Super13Cr是一种马氏体不锈钢，其碳含量较低，增强了机械性能和耐腐蚀性。与普通的13Cr不锈钢相比，Super13Cr的强度更高，低温韧性及抗腐蚀性能更加优越。它主要应用于海上石油项目、OTG管道、壳体及井下项目。这种不锈钢材料具有良好的耐蚀性和高强度，使其在特定的应用场景中具有优势。

        超级马氏体不锈钢是在传统马氏体不锈钢的基础上通过降低碳含量，增加镍(3.5%~4.5%)和钼(1.5~2.5%)的含量而发展起来的新钢种。这种钢抗拉强度高，延展性好，焊接性能也得到了改善，而且具有良好的耐蚀性和可加工性以及较低的经济成本。超级马氏体不锈钢典型的基体金属显微组织为回火马氏体，这种低碳回火马氏体组织具有很高的强度和韧性。马氏体不锈钢淬火后，经一定温度回火，部分马氏体将发生逆转变，形成逆变奥氏体。这种逆变奥氏体的热稳定很高且弥散分布在低碳板条马氏体基体间，优化了材料的各项性能。所以研究钢不同热处理条件下的组织对其性能有重要的指导意义。

1.超级13Cr不锈钢的发展

        19 世纪 50 年代初期，为了提高早期的水轮发电机叶轮焊接性能，瑞士科学家首次提出了超级马氏体不锈钢的概念。为了获得相变的可能性，降低了钢中的碳含量(碳含量小于 0.07%)，加入一定量的镍，从而获得了一系列的新合金，这类合金就是超级马氏体的雏型。超级马氏体的强度水平比传统的马氏体不锈钢高，塑韧性好，焊接性能也得到了很大的提高。

        随着冶炼技术的不断发展，不锈钢的精炼广泛地采用 AOD/VOD(AOD,ArgonOxygen Decarburization,氩氧脱碳法;VOD,Vacuum Oxygen Decarburization,真空吹氧脱碳法)精炼技术，可使合金的最高碳含量降低，从0.07%下到 0.05%和 0.03%。人们又通过不懈的努力，将碳含量降得更低，同时进一步优化合金成分，使得不锈钢的综合力学性能得到进一步提高，耐腐蚀性也明显增强，尤其是焊接性能得到显著的提高，形成了新的超级 13Cr 不锈钢系列。

2.超级13Cr不锈钢的组织及性能特点

        与碳钢相比，超级13Cr马氏体不锈钢的耐腐蚀性能更优越，而且可焊接性能良好，具有强度高和塑韧性好的特点。由于在加工制造过程中采取了特殊的工艺措施，使得超级13Cr不锈钢焊接性能远远优于传统的马氏体不锈钢，这使其可以采用普通的焊接工艺进行焊接。

        超级13Cr不锈钢典型的基体显微镜组织是回火马氏体，是在传统的马氏体基体上降低C的含量，并且增加了Cr的含量发展而来，这样的设计使得其抗二氧化碳的耐腐蚀的能力提高。此外也增加镍和钼的含量，其中Mo可以提高材料耐点蚀性能，从而提高材料的耐硫化物应力腐蚀性能，但也提高了𝜹-铁素体相的成分使得其强度降低而腐蚀性敏感，因此加入5%作用的Ni元素，可以形成完全马氏体抑制铁素体的有害成分的形成。

        超低碳设计是超级13Cr不锈钢化学成分最主要的特点，其碳含量一般小于或等于0.03%，如果将铬含量作为区分钢种类的标准，则可分为13%Cr、16%Cr型。为了达到提高钢的耐蚀性的目的，并增加其回火的稳定性以及强化二次硬化的效应，一般会在钢中加入适当的钼和铜。还有一类超级马氏体不锈钢叫做低碳低氮超级马氏体不锈钢，它是在传统马氏体不锈钢的基础上加入氮或以氮取代部分碳，这种钢可以在焊接状态下使用，为了获得较低的硬度和更好的韧性也可以进行焊后热处理。

        而这种回火马氏体抗拉强度、延展性和焊接性都得到了显著的改善，此外它的力学性能也较好，冲击韧性和低温韧性较优，典型的屈服应力和抗拉强度分别为𝜎0.2=550-850Mpa,𝜎b=780-1000Mpa。由于采用特殊的制造工艺，因此可以使用传统的焊接方法和工艺。

        虽然国内市场对超级13Cr马氏体不锈钢的研发较早，但真正对该钢种采用穿孔工艺制作无缝钢管的起步较晚。这是由于该钢种存在加工硬化程度高、穿孔温度难以控制等特点，到目前为止，能正常生产并投入市场使用的主要有宝钢和天津无缝钢管两大无缝管生产厂家。

        国产13Cr油套管的开发主要为110钢级，BG13Cr110，TP110-HP13Cr从成分设计上为超级1型13Cr，而BG13Cr110S(BT-S13Cr110) 为超级2型13Cr，化学成分及力学性能均达到国外同类产品的技术要求。

3.超级13Cr化学成分表

        Super13Cr标准是有美国材料与试验协会(ASTM)制定的，该标准规定了Super13Cr材料的化学成分、物理性质、力学性能等要求。根据ASTM表示，Super13Cr的化学成分应符合以下要求：

Super13Cr化学成分表（wt.%）
碳(C)	硅(Si)	铬(Cr)	镍(Ni)	铁(Fe)	锰(Mn)
0.25~0.35	0.15~0.40	12.0~14.0	0.60	余	0.50~0.80
硫(S)	磷(P)	钼(Mo)	钛(Ti)	钒(V)	铌(Nb)
≤0.03	≤0.04	-	-	-	-

4.超级13Cr耐腐蚀试验

        通过模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级13Cr马氏体不锈钢管材抗均匀腐蚀,点蚀及电偶腐蚀性能。结果表明：随着Cl-浓度的增加,超级13Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率在气相腐蚀环境中逐渐增大，在液相中变化不大,且气相的均匀腐蚀速率要大于液相的腐蚀速率。但不论在液相还是在气相腐蚀条件下，均匀腐蚀速率均远小于0.1 mm/a，局部腐蚀严重.在温度为150℃的气相环境中，超级13Cr钢的最大局部腐蚀速率可达2.1379 mm/a，其7天实验的最大局部腐蚀坑深度可达41μm。在电偶腐蚀试验中，不论是小试样模拟试验还是实物试验，P110作为阳极,腐蚀加剧，腐蚀速率增大，在电偶处发生明显局部腐蚀。超级13Cr马氏体不锈钢作为阴极被保护，腐蚀减缓，腐蚀速率减小。