。

與2009 版標準相比，2015 版GB/T 23802 標準對第1 組接箍毛坯和管子的縱向、橫向試樣的夏比吸收能要求變化不大，根據(jù)壁厚的不同，分別為40，41 J；對第2~4 組產(chǎn)品的縱向夏比吸收能不做要求，但根據(jù)不同鋼級和壁厚對其橫向試樣提出了不同的最小吸收能要求，要求值較2009 版標準高，且接箍毛坯和管子的要求不同。表1 所示為2015 版GB/T 23802 標準對第2~4 組管子全尺寸橫向試樣的沖擊韌性要求，表2 所示為2009 版GB/T 23802 標準對沖擊韌性的要求?？梢姡?009 版GB/T 23802 標準未對同一組別中不同鋼級、不同壁厚的產(chǎn)品提出不同的沖擊韌性要求，未考慮鋼級、壁厚等對產(chǎn)品韌性的影響。

表1 GB/T 23802—2015 中第2~4 組管子橫向夏比吸收能要求

表2 GB/T 23802—2009 中不同組別產(chǎn)品的吸收能Ak 要求最小值 J

2.2.3 無損檢測

2015 版GB/T 23802 標準的9.16 條款是產(chǎn)品無損檢測要求，涉及總則、無損檢測人員、產(chǎn)品、短節(jié)、管端盲區(qū)、加厚端、參考標樣、無損檢測系統(tǒng)能力記錄、第1 組所有產(chǎn)品、第2~4 組產(chǎn)品的全管體無損檢測、要求進一步評定的管子和接箍毛坯、噴標處的評定（驗證）、含缺陷管子的處置、含缺陷接箍毛坯的處置等，內(nèi)容相比2009 版更加系統(tǒng)、全面，可操作性更強。2009 版GB/T 23802 標準分別在8.7、10.8 及11.8 條款對無損檢測的要求及檢測方法進行了規(guī)定，內(nèi)容僅涉及要求、總則、產(chǎn)品、短節(jié)、管端盲區(qū)、參考標樣、加厚端等［16］，較籠統(tǒng)，不具體。

例如，2015 版GB/T 23802 標準明確規(guī)定，應對無損檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的噴標處作進一步評定，并對進行噴標處評定的人員資質(zhì)和評定方法等給出了具體要求；還對分層缺欠的參考標樣進行了規(guī)定，即“分層缺欠的參考標樣應含有面積不大于260 mm2、加工于內(nèi)表面的平底孔。人工參考缺陷的形狀應由制造商確定，以便于檢測出制造過程中出現(xiàn)的典型缺陷”。而2009 版GB/T 23802 標準則無這方面的要求。

無損檢測可檢出產(chǎn)品中的原始缺陷及加工過程中出現(xiàn)的各種缺陷，以實現(xiàn)對產(chǎn)品材料的冶金質(zhì)量與生產(chǎn)質(zhì)量的檢測與控制。無損檢測技術最大的優(yōu)勢是可實現(xiàn)對產(chǎn)品缺陷的非破壞性檢測，隨著無損檢測技術的進一步成熟和完善，其檢測的靈敏度和可靠性不斷提高，應用范圍也不斷擴大，在很多產(chǎn)品的過程控制檢驗和最終質(zhì)量檢驗中得到了廣泛采用。2015 版GB/T 23802 標準在無損檢測方面的變化也體現(xiàn)了技術的進步，反映出無損檢測對保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。

2.2.4 壓扁試驗

壓扁試驗是檢驗金屬管壓扁到規(guī)定尺寸的變形性能，并顯示其缺陷的一種試驗方法。2009 版GB/T 23802 標準中無此試驗要求。對第2~4 組受外徑或壁厚限制無法加工1/2 尺寸或者更大尺寸橫向沖擊試樣的產(chǎn)品，2015 版GB/T 23802 標準要求進行壓扁試驗［16］。2015 版GB/T 23802 標準給出了進行壓扁試驗時平面間距離的計算公式及要求，同時要求對到達規(guī)定變形前的載荷降低量進行確定，并提出了判廢依據(jù)。

2.2.5 腐蝕性能

2015 版GB/T 23802 標準7.8 條款“腐蝕性能”及2009 版GB/T 23802 標準8.4 條款“腐蝕性能”均規(guī)定“以質(zhì)量控制為目的的腐蝕試驗不是強制性的”。不同之處在于：2009 版GB/T 23802 標準在10.5.3.5 條款中規(guī)定了點蝕試驗、縫隙腐蝕試驗、恒載荷試驗、C 型環(huán)試驗、雙懸臂梁試驗等多種腐蝕試驗的取樣方法，在11.5 條款中規(guī)定了進行相應的腐蝕試驗的試驗方法標準；而2015 版GB/T 23802 標準提出“由購方選擇，用于質(zhì)量控制的腐蝕試驗可在訂單中規(guī)定”，對腐蝕試驗的取樣方法和試驗方法在標準中不再進行規(guī)定。

2.2.6 純凈度

“純凈度要求”是2015 版GB/T 23802 標準的新增內(nèi)容，列于附錄E，包括宏觀浸蝕質(zhì)量、微觀浸蝕質(zhì)量兩部分。宏觀浸蝕質(zhì)量分別給出了常規(guī)冶煉材料和重熔材料的宏觀浸蝕驗收極限，微觀浸蝕質(zhì)量給出了各類夾雜物的驗收極限，具體參考2015版GB/T 23802 標準。該附錄E 用于確定第2~4 組套管和油管沖擊或壓扁試驗的試驗頻率。

2.2.7 缺 陷

與2009 版相比，2015 版GB/T 23802 標準刪除了2009 版中的8.6 條款“外觀檢驗”，將外觀檢查的有關內(nèi)容分別納入7.10 條款“表面狀態(tài)”、7.11條款“缺陷”、8.4 條款“管端”、9.16.13 條款“含缺陷管子的處置”及9.16.14 條款“含缺陷接箍毛坯的處置”中。

2015 版GB/T 23802 標準7.11 條款分別對管子和接箍毛坯中不允許存在的缺陷進行了明確的規(guī)定，包括缺欠的深度、投影面積、截面突變等；在9.16.13 條款及9.16.14 條款中分別明確了含缺陷管子及含缺陷接箍毛坯的處理方法，特別對缺陷去除后受影響區(qū)域的重新檢測方法進行了規(guī)定，即：①使用與原檢測相同的檢測方法，或采用方法②；②采用液體滲透檢測，或?qū)τ诘? 組采用磁粉檢測，或采用方法③；③采用能證明靈敏度等于或高于原無損檢測方法的另一種無損檢測方法或幾種方法相結合。除此之外，9.16.14 條款中還對存在缺欠區(qū)域的標記進行了規(guī)定。2009 版GB/T 23802 標準僅在8.6.1.2~8.6.1.4 條款中對管子中的缺陷及其處置做出要求。

2.2.8 檢驗與試驗

2015 版GB/T 23802 標準將2009 版中的第10~11 章進行了合并，將試驗方法的有關內(nèi)容納入“檢驗和試驗”，形成了2015 版的第9 章“檢驗與試驗”，同時將2009 版中的10.3 節(jié)“購方檢驗”作為2015 版的附錄D，內(nèi)容未發(fā)生變化。2015 版GB/T 23802 標準第9 章包括了標準中涉及的各種檢（試）驗的試驗設備、試驗頻次、取樣方法、試驗方法、復驗、試驗無效的判定、含缺陷產(chǎn)品的處置等內(nèi)容。上述改變也使得2015 版GB/T 23802 標準的條理性、系統(tǒng)性更強，也更便于用戶使用。

2.2.9 其 他

2015 版GB/T 23802 標準的變化還體現(xiàn)在對規(guī)范性引用文件，術語、定義、符號和縮略語，標記，文件等內(nèi)容進行了修訂和完善。其中，“文件”為新增章節(jié)，涉及電子版資料、記錄保存及試驗合格證等。

2.3 標準變化分析及下次修訂建議

2.3.1 標準變化分析

從上述分析可見，苛刻油氣田工程建設的需求推動著耐蝕合金管材制造技術的進步及制造業(yè)裝備的升級，工程建設的需求及技術的進步同時促進了相關標準的形成和發(fā)展，而標準的制（修）訂一方面反映了當時的技術水平，另一方面又促進了技術的進步及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2015 版GB/T 23802 一方面對2009 版的結構進行了很大調(diào)整，另一方面在技術內(nèi)容上將產(chǎn)品規(guī)范等級劃分為兩個，同時在無損檢測、沖擊韌性、缺陷、標記等方面提出了更加嚴格的要求，并新增了壓扁試驗、純凈度、文件等要求。與2009 版相比，2015 版GB/T 23802 標準更加系統(tǒng)、完善，更具條理性及可操作性，便于使用。

2.3.2 修訂建議

目前ISO 13680 ∶2020（第4 版）已于2020 年5月正式發(fā)布，相比GB/T 23802—2015 采標的2010版ISO 13680，增加了第5 組即具有奧氏體組織的經(jīng)時效硬化的鎳基合金棒材產(chǎn)品，增加了附件材料的相關要求、低溫性能要求及試驗要求等內(nèi)容。

腐蝕問題是影響油田安全運行的較為關鍵的因素，尤其油套管及接箍的腐蝕失效問題直接影響油氣井的壽命，甚至導致井的報廢。因此，建議在最新版ISO 13680 ∶2020 的基礎上對GB/T 23802—2015 進行必要地修訂，同時借鑒近年來國內(nèi)耐蝕合金無縫管的科研成果以及工程應用經(jīng)驗，增加“腐蝕性能”及“腐蝕性能檢驗”等要求。

3 標準實施

隨著油氣田開采環(huán)境的苛刻化，耐蝕合金油套管的應用會越來越廣泛。GB/T 23802—2015 標準給出了用作套管、油管和接箍毛坯的耐蝕合金無縫管的采購、生產(chǎn)、檢驗、驗收等的技術要求，在規(guī)范耐蝕合金管材的生產(chǎn)、訂貨、保證管材質(zhì)量等方面將發(fā)揮越來越重要的作用。

GB/T 23802—2015 標準立足于從產(chǎn)品材料方面解決石油管材的腐蝕問題。由于不同油氣田管材的服役工況可能具有不同的特點，且影響管材腐蝕的因素具有多樣性；因此，使用該標準時應綜合考慮這些因素來進行油套管及接箍毛坯用耐蝕合金無縫管的類型、組織、鋼級等的選擇，以實現(xiàn)管材的科學、合理、經(jīng)濟選用。

由于不同油氣田的工況各不相同，服役井筒環(huán)境亦日趨復雜，加之耐蝕合金油套管材性能評價依據(jù)的標準種類較多。因此，在實施GB/T 23802—2015 標準時，建議結合具體工況及油田現(xiàn)場易出現(xiàn)的腐蝕問題，與第三方研究機構及管材生產(chǎn)廠密切溝通，同時充分參考相關標準。在此基礎上，根據(jù)模擬井下工況的腐蝕試驗結果，以及現(xiàn)場應用效果等，來確定選材和質(zhì)量控制方案。此外，在使用GB/T 23802—2015 標準的過程中，還應注意知識和經(jīng)驗的積累，逐步建立健全耐腐蝕管材的選材、評價機制，以形成可行的腐蝕控制措施。

4 結 語

通過修訂，GB/T 23802—2015 標準更加系統(tǒng)、完善，更具條理性及可操作性。在GB/T 23802—2015 標準的實施過程中，應注重建立健全耐腐蝕管材的選材、評價機制，并針對具體工況采用可行的腐蝕控制措施。該標準的修訂對滿足耐蝕合金無縫油套管的生產(chǎn)、檢驗及工程應用等的需求，提高石油管材的安全可靠性、保障油氣井服役安全等具有重要意義。