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(kāi)發(fā)消耗大量油井管。據(jù)國(guó)際權(quán)威統(tǒng)計(jì)，每鉆進(jìn)一米，約需油井管62kg，2012年我國(guó)消耗油井管350萬(wàn)噸（三桶油和延長(zhǎng)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(duì)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(gè)大氣壓的內(nèi)壓或外壓（塔里木油田最高壓力可達(dá)120MPa），幾百?lài)嵉睦燧d荷，還有高溫及嚴(yán)酷的腐蝕介質(zhì)的作用。

　　油井管損壞有時(shí)會(huì)導(dǎo)致油氣井報(bào)廢。我國(guó)西部油田一口油氣井的成本約幾千萬(wàn)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(jì)性對(duì)石油工業(yè)關(guān)系極其重大。據(jù)國(guó)際鉆井承包商協(xié)會(huì)（IADC）統(tǒng)計(jì)，每起鉆柱斷裂事故平均直接損失為10.6萬(wàn)美元。

　　鈦合金油井管材料優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)、無(wú)磁性、高抗震性和良好的機(jī)械性能：

　　專(zhuān)家簡(jiǎn)介：于振濤，中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)醫(yī)用金屬材料分會(huì)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(zhǎng)。曾先后主持和參加了國(guó)家“863”、“973”等30余項(xiàng)國(guó)家及省市級(jí)科研項(xiàng)目；現(xiàn)兼任全國(guó)醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、全國(guó)外科植入物和矯形器械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)等多項(xiàng)社會(huì)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(jìn)其功能的一類(lèi)高新技術(shù)材料，與人類(lèi)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(lái)說(shuō)，全球骨科修復(fù)替代產(chǎn)品市場(chǎng)2000億美元/年，國(guó)內(nèi)需求量＞300萬(wàn)套/年，而鈦合金的低模量、高強(qiáng)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(gè)很大的市場(chǎng)。

　　目前中國(guó)醫(yī)用鈦材市場(chǎng)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(wèn)題：

　　1.施體安全性無(wú)法保證。鋁、釩等材料在人體長(zhǎng)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(qiáng)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(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)至關(guān)重要，包括細(xì)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(lái)說(shuō)，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(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

　　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(jì)40年代末期開(kāi)始，醫(yī)用鈦及鈦合金經(jīng)歷α型、α+β型、β型三個(gè)時(shí)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(guò)敏元素的基礎(chǔ)上進(jìn)行成分設(shè)計(jì)，已陸續(xù)開(kāi)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(mǎn)足高強(qiáng)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(lái)，其中美國(guó)、中國(guó)等在β鈦合金研制方面已走在國(guó)際前列。目前，在外科植入物用鈦合金材料標(biāo)準(zhǔn)建立方面，國(guó)際ISO醫(yī)用鈦合金材料標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)7種，中國(guó)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(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程方面，仍滯后于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。因此，寶鈦集團(tuán)、寶雞鑫諾、西部超導(dǎo)、沈陽(yáng)金屬所等國(guó)內(nèi)醫(yī)用鈦材主要生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的上百?lài)嶀t(yī)用鈦原料，幾乎全部出口。

　　這就給我們提出了兩個(gè)困擾產(chǎn)業(yè)發(fā)展而急需解決的問(wèn)題：

　　1、各種國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的新材料，何時(shí)才能標(biāo)準(zhǔn)化，允許廣泛投入臨床使用？

　　2、材料應(yīng)當(dāng)具有何種性能，才能滿(mǎn)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(guó)人均年消耗醫(yī)療器械產(chǎn)品費(fèi)用遠(yuǎn)低于日本、美國(guó)、瑞士等發(fā)達(dá)國(guó)家，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)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(guó)牙種植體消耗量正以每年30%-40%的速度增長(zhǎng)，而我國(guó)還有1億人以上需要種植牙治療，預(yù)計(jì)未來(lái)5-10年，牙科種植行業(yè)仍處于快速發(fā)展期。此外，在我國(guó)，冠心病患者已超過(guò)1000萬(wàn)(全世界每年死于心血管疾病患者1500萬(wàn)），心血管介入材料的年市場(chǎng)需求量達(dá)到3百億元，目前介入治療例數(shù)平均年增長(zhǎng)25%!下一步，植入性癌癥檢測(cè)儀、植入性血糖檢測(cè)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(diǎn)。

　　面對(duì)這么一個(gè)龐大的市場(chǎng)，我國(guó)的現(xiàn)狀卻是高端生物材料國(guó)產(chǎn)化率低，嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口，進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴，導(dǎo)致“看病貴”，中國(guó)患者人數(shù)眾多而就診率低等問(wèn)題。而我們廣大的鈦加工企業(yè)，因?yàn)榧夹g(shù)水平低，只能在低端市場(chǎng)苦苦廝殺。

　　所以國(guó)內(nèi)廣大鈦醫(yī)療企業(yè)企業(yè)要切忌浮躁，踏踏實(shí)實(shí)練好內(nèi)功，進(jìn)一步提升醫(yī)療器械的數(shù)字化、智能化、高精準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化水平，早日進(jìn)入藍(lán)海市場(chǎng)。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　從市場(chǎng)方面講，隨著我國(guó)人口持續(xù)增長(zhǎng)、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(yuǎn)，前途光明！

　　國(guó)家戰(zhàn)略方面，中國(guó)制造2025要實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí)，重點(diǎn)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)向質(zhì)量效益優(yōu)勢(shì)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(lái)黃金時(shí)期！因此，開(kāi)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(yán)禁加入鑄錠熔煉、冶金質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)、顯微組織均勻和細(xì)晶化控制、綜合力學(xué)性能匹配優(yōu)良、嚴(yán)把醫(yī)用鈦加工材無(wú)損檢測(cè)關(guān)等五個(gè)問(wèn)題，樹(shù)立精品理念，在時(shí)代發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)得一席之地。“鈦生活新時(shí)代”是這次中國(guó)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(gè)主題，希望能有更多的企業(yè)家和科研工作者投入這個(gè)前景廣闊的領(lǐng)域，為造福人類(lèi)而努力！

　　作者：西北有色金屬研究院生物材料研究所所長(zhǎng) 于振濤

　　稿件來(lái)源：鈦博會(huì)組委會(huì)宣傳處供稿