油井管在石油工業(yè)中占有重要的位置，石油天然氣勘探開發(fā)消耗大量油井管。據(jù)國際權(quán)威統(tǒng)計，每鉆進一米，約需油井管62kg，2012年我國消耗油井管350萬噸（三桶油和延長石油公司），耗資幾百億元人民幣。
油井管在石油工業(yè)中的地位，最主要的是其質(zhì)量、性能對石油工業(yè)的發(fā)展關(guān)系重大。油井管服役工況條件惡劣。通常要承受幾百甚至上千個大氣壓的內(nèi)壓或外壓（塔里木油田最高壓力可達120MPa），幾百噸的拉伸載荷，還有高溫及嚴酷的腐蝕介質(zhì)的作用。
油井管損壞有時會導(dǎo)致油氣井報廢。我國西部油田一口油氣井的成本約幾千萬元甚至上幾億元人民幣。油井管的安全可靠性、使用壽命和經(jīng)濟性對石油工業(yè)關(guān)系極其重大。據(jù)國際鉆井承包商協(xié)會（IADC）統(tǒng)計，每起鉆柱斷裂事故平均直接損失為10.6萬美元。
鈦合金油井管材料優(yōu)點和應(yīng)用現(xiàn)況
鈦合金油井管具有優(yōu)異的耐應(yīng)力、耐腐蝕、耐高溫高壓、抗斷裂性、高熔點、無磁性、高抗震性和良好的機械性能：
專家簡介：于振濤，中國生物材料學(xué)會常務(wù)理事、中國生物材料學(xué)會醫(yī)用金屬材料分會副主任委員，現(xiàn)任西北有色金屬研究院生物材料研究所所長。曾先后主持和參加了國家“863”、“973”等30余項國家及省市級科研項目；現(xiàn)兼任全國醫(yī)療器械生物學(xué)評價標準化技術(shù)委員會委員、全國外科植入物和矯形器械標準化技術(shù)委員會等多項社會兼職。
一、前言
生物醫(yī)用材料主要用于診斷、治療、修復(fù)或替換人體組織、器官或增進其功能的一類高新技術(shù)材料，與人類的健康息息相關(guān)。其中醫(yī)用金屬材料鈦合金，量大面廣，附加值高。
從骨、齒科硬組織修復(fù)替代方面來說，全球骨科修復(fù)替代產(chǎn)品市場2000億美元/年，國內(nèi)需求量＞300萬套/年，而鈦合金的低模量、高強度特性和人體組織有非常好的匹配，恰恰適合用于骨科的替代性產(chǎn)品。是一個很大的市場。
目前中國醫(yī)用鈦材市場的90%以上是傳統(tǒng)鈦合金外科植入材料。由于鋁、釩等材料含量較高，存在以下問題：
1.施體安全性無法保證。鋁、釩等材料在人體長期使用有毒副作用，與受體之間化學(xué)不穩(wěn)定。
2.生物力學(xué)相容性有待提高。模量欠匹配；強韌性不夠；穩(wěn)定性欠佳；耐用性一般。
3.組織不均勻及使用耐久性有待提高。耐蝕性、疲勞性能有待提高。
因此，對現(xiàn)有材料進行優(yōu)化和升級至關(guān)重要，包括細晶化（微納化）、多孔化、表面改性、3D打印技術(shù)等都需要提高，總體來說，醫(yī)用鈦合金材料的發(fā)展，要么研發(fā)新材料，要么立足現(xiàn)有材料進行優(yōu)化升級。
二、生物醫(yī)用鈦合金材料研發(fā)與生產(chǎn)現(xiàn)狀
從上世紀40年代末期開始，醫(yī)用鈦及鈦合金經(jīng)歷α型、α+β型、β型三個時代發(fā)展，已成為應(yīng)用于臨床最好的金屬植入材料。
新型醫(yī)用鈦合金材料的研發(fā)方面，在保證不含有毒、過敏元素的基礎(chǔ)上進行成分設(shè)計，已陸續(xù)開發(fā)出多種新型醫(yī)用β鈦合金。
β鈦合金剔除了傳統(tǒng)的鋁、釩元素，可以滿足高強度的要求，可用于不同醫(yī)用用途，做牙齒、關(guān)節(jié)、血管支架，多種新型醫(yī)用β鈦合金已陸續(xù)研發(fā)出來，其中美國、中國等在β鈦合金研制方面已走在國際前列。目前，在外科植入物用鈦合金材料標準建立方面，國際ISO醫(yī)用鈦合金材料標準已達7種，中國僅有3種（等效采用），雖然產(chǎn)品很多，但在醫(yī)用鈦合金材料標準化進程方面，仍滯后于國際標準。因此，寶鈦集團、寶雞鑫諾、西部超導(dǎo)、沈陽金屬所等國內(nèi)醫(yī)用鈦材主要生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的上百噸醫(yī)用鈦原料，幾乎全部出口。
這就給我們提出了兩個困擾產(chǎn)業(yè)發(fā)展而急需解決的問題：
1、各種國內(nèi)開發(fā)的新材料，何時才能標準化，允許廣泛投入臨床使用？
2、材料應(yīng)當具有何種性能，才能滿足臨床需要？
三、生物醫(yī)用鈦合金在高端器械中的應(yīng)用
目前，我國人均年消耗醫(yī)療器械產(chǎn)品費用遠低于日本、美國、瑞士等發(fā)達國家，隨著社會、經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們生活水平的提高，對生物醫(yī)用材料及其制品的需求仍將持續(xù)上升！以牙種植體為例，我國牙種植體消耗量正以每年30%-40%的速度增長，而我國還有1億人以上需要種植牙治療，預(yù)計未來5-10年，牙科種植行業(yè)仍處于快速發(fā)展期。此外，在我國，冠心病患者已超過1000萬(全世界每年死于心血管疾病患者1500萬），心血管介入材料的年市場需求量達到3百億元，目前介入治療例數(shù)平均年增長25%!下一步，植入性癌癥檢測儀、植入性血糖檢測儀、植入性胰島素泵、植入性心臟起搏器、人工耳蝸等都可能成為應(yīng)用和研發(fā)熱點。
面對這么一個龐大的市場，我國的現(xiàn)狀卻是高端生物材料國產(chǎn)化率低，嚴重依賴進口，進口產(chǎn)品價格昂貴，導(dǎo)致“看病貴”，中國患者人數(shù)眾多而就診率低等問題。而我們廣大的鈦加工企業(yè)，因為技術(shù)水平低，只能在低端市場苦苦廝殺。
所以國內(nèi)廣大鈦醫(yī)療企業(yè)企業(yè)要切忌浮躁，踏踏實實練好內(nèi)功，進一步提升醫(yī)療器械的數(shù)字化、智能化、高精準化和網(wǎng)絡(luò)化水平，早日進入藍海市場。
四、結(jié)語
從市場方面講，隨著我國人口持續(xù)增長、人口老齡化、健康生活質(zhì)量需求提高以及醫(yī)療保健衛(wèi)生事業(yè)不斷發(fā)展，醫(yī)用器材的產(chǎn)品也需要逐步更新?lián)Q代，向多功能、智能化方向發(fā)展，大力發(fā)展醫(yī)用鈦合金材料產(chǎn)業(yè)任重道遠，前途光明！
國家戰(zhàn)略方面，中國制造2025要實現(xiàn)制造業(yè)升級，重點發(fā)展新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大領(lǐng)域（七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)），要求提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益優(yōu)勢轉(zhuǎn)變。這是鈦合金材料產(chǎn)業(yè)的福音，而醫(yī)療器械發(fā)展也有望迎來黃金時期！因此，開發(fā)高品質(zhì)的醫(yī)用鈦合金材料就顯得迫在眉睫。為此，醫(yī)用鈦合金材料產(chǎn)業(yè)首先要解決好鈦材殘廢料嚴禁加入鑄錠熔煉、冶金質(zhì)量嚴格把關(guān)、顯微組織均勻和細晶化控制、綜合力學(xué)性能匹配優(yōu)良、嚴把醫(yī)用鈦加工材無損檢測關(guān)等五個問題，樹立精品理念，在時代發(fā)展和市場競爭中爭得一席之地。“鈦生活新時代”是這次中國鈦谷論壇的主題，鈦材料在醫(yī)療器械中的廣泛應(yīng)用，很好的詮釋了這個主題，希望能有更多的企業(yè)家和科研工作者投入這個前景廣闊的領(lǐng)域，為造福人類而努力！
作者：西北有色金屬研究院生物材料研究所所長 于振濤
稿件來源：鈦博會組委會宣傳處供稿