[发明专利]一种耐微生物腐蚀管线钢

说明书

本发明的目的在于满足现有管线钢力学性能的前提下，提供一种具有耐微生物腐蚀性能的管线钢，以实现从材料自身角度降低发生微生物腐蚀的风险。按重量百分比计，该钢的化学成分如下：C：≤0.1％；Si：≤0.6％；Mn：≤2.0％；Ga：0.1‑1.2％；S≤0.02；P≤0.03％；余量为Fe及不可避免的杂质。本发明管线钢中添加了Ga元素，在改善管线钢力学性能的基础上还使得该钢具有优异的耐微生物腐蚀性能。

技术领域

本发明属于管线钢技术领域，具体涉及一种具有耐微生物腐蚀性能的管线钢。本发明的管线钢能够降低发生微生物腐蚀的风险，可应用于石油、天然气集输和输送用管线钢的生产。

背景技术

微生物腐蚀是引起埋地管线腐蚀的一个重要原因。据统计，管线腐蚀的15-30％都与微生物腐蚀相关。随着微生物腐蚀导致的管线失效案例的增加，微生物对油气管道造成的腐蚀问题已引起国内外的高度重视。微生物腐蚀造成的经济损失巨大，而且防治困难。目前，国内对管线的微生物腐蚀防护还未引起重视，而已经服役或现有的管线钢无论是在化学成分上，还是在生产工艺上，均没有考虑到材料自身具有耐微生物腐蚀的性能。中国发明专利(申请号：201510418577.9)提供了一种具有耐微生物腐蚀性能的管线钢，该钢是通过添加适量具有广谱抗菌功能的Cu元素来起到耐微生物腐蚀性能。

本发明在传统管线钢成分的基础上，添加适量Ga元素，以起到耐微生物腐蚀性能，与含Cu耐微生物腐蚀管线钢有本质的不同。这种新型管线钢有望成为兼具高强韧性及耐微生物腐蚀性能于一体的理想的石油、天然气集输和输送用材料，具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于满足现有管线钢力学性能的前提下，提供一种具有耐微生物腐蚀性能的管线钢，以实现从材料自身角度降低发生微生物腐蚀的风险。

本发明的技术方案是：

一种耐微生物腐蚀管线钢，按重量百分比计，该钢的化学成分如下：

C：≤0.1％；Si：≤0.6％；Mn：≤2.0％；Ga：0.1-1.2％；S≤0.02；P≤0.03％；余量为Fe及不可避免的杂质。

优选的化学成分如下：

C：0.03～0.06％；Si：0.1～0.5％；Mn：0.5～1.8％；Ga：0.2-0.6％；S≤0.015；P≤0.025％；余量为Fe及不可避免的杂质。

所述耐微生物腐蚀管线钢化学成分还含有至少一种或一种以上的Nb、V、Ti、Al、B、RE(稀土)，每一种的重量百分比≤0.1％。

所述耐微生物腐蚀管线钢化学成分还含有至少一种或一种以上的Cr、Ni、Mo、Cu，每一种的重量百分比≤0.5％。

在本发明所述耐微生物腐蚀管线钢的成分设计中，镓(Ga)是钢中最重要的合金化元素。Ga是铁素体形成元素，微量Ga在低碳钢中通常以置换式固溶体存在于铁素体中，它不存在于氧化物、氮化物及硫化物等夹杂中，也不形成碳氮化物。同时，微量Ga对低碳钢具有强化效应，而且它能在一定程度上细化钢的组织和阻碍磷(P)向晶界偏聚，从而明显提高钢的低温冲击韧性。另外，Ga还可增加钢中的点缺陷，起到氢陷阱作用，使得低碳钢的氢致脆性的敏感性降低。Ga原子还可在晶界区富集，减少了原子半径较Ga大的砷、锑、铋、锡等有害元素在晶界区落位，有净化晶界的作用，起到改善钢的韧性效果。总之，镓在钢中是一种有益元素。本发明中，Ga能够抑制细菌的正常增殖活动。

本发明中添加的Ga含量为0.1-1.2％，微量的Ga在管线钢中不易析出富Ga相，当与服役环境接触时，就不能析出足够浓度的三价Ga离子，抑制细菌的增殖不明显。当Ga含量相对过高时，过多的富Ga相会导致管线钢热加工性能的下降，影响其实际生产。