Titanium drill pipe for ultra-deep and deep directional drilling
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2001
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
The use of beta-c titanium for downhole production casing in geothermal wells
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1989
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Recent developments in titanium alloy application in the energy industry
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1998
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Titanium alloys for oil and gas service: A review
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2009
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Titanium drill pipe a viable option for short-radius horizontal drilling
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2000
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Characteristic S-N curves for fatigue design of titanium risers
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2002
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
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2020
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Case analysis of microbial corrosion in product oil pipeline
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2021
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
成品油输送管道微生物腐蚀案例分析
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2021
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Research progress on oil & gas pipeline corrosion induced by SRB
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2021
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
油气管道SRB腐蚀研究新进展
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2021
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Mechanism of microbial film formation and its effect on material corrosion
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2020
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
微生物膜的形成机制及其对材料腐蚀的影响
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2020
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Research progress in microbial corrosion of metal materials and its prevention
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2015
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展
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2015
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Study on microbiologically influenced corrosion behavior of novel Cu-bearing pipeline steels
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2017
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
新型含Cu管线钢的微生物腐蚀行为研究
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2017
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Temporal changes in microbial ecology and geochemistry in produced water from hydraulically fractured Marcellus shale gas wells
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2014
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Microbial community changes in hydraulic fracturing fluids and produced water from shale gas extraction
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2013
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Influence of the drilling mud formulation process on the bacterial communities in thermogenic natural gas wells of the Barnett shale
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2011
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Analysis on corrosion of ground pipeline in Weiyuan shale gas field
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2019
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
威远页岩气田地面管线腐蚀原因分析
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2019
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Study on microstructure and properties of antibacterial Ti-Cu alloy
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2019
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
抗菌Ti-Cu合金的组织与性能研究
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2019
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Design and development of a novel antibacterial Cu-bearing TiZr-based alloy for biomedical applications
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2021
新型医用抗菌含铜钛锆基合金的设计与开发
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2021
Study on performance optimization of biomedical antibacterial Ti6AI4V-xCu alloy
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2019
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
生物医用抗菌Ti6Al4V-xCu合金的性能优化研究
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2019
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Preparation of antibacterial Ti-Ag alloys and the effect of Ag existence form on the antibacterial property
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2015
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
抗菌Ti-Ag合金的制备及Ag的存在形式对抗菌性能的影响
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2015
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
The relationship between the nanostructure of titanium surfaces and bacterial attachment
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2010
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Study of surface modification by Ag/Cu ion implantation into medical metallic materials
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2006
Ag、Cu离子注入医用金属材料表面改性研究
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2006
Antibacterial properties of nanostructured silver titanate thin films formed on a titanium plate
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2010
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Pitting corrosion of titanium by a freshwater strain of sulphate reducing bacteria (Desulfovibrio vulgaris)
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2005
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Preparations and properties of antibacterial Cu-bearing biomedical titanium alloys
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2015
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
新型含铜抗菌钛合金的制备与性能研究
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2015
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
Effect of the existing form of Cu element on the mechanical properties, bio-corrosion and antibacterial properties of Ti-Cu alloys for biomedical application
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2016
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
A novel biomedical titanium alloy with high antibacterial property and low elastic modulus
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2021
... 在深井超深井的开发中，管材不仅面临着常规油井环境H2S/CO2、酸性地层水等引起的各种腐蚀，还伴随着高温高压带来的额外挑战.相较于镍基合金，钛合金材料表现出更高的屈服强度，同时相同体积的钛合金质量仅约为镍基合金的52.38%[1].另外，在石油和天然气的腐蚀介质中，钛合金具有更好的抗腐蚀性.20世纪80年代，美国的尤尼科石油公司发现钛合金Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr在含H2S/CO2地热井工况下具有优异的服役性能[2]，20世纪90年代，美国活性金属公司、雪弗龙公司，以及日本住友公司研发出了Ti6246、TC4、TC4ELI、TC4Ru、Ti38644等钛合金油井管[3,4]，截止目前，美国的格兰特钻具公司研发出了钛合金钻杆，在100多口短半径水平井中成功应用[5].挪威船级社在这一阶段将钛合金纳入了油井管选材标准[6]，同时，ISO15156国际标准中规定了钛合金油井管应用的工况条件以及适应性评价方法[7]，目前已经有许多钛合金材料应用于油气钻采环境.但油气井管和地面管线[8]通常还面临细菌(微生物)腐蚀风险[9,10].微生物在地层中广泛存在，即便是在高温高压等恶劣环境中，微生物同样能够存活[11,12].例如，在美国的Marcellus页岩气田开发过程中，研究人员在深数千米的含烃页岩中发现了硫酸盐还原菌.这些微生物可以在压裂液、钻井泥浆中加速繁殖，造成井下管柱严重腐蚀、井筒堵塞等事故[13,14]，严重影响油气产量和生产安全.同时，地面的微生物也会随注入介质进入地层，例如，微生物可以随着注水、药剂、压裂液和钻井泥浆等介质进入地层，并大量繁殖，最终造成微生物腐蚀等问题.目前，微生物腐蚀已经造成多起井下管柱腐蚀减薄、穿孔和断裂事故[15,16].因此，提升油气行业材料的抗菌性能，对预防细菌造成的腐蚀问题具有重要价值.中科院金属研究所的杨柯研究员和任玲研究员团队制备出了Ti-Cu抗菌合金、Ti-Cu-Zr抗菌合金、Ti6Al4V-xCu抗菌合金等[17~19]，研究表明，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在Ti-10Cu合金表面的存活率低于0.01%，合金中的富Cu相起到了抗菌作用，同时合金中的Cu溶解到溶液中后形成Cu离子，起到了杀菌作用；在Ti-15Zr-xCu (3 < x < 7，质量分数，%)中，α + β基体中形成了均匀交织和交替片层的Ti2Cu和Zr2Cu等富Cu金属间化合物，极大地提高了合金强度和杀菌性能；Ti6Al4V-5.5Cu比Ti6Al4V的疲劳强度提高了13%，抗菌率达到了99%，且无细胞毒性.陈棉等[20]制备了Ti-Ag抗菌合金，其抗菌功能主要靠合金中细小的富Ag相和Ti2Ag相起到作用，富Ag相和Ti2Ag的大小和分布形式直接影响到合金的抗菌性能，富Ag相和Ti2Ag数量越多、颗粒越细小、分散越弥散，合金的抗菌性能越好.有研究[21~23]采用离子注入、涂层制备等方式对钛合金进行表面改性，在钛合金表面形成一层含Cu或者含Ag的表面层，均获得了一定的抗菌性能.Rao等[24]研究表明SRB能够在钛合金材料表面生长并引起点蚀的发生，除了产生的H2S外，SRB还产生一种高腐蚀性的含磷代谢物PH3，该代谢物会促进厌氧条件下金属的腐蚀.因此在存在微生物腐蚀的环境中使用钛合金管材仍需要采取有效的抗菌手段.Cu作为广谱杀菌剂已经被广泛证实具有强烈的杀菌功能，可以有效地杀灭大多数细菌，抑制细菌生物膜的形成[25].兼具抗菌、耐蚀的油气行业钛合金系统研究目前尚未见报道.近年来的研究表明，在金属材料中添加Cu能赋予材料抗菌性能，在医药行业中已经有大量的含铜钛合金材料的尝试和应用[26]，医药行业中强调材料的抗菌性，目的是防止由于植入物引起的感染问题，因此Cu添加量通常较高.Cu的加入可以提高合金的抗菌性能，但过多的铜会影响材料的各项服役性能.与医药行业相比，石油与天然气行业使用钛合金材料的环境更苛刻，时常面临高温、高压以及各种腐蚀介质的考验.为保证油气行业用钛合金在改善抗菌性能的同时，还能够平衡材料整体性能之间的关系，因此需要在油气行业特定的环境中对新材料进行评估.通过合金成分调控和组织结构优化，有望研发出具有抗菌耐蚀性能的新型钛合金材料[27].这种新型钛合金对保障复杂苛刻环境中的油井管安全具有重要价值，为加大油气田勘探开发和油气增储上产提供理论基础支撑. ...
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2014
... 抗菌实验的溶液由SRB的富集液与模拟地层水按1∶1的比例混合而成.按照NACE TM0194的相关标准执行SRB的富集培养[28]，培养基的具体组成如下：酵母菌1 g，抗坏血酸0.1 g，七水硫酸镁0.2 g，无水磷酸氢二钾0.01 g，氯化钠10 g，六水合硫酸亚铁铵0.2 g，乳酸钠4 mL，纯水1000 mL.模拟地层水的成分反映了高矿化度酸性油气田环境，其中各项成分的浓度为(mg/L)：K+ + Na+ 21930，HCO 120，Cl- 59410，SO 250，Ca2+ 12540，Mg2+ 1255，总矿化度95510. ...
Study on the performances of a new type of duplex stainless steel with high resistance to sulfate reducing bacteria induced corrosion
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2021
... 在进行富集培养之前，必须对所有实验器材进行灭菌[29]，将配好的液体培养基、地层水以及与实验相关的玻璃仪器(如广口瓶、烧杯等)放入高压蒸汽灭菌锅中进行高压蒸汽灭菌，持续20 min.对于不耐高温的实验材料，如橡胶塞、橡胶管等，采用紫外线杀菌，持续30 min，以确保不引入其他细菌，防止实验误差的发生.灭菌结束后，待液体培养基和地层水降至常温后，使用高纯N2进行除氧处理，持续2 h.除氧结束后，按照10% (体积分数)比例取SRB菌种接种于培养基.在整个实验过程中保持氧气隔绝，以确保SRB在良好的生存环境中培养[30].将准备好的试样悬挂于广口瓶后，使用N2将除氧后的混合液体压入瓶中，并在35 ℃下恒温培养14 d实验周期结束后，于浸泡环境中取出实验材料进行分析. ...
新型耐硫酸盐还原菌腐蚀双相不锈钢的性能研究
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2021
... 在进行富集培养之前，必须对所有实验器材进行灭菌[29]，将配好的液体培养基、地层水以及与实验相关的玻璃仪器(如广口瓶、烧杯等)放入高压蒸汽灭菌锅中进行高压蒸汽灭菌，持续20 min.对于不耐高温的实验材料，如橡胶塞、橡胶管等，采用紫外线杀菌，持续30 min，以确保不引入其他细菌，防止实验误差的发生.灭菌结束后，待液体培养基和地层水降至常温后，使用高纯N2进行除氧处理，持续2 h.除氧结束后，按照10% (体积分数)比例取SRB菌种接种于培养基.在整个实验过程中保持氧气隔绝，以确保SRB在良好的生存环境中培养[30].将准备好的试样悬挂于广口瓶后，使用N2将除氧后的混合液体压入瓶中，并在35 ℃下恒温培养14 d实验周期结束后，于浸泡环境中取出实验材料进行分析. ...
The inhibition of sulfate reducing bacteria adhesion and corrosion on the carbon steel surface using ZnO particles
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2023
... 在进行富集培养之前，必须对所有实验器材进行灭菌[29]，将配好的液体培养基、地层水以及与实验相关的玻璃仪器(如广口瓶、烧杯等)放入高压蒸汽灭菌锅中进行高压蒸汽灭菌，持续20 min.对于不耐高温的实验材料，如橡胶塞、橡胶管等，采用紫外线杀菌，持续30 min，以确保不引入其他细菌，防止实验误差的发生.灭菌结束后，待液体培养基和地层水降至常温后，使用高纯N2进行除氧处理，持续2 h.除氧结束后，按照10% (体积分数)比例取SRB菌种接种于培养基.在整个实验过程中保持氧气隔绝，以确保SRB在良好的生存环境中培养[30].将准备好的试样悬挂于广口瓶后，使用N2将除氧后的混合液体压入瓶中，并在35 ℃下恒温培养14 d实验周期结束后，于浸泡环境中取出实验材料进行分析. ...
Transmission electron microscopy for elucidating the impact of silver-based treatments (ionic silver versus nanosilver-containing coating) on the model yeast Saccharomyces cerevisiae
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2011
... 首先，取出要进行表面形貌和生物膜厚度分析的试样进行生物膜固定，以便顺利进行扫描电镜(SEM，ZEISS EV0 MA15)表面形貌分析和生物膜厚度的分析.首先，使用2.5%戊二醛-生理盐水溶液对试样进行固定，持续2 h，随后，将试样依次浸泡在25%、50%、75%和100%的乙醇溶液中逐级脱水，最终进行干燥.完成脱水后，进行金属表面的喷金处理，并在SEM下观察SRB在金属表面的形貌[31].同样取出需要进行共聚焦显微镜拍摄的试样置于无菌小皿中，使用生理盐水缓慢冲洗试样，重复操作3次以确保去除杂质，将试样置于37 ℃的避光条件下，然后使用SYTO-9/PI染料对试样进行染色，持续15 min[32,33].完成染色后，用共聚焦显微镜(CLSM，OLYMPUS FV1000)对试样表面进行拍摄，并通过拍摄结果观察细菌在试样表面的存活状态. ...
Optimization of staining with SYTO 9/propidium iodide: interplay, kinetics and impact on Brevibacillus brevis
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2020
... 首先，取出要进行表面形貌和生物膜厚度分析的试样进行生物膜固定，以便顺利进行扫描电镜(SEM，ZEISS EV0 MA15)表面形貌分析和生物膜厚度的分析.首先，使用2.5%戊二醛-生理盐水溶液对试样进行固定，持续2 h，随后，将试样依次浸泡在25%、50%、75%和100%的乙醇溶液中逐级脱水，最终进行干燥.完成脱水后，进行金属表面的喷金处理，并在SEM下观察SRB在金属表面的形貌[31].同样取出需要进行共聚焦显微镜拍摄的试样置于无菌小皿中，使用生理盐水缓慢冲洗试样，重复操作3次以确保去除杂质，将试样置于37 ℃的避光条件下，然后使用SYTO-9/PI染料对试样进行染色，持续15 min[32,33].完成染色后，用共聚焦显微镜(CLSM，OLYMPUS FV1000)对试样表面进行拍摄，并通过拍摄结果观察细菌在试样表面的存活状态. ...
Optimization of bacterial cell viability assays with the fluorophores SYTO 9 and propidium iodide and its mechanism based on flow cytometry
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2020
... 首先，取出要进行表面形貌和生物膜厚度分析的试样进行生物膜固定，以便顺利进行扫描电镜(SEM，ZEISS EV0 MA15)表面形貌分析和生物膜厚度的分析.首先，使用2.5%戊二醛-生理盐水溶液对试样进行固定，持续2 h，随后，将试样依次浸泡在25%、50%、75%和100%的乙醇溶液中逐级脱水，最终进行干燥.完成脱水后，进行金属表面的喷金处理，并在SEM下观察SRB在金属表面的形貌[31].同样取出需要进行共聚焦显微镜拍摄的试样置于无菌小皿中，使用生理盐水缓慢冲洗试样，重复操作3次以确保去除杂质，将试样置于37 ℃的避光条件下，然后使用SYTO-9/PI染料对试样进行染色，持续15 min[32,33].完成染色后，用共聚焦显微镜(CLSM，OLYMPUS FV1000)对试样表面进行拍摄，并通过拍摄结果观察细菌在试样表面的存活状态. ...
基于流式细胞术的SYTO 9/PI细菌活性判定方法优化及其机理
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2020
... 首先，取出要进行表面形貌和生物膜厚度分析的试样进行生物膜固定，以便顺利进行扫描电镜(SEM，ZEISS EV0 MA15)表面形貌分析和生物膜厚度的分析.首先，使用2.5%戊二醛-生理盐水溶液对试样进行固定，持续2 h，随后，将试样依次浸泡在25%、50%、75%和100%的乙醇溶液中逐级脱水，最终进行干燥.完成脱水后，进行金属表面的喷金处理，并在SEM下观察SRB在金属表面的形貌[31].同样取出需要进行共聚焦显微镜拍摄的试样置于无菌小皿中，使用生理盐水缓慢冲洗试样，重复操作3次以确保去除杂质，将试样置于37 ℃的避光条件下，然后使用SYTO-9/PI染料对试样进行染色，持续15 min[32,33].完成染色后，用共聚焦显微镜(CLSM，OLYMPUS FV1000)对试样表面进行拍摄，并通过拍摄结果观察细菌在试样表面的存活状态. ...
Study on microbial corrosion behaviour of coiled tebing
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2022
... 使用ImageJ计数软件对共聚焦显微镜拍摄试样表面存活的SRB进行计数，根据公式(1)计算出新型含Cu钛合金的抗菌率[34]. ...
连续管的微生物腐蚀行为研究
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2022
... 使用ImageJ计数软件对共聚焦显微镜拍摄试样表面存活的SRB进行计数，根据公式(1)计算出新型含Cu钛合金的抗菌率[34]. ...
Comparison of electrochemical methods for the evaluation of cast AZ91 magnesium alloy
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2016
... 为了研究钛合金TC18以及不同热处理工艺的TC18-0.5Cu试样在SRB地层水中耐腐蚀性能，使用CS350H型电化学工作站进行电化学测试.采用了三电极体系[35]，其中饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极，工作电极分别为TC18、TC18-0.5Cu (ST800)、TC18-0.5Cu (ST800AG580)以及TC18-0.5Cu (ST800AG620)试样.将试样与铜导线连接后，使用环氧树脂进行密封，工作电极的面积为1 cm2. ...
Microbiologically induced corrosion of 70Cu-30Ni alloy in anaerobic seawater
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2004
... 开始测试时，首先进行开路电位测量，等待电路稳定后，利用电化学阻抗谱(EIS)在实验的第14 d(SRB数量稳定阶段)检测各个试样表面的电化学信号变化[36]，然后进行动电位极化曲线(PC)测试分析.在整个实验过程中，保持隔绝氧气，同样在实验前对所有涉及实验的器材进行了灭菌处理.电化学实验的参数设置为：电化学阻抗谱测试频率范围为105~10-2 Hz，用5 mV的正弦扰动信号进行测量，实验结束后使用Zview、ZsimpWin对实验数据进行拟合；动电位极化曲线的扫描范围为-300~500 mV相对于开路电位(vs. OCP)，扫描速率设置为1 mV/s[37]. ...
Synergistic effect of mixed cationic and anionic surfactants on the corrosion inhibitor behavior of mild steel in 3.5%NaCl
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2013
... 开始测试时，首先进行开路电位测量，等待电路稳定后，利用电化学阻抗谱(EIS)在实验的第14 d(SRB数量稳定阶段)检测各个试样表面的电化学信号变化[36]，然后进行动电位极化曲线(PC)测试分析.在整个实验过程中，保持隔绝氧气，同样在实验前对所有涉及实验的器材进行了灭菌处理.电化学实验的参数设置为：电化学阻抗谱测试频率范围为105~10-2 Hz，用5 mV的正弦扰动信号进行测量，实验结束后使用Zview、ZsimpWin对实验数据进行拟合；动电位极化曲线的扫描范围为-300~500 mV相对于开路电位(vs. OCP)，扫描速率设置为1 mV/s[37]. ...
Synergistic effects of dual Zn/Ag ion implantation in osteogenic activity and antibacterial ability of titanium
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2014
... 通过对多种抗菌材料和杀菌剂相关文献的调研发现，多种阳离子具有杀菌效果.例如，刘宣勇[38]采用等离子体浸没离子注入技术在钛合金表面注入Zn和纳米Ag离子，能起到良好的抗菌作用.尹路等[39]研究表明在2205双相不锈钢中加入Cu、Ag等金属元素可以有效抗菌.刘宏伟等[40]在含Cu的316L不锈钢中加入了La和Ce，表明这些成分会对材料的抗菌性能起到积极作用.为了避免引入SO对硫酸盐还原菌(SRB)的生理活动造成影响，我们选取了分别含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Ce3+和La3+的5种化学药品，其用量(g)为：Cu(NO3)2·3H2O 0.7550，AgNO3 0.3148，Zn(NO3)2·6H2O 0.9081，Ce(NO3)3·6H2O 0.6198和La(NO3)3·6H2O 0.6235.配制3000 mL液体培养基于广口瓶内，待灭菌和除氧结束后按10% (体积分数)的比例取SRB菌种接种于液体培养基，将3000 mL接种好菌液的液体培养基用氮气压入500 mL广口瓶中并分为6份，实验过程保持氧气隔绝.将分装后的SRB菌液在35 ℃下的恒温水浴锅中培养7 d，待SRB的数量达到峰值时加入阳离子，然后探究其杀菌性能.将各类硝酸盐使用分析天平分别称量后溶于50 mL去离子水中，使用紫外线杀菌30 min，以保证加入菌液时不会引起污染.随后用无菌注射器取5 mL含有杀菌阳离子的溶液分别注射于装有SRB菌液的容量瓶中(溶液中的杀菌离子含量为20 mg/L)，取5 mL去离子水注入另一个装有SRB菌液的容量瓶，作为空白对照组.混匀贴好标签后置于35 ℃下的恒温水浴锅中培养14 d.油田中的常见细菌(硫酸盐还原菌、腐生菌以及铁细菌)的计数主要参照SY/T 0532-1993标准进行操作，得出绝迹稀释测试结果如图2所示，绝迹稀释计数结果(个/mL)为：空白2.5 × 107，Cu2+ 0，Ag+ 4 × 105，Zn2+ 4 × 105，Ce3+ 4 × 105，La 4 × 105.表明Cu2+的杀菌效果最好，且Cu2+对微生物的杀菌机制已经得到充分研究，Ines Burghardt等[41]的研究表明，调节Cu的浓度可以抑制细菌增殖并诱导细菌死亡.通过释放铜离子进入培养基并进入细菌体内，引发活性氧物质的产生，损害细菌细胞质膜的完整性，抑制细菌呼吸作用，破坏细菌DNA，从而发挥抗微生物作用.Warnes等[42]研究表明，Cu离子和非芬顿反应产生的羟基自由基对于杀死致病的肠球菌起到了重要作用.这些物质逐渐破坏细菌DNA，阻止细菌感染和传播，同时抑制耐药性基因的表达.因此确认了相比于其他元素，在合金中添加Cu作为抗菌成分是最佳选择，所以选取了Cu作为合金制作的添加材料. ...
Effect of Cu and Ag on microbiologically influenced corrosion resistance of 2205 duplex stainless steel in sulfate reducing bacteria
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2019
... 通过对多种抗菌材料和杀菌剂相关文献的调研发现，多种阳离子具有杀菌效果.例如，刘宣勇[38]采用等离子体浸没离子注入技术在钛合金表面注入Zn和纳米Ag离子，能起到良好的抗菌作用.尹路等[39]研究表明在2205双相不锈钢中加入Cu、Ag等金属元素可以有效抗菌.刘宏伟等[40]在含Cu的316L不锈钢中加入了La和Ce，表明这些成分会对材料的抗菌性能起到积极作用.为了避免引入SO对硫酸盐还原菌(SRB)的生理活动造成影响，我们选取了分别含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Ce3+和La3+的5种化学药品，其用量(g)为：Cu(NO3)2·3H2O 0.7550，AgNO3 0.3148，Zn(NO3)2·6H2O 0.9081，Ce(NO3)3·6H2O 0.6198和La(NO3)3·6H2O 0.6235.配制3000 mL液体培养基于广口瓶内，待灭菌和除氧结束后按10% (体积分数)的比例取SRB菌种接种于液体培养基，将3000 mL接种好菌液的液体培养基用氮气压入500 mL广口瓶中并分为6份，实验过程保持氧气隔绝.将分装后的SRB菌液在35 ℃下的恒温水浴锅中培养7 d，待SRB的数量达到峰值时加入阳离子，然后探究其杀菌性能.将各类硝酸盐使用分析天平分别称量后溶于50 mL去离子水中，使用紫外线杀菌30 min，以保证加入菌液时不会引起污染.随后用无菌注射器取5 mL含有杀菌阳离子的溶液分别注射于装有SRB菌液的容量瓶中(溶液中的杀菌离子含量为20 mg/L)，取5 mL去离子水注入另一个装有SRB菌液的容量瓶，作为空白对照组.混匀贴好标签后置于35 ℃下的恒温水浴锅中培养14 d.油田中的常见细菌(硫酸盐还原菌、腐生菌以及铁细菌)的计数主要参照SY/T 0532-1993标准进行操作，得出绝迹稀释测试结果如图2所示，绝迹稀释计数结果(个/mL)为：空白2.5 × 107，Cu2+ 0，Ag+ 4 × 105，Zn2+ 4 × 105，Ce3+ 4 × 105，La 4 × 105.表明Cu2+的杀菌效果最好，且Cu2+对微生物的杀菌机制已经得到充分研究，Ines Burghardt等[41]的研究表明，调节Cu的浓度可以抑制细菌增殖并诱导细菌死亡.通过释放铜离子进入培养基并进入细菌体内，引发活性氧物质的产生，损害细菌细胞质膜的完整性，抑制细菌呼吸作用，破坏细菌DNA，从而发挥抗微生物作用.Warnes等[42]研究表明，Cu离子和非芬顿反应产生的羟基自由基对于杀死致病的肠球菌起到了重要作用.这些物质逐渐破坏细菌DNA，阻止细菌感染和传播，同时抑制耐药性基因的表达.因此确认了相比于其他元素，在合金中添加Cu作为抗菌成分是最佳选择，所以选取了Cu作为合金制作的添加材料. ...
银、铜复合添加对2205双相不锈钢耐硫酸盐还原菌腐蚀行为的影响
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2019
... 通过对多种抗菌材料和杀菌剂相关文献的调研发现，多种阳离子具有杀菌效果.例如，刘宣勇[38]采用等离子体浸没离子注入技术在钛合金表面注入Zn和纳米Ag离子，能起到良好的抗菌作用.尹路等[39]研究表明在2205双相不锈钢中加入Cu、Ag等金属元素可以有效抗菌.刘宏伟等[40]在含Cu的316L不锈钢中加入了La和Ce，表明这些成分会对材料的抗菌性能起到积极作用.为了避免引入SO对硫酸盐还原菌(SRB)的生理活动造成影响，我们选取了分别含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Ce3+和La3+的5种化学药品，其用量(g)为：Cu(NO3)2·3H2O 0.7550，AgNO3 0.3148，Zn(NO3)2·6H2O 0.9081，Ce(NO3)3·6H2O 0.6198和La(NO3)3·6H2O 0.6235.配制3000 mL液体培养基于广口瓶内，待灭菌和除氧结束后按10% (体积分数)的比例取SRB菌种接种于液体培养基，将3000 mL接种好菌液的液体培养基用氮气压入500 mL广口瓶中并分为6份，实验过程保持氧气隔绝.将分装后的SRB菌液在35 ℃下的恒温水浴锅中培养7 d，待SRB的数量达到峰值时加入阳离子，然后探究其杀菌性能.将各类硝酸盐使用分析天平分别称量后溶于50 mL去离子水中，使用紫外线杀菌30 min，以保证加入菌液时不会引起污染.随后用无菌注射器取5 mL含有杀菌阳离子的溶液分别注射于装有SRB菌液的容量瓶中(溶液中的杀菌离子含量为20 mg/L)，取5 mL去离子水注入另一个装有SRB菌液的容量瓶，作为空白对照组.混匀贴好标签后置于35 ℃下的恒温水浴锅中培养14 d.油田中的常见细菌(硫酸盐还原菌、腐生菌以及铁细菌)的计数主要参照SY/T 0532-1993标准进行操作，得出绝迹稀释测试结果如图2所示，绝迹稀释计数结果(个/mL)为：空白2.5 × 107，Cu2+ 0，Ag+ 4 × 105，Zn2+ 4 × 105，Ce3+ 4 × 105，La 4 × 105.表明Cu2+的杀菌效果最好，且Cu2+对微生物的杀菌机制已经得到充分研究，Ines Burghardt等[41]的研究表明，调节Cu的浓度可以抑制细菌增殖并诱导细菌死亡.通过释放铜离子进入培养基并进入细菌体内，引发活性氧物质的产生，损害细菌细胞质膜的完整性，抑制细菌呼吸作用，破坏细菌DNA，从而发挥抗微生物作用.Warnes等[42]研究表明，Cu离子和非芬顿反应产生的羟基自由基对于杀死致病的肠球菌起到了重要作用.这些物质逐渐破坏细菌DNA，阻止细菌感染和传播，同时抑制耐药性基因的表达.因此确认了相比于其他元素，在合金中添加Cu作为抗菌成分是最佳选择，所以选取了Cu作为合金制作的添加材料. ...
Corrosion of antibacterial Cu-bearing 316L stainless steels in the presence of sulfate reducing bacteria
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2018
... 通过对多种抗菌材料和杀菌剂相关文献的调研发现，多种阳离子具有杀菌效果.例如，刘宣勇[38]采用等离子体浸没离子注入技术在钛合金表面注入Zn和纳米Ag离子，能起到良好的抗菌作用.尹路等[39]研究表明在2205双相不锈钢中加入Cu、Ag等金属元素可以有效抗菌.刘宏伟等[40]在含Cu的316L不锈钢中加入了La和Ce，表明这些成分会对材料的抗菌性能起到积极作用.为了避免引入SO对硫酸盐还原菌(SRB)的生理活动造成影响，我们选取了分别含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Ce3+和La3+的5种化学药品，其用量(g)为：Cu(NO3)2·3H2O 0.7550，AgNO3 0.3148，Zn(NO3)2·6H2O 0.9081，Ce(NO3)3·6H2O 0.6198和La(NO3)3·6H2O 0.6235.配制3000 mL液体培养基于广口瓶内，待灭菌和除氧结束后按10% (体积分数)的比例取SRB菌种接种于液体培养基，将3000 mL接种好菌液的液体培养基用氮气压入500 mL广口瓶中并分为6份，实验过程保持氧气隔绝.将分装后的SRB菌液在35 ℃下的恒温水浴锅中培养7 d，待SRB的数量达到峰值时加入阳离子，然后探究其杀菌性能.将各类硝酸盐使用分析天平分别称量后溶于50 mL去离子水中，使用紫外线杀菌30 min，以保证加入菌液时不会引起污染.随后用无菌注射器取5 mL含有杀菌阳离子的溶液分别注射于装有SRB菌液的容量瓶中(溶液中的杀菌离子含量为20 mg/L)，取5 mL去离子水注入另一个装有SRB菌液的容量瓶，作为空白对照组.混匀贴好标签后置于35 ℃下的恒温水浴锅中培养14 d.油田中的常见细菌(硫酸盐还原菌、腐生菌以及铁细菌)的计数主要参照SY/T 0532-1993标准进行操作，得出绝迹稀释测试结果如图2所示，绝迹稀释计数结果(个/mL)为：空白2.5 × 107，Cu2+ 0，Ag+ 4 × 105，Zn2+ 4 × 105，Ce3+ 4 × 105，La 4 × 105.表明Cu2+的杀菌效果最好，且Cu2+对微生物的杀菌机制已经得到充分研究，Ines Burghardt等[41]的研究表明，调节Cu的浓度可以抑制细菌增殖并诱导细菌死亡.通过释放铜离子进入培养基并进入细菌体内，引发活性氧物质的产生，损害细菌细胞质膜的完整性，抑制细菌呼吸作用，破坏细菌DNA，从而发挥抗微生物作用.Warnes等[42]研究表明，Cu离子和非芬顿反应产生的羟基自由基对于杀死致病的肠球菌起到了重要作用.这些物质逐渐破坏细菌DNA，阻止细菌感染和传播，同时抑制耐药性基因的表达.因此确认了相比于其他元素，在合金中添加Cu作为抗菌成分是最佳选择，所以选取了Cu作为合金制作的添加材料. ...
A dual function of copper in designing regenerative implants
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2015
... 通过对多种抗菌材料和杀菌剂相关文献的调研发现，多种阳离子具有杀菌效果.例如，刘宣勇[38]采用等离子体浸没离子注入技术在钛合金表面注入Zn和纳米Ag离子，能起到良好的抗菌作用.尹路等[39]研究表明在2205双相不锈钢中加入Cu、Ag等金属元素可以有效抗菌.刘宏伟等[40]在含Cu的316L不锈钢中加入了La和Ce，表明这些成分会对材料的抗菌性能起到积极作用.为了避免引入SO对硫酸盐还原菌(SRB)的生理活动造成影响，我们选取了分别含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Ce3+和La3+的5种化学药品，其用量(g)为：Cu(NO3)2·3H2O 0.7550，AgNO3 0.3148，Zn(NO3)2·6H2O 0.9081，Ce(NO3)3·6H2O 0.6198和La(NO3)3·6H2O 0.6235.配制3000 mL液体培养基于广口瓶内，待灭菌和除氧结束后按10% (体积分数)的比例取SRB菌种接种于液体培养基，将3000 mL接种好菌液的液体培养基用氮气压入500 mL广口瓶中并分为6份，实验过程保持氧气隔绝.将分装后的SRB菌液在35 ℃下的恒温水浴锅中培养7 d，待SRB的数量达到峰值时加入阳离子，然后探究其杀菌性能.将各类硝酸盐使用分析天平分别称量后溶于50 mL去离子水中，使用紫外线杀菌30 min，以保证加入菌液时不会引起污染.随后用无菌注射器取5 mL含有杀菌阳离子的溶液分别注射于装有SRB菌液的容量瓶中(溶液中的杀菌离子含量为20 mg/L)，取5 mL去离子水注入另一个装有SRB菌液的容量瓶，作为空白对照组.混匀贴好标签后置于35 ℃下的恒温水浴锅中培养14 d.油田中的常见细菌(硫酸盐还原菌、腐生菌以及铁细菌)的计数主要参照SY/T 0532-1993标准进行操作，得出绝迹稀释测试结果如图2所示，绝迹稀释计数结果(个/mL)为：空白2.5 × 107，Cu2+ 0，Ag+ 4 × 105，Zn2+ 4 × 105，Ce3+ 4 × 105，La 4 × 105.表明Cu2+的杀菌效果最好，且Cu2+对微生物的杀菌机制已经得到充分研究，Ines Burghardt等[41]的研究表明，调节Cu的浓度可以抑制细菌增殖并诱导细菌死亡.通过释放铜离子进入培养基并进入细菌体内，引发活性氧物质的产生，损害细菌细胞质膜的完整性，抑制细菌呼吸作用，破坏细菌DNA，从而发挥抗微生物作用.Warnes等[42]研究表明，Cu离子和非芬顿反应产生的羟基自由基对于杀死致病的肠球菌起到了重要作用.这些物质逐渐破坏细菌DNA，阻止细菌感染和传播，同时抑制耐药性基因的表达.因此确认了相比于其他元素，在合金中添加Cu作为抗菌成分是最佳选择，所以选取了Cu作为合金制作的添加材料. ...
Mechanism of copper surface toxicity in Escherichia coli O157: H7 and Salmonella involves immediate membrane depolarization followed by slower rate of DNA destruction which differs from that observed for Gram-positive bacteria
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2012
... 通过对多种抗菌材料和杀菌剂相关文献的调研发现，多种阳离子具有杀菌效果.例如，刘宣勇[38]采用等离子体浸没离子注入技术在钛合金表面注入Zn和纳米Ag离子，能起到良好的抗菌作用.尹路等[39]研究表明在2205双相不锈钢中加入Cu、Ag等金属元素可以有效抗菌.刘宏伟等[40]在含Cu的316L不锈钢中加入了La和Ce，表明这些成分会对材料的抗菌性能起到积极作用.为了避免引入SO对硫酸盐还原菌(SRB)的生理活动造成影响，我们选取了分别含有Cu2+、Ag+、Zn2+、Ce3+和La3+的5种化学药品，其用量(g)为：Cu(NO3)2·3H2O 0.7550，AgNO3 0.3148，Zn(NO3)2·6H2O 0.9081，Ce(NO3)3·6H2O 0.6198和La(NO3)3·6H2O 0.6235.配制3000 mL液体培养基于广口瓶内，待灭菌和除氧结束后按10% (体积分数)的比例取SRB菌种接种于液体培养基，将3000 mL接种好菌液的液体培养基用氮气压入500 mL广口瓶中并分为6份，实验过程保持氧气隔绝.将分装后的SRB菌液在35 ℃下的恒温水浴锅中培养7 d，待SRB的数量达到峰值时加入阳离子，然后探究其杀菌性能.将各类硝酸盐使用分析天平分别称量后溶于50 mL去离子水中，使用紫外线杀菌30 min，以保证加入菌液时不会引起污染.随后用无菌注射器取5 mL含有杀菌阳离子的溶液分别注射于装有SRB菌液的容量瓶中(溶液中的杀菌离子含量为20 mg/L)，取5 mL去离子水注入另一个装有SRB菌液的容量瓶，作为空白对照组.混匀贴好标签后置于35 ℃下的恒温水浴锅中培养14 d.油田中的常见细菌(硫酸盐还原菌、腐生菌以及铁细菌)的计数主要参照SY/T 0532-1993标准进行操作，得出绝迹稀释测试结果如图2所示，绝迹稀释计数结果(个/mL)为：空白2.5 × 107，Cu2+ 0，Ag+ 4 × 105，Zn2+ 4 × 105，Ce3+ 4 × 105，La 4 × 105.表明Cu2+的杀菌效果最好，且Cu2+对微生物的杀菌机制已经得到充分研究，Ines Burghardt等[41]的研究表明，调节Cu的浓度可以抑制细菌增殖并诱导细菌死亡.通过释放铜离子进入培养基并进入细菌体内，引发活性氧物质的产生，损害细菌细胞质膜的完整性，抑制细菌呼吸作用，破坏细菌DNA，从而发挥抗微生物作用.Warnes等[42]研究表明，Cu离子和非芬顿反应产生的羟基自由基对于杀死致病的肠球菌起到了重要作用.这些物质逐渐破坏细菌DNA，阻止细菌感染和传播，同时抑制耐药性基因的表达.因此确认了相比于其他元素，在合金中添加Cu作为抗菌成分是最佳选择，所以选取了Cu作为合金制作的添加材料. ...
