本发明涉及钢管制备方法，特别涉及一种耐腐蚀钢管制备方法。
背景技术：
金属材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。由材料的成分、化学性能、组织形态等决定的。钢在腐蚀环境下，一般需要先对钢进行镀膜、涂漆、电防腐等措施。然而镀膜、涂漆和电防腐等有些缺陷无法克服，如有些细微的缺陷会造成局部的腐蚀，局部的腐蚀会快速扩展，造成钢管腐蚀。在钢材中添加cr、cu、ni、p、ni等元素提高钢的耐腐蚀性，但是对于局部腐蚀仍然影响钢的耐腐蚀性能，其一些抗腐蚀性能材料的添加，降低了钢的整体力学性能。
技术实现要素：
发明目的：本发明提供一种耐腐蚀钢管制备方法，增加钢管的均匀性、硬度和强度，特别是提高钢管的耐腐蚀性能。
技术方案：本发明所述一种耐腐蚀钢管的制备方法，包括以下步骤：(1)熔炼：按重量份计，将100-120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1300-1400℃，加入0.7-1.2份c、0.1-0.2份mn、0.02-0.06份pb和0.02-0.05份si，保温30-40min；(2)继续升温，待温度升至1550-1650℃后，加入0.06-1.2份cr、0.005-0.02份s、0.02-0.4份w和0.05-0.4份v、0.01-0.1份ti、0.05-0.5份cu、0.05-0.2份mo，保温35-50min，得合金液；(3)将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1100-1200℃，加入5-10份feal，保温10-15min，得混合物；(4)将步骤(3)中得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热3-10s，随后用水冷却；(5)将经表面淬火处理的钢块轧制，得耐腐蚀钢管。
c的存在才可对钢铁进行热处理，调节和改变钢铁的力学性能，当c在一定范围时，提高c的含量可以提高钢的硬度和强度，但含量过高，钢的韧性和塑性下降。
mn在钢中的作用为提高钢的淬透性，起固溶强化作用，增加钢的强度和硬度，但是mn含量过高，则会增加钢的过热敏感性。
pb作用为降低疲劳强度。但是pb的含量需要进行严格控制，含量过高则会降低钢的冲击韧性，且降低钢的塑性。si在本发明中主要是作为脱氧剂，并且可以减少晶体的各向异性倾向，增加钢的强度、耐热性和耐磨性，在普通钢铁中，硅的含量通常为0.4％以上，硅的含量不合适则会破坏钢的连续性，且会形成与钢无法相容的颗粒，增加钢材料的磨损，不利实现本发明的目的。
cr在本发明中增加了钢的淬透性，提高钢的强度、硬度和韧性，提高钢的综合性能，与本发明的c形成化合物，可以很好的增加钢的耐磨性、抗氧化性、耐蚀性，传统的高铬钢作为轴承用主要是利用了cr的此种优良性能，但是cr含量过高，则会出现硬而脆的中间产物，且增加了钢的脆性转变温度。
s通常作为有害成分存在，本发明中添加s的原因为s与组分中的mn形成的mns，少量mns的存在可在不降低钢的硬度条件下，增加钢的塑性，但是s含量过高，增加塑性，但是会破坏钢的连续性，加热时会引起热裂等不良影响，故s的含量需严格控制。
w增加了钢的回火稳定性、热强性和耐磨性，提高钢在高温时的抗蠕变能力，但是w的含量过高，容易与组分中的c、fe等其他成分形成含量过高的化合物，影响钢的耐磨性。
v在本发明中主要提高钢的耐磨性和耐高温性能，同时还具有提高钢强度的效果。v与组分中的c形成的化合物对提高钢的硬度和耐磨性效果明显，同时该化合物可以与钢很好的融合，不会因为颗粒弥散造成的钢的不均匀。
ti可以提高刚的强度、硬度、耐腐蚀性和抗磨性等力学性能，当ti含量在0.01-0.08％时，ti在钢板中以固溶钛存在，可以起固溶强化作用，增加铁的抗腐蚀作用。当ti含量在0.08-0.1％时，ti以化合态在钢中存在，可以增加钢的均匀性，弥散状态分布，可以提高钢耐局部腐蚀。并且ti在此范围内，可以与cu产生协同作用，在少量的用量时，提高钢的耐腐蚀性能。
cu的存在使得钢在腐蚀介质中，形成一层致密的氧化层，减缓或阻抑腐蚀介质继续向内侵蚀，因此cu是常用的提高钢板抗腐蚀性能的添加组分，通常当cu的含量为2-3％时，可以提高钢对硫酸、盐酸的抗腐蚀性和应力腐蚀的稳定性，但是cu的存在会增加钢的力学性能和抗腐蚀性能，本发明在此基础上，利用cu与其他组分进行筛选，降低同的使用量，不影响钢的力学性能的条件下，提高钢的抗腐蚀性能。
feal具有优良的耐腐蚀性能和耐高温性能，因为在氧化过程中形成了一层致密的al2o3保护膜，阻止进一步氧化或者进一步腐蚀。但feal含量过高时，与钢铁不能很好的融合，且会出现应力集中的现象。本发明选用加入5-10份feal，在1100-1200℃时混合10-15min，很好的实现了与其他组分的融合，避免了应力集中的现象。进行表面淬火的目的为将分布在金属表面的cu与feal初步氧化，在表面形成致密氧化物保护膜。
有益效果：本发明所述的耐腐蚀钢管具有优良的耐磨性、硬度和耐高温性能，同时该钢管耐腐蚀性能优异。
具体实施方式
一、原料和检测方法
1、原料来源
本发明采用的原料的具体参数如下：
c粉(约1μm)；mn为0.6-1.2mm，购自耒阳大吉锰业有限公司；pb粒度为200-300目，cr粒度为80-325目，w粒度为200目，v粒度为100目、ti粉粒度为150-200目，cu粒度为100目，mo粒度为200-400目，购自北京兴荣源科技有限公司；si粒度为1000目，购自徐州凌云硅业有限公司；feal购自兰州理工大学纳米材料与技术研究所；其余原料均为市购所得。
2、检测方法
1-2-1硬度测定
参考《gb/t230.1-2009金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》
1-2-2拉伸试验
参考《gb/t228金属材料拉伸试验室温试验方法》
1-2-3冲击试验
参考《gb/t229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法》
1-2-4耐磨性试验
试样尺寸：4mm×4mm×5mm，磨损面为4mm×4mm。试验所用砂纸为600目氧化铝耐水砂纸，压力为90n，用分析天平测量质量，精度为0.1mg。先将试样进行跑合磨损300转(r)，称量其质量，然后正式磨损1500r，再称一次质量，两次质量之差为磨损失重，试样的相对耐磨性ε为基准试样的磨损量(mg)与该试样磨损量(mg)的比值，ε＝基准试样的磨损量/试样磨损量。
1-2-5耐腐蚀性试验
参考《gb/t10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验》，利用醋酸盐雾试验(aass试验)检测钢的耐腐蚀性能，主要方法为在5％氯化钠溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的ph值为3左右，溶液变成酸性，最后形成的盐雾也由中性盐雾变成酸性。经24h后，测定每块样品的质量损失。
二、样品制备
实施例1：按重量份计，将100份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1300℃，加入0.7份c、0.1份mn、0.02份pb和0.02份si，保温30min；继续升温，待温度升至1550-1650℃后，加入0.06份cr、0.005份s、0.02份w和0.05份v、0.01份ti、0.05份cu、0.05份mo，保温35-50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1100℃，加入5份feal，保温10min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热3s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
实施例2：按重量份计，将110份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1350℃，加入1.0份c、0.15份mn、0.04份pb和0.03份si，保温35min；继续升温，待温度升至1600℃后，加入0.09份cr、0.01份s、0.2份w和0.2份v、0.05份ti、0.3份cu、0.1份mo，保温40min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1150℃，加入7份feal，保温12min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热5s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
实施例3：按重量份计，将120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保温40min；继续升温，待温度升至1650℃后，加入1.2份cr、0.02份s、0.4份w和0.4份v、0.1份ti、0.5份cu、0.2份mo，保温50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1200℃，加入10份feal，保温15min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热10s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
实施例4：按重量份计，将100份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入0.7份c、0.1份mn、0.06份pb和0.05份si，保温40min；继续升温，待温度升至1550℃后，加入0.06份cr、0.02份s、0.4份w和0.4份v、0.01份ti、0.05份cu、0.05份mo，保温50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1100℃，加入5份feal，保温10min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热5s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
实施例5：按重量份计，将120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入0.7份c、0.1份mn、0.02份pb和0.02份si，保温40min；继续升温，待温度升至1650℃后，加入0.08份cr、0.01份s、0.2份w和0.05份v、0.1份ti、0.5份cu、0.1份mo，保温40min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1100℃，加入10份feal，保温10-15min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热3s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
实施例6：按重量份计，将100份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入1.2份c、0.1份mn、0.02份pb和0.04份si，保温40min；继续升温，待温度升至1550-1650℃后，加入1.2份cr、0.02份s、0.02份w和0.05份v、0.01份ti、0.5份cu、0.2份mo，保温35min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1100℃，加入5份feal，保温10min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热10s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
对比例1：按重量份计，将120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保温40min；继续升温，待温度升至1650℃后，加入1.2份cr、0.02份s、0.4份w和0.4份v、0.1份ti、0.5份cu、0.2份mo，保温50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1200℃，加入10份feal，保温15min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，将钢块轧制，得成品。
对比例2：按重量份计，将120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保温40min；继续升温，待温度升至1650℃后，加入1.2份cr、0.02份s、0.4份w和0.4份v、0.1份ti、0.5份cu、0.2份mo，保温50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热10s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
对比例3：按重量份计，将120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保温40min；继续升温，待温度升至1650℃后，加入1.2份cr、0.02份s、0.4份w和0.4份v、0.1份ti、0.5份cu、0.2份mo，保温50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，将温度降至1200℃，加入3份al，保温15min，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热10s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
对比例4：按重量份计，将120份fe粉加入到高频感应熔炼炉中融化，将炉内温度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保温40min；继续升温，待温度升至1650℃后，加入1.2份cr、0.02份s、0.4份w和0.4份v、0.1份ti和0.2份mo，保温50min，得合金液；将合金液转移至精炼炉中，进行脱氧、排渣处理，得混合物；将得到的混合物浇铸，得钢块，用乙炔一氧火焰对钢块加热10s，随后用水冷却；将经表面淬火处理的钢块轧制，得成品。
四、检测结果
对样品进行腐蚀性试验，经过腐蚀性试验后的样品进行硬度、拉伸强度和冲击韧性和相对耐磨性的测定，结果见表1。由表1可以看出，在经过腐蚀性试验后，对比例1的钢管的性能下降明显，主要是因为对金属的局部腐蚀将大幅度降低钢管的力学性能，表面淬火处理，由于cu和feal的存在，在钢管表面形成一层致密均匀的氧化物保护膜，未经表面淬火处理，则即使feal本身在材料里可在腐蚀过程中形成al2o3，但是由于局部腐蚀氧化并不均匀，形成的al2o3也是局部的，并不能很好的发挥材料本身的优势。而本发明制备的钢管表面均一，且各组分之间具有协同作用，抵抗外界的腐蚀作用，经腐蚀处理后，仍具有优良性能。从实施例3与对比例2可以看出，加入feal与单纯加入al相比，在钢材内的分布更加均匀，且al在制备的过程中与加入的其他成分形成复合物，无法形成很好的形成氧化物保护膜。
表1样品耐腐蚀性能测定及经腐蚀处理后性能结果