[發(fā)明專利]一種抗菌碳鋼及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210045608.0
• 申請日: 2022-01-15
• 公開（公告）號: CN116479345A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李世瀚;王曉霖;趙巍;李明;李遵照
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/50;C22C38/46;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/02;C22C33/04;C21D8/02;C21D1/19
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種低合金抗菌碳鋼及其制備方法。本發(fā)明的低合金抗菌碳鋼中，結(jié)合材料在熱處理過程中組織結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)，通過控制適宜的Cu/C比例將Cu添加到含Cr和Mn的低合金碳鋼中，能夠避免銅在熱處理過程中以碳化物等形式析出，從而可以有效將重金屬添加到基體中，不斷釋放的重金屬離子可抑制微生物細(xì)菌的活性，顯著提高材料的抗菌性能。本發(fā)明抗菌碳鋼在保證碳鋼抗菌效果的同時，還提高了碳鋼的強(qiáng)度、耐磨等性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗菌鋼，尤其是一種可以防治微生物腐蝕的碳鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)油氣田開發(fā)過程中，依舊面臨著嚴(yán)重的微生物腐蝕威脅，每年由于微生物的生命活動引起的集輸管線穿孔現(xiàn)象時有發(fā)生，干擾了油氣田的正常開發(fā)，大大增加了其生產(chǎn)成本。國內(nèi)大多數(shù)油氣田目前仍舊是投加殺菌劑來抑制微生物腐蝕。但隨著殺菌劑的長期使用，硫酸鹽還原菌(SRB)、腐生菌(TGB)等細(xì)菌逐漸產(chǎn)生了抗藥性，使得殺菌劑投加劑量不斷增大，效果卻并不顯著。此外，為了防治微生物腐蝕，除了殺菌劑的使用外，油氣田生產(chǎn)中也不斷采取其他方法，如注水系統(tǒng)的清洗、注水流程的優(yōu)化和陰極保護(hù)等。但由于生產(chǎn)成本問題以及實(shí)際的防治效果不佳，直至目前集輸管線的腐蝕穿孔現(xiàn)象依舊頻繁發(fā)生。因此，尋找一種新的抑制微生物腐蝕的方法尤為重要。

目前，對于利用重金屬元素的抗菌特性，應(yīng)用較多的是將重金屬元素加入到不銹鋼中，使得不銹鋼具有一定的抗菌性能。如公開號CN102876989B-《一種耐腐蝕抗菌不銹鋼及其制作方法》，通過降低Cr元素含量，增加Mo元素、Zr元素、Al元素等，能快速殺滅細(xì)菌，并對弧菌、厭氧細(xì)菌也具有很好的殺菌效果。CN108728765B-《一種應(yīng)用于化工生產(chǎn)的強(qiáng)抗菌奧氏體不銹鋼》，是通過抗菌元素Ga元素的添加，降低奧氏體不銹鋼在使用中引發(fā)的細(xì)菌微生物腐蝕風(fēng)險。CN108728755B-《一種高抗菌鐵素體不銹鋼及其制備方法》，是使不銹鋼在固溶和時效的熱處理狀態(tài)下，具有有效的抵抗高濃度細(xì)菌的功能。CN102179672B-《一種不銹鋼抗菌管的加工工藝》，是通過改良焊接管的現(xiàn)有加工工藝，生產(chǎn)的含銅鐵素體焊接管具有抗菌性能。CN112589093A-《納米銀抗菌劑、制備方法、及抗菌不銹鋼的制備方法》，是制備獲得分散有大量納米含銀顆粒的含銀抗菌鋼，擁有優(yōu)異的抗菌性能。此外，還有一些是通過復(fù)合管的設(shè)計思路使材料具有一定的抗菌性能，如CN103629449A-《抗菌鋼管》，管體由不銹鋼層和納米抗菌層組合而成。不銹鋼層位于管體外層，納米抗菌層位于管體內(nèi)層。

由于成本和現(xiàn)場實(shí)際工況需求等原因，不銹鋼管材在油氣開采和集輸過程中的應(yīng)用受限，現(xiàn)場許多場景仍以普通碳鋼為主，但對于將重金屬元素加入到普通碳鋼的研究較少，開發(fā)低成本的抗菌碳鋼對抑制管線微生物腐蝕穿孔具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種抗菌碳鋼及其制備方法。與普通碳鋼管材相比，本發(fā)明提供的抗菌碳鋼可顯著提高其抗微生物腐蝕性能。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種低合金抗菌碳鋼。

一種低合金抗菌碳鋼，其化學(xué)成分按重量百分比為：碳:?0.05%-0.65%，錳:?1%-10%，硅:?0.1%-0.5%，銅:?1.5%-6.5%，鉻:?1%-5.5%，鉬:?0.1%-1.5%，鎳:?0.05%-0.25%，鈦:0.05%-0.15%，釩:?0.05%-0.15%，鎢:?0.05%-0.15%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其中Cu/C重量比為14.5-100，優(yōu)選為30-60。

本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在碳鋼中添加滿足適當(dāng)Cu/C比例的Cu和適當(dāng)?shù)腃r，使基體不斷釋放重金屬離子，進(jìn)而使得微生物細(xì)菌的活性被抑制，可以顯著提高碳鋼材料的抗菌性能。

本發(fā)明的低合金抗菌碳鋼，可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)方法制備，也可以按照本發(fā)明推薦的方法進(jìn)行制備。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種低合金抗菌碳鋼的制備方法。

一種低合金抗菌碳鋼的制備方法，包括如下步驟：