[发明专利]一种管线钢表面耐微生物腐蚀处理方法

说明书

本发明公开了一种管线钢表面耐微生物腐蚀处理方法，包括：一、将铬粉末、钛粉末和镍粉末混合均匀，得到合金化粉末；二、采用超音速火焰喷涂在处理后的管线钢表面喷涂合金化粉末；三、采用连续激光器对喷涂有合金化粉末的管线钢表面进行扫描强化，然后根据管线钢表面的光洁度要求进行打磨加工处理。本发明利用激光合金化表面处理技术使合金化元素与基体成分在熔池中发生物理化学冶金反应，熔池凝固后在管线钢表面制备出一层成分、组织、性能均不同于基材的表面合金化组织，该表面合金化组织具有极优异的耐微生物腐蚀性能，处于微生物腐蚀环境中能够很好的防护管线钢的金属外表面，并且能够有效的延长管线钢的使用寿命。

技术领域

本发明属于激光表面合金化技术领域，具体涉及一种管线钢表面耐微生物腐蚀处理方法。

背景技术

随着近年来我国石油及能源工业的快速发展，埋地管线里程越来越长已达8万公里，占全世界总量的2.5％，国内70％的石油和99％的天然气的运输全部依赖管道运输。长输管线由于绝大部分埋设在土壤下，因此与土壤接触而引起的腐蚀问题占腐蚀总量的比例最大，可导致管道穿孔泄露和开裂性严重事故，研究长输管线的腐蚀问题，主要就是研究其与土壤接触的腐蚀问题。近年来随着埋地管线的输送压力逐渐增高和高硫、高酸、高盐原油数量的增多，对管线钢提出了更高的要求。目前，高压、大管径、高钢级管线钢是石油和天然气输送管道发展的必然趋势，因此腐蚀失效问题便成为高钢级管线钢研制开发及应用过程中不可回避的一个重要问题。微生物腐蚀是指微生物生命活动直接或间接地促进了腐蚀过程所引起金属破坏作用。微生物腐蚀危害范围广，不仅在地下建筑物，而且在机械、化工、核能、石油、航空和电力等领域的设备中造成严重影响。每年由微生物腐蚀造成的经济损失为几十亿美元。引起腐蚀的微生物一般除了细菌及真菌外，还有藻类及原生动物等，在大多数场合下腐蚀应该是由各种细菌共同作用而引起的。微生物腐蚀可引起材料的点蚀，缝隙腐蚀，选择性去合金腐蚀，氢脆，沉积层下腐蚀等广泛存在于钢铁、铜、铝及其合金中。微生物腐蚀会降低设备的使用寿命，工业用水和循环冷却水系统、地下输水和输油管道等都受到微生物腐蚀的严重影响。大量的管线腐蚀调查研究表明，由于管线周围的回填土提供了一个比未动土更有利于微生物生长的环境，而管线涂层提供的营养物质和阴极极化促进了微生物在管线表面的聚集，导致大多数管道外表面的剥离涂层下都存在微生物腐蚀。因此，微生物腐蚀失效问题成为管线钢研制、开发、应用过程中不可避免的一个重要问题。

目前，管线钢微生物腐蚀防治方法主要有：(1)物理方法，如使用紫外线照射杀菌或对生物膜进行外力刮擦；(2)化学方法，如使用杀菌剂；(3)防护性涂层，如在金属材料表面涂覆抗菌涂层，涂覆防附着的超滑或超疏水涂层使其表面不易被微生物附着；(4)生物防治法，即通过微生物之间的竞争和拮抗等关系来防止微生物腐蚀。

激光表面合金化又称激光化学热处理，它是利用高能激光束加热并熔化基体表层与添加元素，使其混合后迅速凝固，从而形成以原基材为基体的新的表面合金层。激光表面合金化具有许多独特优点：(1)能进行非接触式的局部处理，易于实现不规则的零件加工；(2)区域加热，能量利用率高；(3)合金体系范围宽，便于实现多种、多量的合金搭配；(4)能准确控制各工艺参数，实现合金化层深度可控；(4)热影响区小，工件变形小。

随着激光表面合金化技术的不断发展和完善，以及应用领域的扩展，激光表面合金化组织所表现的耐微生物腐蚀优越性在管线钢防护上应用越来越广泛，激光表面合金化组织能够有效的控制管线钢使用过程中的微生物腐蚀问题，是人们所接收的一项经济，可靠的表面处理方法，有效的解决了管线钢微生物腐蚀防护问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种管线钢表面耐微生物腐蚀处理方法。该方法利用激光合金化表面处理技术使合金化元素与基体成分在熔池中发生物理化学冶金反应，熔池凝固后在管线钢表面制备出一层成分、组织、性能均不同于基材的表面合金化组织，该表面合金化组织具有极优异的耐微生物腐蚀性能，处于微生物腐蚀环境中能够很好的防护管线钢的金属外表面，并且能够有效的延长管线钢的使用寿命。