一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末及其使用方法技术

本发明专利技术涉及石油天然气管材防腐技术领域，特别涉及一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末及其使用方法。一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末，所述抗微生物腐蚀铁基合金粉末的化学成分按质量百分比为：C：≤0.2%，Si：≤3%，Mn：≤10%，Cr：10~30%，Ni：4~18%，Cu：3~4%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术通过在铁基合金粉末中加入适量的Cu元素，基于粉末熔覆技术，合金粉末与基材形成良好的冶金结合，不易脱落，经热处理后可具备良好的广谱杀菌效果，持久性好，成本较低，适于对油气管道的批量处理。适于对油气管道的批量处理。适于对油气管道的批量处理。

【技术实现步骤摘要】
一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末及其使用方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气管材防腐
，特别涉及一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末及其使用方法。

技术介绍

[0002]近30年来，全球石油天然气井深平均增加了一倍以上，并且呈快速增长的趋势。油气管道一旦发生腐蚀失效，极易造成经济损失、甚至生态环境破坏和人员伤亡，国内外已有大量微生物腐蚀导致的管线失效案例报道，微生物腐蚀会造成油气管道的泄漏和注射井的堵塞，从而导致在生产、运输过程中存在潜在安全风险。目前，已公认的导致发生微生物腐蚀的主要因素是生物膜，即微生物附着于材料表面并形成的生物膜。
[0003]目前，国内外在油气管道抗微生物腐蚀方面研究较多，可供选择的方式较多。如以改性环氧树脂为基料，双组分交联固化制备重防腐涂料，施工性能优良，可在潮湿的金属表面施工，且具有良好的广谱杀菌效果，缺点是持久性不强，批量生产效率不高；如真空气相沉积镀膜，将一层耐腐蚀薄膜材料通过真空气相沉积技术，镀至管道表面，以达到抗菌目的，但其粘附性较差，结合强度低，容易脱落，且生产效率低，在真空环境中进行，产品尺寸受限。再如在管道表面进行电镀一层耐腐蚀的铜，一般电镀层较薄，但电镀工艺复杂，需要电解装置，操作繁琐，电镀工艺会对环境造成污染且成本较高；又如管材原料全部使用耐蚀合金，这种方法虽抗微生物腐蚀和电化学腐蚀均较好，但制备工艺复杂，成本太高；有研究者使用添加适量铜合金的奥氏体不锈钢进行铸造冶炼，制备管材，适量成分的含铜不锈钢虽可以达到杀菌效果，但工艺繁琐，成本较高。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末及其使用方法，通过在铁基合金粉末中加入适量的Cu元素，并基于激光熔覆技术，使合金粉末与基材形成良好的冶金结合，不易脱落，经热处理后可具备良好的广谱杀菌效果，持久性好，成本较低，适于对油气管道的批量处理。
[0005]本专利技术的技术方案在于：一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末，所述抗微生物腐蚀铁基合金粉末的化学成分按质量百分比为：C：≤0.2 %，Si：≤3%，Mn：≤10%，Cr：10~30 %，Ni：4~18 %，Cu：3~4 %，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0006]上述一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末的使用方法，包括以下步骤：S1：抗微生物腐蚀铁基合金粉末的制备；分别制备Cu粉末和除Cu以外其他上述化学成分的铁基合金粉末，然后将铁基合金粉末与Cu粉末进行混合振筛，制成抗微生物腐蚀铁基合金粉末；S2：将制备的抗微生物腐蚀铁基合金粉末使用激光熔覆工艺熔覆于基材表面，激光器功率范围为1500~2800 W，扫描速度为4~10 m/min，送粉速度为5~15 r/min，形成熔覆层；
S3：对S2中的熔覆层进行抗菌热处理；在热处理炉中对熔覆层进行抗菌热处理，热处理温度为700~900℃，热处理时间为0.5~1h，空冷至室温；S4：对S3中经抗菌处理后的熔覆层进行打磨，消除残余应力。
[0007]所述步骤S1中，所述Cu粉末的粒径为15~80μm。
[0008]所述步骤S1中，所述铁基合金粉末的粒径小于所述Cu粉末的粒径。
[0009]所述步骤S1中，采用震击式标准振筛机将铁基合金粉末与Cu粉末进行混合振筛，所用转速为20~30r/min，振筛2~3h。
[0010]所述步骤S2中，所述熔覆层厚度为0.1~1.0mm。
[0011]因Cu的加入导致粉末流动性下降，且Cu粉有上浮现象，故制备粒径为15~80μm的铜粉，将铁基合金粉末用筛子筛至低于铜粉粒径，再使用震击式标准振筛机使其混合均匀。
[0012]本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术通过在现有铁基合金粉末的基础上加入适量Cu元素形成抗微生物腐蚀铁基合金粉末，并将其熔覆或沉积于管道表面，经抗菌热处理后，可在服役环境中持续析出纳米级富Cu相，利用其所具有的抗菌性能和Cu
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释放抑制细菌生物膜形成的作用，达到抗微生物腐蚀的效果；2、本专利技术抗微生物腐蚀铁基合金粉末通过激光熔覆技术熔覆于基材表面，相比真空气相沉积镀膜技术，可使合金粉末与基材形成良好的冶金结合，不易脱落，经热处理后可具备良好的广谱杀菌效果，持久性好；3、本专利技术抗微生物腐蚀铁基合金粉末通过激光熔覆技术熔覆于基材表面，相比传统的电镀工艺，工艺简单易操作，成本较低，适于对油气管道的批量处理。
附图说明
[0013]图1为本专利技术实施例基材与上述含Cu量为3.0%的试样电化学试验极化曲线对比图。
具体实施方式
[0014]实施例1一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末，一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末，所述抗微生物腐蚀铁基合金粉末的化学成分按质量百分比为：C：≤0.2 %，Si：≤3%，Mn：≤10%，Cr：10~30 %，Ni：4~18 %，Cu：3~4 %，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0015]本专利技术抗微生物腐蚀铁基合金粉末材料的选择应具备提高抗微生物腐蚀性能，其具体做法是通过在现有铁基合金粉末的基础上加入适量Cu元素，在服役环境中持续释放Cu
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杀死微生物和抑制生物膜的形成，从而提高抗微生物腐蚀能力；因此本专利技术抗微生物腐蚀铁基合金粉末的关键是在选好的铁基材料中按一定比例（3~4%）加入适量的Cu，使经抗菌处理后的试样能产生富Cu纳米级析出相，以破坏引起腐蚀的生物膜，表现出抗微生物腐蚀的性能。Cu含量较低时，即使经过抗菌处理，也不能形成均匀弥散分布的纳米级析出相；Cu含量高于5%时，成本会大大提高，同时过量Cu元素的加入会会使粉末流动性下降，且降低材料的机械加工性能。
[0016]实施例2
一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末的使用方法，包括以下步骤：S1：抗微生物腐蚀铁基合金粉末的制备；分别制备Cu粉末和除Cu以外其他上述化学成分的铁基合金粉末，然后将铁基合金粉末与Cu粉末进行混合振筛，制成抗微生物腐蚀铁基合金粉末；S2：将制备的抗微生物腐蚀铁基合金粉末使用激光熔覆工艺熔覆于基材表面，激光器功率范围为1500 ~ 2800 W，扫描速度为4 ~10 m/min，送粉速度为5~15 r/min，形成熔覆层；S3：对S2中的熔覆层进行抗菌热处理；在热处理炉中对熔覆层进行抗菌热处理，热处理温度为700~900℃，热处理时间为0.5~1h，空冷至室温；S4：对S3中经抗菌处理后的熔覆层进行打磨，消除残余应力。
[0017]所述步骤S1中，所述Cu粉末的粒径为15~80μm。
[0018]所述步骤S1中，所述铁基合金粉末的粒径小于所述Cu粉末的粒径。
[0019]所述步骤S1中，采用震击式标准振筛机将铁基合金粉末与Cu粉末进行混合振筛，所用转速为20~30r/min，振筛2~3h。
[0020]所述步骤S2中，所述熔覆层厚度为0.1~1.0mm。
[0021]因Cu的加入导致粉末流动性下降，且Cu粉有上浮现象，故制备粒径为15~80μm的铜粉，将铁基合金粉末用筛子筛至低于铜粉粒径，再使用震击式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗微生物腐蚀铁基合金粉末，其特征在于：所述抗微生物腐蚀铁基合金粉末的化学成分按质量百分比为：C：≤0.2 %，Si：≤3%，Mn：≤10%，Cr：10~30 %，Ni：4~18 %，Cu：3~4 %，余量为Fe及不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的抗微生物腐蚀铁基合金粉末的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：抗微生物腐蚀铁基合金粉末的制备；分别制备Cu粉末和除Cu以外其他上述化学成分的铁基合金粉末，然后将铁基合金粉末与Cu粉末进行混合振筛，制成抗微生物腐蚀铁基合金粉末；S2：将制备的抗微生物腐蚀铁基合金粉末使用激光熔覆工艺熔覆于基材表面，激光器功率范围为1500 ~ 2800 W，扫描速度为4 ~10 m/min，送粉速度为5~15 r/min，形成熔覆层；S3：对S2中的熔覆层进行抗菌热处理；在热处理炉中对熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉栋，王志英，毕宗岳，刘云，余晗，赵勇，张建勋，张小凡，鲜林云，王维东，李博锋，宋红兵，李鸿斌，
申请(专利权)人：宝鸡石油钢管有限责任公司中油国家石油天然气管材工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：