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    中國(guó)有著遼闊的海洋，有著豐富的海洋資源與礦產(chǎn)資源，與開(kāi)發(fā)陸地資源相比，開(kāi)發(fā)海洋資源難度要大得多，特別是深海資源，例如海洋中蘊(yùn)藏著豐富的石油與天然氣，為了開(kāi)采它們，首先要進(jìn)行勘探，摸清情況，于是首先要建造一座平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)實(shí)際上就是建在海洋上的一個(gè)勘探鉆井站，上有鉆井設(shè)備與工作人員所需的一切工作與生活用品，以及房舍與直升機(jī)停機(jī)臺(tái)等，其中許多裝備、用品與設(shè)施都可以用鋁及鋁合金制造，因?yàn)殇X是最佳的海洋工程材料之一，對(duì)海水及海洋氣候有相當(dāng)強(qiáng)的適應(yīng)性。當(dāng)然有些性能它遠(yuǎn)不如鈦及鈦合金，但是鋁的價(jià)格較低，密度也只有鈦的60%，因此在建造平臺(tái)甲板、直升機(jī)停機(jī)坪、上層建筑設(shè)施等時(shí)，鋁材的性?xún)r(jià)比遠(yuǎn)比鈦及其他結(jié)構(gòu)材料的高，所以鋁材成為一種建造海洋鉆探平臺(tái)不可或缺的材料。

　　海洋鉆探管完全可用鋁合金制造，美國(guó)早在上世紀(jì)60年代中期就開(kāi)始采用2014和7075合金厚壁管鉆探石油與天然氣。2014合金是一個(gè)古老的合金，上世紀(jì)20年代中期成型，是美國(guó)鋁業(yè)公司匹茲堡技術(shù)中心研發(fā)的，當(dāng)時(shí)的牌號(hào)為14S，1954年改為現(xiàn)在的四位數(shù)字牌號(hào)，它的標(biāo)定化學(xué)成分（質(zhì)量%）如下，是一種Al-Cu-Mg-Si-Mn系合金：0.50Si~1.2Si，0.7Fe，3.9Cu~5.0Cu，0.40Mn~1.2Mn，0.2Mg~0.8Mg，0.10Cr，0.25Zn，0.15Ti，其他雜質(zhì)單個(gè)0.05，總計(jì)0.15，其余為Al，它是一種熱處理可強(qiáng)化合金，既可以在自然時(shí)效狀態(tài)（T4）下應(yīng)用，也可以在人工時(shí)效狀態(tài)（T6）下應(yīng)用。

　　2014合金的含銅量較高，它的強(qiáng)度性能實(shí)際上與2024合金的相當(dāng)，但它的工藝性能卻比2024合金的高得多，同時(shí)它含有較多的銅和錳，所以有相當(dāng)高的熱強(qiáng)性，可用于制造在高溫下工作的零件。它在退火狀態(tài)下的組織除嵯嗤?，还有S相（Al2CuMg）、Al2Cu、Mg2Si及AlFeMnSi或Al10Mn2Si，由于它的硅含量較高，所以合金中共晶體含量比2024合金的多一些，故有較好的鑄造性能。2014合金的固溶處理溫度503℃，它雖可以在自然時(shí)效狀態(tài)下應(yīng)用，但是鉆探管的工作環(huán)境溫度較高，所以應(yīng)在人工時(shí)效狀態(tài)下應(yīng)用，最佳人工時(shí)效規(guī)范：160℃/6h~8h，空氣中冷卻。2014合金管的擠壓溫度470℃~475℃，退火溫度350℃~400℃。

　　2014合金有兩種變型合金：2017A與2114合金。這3個(gè)合金的力學(xué)性能相等，在生產(chǎn)鉆探管時(shí)選用2014合金即可。

　　7075合金是一種常規(guī)超強(qiáng)度鋁-鋅-鎂-銅系合金，于1944年定型，首先研制成此合金的是美國(guó)鋁業(yè)公司，當(dāng)時(shí)的合金牌號(hào)為75S，稍后不到一年，蘇聯(lián)與日本也研發(fā)成此合金，蘇聯(lián)合金的牌號(hào)為B95，據(jù)稱(chēng)是第95號(hào)工廠試制生產(chǎn)的，故得此名；日本合金的商品名稱(chēng)為ESD。

　　7075型合金是一個(gè)大名鼎鼎的航空鋁合金，在航空航天器用的結(jié)構(gòu)鋁合金中，它的用量?jī)H次于2024型合金的。7075型合金現(xiàn)在已形成一個(gè)家族，其化學(xué)成分見(jiàn)表1，7475合金1969年注冊(cè)，是當(dāng)今航空結(jié)構(gòu)材料的骨干合金，它的雜質(zhì)硅、鐵含量很低，有高的斷裂韌性、疲勞性能與損傷容限，生產(chǎn)海洋鉆探管用7075合金，它的生產(chǎn)工藝與控制要點(diǎn)耳熟能詳。

　　7075型合金的化學(xué)成分很復(fù)雜，因而它的相組成復(fù)雜，峁倘芴逡埠芨叢櫻倘艿暮轄鷦囟唷?7075型合金的最大特點(diǎn)是它有三種強(qiáng)化相：S（Al2CuMg），T（AlMgCuZn）、MgZn2，其中又以后兩種對(duì)合金的強(qiáng)化影響最大，因?yàn)樵诠倘芴幚頊囟?span lang="EN-US">475℃，它們?cè)?span lang="EN-US">Al中的溶解度很大，而此時(shí)S相的溶解度卻不大。隨著溫度的下降，T相和MgZn2相的溶解度猛烈減小，因而可以采用相應(yīng)的熱處理來(lái)大大提高合金的強(qiáng)度性能，與2XXX系合金相比，7075型合金最突出特點(diǎn)是它們?cè)谌斯r(shí)效狀態(tài)（T6）下的抗蝕性比在自然下的高得多。

　　7075型合金的另一些特點(diǎn)是：對(duì)交變負(fù)載和尖銳缺口的敏感性很高，因此在設(shè)計(jì)零件的形狀和載面時(shí)，以及在選擇其制造工藝時(shí)應(yīng)充分考慮合金的這些特性，在生產(chǎn)材料與對(duì)其加工制造時(shí)應(yīng)小心，不得擦、劃傷材料與工件表面，同時(shí)零件截面的過(guò)渡要緩和。

　　和許多其他鋁合金一樣，7075合金材料橫截面即長(zhǎng)橫向、短橫向的強(qiáng)度比縱向的低一些，擠壓材的截面愈大，這種差別也愈大。

　　以鋁合金管代替鋼管有以下優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量輕，用同樣的設(shè)備可以提升更長(zhǎng)的鉆桿，提升燃料消耗可以減少15%~20%，每臺(tái)設(shè)備運(yùn)送的總長(zhǎng)度可增加60%，鉆機(jī)能力可以提高50%~100%；可靠性高，不會(huì)發(fā)生火花，在有腐蝕性介質(zhì)的鉆井中，比傳統(tǒng)鉆探鋼管的抗蝕性還高；鉆探性能良好，鉆井深度可增加30%；耐熱性強(qiáng)，可鉆到8km，井底溫度為200℃時(shí)，仍運(yùn)轉(zhuǎn)良好；低溫性能好，無(wú)低溫脆性，鋁合金的力學(xué)性能隨著溫度降低而全面有所上升；可回收性強(qiáng)，鋁合金管報(bào)廢后，回收再生率可達(dá)95%以上，而鋼管的回收率只不過(guò)70%左右。

　　常用鉆探管的規(guī)格尺寸見(jiàn)表2。按美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)，2014及7075合金管的力學(xué)性能見(jiàn)表3。

　　時(shí)下，阻礙鋁合金管在鉆探中大量應(yīng)用的主要因素：對(duì)其應(yīng)用與性能還不熟悉；價(jià)格約比鋼管的貴50%。不過(guò)長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其綜合經(jīng)濟(jì)效益還比鋼的好一些或相差不大。從2013年起美國(guó)鋁業(yè)公司為俄羅斯大石油公司OJSC Rusnano生產(chǎn)鉆探鋁合金管，在薩馬拉冶金（美鋁）廠生產(chǎn)，其上涂有一層美國(guó)鋁業(yè)公司新近研發(fā)的納米級(jí)涂料，可在極端嚴(yán)峻的腐蝕條件下工作，使用壽命比沒(méi)有涂層管的長(zhǎng)30%~40%。

　　截至2013年，中國(guó)尚不能批量生產(chǎn)鋁合金鉆探管，但正在建設(shè)有關(guān)此產(chǎn)品的項(xiàng)目，如利源精制股份有限公司、忠旺集團(tuán)鋁業(yè)公司等，可于2015年或2016年投產(chǎn)，但納米級(jí)防腐涂料還不能生產(chǎn)，有待研究開(kāi)發(fā)。鉆探管是一種高技術(shù)鋁合金產(chǎn)品，但不是一種大宗產(chǎn)品，市場(chǎng)容易有限。

2013年12月遼寧忠旺集團(tuán)與墨西哥埃夫雅公司（EVYA）達(dá)成合作研發(fā)生產(chǎn)鋁合金海上鉆井平臺(tái)、直升機(jī)停機(jī)臺(tái)協(xié)議，對(duì)這些產(chǎn)品走出去將起積極的推動(dòng)作用。