随着微生物腐蚀导致的管线失效案例增加，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。微生物腐蚀被认为是引起埋地管线腐蚀的一个重要原因，管线腐蚀的15～30％都与微生物腐蚀相关，且这一比例还在逐年增加。据相关调查，美国81％的严重腐蚀与微生物相关，埋地金属腐蚀至少有50％是由微生物参与的。在石油天然气领域，美国油井77％以上的腐蚀与微生物有关。中国每年因微生物腐蚀造成的损失高达500亿元人民币。微生物腐蚀造成的经济损失巨大，而且微生物腐蚀防治困难。从抗微生物腐蚀管线钢材料角度来讲，国际上还未见有研究者提出解决的办法及相关的研究报道，因此研发耐微生物腐蚀管线钢新材料具有重要的创新性。以持续释放具有杀菌功能的金属Cu离子为主要特征的含Cu抗菌不锈钢的成功研发为抗微生物腐蚀管线钢新材料的发展提供了新思路。　　本文利用Cu离子的这一特殊功能，通过在商用X80管线钢成分基础上，调整C和Mn的含量，并进行适当的Cu合金化功能性改进，制备出了3种不同Cu含量的新型管线钢。以此为研究对象，对新型含Cu管线钢的相变动力学、组织结构、力学性能、抗氢致开裂性能以及抗微生物腐蚀性能进行了系统和深入的研究。本文通过探究新型含Cu管线钢能否在保持优异力学性能的同时，具有抗微生物腐蚀性能，为发展新型抗微生物腐蚀管线钢奠定了理论和技术基础。　　对3种不同Cu含量的新型管线钢的连续冷却转变曲线进行了测定，研究了关键成分Cu对新型管线钢的相变影响和连续冷却过程中纳米富Cu相的析出行为，获得了关键成分Cu与相变工艺参数和组织结构之间的关系规律。基于相变研究结果，轧制获得了3种不同Cu含量管线钢板材。研究结果表明，1.0Cu和1.5Cu管线钢具有多边形铁素体组织，2.0Cu管线钢具有针状铁素体组织，更高Cu含量的添加促进了针状铁素体的形成，而且组织变得更加均匀细小。　　研究了不同时效热处理工艺对含Cu管线钢组织和力学性能的影响。含Cu管线钢的时效硬化曲线表现为典型的“欠时效-峰时效-过时效”特征。时效温度的提高促进纳米富Cu相的更快析出，达到峰时效时间缩短。时效后的含Cu管线钢的强度大幅度提升。随着时效温度提高，冲击韧性略有改善，强度下降。时效后的组织仍然保持轧态原有的组织结构，而且组织变的更加均匀。结合组织和力学性能研究结果，获得了含Cu管线钢的最佳时效热处理工艺:500℃时效1h。　　对比研究了经时效热处理后的新型含Cu管线钢和商用X80管线钢的氢致开裂敏感性。研究结果表明，新型含Cu管线钢表现出优异的抗氢致开裂性能;而商用X80管线钢组织中由于存在大尺寸M/A组元，其抗氢致开裂性能不佳。纳米尺寸富Cu相不仅可以提高管线钢的强度级别，而且还提供了捕获H的有利陷阱，这种均匀弥散析出的细小富Cu相为H的分布提供了众多位置，有助于避免在局部区域产生很高的H富集而发生微观区域氢脆。　　对比研究了新型含Cu管线钢和商用X80管线钢的抗微生物腐蚀性能。轧制状态下含Cu管线钢的抗菌性能不佳，时效状态下表现出优异的抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌性能，而且随着钢中Cu含量增加，抗菌性能增强。含Cu管线钢中富Cu相对抗菌性能起到了关键作用。电化学实验及表面观察结果均表明，1.0Cu管线钢较X80管线钢具有明显的耐硫酸盐还原菌腐蚀性能，表现为新型管线钢的腐蚀电流密度、点蚀密度和最大点蚀坑深度均远低于X80管线钢。　　通过合理控制开轧温度，减小首道次压下量，含Cu管线钢在高温热机械轧制过程中未发生热裂现象。高温轧制+快速冷却工艺使得1.0Cu管线钢获得了强韧性匹配优良的针状铁素体组织，达到含Cu管线钢组织和性能优化的目的。优化后的1.0Cu管线钢具有良好的耐铜绿假单胞菌和硫酸盐还原菌腐蚀性能，为新型含Cu管线钢的抗菌广谱性和稳定性提供了实验证据。　　通过对现有的Cu抗菌机制的分析，结合本文实验结果，提出了新型含Cu管线钢可能的抗菌机制:富Cu相是含Cu管线钢具有抗菌性能的前提;由富Cu相释放出的自由Cu离子和其中产生的活性氧(ROS)均可导致细菌活性丧失，从而达到减轻微生物腐蚀危害的目的。