SY∕T 6896.4-2018 石油天然气工业特种管材技术规范 第4部分：钛合金套管

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本部分规定的钛合金套管应采用无缝钛合金管制造。钛合金套管在制造过程中宜使用中间合金和 海绵钛真空熔炼钛合金铸锭，锻压成钛棒，然后用热穿孔工艺将钛棒制成管坏，最终采用轧制工艺制 成规定尺寸的成品钛合金套管，或者便用热挤压或温挤压工艺，制成管体，最终采用轧制工艺精整成 规定尺寸的成品钛合金套管。 轧制工艺可采用温轧、冷轧或者温轧加冷轧工艺进行，冷加工（如冷轧或矫直）后应有消除残余 应力的处理工艺

除订货单上另有规定外，钛合金套管在加工完后宜进行整管热处理。热处理工艺包括退火、 +时效，由制造商选择，或者根据合同规定。钛合金套管退火时的加热可在真空中或情性气体中 ，加热后应进行快速冷却

能源标准钛合金套管宜进行矫直处理

钛合金套管产品应建立完整的溯源体系，根据最终产品管号应可确定其生产工艺过程及控制参数。

用于制备钛合金套管的钛合金材料需由生产厂或制造商提供质量证明。

6.3.1化学成分分析

钛合金套管用材料的化学成分应满足GB/T3620.1和ASTMB265的要求，成分充许偏差应满足 GB/T3620.2的要求。当有特殊要求时，应由买卖双方商定合同规定

6.3.2熔炼分析和产品分析

制造商应分别提供用于制造所供钛合金套管的每炉铸锭的熔炼分析报告和成品分析报告，该报告应 包括每种钛合金名义成分中所有元素和铁、碳、氮、氢、氧等有害元素的单一分析结果和总和分析结果

钛合金套管用材料拉伸性能包括屈服强度、抗拉强度和伸长率。 在拉伸试验中，记录或报告伸长率时，若用条形试样，则该记录或报告应写明试样的公称宽度利 距长度，若用圆棒试样，应写明直径和标距长度；若用全截面试样，应写明试样的状态、长度和 长度。

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压扁试验时，试样应以图1所示方法放 进行1次压扁试验，试样应压扁至相对接 十为止。在平行板间距离小于表7的规定值 何部位不应产生裂缝或断裂。

钛合金套管在含H,S/CO，条件下，其耐腐蚀性能的主要影响因素： a）化学成分、强度、热处理、显微组织、制造方法和材料的最终状态。 b)PH2s. c)Pco2° d)CI浓度。 e）水介质和pH值。 f）试验温度。 腐蚀试验准备及方法依据下列要求进行，其他试验可以在订货合同中规

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6.7.2氢致开裂（HIC）试验

由于管材应用酸性环境中CO,/H,S含量相对较高，在此提出对套管的氢致开裂（HIC）试验，在 管材的评价试验中原则上应进行。 氢致开裂（HIC）试验试样：100mm±1mm（长）×20mm±1mm（宽），试样厚度要求至少保证 管壁原厚度的80%，切取试样时管子不应压平。其他规定及试验方法应依据NACETM0284:2016的 规定进行并报告，试验采用A溶液。报告应提供任何值得报告的裂纹照片，裂纹敏感率（CSR）、裂 纹长度率（CLR）和裂纹厚度率（CTR）应符合下列技术指标： a）裂纹伸长率（CLR）≤2%。 b）裂纹厚度率（CTR）≤0.5%。 c）裂纹敏感率（CSR）≤0.03%。 d）试样表面无氢鼓泡现象。

6.7.3抗硫化物应力开裂/应力腐蚀开裂（SSC/SCC）试

6.7.4均匀腐蚀试验

验时试样的面积与溶液体积的比例为不小于20mL/cm。试样称重精确到0.0001g。确定均匀腐蚀速率 的重量损失试验，按照ISO11845的规定进行；如果试验溶液介质需要模拟油田现场条件或购方有特 殊要求，需双方协商决定。 对于发生均匀腐蚀的试样，应记录试验前与试验后除掉腐蚀产物膜的试样的重量及尺寸，用平均 窝蚀速率（vso）来评判，失重法计算平均腐蚀速率利用公式（2）进行：

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Vcorm rxsxt 式中： g—失重，单位为克（g）； ——材料密度，7.8g/cm； S试样表面积，单位为平方毫米（mm）； t一腐蚀周期，单位为天（d）； cor 一平均腐蚀速率，单位为毫米每年（mm/年）。 平均腐蚀速率：Vm<0.25mm/年。

式中： g失重，单位为克（g）； 材料密度，7.8g/cm； 一试样表面积，单位为平方毫米（mm）： 腐蚀周期，单位为天（d）； 一平均腐蚀速率，单位为毫米每年（mm/年） 平均腐蚀速率：Vmm<0.25mm/年。

对于本部分中包括的腐蚀试验，除了依据相关标准进行标准试验外，购方或制造商如有特殊要 求：包括模拟工况条件试验和特殊介质试验，试验方法均依据标准规定进行，试验溶液以及气体介质 按照实际工况中较苛刻的条件进行。 试验过程应详细记录试验条件：温度、压力（气体介质分压和釜内总压、试验周期、动态模拟时 转速、PH值、溶液介质离子浓度）。 模拟试验结果与标准试验对照比较，如腐蚀程度结果区别较大（数量级），排除人为以及设备 影响因素外，可重新试验一次，如果仍有相同结论，应以模拟工况条件下的结果为依据评判腐蚀 程度。

钛合金套管所有未规定偏差范围的尺寸均是设计的依据，而不是验收或拒收的条件。

6.9.2外径、壁厚与重量公差

钛合金套管的外径、壁厚和重量公差应符合表8的规定。

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采用国际单位制时，外径的测量应精确到两位小数

表8外径壁厚和重量公差

合金套管长度范围应符合GB/T19830或合同规

6.9.5外径不圆度和壁厚不均度

壁厚不均度按公式（3）计算：

式中： 一同一截面上实测的最小壁厚值。 钛合金套管外径不圆度和壁厚不均度应符合表8的规定。

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Imax + tmin

每根成品或半成品套管都应进行全长通径试验。由非管子制造商进行螺纹加工的套管，应在距套 管装接箍端0.6m范围内进行通径检验。通径棒应采用非铁质材料（如铜棒等）制成，以避免铁屑带 来的腐蚀问题，通径棒尺寸（长度和直径）应符合表9的规定

6.10.1标准静水压力试验

钛合金套管应进行静水压试验，标准静水压试验压力是根据公式（4）计算的，数值圆整到最接 近的0.5MPa，其最大值限于69.0MPa，或是购方与制造商协商的更高的试验压力。静水压试验时 保压时间不低于15s。每根管都应进行整管静水压试验，且在规定的压力试验过程中不渗漏，

p一标准静水压试验压力，单位为兆帕（MPa）； 一规格大于9%的T40和T55钢级系数为0.6，其他钢级和规格系数为0.8； YSmm—管体规定最小屈服强度，单位为兆帕（MPa）； D一规定外径，单位为毫米（mm）：

p= (2f YS.) /D

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规定壁厚，单位为毫米（mm）

6.10.2.1对接头密封效率低于管体的，静水压试验压力可由买卖双方商定，但不得低于名义密封压 力的80%。静水压试验可以平端、带螺纹或螺纹和机紧接箍等形式进行，但宜在接箍与管体上扣连接 后进行。 6.10.2.2对需要热处理的套管，应在最终热处理后进行试验。 6.10.2.3若订单有规定，当计算试验压力大于69.0MPa时，经购方与制造商协商，可选用公式（4） 计算试验压力。

如在订货合同中规定了购方检验，

应对所有钛合金管进行外观检查。所有组的管子内表面应无氧化皮，不应存在肉眼可见的直度误 差；套管表面上不应有深度大于壁厚的5%的摔坑，摔坑深度指摔坑最低点与钢管原始轮廓延长线之 间的距离摔坑在任何方向的长度不应超过管径的一半。 如果购方对管子表面质量有特殊要求，则应在调查和签订合同时写明。在这种情况下，购方应规 定检查的方法、频次、粗糙度数值和检查范围

6.13.1裂纹和渗漏

、渗水和漏水均应视为金

任何扩展到套管表面和坡口上的横向尺寸超过2.0mm的夹杂应视为缺陷；包括这些缺陷的管 切掉，直至表面及坡口上没有超过2.0mm的夹杂。

表面量起，任何深度大于规定壁厚的5.0%缺欠者

有缺陷的钢管应按下列之一方法进行处置： a）修磨缺陷，假如剩余壁厚在规定范围内，缺陷可采用修磨法去除。 b）切除含缺陷管段，如长度符合要求，切除有缺陷的管段。 ）拒收。

不应对无缝套管母材进行焊接修补。

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与化学分析有关的分析操作应按GB/T E120的规定进行，校验应具有可道溯性

制造商应从各不同规格的试验批中，抽取两根钢管，各取一个试样进行产品分析。分析结果应按 要求提供给购方。产品分析也可由管材的供应商按上述规定的频次进行。 钛合金套管用材料的化学成分应满足GB/T3620.1的要求，成分允许偏差应满足GB/T3620.2的 要求。

如果代表一个试验批的两个试样的产品分析结果均不符合规定的要求，则由购方选择，或者整批 拒收，或者对该批中剩余的所有钢管逐根进行试验以判定是否符合规定要求，但不应破坏管子的使用 性。如果代表一个试验批的两个试样中只有一个试样产品分析结果不符合规定要求，则由购方选择， 或者整批拒收，或者从同一试验批中再取两个试样进行复检分析。如果这两个试样的复验分析结果都 等合规定要求，则除原来取样不合格的那根钢管外，该试验批合格。如果一个试样或两个试样的复验 分析结果均不符合规定要求，则由购方选择，或者将该试验批判不合格，或者对该试验批中剩余的所 有钢管逐根进行试验以判定是否符合规定要求，但不应破坏管子的使用性。逐根进行复验时，只分析 切次检验不合格的元素或需要测定的元素。复验分析试样的取样位置应与规定的产品分析试样取样位 置相同。若订单上有规定，所有产品分析复验结果应提交给购方

产品的拉伸性能应在纵向试 228.1的要求，拉伸试输应根据G 28.1的规定在室温【（23±5）℃1下进行 试验过程中的应变速率应符合GB/T228.1的要 立伸试验应确定抗拉强度、屈服强 拉伸试验结果应符合表7的要求值。

7.2.2试验频率和取样位置

拉伸试验应有3个平行拉伸试样，产品管体拉伸试样可由制造商选择，或是全截面试样，或是 试样，或是圆棒试样，从无缝管截取的条形试样应取自管子圆周上任一位置，由制造商选择，圆

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试样应取自管壁中心。 除圆棒拉伸试样外，所有产品管体拉伸试样应代表所截取管子的整个壁厚，且试验时应不将试 详压平。若使用圆棒试样，则当产品规格允许时，应采用直径为12.7mm（0.500in）的圆棒试样； 其他规格的产品应采用直径为8.9mm 棒试样，当管子规格太小而取不出8.9mm 0.350in）的试样时，可采用直径为6.25mm（0.246in）的圆棒试样，但结果仅供参考。记录或报 告伸长率时，当采用条形试样时该记录或报告应给出试样的名义宽度，当采用圆棒试样时该记录或报 告应给出其直径或标距长度：当采用全截面 应在记录或报告中说明

如果任何拉伸试样显示出机加工有缺陷或扩展裂纹缺陷，该试样可报废，并用另一试样代替。

如果代表一批套管的拉伸试样不符合规定要求，可由制造商选择，从同批套管中再取一根套管进 行复验。如果复验试样都合格，除原取样不合格的套管外，该批所有套管都应验收。如果复验中3个 平行试样中有一个不合格，或者两个都不合格，购方可选择逐根检验该批剩余的套管或拒收。在这种 情况下，只要求检验前面试验中个别不合格项且。复验试样的取样方式应与不合格试样的相同

如果发现任何拉伸试样显示有加工缺陷或扩展裂纹，可将其废弃，并用另一个试样代替。当延 小于规定值，且断口的任何一部分处于标距长度中间1/3（试验前，用线标记在试样上）范围以列 允许进行复验。

应根据GB/T230.1的规定进行洛氏硬度试验。硬度值读数应从洛氏硬度C标尺读取，洛氏硬度 值应符合表3的要求。硬度误差值不超过2HRC。硬度试验试样的单个象限应按图4所示进行试验 取每个位置（外径侧、壁厚中心，内径侧）3个读数的平均值作为该位置的硬度值。 由购方和制造商协商，对于薄壁管可以只测两个位置（外径侧和内径侧）或一个位置（壁厚中 心）的硬度读数。外径侧和内径侧的读数应距边缘2.54mm～3.81mm。所有的压痕之间的间距至少 应为压痕直径的3倍。为了减少出错的可能性，每个象限的第一个压痕可以忽略

V型缺口试样冲击试验应按GB/T229的规定进行。 冲击试验应有3个平行试样。冲击试验结果应是3个试样试验值的平均值。任何试样的试验值不 应小于要求值的2/3。只允许一个试样的吸收能值低于要求值。 如果有2个或3个试样的冲击值低于标准要求，或有一个试样的冲击值低于规定最小吸收能要求 直的2/3，则应在同一根管子上另取3个试样复验。每个复验试样的冲击能值应大于或等于规定的最 小冲击功要求值，否则该管应拒收。 如果复验结果不符合本部分要求，则应在同一试验批的另外一根管子上各取一组冲击试样。如 果这3个试样的冲击功均符合要求，则除最初拒收的管子外，该试验批应验收。如果一个或多于一个 式样的冲击功不符合要求，则由制造商选择或者对该试验批的剩余管子逐根进行试验或者重新进行处 理，包括热处理、复验等。 冲击试样取样方向应尽可能为横向，试样尺寸应尽可能为全尺寸试样，取样方向见图5，对于横

向试样，加工后的试样表面可包含管子的原始曲率，只要它符合图6的要求。

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一纵向试样；2一横向试样。

图5冲击试样取样方向

图6冲击试验横向试样所允许的D曲率

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7.5.1试验方法及试样取法

压扁试验方法按GB/T246的规定进行。压扁试样应从管端切取试样环或切头，其长度不小于 4mm。试样也可在热处理之前切取，但需经受与所代表管子相同的热处理。若成批试验，应采取措 施，使试样与管子相互对应一致。

7.5.2压扁试验频数

同一批产品不超过50根进行一次试验

一批产品不超过50根进行一次试验

7.5.3压扁试验复验

如果代表一批钢管的任一试样的试验结果不符合规定要求，可以从该管的同一端取样进行补充试 验。直至满足要求。但取样后成品管长度不得小于原长度的80%。若代表一批产品的一根管的任一试 详不符合规定要求，则可以从该产品中另取两根管子切取试样进行复验。若这些复验结果都符合规定 要求，则除最初选取试验的那根管子外，该批管子合格。否则该批管子不合格

7.6.1HIC试验和检验

试验评定应按如下步骤进行： a）试验后宏观检查表面，在10×放大镜下检查试样无氢鼓泡现象。 b）依据NACETM0284的规定用线切割法将试样剖开，并按指定方向检查试样。试样检查面迁 行金相抛光处理，然后在100×的金相显微镜下仔细观察抛光面，测量裂纹的有关几何参量 并按下述公式计算裂纹率

裂纹长度，单位为毫米（mm）； 6 裂纹厚度钙镁磷肥标准，单位为毫米（mm）； W试样宽度，单位为毫米（mm） 一试样厚度，单位为毫米（mm）。

7.6.2SSC/SCC试验检验

CsR=(Z（a×b）/（W×T））×100% CLR=(Za)/W×100% Ch= (Zb) /W )×100%

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本部分中超声或其他检验验证系统，应使用带有表13所述的刻槽或钻孔的参考标样，以验证设 备对人工参考标样的响应。 若在正常操作条件下用超声或其他检验方法能动态地检出表13所述人工参考标样，则可作为其 拒收条件。这种检测能力应动态验证。 当使用钻孔进行电磁检验设备校准时，则该检验系统对来自内、外表面刻槽能产生的信号应等于 或大于使用钻孔确定的拒收界限。

深度值是以规定壁厚的百分数表示的。深度公差应为刻槽深度±15%的计算值，刻槽最小深度为0.3mm时， 公差应为±0.05mm 钻孔（全通壁）直径应根据钻头规格。

表13中所示的参比刻槽取向可按探测制造过程典型缺陷的最佳角度取向固定资产标准，由制造商自行决定 参比刻槽取向调整的技术说明应形成文件

按本部分制造的钛合金套管，应由制造商按以下规定进行标记： a）套管上要求的标记，见8.2至8.5规定。 b）全用公制单位进行标记；经购方与制造商协商，并在合同中注明，也可使用其他单位制进行 标记。

所有规格的钛合金套管，在每根管的外表面距接箍或内螺纹，或平端管任一端，或外螺纹一外螺 文管任一端约0.3m的范围内，按8.3标记内容进行漆印标记：购方和制造商有协议时，部分或所有 标记可按制造商方便的顺序模板漆印在内表面上。