油气生产过程中，材料往往处于高温、高压环境和气、水、烃、固共存的多相流腐蚀介质中，H(2)S、CO(2)、O(2)、Cl(-)和地层水、土壤是最主要的腐蚀介质。由于腐蚀介质环境的恶劣性，因而腐蚀是造成这些金属材料主要失效形式之一，石油和天然气开发与加工行业历来是腐蚀比较严重的几个行业之一，而且几乎涉及到各种腐蚀类型。随着石油天然气工业的发展，耐蚀性差的碳钢和低合金钢材料已难以满足生产需要，因此耐蚀性优良的不锈钢材料就成为一个油气工业选材的研究热点。下面主要介绍不锈钢在石油油井管和钻杆、油气输送管道、石油炼化加工和油气储存设备中的应用。
一、不锈钢在油井管和钻杆中的应用
近年来，陆上、海洋复杂地层、复杂环境地区，大斜度定向井、大位移水平井、丛式井、开窗侧钻井逐年增多，这些不同类型油气井钻进过程中，往往由于钻遇地层地质条件变化等原因，使井斜角度和方位也不断发生变化，以致井身的井斜角度和井斜方位偏离目的层方向。因此，随钻过程中要不断对井斜角度和方位进行监测，以便及时对定向井进行定向、扭方位、造斜、增斜、稳斜修正，使井身沿预定方位安全、顺利、快速、准确钻达目的层。
这种定向井作业离不开测斜仪的帮助，常用的测斜仪有磁性螺盘测斜仪和陀螺测斜仪两种。当使用磁性螺盘测斜仪测井斜和方位时，需在钻柱下部连接一定长度用弱磁性（即顺磁性）不易磁化的不锈钢制成的厚壁（壁厚一般在30～103 mm之间）无磁钻铤。其作用除与用普通铬钼合金钢制成的厚壁钻铤在钻井作业中共同对井底头施加一定的破碎岩层压力外，还要起到衰减与无磁钻铤上、下相连接的铁磁性合金钢钻柱磁场的作用。
无磁钻铤按制造用钢材，可分为蒙乃尔合金钢无磁钻铤、铍铜合金钢无磁钻铤和面心立方晶格奥氏体不锈钢无磁钻铤等。前两种合金钢无磁钻铤虽有很好的磁性能，但由于价格昂贵，且使用中连接螺纹易粘结损坏，因此在我国基本不使用。奥氏体不锈钢无磁钻铤价格较前两种合金钢无磁钻铤便宜，但磁性能不如前两种稳定。该钻铤在弱磁场（即地球磁场）中使用时，在一定时间内能保持较好的磁性能，但若长期在弱磁场和多种交变应力作用下会产生一定的剩磁。如遇强磁场，在强磁场作用下亦将产生一定的剩磁。两种情况下产生的剩磁都将使相对导磁率和磁均匀性偏离标准规定要求。又由于在加工和使用过程中，不稳定的奥氏体组织在外力（如敲击、碰撞、冷作硬化等）作用下，有可能向马氏体转变，使局部部位由原来的弱磁性转变为铁磁性，导致无磁钻铤出现高磁性体，使磁均匀性发生变化。
此外，一些高含H(2)S、CO(2)、Cl(-)、O(2)等腐蚀介质油气井的开发，将需要各种规格的薄壁不锈钢油井管以及石油钻杆。国外9Cr、13Cr、22Cr、25Cr、29Cr不锈钢和抗腐蚀性的特殊钻杆广泛用于严重腐蚀地区油气田。
二、不锈钢在油气输送管及其设备中的应用
近年来双相不锈钢现已被广泛用于所有大石油公司的主要管道系统开发，也是海上采油采气输送工程的主要材料。标准双相不锈钢在甜、湿、酸服役环境下表现很好。而普通碳素钢因内部腐蚀率较高，尽管可以采用外加防腐剂来防止外部腐蚀，却不能有效地防止内部腐蚀。不仅如此，在50℃以上的环境温度下，还可能会导致应力腐蚀裂纹（SCC）。所以双相不锈钢也就逐步取代了300不锈钢。随着H(2)S 外，一些高含H(2)S、CO(2)、Cl(-)、O(2)等腐蚀介质油气井的开发在输送油气中的浓度增加，同时伴随着输气温度、压力及管道温度的增加，超级双相不锈钢开始用于管道系统、阀门、热交换器、压力容器。
当石油工业逐渐转向高温高压工程时，将会更多地采用超级双相不锈钢。一般的管道处理系统，将会采用200-1000吨超级双相不锈钢。此外，超级双相不锈钢还可用于低压输送系统、海底输送管道。UNS S32750是一种奥氏体和铁素体的高合金双相不锈钢。它是一种细晶粒钢，在强腐蚀性环境下具有良好的力学性能。这种材料疲劳强度高，耐腐蚀断裂性能好。超级双相不锈钢的所有这些性能，加上低热膨胀性，对于减轻海底结构的重量是值得重视的设计优点。在含氯化物环境中它有良好的耐应力腐蚀断裂性能(SCC)，优良的耐点蚀和缝隙腐蚀性能，良好的耐均匀腐蚀性和焊接性.
但是，双相不锈钢价格较高，影响其产品的推广。据报道，近年在管道输送中一种新型的马氏体不锈钢被研制出来。马氏体不锈钢中典型牌号13Cr，由于具有相当高的强度和中等程度的抗腐蚀能力而广泛应用于甜性CO(2)腐蚀环境和中等酸性（低H(2)S或H(2)S/CO(2)）条件下。川崎制铁开发了CO(2)环境下使用的0.01C-11Cr-1.5Ni-0.5Cu-0.01N及在CO(2)+少量H(2)S环境下使用的0.01C-12Cr-5Ni-2Mo-0.01N管道管。该两种钢种的强度都是X80级，夏比冲击值在100J（-40℃，焊接状态）以上，具有无需预热和焊后不做热处理也不会产生裂纹的优异焊接性能。由于含碳量减低后，铬碳化物减少，钢的耐腐蚀性能得以大大提高。此外，还具有足够的低温韧性。所以完全可以取代采用防腐剂的钢管和价格昂贵的双相不锈钢作为油气输送管道用材。
普通合金管注入防腐剂会提高成本，且在高温下效果也不稳定，一但泄露还会污染环境。双相不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，相对其他材料而言，采用合适级别的双相不锈钢可以保证设备使用寿命长，维修方便，虽然一次性材料成本较高，但从长远来看其性价比较高。
三、不锈钢在炼化企业中的应用
近几年炼化行业中不锈钢的用量日益增多，但是随着石油加工业向现代化、大型化和高效化的发展，腐蚀越来越突出，需要越来越多的低C、超低C、高纯铁素体等高度不锈无缝钢管及不锈钢焊管。
在石油加工中，常减压、蒸馏、催化裂化、延迟焦化、脱硫加氢精制等新有管线都受到不同程度的腐蚀。据了解，如果一套大型炼厂加工装备用钢7590t，其中腐蚀部分用钢617t。除壳体内层用不锈钢板外，其加热炉管、换热器管、冷凝器管、循环及输送管道，也多使用不锈耐蚀钢管。我国大、中、小型石油炼厂，估计每年维修用不锈耐蚀用无缝钢管2000t左右，以304、304L、316、316L高Ni或高纯铁素体不锈无缝钢管为主，还有少量的Incoloy800，其中外径Φ19～630mm占63%。
双相不锈钢与通常的18-8奥氏体不锈钢相比，屈服强度约为奥氏体钢的2 倍，韧性优于铁素体不锈钢，加工成形性好，焊接后不需要热处理，特别适用于抗H(2)S应力腐蚀和Cl(-)应力腐蚀的环境。国产00Cr18Ni5Mo3Si2N双相不锈无缝钢管，用于炼油厂加氢装备、聚氯工烯生产装备，取得良好的效果，已为用户认识。随着VOD精炼技术的进步，高N和高Ni双相钢的生产将会使双相不锈钢无缝钢管的应用范围进一步扩大。
高纯铁素体不锈钢，用于抗各种氧化介质、适中的还原介质及卤化介质引起的点蚀、缝蚀、应力腐蚀，优于316L，已广泛用于换热器、炼油设备、氯化或腐蚀苛刻的环境中。Incoloy800系列属Fe-Ni-Cr合金，较高的Cr含量使合金表面形成一层保护性良好的氯化膜，较高的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。该系列已广泛用于乙烯裂化炉管、热交换器、加氢裂化、加氢脱S等装置上。
除了钢管，石油炼化设备制造和维修还使用321-316L等牌号的中厚板、石油化工容器用冷轧不锈钢薄板（通常为0.3-0.6mm、1219-1520mm、SUS316，表面状态为NO.2B/2D）。
四、结语
由于碳钢、低合金钢的耐蚀性较差，而不锈钢具有良好的耐蚀性，随着腐蚀性强的油气田的增多和人们的安全意识增强，不锈钢在石油天然气生产中的使用会越来越多。不同的油气田其环境介质差异很大，而不同的不锈钢其耐蚀性差异也很大。应根据不同的环境工况和材料性能特点，经济、安全、合理的选用不锈钢材料。
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