油氣生產過程中，材料往往處於高溫、高壓環境和氣、水、烴、固共存的多相流腐蝕介質中，H（2）S、CO（2）、O（2）、Cl（-）和地層水、土壤是最主要的腐蝕介質。由於腐蝕介質環境的惡劣性，因而腐蝕是造成這些金屬材料主要失效形式之一，石油和天然氣開發與加工行業歷來是腐蝕比較嚴重的幾個行業之一，而且幾乎涉及到各種腐蝕型別。隨著石油天然氣工業的發展，耐蝕性差的碳鋼和低合金鋼材料已難以滿足生產需要，因此耐蝕性優良的不鏽鋼材料就成為一個油氣工業選材的研究熱點。下面主要介紹不鏽鋼在石油油井管和鑽桿、油氣輸送管道、石油煉化加工和油氣儲存裝置中的應用。
一、不鏽鋼在油井管和鑽桿中的應用
近年來，陸上、海洋複雜地層、複雜環境地區，大斜度定向井、大位移水平井、叢式井、開窗側鑽井逐年增多，這些不同型別油氣井鑽進過程中，往往由於鑽遇地層地質條件變化等原因，使井斜角度和方位也不斷髮生變化，以致井身的井斜角度和井斜方位偏離目的層方向。因此，隨鑽過程中要不斷對井斜角度和方位進行監測，以便及時對定向井進行定向、扭方位、造斜、增斜、穩斜修正，使井身沿預定方位安全、順利、快速、準確鑽達目的層。
這種定向井作業離不開測斜儀的幫助，常用的測斜儀有磁性螺盤測斜儀和陀螺測斜儀兩種。當使用磁性螺盤測斜儀測井斜和方位時，需在鑽柱下部連線一定長度用弱磁性（即順磁性）不易磁化的不鏽鋼製成的厚壁（壁厚一般在30～103 mm之間）無磁鑽鋌。其作用除與用普通鉻鉬合金鋼製成的厚壁鑽鋌在鑽井作業中共同對井底頭施加一定的破碎岩層壓力外，還要起到衰減與無磁鑽鋌上、下相連線的鐵磁性合金鋼鑽柱磁場的作用。
無磁鑽鋌按製造用鋼材，可分為蒙乃爾合金鋼無磁鑽鋌、鈹銅合金鋼無磁鑽鋌和麵心立方晶格奧氏體不鏽鋼無磁鑽鋌等。前兩種合金鋼無磁鑽鋌雖有很好的磁效能，但由於價格昂貴，且使用中連線螺紋易粘結損壞，因此在我國基本不使用。奧氏體不鏽鋼無磁鑽鋌價格較前兩種合金鋼無磁鑽鋌便宜，但磁效能不如前兩種穩定。該鑽鋌在弱磁場（即地球磁場）中使用時，在一定時間內能保持較好的磁效能，但若長期在弱磁場和多種交變應力作用下會產生一定的剩磁。如遇強磁場，在強磁場作用下亦將產生一定的剩磁。兩種情況下產生的剩磁都將使相對導磁率和磁均勻性偏離標準規定要求。又由於在加工和使用過程中，不穩定的奧氏體組織在外力（如敲擊、碰撞、冷作硬化等）作用下，有可能向馬氏體轉變，使區域性部位由原來的弱磁性轉變為鐵磁性，導致無磁鑽鋌出現高磁性體，使磁均勻性發生變化。
此外，一些高含H（2）S、CO（2）、Cl（-）、O（2）等腐蝕介質油氣井的開發，將需要各種規格的薄壁不鏽鋼油井管以及石油鑽桿。國外9Cr、13Cr、22Cr、25Cr、29Cr不鏽鋼和抗腐蝕性的特殊鑽桿廣泛用於嚴重腐蝕地區油氣田。
二、不鏽鋼在油氣輸送管及其裝置中的應用
近年來雙相不鏽鋼現已被廣泛用於所有大石油公司的主要管道系統開發，也是海上採油採氣輸送工程的主要材料。標準雙相不鏽鋼在甜、溼、酸服役環境下表現很好。而普通碳素鋼因內部腐蝕率較高，儘管可以採用外加防腐劑來防止外部腐蝕，卻不能有效地防止內部腐蝕。不僅如此，在50℃以上的環境溫度下，還可能會導致應力腐蝕裂紋（SCC）。所以雙相不鏽鋼也就逐步取代了300不鏽鋼。隨著H（2）S 外，一些高含H（2）S、CO（2）、Cl（-）、O（2）等腐蝕介質油氣井的開發在輸送油氣中的濃度增加，同時伴隨著輸氣溫度、壓力及管道溫度的增加，超級雙相不鏽鋼開始用於管道系統、閥門、熱交換器、壓力容器。
當石油工業逐漸轉向高溫高壓工程時，將會更多地採用超級雙相不鏽鋼。一般的管道處理系統，將會採用200-1000噸超級雙相不鏽鋼。此外，超級雙相不鏽鋼還可用於低壓輸送系統、海底輸送管道。UNS S32750是一種奧氏體和鐵素體的高合金雙相不鏽鋼。它是一種細晶粒鋼，在強腐蝕性環境下具有良好的力學效能。這種材料疲勞強度高，耐腐蝕斷裂效能好。超級雙相不鏽鋼的所有這些效能，加上低熱膨脹性，對於減輕海底結構的重量是值得重視的設計優點。在含氯化物環境中它有良好的耐應力腐蝕斷裂效能（SCC），優良的耐點蝕和縫隙腐蝕效能，良好的耐均勻腐蝕性和焊接性。
但是，雙相不鏽鋼價格較高，影響其產品的推廣。據報道，近年在管道輸送中一種新型的馬氏體不鏽鋼被研製出來。馬氏體不鏽鋼中典型牌號13Cr，由於具有相當高的強度和中等程度的抗腐蝕能力而廣泛應用於甜性CO（2）腐蝕環境和中等酸性（低H（2）S或H（2）S/CO（2））條件下。川崎制鐵開發了CO（2）環境下使用的0。01C-11Cr-1。5Ni-0。5Cu-0。01N及在CO（2）+少量H（2）S環境下使用的0。01C-12Cr-5Ni-2Mo-0。01N管道管。該兩種鋼種的強度都是X80級，夏比衝擊值在100J（-40℃，焊接狀態）以上，具有無需預熱和焊後不做熱處理也不會產生裂紋的優異焊接效能。由於含碳量減低後，鉻碳化物減少，鋼的耐腐蝕效能得以大大提高。此外，還具有足夠的低溫韌性。所以完全可以取代採用防腐劑的鋼管和價格昂貴的雙相不鏽鋼作為油氣輸送管道用材。
普通合金管注入防腐劑會提高成本，且在高溫下效果也不穩定，一但洩露還會汙染環境。雙相不鏽鋼具有良好的耐腐蝕效能，相對其他材料而言，採用合適級別的雙相不鏽鋼可以保證裝置使用壽命長，維修方便，雖然一次性材料成本較高，但從長遠來看其價效比較高。
三、不鏽鋼在煉化企業中的應用
近幾年煉化行業中不鏽鋼的用量日益增多，但是隨著石油加工業向現代化、大型化和高效化的發展，腐蝕越來越突出，需要越來越多的低C、超低C、高純鐵素體等高度不鏽無縫鋼管及不鏽鋼焊管。
在石油加工中，常減壓、蒸餾、催化裂化、延遲焦化、脫硫加氫精制等新有管線都受到不同程度的腐蝕。據瞭解，如果一套大型煉廠加工裝備用鋼7590t，其中腐蝕部分用鋼617t。除殼體內層用不鏽鋼板外，其加熱爐管、換熱器管、冷凝器管、迴圈及輸送管道，也多使用不鏽耐蝕鋼管。我國大、中、小型石油煉廠，估計每年維修用不鏽耐蝕用無縫鋼管2000t左右，以304、304L、316、316L高Ni或高純鐵素體不鏽無縫鋼管為主，還有少量的Incoloy800，其中外徑Φ19～630mm佔63%。
雙相不鏽鋼與通常的18-8奧氏體不鏽鋼相比，屈服強度約為奧氏體鋼的2 倍，韌性優於鐵素體不鏽鋼，加工成形性好，焊接後不需要熱處理，特別適用於抗H（2）S應力腐蝕和Cl（-）應力腐蝕的環境。國產00Cr18Ni5Mo3Si2N雙相不鏽無縫鋼管，用於煉油廠加氫裝備、聚氯工烯生產裝備，取得良好的效果，已為使用者認識。隨著VOD精煉技術的進步，高N和高Ni雙相鋼的生產將會使雙相不鏽鋼無縫鋼管的應用範圍進一步擴大。
高純鐵素體不鏽鋼，用於抗各種氧化介質、適中的還原介質及鹵化介質引起的點蝕、縫蝕、應力腐蝕，優於316L，已廣泛用於換熱器、煉油裝置、氯化或腐蝕苛刻的環境中。Incoloy800系列屬Fe-Ni-Cr合金，較高的Cr含量使合金表面形成一層保護性良好的氯化膜，較高的Ni含量使表面氯化膜具有良好的粘附性，故具有很好的抗氧化、搞硫化能力。該系列已廣泛用於乙烯裂化爐管、熱交換器、加氫裂化、加氫脫S等裝置上。
除了鋼管，石油煉化裝置製造和維修還使用321-316L等牌號的中厚板、石油化工容器用冷軋不鏽鋼薄板（通常為0。3-0。6mm、1219-1520mm、SUS316，表面狀態為NO。2B/2D）。表1是歸納的不鏽鋼管在石油工業中的部分應用。
表1 不鏽鋼管在石油工業中的部分應用
四、結語
由於碳鋼、低合金鋼的耐蝕性較差，而不鏽鋼具有良好的耐蝕性，隨著腐蝕性強的油氣田的增多和人們的安全意識增強，不鏽鋼在石油天然氣生產中的使用會越來越多。不同的油氣田其環境介質差異很大，而不同的不鏽鋼其耐蝕性差異也很大。應根據不同的環境工況和材料效能特點，經濟、安全、合理的選用不鏽鋼材料。