CN110184536B - 一种经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含铜耐微生物腐蚀管线钢领域，具体为一种经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法。按重量百分比计，含铜耐微生物腐蚀管线钢的化学成分为：0％<C<0.1％；0％<Si<0.50％；0％<Mn<2.0％；S<0.003％；P<0.008％；0.5％<Cu<4.0％；0％<Ni<2.0％；Mo<1.0％；Cr<1.0％；Nb<0.1％；V<0.1％；Ti<0.1％；Al<0.1％；Ce<0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质。采用上述成分的含铜管线钢在热轧后进行弛豫处理，使钢中固溶的Cu以形变诱导形式析出，达到较好耐微生物腐蚀性能的同时，实现降本增效的目的。利用上述方法处理的含铜耐微生物腐蚀管线钢生产过程不需额外的时效热处理。
Description
技术领域
本发明涉及含铜耐微生物腐蚀管线钢领域，具体为一种经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法。
背景技术
含铜耐微生物腐蚀管线钢是针对微生物腐蚀导致的管线失效问题发展的一类钢铁新材料，其利用钢中持续溶出的微量Cu离子，而表现出强烈、广谱和持久的耐微生物腐蚀功能，这种新型管线钢有望成为结构/功能于一体的理想的埋地管线用钢材料。然而，含铜耐微生物腐蚀管线钢为了达到较好的耐微生物腐蚀性能，需要在轧制相变结束后进行额外时效热处理工艺使其基体中析出足够的纳米尺寸富铜相，这使得含铜耐微生物腐蚀管线钢在工业化生产中增加生产工序，降低生产效率，而且生产成本提高。因此，如何建立经济型的适用于大规模工业化生产的铜析出方法对于含铜耐微生物腐蚀管线钢的应用具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经济型的、具有优异耐微生物腐蚀性能的含铜管线钢中纳米尺寸富铜相的析出方法，适用于含铜耐微生物腐蚀管线钢工业化大规模生产。采用含铜管线钢在热轧后经过适当时间弛豫缓冷的方法，使钢中固溶的铜应变诱导析出，达到较好耐微生物腐蚀性能的同时，实现降本增效的目的。
本发明的技术方案是：
一种经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法，包括如下步骤：
步骤(1)，按重量百分比计，含铜耐微生物腐蚀管线钢的化学成分为：0％<C<0.1％；0％<Si<0.50％；0％<Mn<2.0％；S<0.003％；P<0.008％；0.5％<Cu<4.0％；0％<Ni<2.0％；Mo<1.0％；Cr<1.0％；Nb<0.1％；V<0.1％；Ti<0.1％；Al<0.1％；Ce<0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质；
步骤(2)，将终轧后的含铜耐微生物腐蚀管线钢进行弛豫处理，弛豫方法为缓慢冷却，冷速控制在大于0至5℃/s，弛豫结束温度为650～750℃；
步骤(3)，将弛豫处理后的含铜耐微生物腐蚀管线钢钢板冷却到400～600℃，然后堆冷至室温。
步骤(2)中，管线钢热轧累积压下量>80％。
步骤(2)中，管线钢终轧温度范围为700～900℃。
优选的，步骤(2)中，缓慢冷却弛豫时，冷速控制在大于0至2℃/s。
步骤(3)中，弛豫处理后管线钢钢板的冷却速率控制在20～30℃/s。
按照上述方法获得的含铜耐微生物腐蚀管线钢生产过程不需额外的时效热处理。
本发明的设计思想是：
管线钢在非再结晶区经过充分热轧变形，使变形奥氏体中产生高畸变积累，大幅度提高基体中位错密度。高密度位错为纳米尺寸富铜相的析出提供形核位置。终轧变形后，钢板以缓慢冷速降温，在此阶段，变形奥氏体大量位错形成位错胞亚结构的同时，钢中铜的固溶度随着温度降低而降低，过饱和铜会以形变诱导析出形式在位错和位错胞状结构上大量析出，由此可以节省终轧立即快冷后进行的额外时效热处理，在保证优异耐微生物腐蚀基础上，达到降本增效的目的。
本发明的优点及有益效果是：
利用本发明方法处理得到的含铜耐微生物腐蚀管线钢可以最大程度的发挥耐微生物腐蚀功能，且不需在轧制相变结束后进行额外的铜析出热处理，在达到较好耐微生物腐蚀性能的同时，还可实现含铜耐微生物腐蚀管线钢工业化生产的降本增效目的。
附图说明
图1为实施例1中发生硫酸盐还原菌腐蚀后的点蚀形貌。
图2为对比例中发生硫酸盐还原菌腐蚀后的点蚀形貌。
图3为实施例1管线钢的金相组织。
图4为实施例1管线钢纳米尺寸富Cu相析出形貌。
具体实施方式
利用上述方案处理的含铜耐微生物腐蚀管线钢生产过程不需额外的时效热处理。
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合实施例和对比例，对本发明提出的一种经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法给予详细说明。
按重量百分比计，实施例和对比例采用相同成分的含铜管线钢的化学成分为：
C：0.03％；Si：0.14％；Mn：0.81％；S：0.0017％；P：0.006％；Ni：0.2％；Cr：0.08％；Cu：1.52％；Mo：0.05；Ti：0.01；Nb：0.05，V：0.005；Al：0.001；Ce：0.01；余量为Fe。
含铜管线钢热轧累积压下量为90％，实施例和对比例的终轧温度、弛豫冷速和弛豫结束温度见表1。
表1实施例和对比例的终轧温度、弛豫冷速和弛豫结束温度
实施例1～5的弛豫处理后，管线钢钢板快速冷却速率控制在22℃/s，冷却至550℃，然后堆冷至室温。
对实施例和对比例管线钢与在土壤中分离出来的硫酸盐还原菌(SRB)接菌在土壤浸出液中共培养14天后的点蚀性能进行评估。微生物腐蚀导致的点蚀是目前世界上公认的微生物腐蚀对材料的最大危害，而点蚀深度被认为是定量评价材料耐硫酸盐还原菌腐蚀性能的重要指标，因此通过激光共聚焦显微镜检测腐蚀后样品表面由硫酸盐还原菌腐蚀导致的最大点蚀深度，测试结果见表2。
表2实施例和对比例的耐微生物腐蚀性能检测结果
从表2的耐微生物腐蚀结果可以看出，本发明实施例点蚀深度均较浅，对比例由于终轧后快速冷却，铜来不及析出，使得耐微生物腐蚀性能不佳，表现为点蚀深度较深；实施例中，由于实施例4弛豫冷速较快，相比其他实施例点蚀深度也较深。由此可以看出，利用本发明的方法处理后，含铜管线钢具有优异的耐微生物腐蚀性能，而且不需额外的时效热处理工艺。
如图1所示，从实施例1中发生硫酸盐还原菌腐蚀后的点蚀形貌可以看出，冷却速度为1℃/s时，管线钢在含有硫酸盐还原菌的土壤浸出液中浸泡14天后，出现浅而少的点蚀坑，最大点蚀深度为2.9μm。如图2所示，从对比例中发生硫酸盐还原菌腐蚀后的点蚀形貌可以看出，终轧后直接快速冷却，冷却速度为22℃/s时，管线钢在含有硫酸盐还原菌的土壤浸出液中浸泡14天后，出现密而深的点蚀坑，最大点蚀深度为13.2μm。可见，采用本发明方法的管线钢表现出优异的耐硫酸盐还原菌腐蚀性能。
如图3所示，实施例1管线钢的金相组织为针状铁素体+多边形铁素体。如图4所示，含铜管线钢中析出了尺寸在30～40nm的大量富铜相。
实施例结果表明，本发明对含铜管线钢在热轧后进行弛豫处理，使钢中固溶的Cu以形变诱导形式析出，达到较好耐微生物腐蚀性能的同时，实现降本增效的目的。利用上述方法处理的含铜耐微生物腐蚀管线钢生产过程不需额外的时效热处理。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，按重量百分比计，含铜耐微生物腐蚀管线钢的化学成分为：0％<C<0.1％；0％<Si<0.50％；0％<Mn<2.0％；S<0.003％；P<0.008％；0.5％<Cu<4.0％；0％<Ni<2.0％；Mo<1.0％；Cr<1.0％；Nb<0.1％；V<0.1％；Ti<0.1％；Al<0.1％；Ce<0.2％；余量为Fe及不可避免的杂质；
步骤(2)，管线钢在非再结晶区经过充分热轧变形，管线钢热轧累积压下量>80％，使变形奥氏体中产生高畸变积累，提高基体中位错密度，为纳米尺寸富铜相的析出提供形核位置；将终轧后的含铜耐微生物腐蚀管线钢进行弛豫处理，弛豫方法为缓慢冷却，冷速控制在大于0至5℃/s，弛豫结束温度为650～750℃；
步骤(3)，将弛豫处理后的含铜耐微生物腐蚀管线钢钢板冷却到400～600℃，然后堆冷至室温。
2.按照权利要求1所述的经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法，其特征在于，步骤(2)中，管线钢终轧温度范围为700～900℃。
3.按照权利要求1所述的经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法，其特征在于，优选的，步骤(2)中，缓慢冷却弛豫时，冷速控制在大于0至2℃/s。
4.按照权利要求1所述的经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法，其特征在于，步骤(3)中，弛豫处理后管线钢钢板的冷却速率控制在20～30℃/s。
5.按照权利要求1所述的经济型含铜耐微生物腐蚀管线钢的铜析出方法，其特征在于，含铜耐微生物腐蚀管线钢生产过程不需额外的时效热处理。
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