本發明涉及鋼管制備方法，特別涉及一種耐腐蝕鋼管制備方法。
背景技術：
金屬材料抵抗周圍介質腐蝕破壞作用的能力稱為耐腐蝕性。由材料的成分、化學性能、組織形態等決定的。鋼在腐蝕環境下，一般需要先對鋼進行鍍膜、涂漆、電防腐等措施。然而鍍膜、涂漆和電防腐等有些缺陷無法克服，如有些細微的缺陷會造成局部的腐蝕，局部的腐蝕會快速擴展，造成鋼管腐蝕。在鋼材中添加cr、cu、ni、p、ni等元素提高鋼的耐腐蝕性，但是對于局部腐蝕仍然影響鋼的耐腐蝕性能，其一些抗腐蝕性能材料的添加，降低了鋼的整體力學性能。
技術實現要素：
發明目的：本發明提供一種耐腐蝕鋼管制備方法，增加鋼管的均勻性、硬度和強度，特別是提高鋼管的耐腐蝕性能。
技術方案：本發明所述一種耐腐蝕鋼管的制備方法，包括以下步驟：(1)熔煉：按重量份計，將100-120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至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，保溫30-40min；(2)繼續升溫，待溫度升至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，保溫35-50min，得合金液；(3)將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1100-1200℃，加入5-10份feal，保溫10-15min，得混合物；(4)將步驟(3)中得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱3-10s，隨后用水冷卻；(5)將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得耐腐蝕鋼管。
c的存在才可對鋼鐵進行熱處理，調節和改變鋼鐵的力學性能，當c在一定范圍時，提高c的含量可以提高鋼的硬度和強度，但含量過高，鋼的韌性和塑性下降。
mn在鋼中的作用為提高鋼的淬透性，起固溶強化作用，增加鋼的強度和硬度，但是mn含量過高，則會增加鋼的過熱敏感性。
pb作用為降低疲勞強度。但是pb的含量需要進行嚴格控制，含量過高則會降低鋼的沖擊韌性，且降低鋼的塑性。si在本發明中主要是作為脫氧劑，并且可以減少晶體的各向異性傾向，增加鋼的強度、耐熱性和耐磨性，在普通鋼鐵中，硅的含量通常為0.4％以上，硅的含量不合適則會破壞鋼的連續性，且會形成與鋼無法相容的顆粒，增加鋼材料的磨損，不利實現本發明的目的。
cr在本發明中增加了鋼的淬透性，提高鋼的強度、硬度和韌性，提高鋼的綜合性能，與本發明的c形成化合物，可以很好的增加鋼的耐磨性、抗氧化性、耐蝕性，傳統的高鉻鋼作為軸承用主要是利用了cr的此種優良性能，但是cr含量過高，則會出現硬而脆的中間產物，且增加了鋼的脆性轉變溫度。
s通常作為有害成分存在，本發明中添加s的原因為s與組分中的mn形成的mns，少量mns的存在可在不降低鋼的硬度條件下，增加鋼的塑性，但是s含量過高，增加塑性，但是會破壞鋼的連續性，加熱時會引起熱裂等不良影響，故s的含量需嚴格控制。
w增加了鋼的回火穩定性、熱強性和耐磨性，提高鋼在高溫時的抗蠕變能力，但是w的含量過高，容易與組分中的c、fe等其他成分形成含量過高的化合物，影響鋼的耐磨性。
v在本發明中主要提高鋼的耐磨性和耐高溫性能，同時還具有提高鋼強度的效果。v與組分中的c形成的化合物對提高鋼的硬度和耐磨性效果明顯，同時該化合物可以與鋼很好的融合，不會因為顆粒彌散造成的鋼的不均勻。
ti可以提高剛的強度、硬度、耐腐蝕性和抗磨性等力學性能，當ti含量在0.01-0.08％時，ti在鋼板中以固溶鈦存在，可以起固溶強化作用，增加鐵的抗腐蝕作用。當ti含量在0.08-0.1％時，ti以化合態在鋼中存在，可以增加鋼的均勻性，彌散狀態分布，可以提高鋼耐局部腐蝕。并且ti在此范圍內，可以與cu產生協同作用，在少量的用量時，提高鋼的耐腐蝕性能。
cu的存在使得鋼在腐蝕介質中，形成一層致密的氧化層，減緩或阻抑腐蝕介質繼續向內侵蝕，因此cu是常用的提高鋼板抗腐蝕性能的添加組分，通常當cu的含量為2-3％時，可以提高鋼對硫酸、鹽酸的抗腐蝕性和應力腐蝕的穩定性，但是cu的存在會增加鋼的力學性能和抗腐蝕性能，本發明在此基礎上，利用cu與其他組分進行篩選，降低同的使用量，不影響鋼的力學性能的條件下，提高鋼的抗腐蝕性能。
feal具有優良的耐腐蝕性能和耐高溫性能，因為在氧化過程中形成了一層致密的al2o3保護膜，阻止進一步氧化或者進一步腐蝕。但feal含量過高時，與鋼鐵不能很好的融合，且會出現應力集中的現象。本發明選用加入5-10份feal，在1100-1200℃時混合10-15min，很好的實現了與其他組分的融合，避免了應力集中的現象。進行表面淬火的目的為將分布在金屬表面的cu與feal初步氧化，在表面形成致密氧化物保護膜。
有益效果：本發明所述的耐腐蝕鋼管具有優良的耐磨性、硬度和耐高溫性能，同時該鋼管耐腐蝕性能優異。
具體實施方式
一、原料和檢測方法
1、原料來源
本發明采用的原料的具體參數如下：
c粉(約1μm)；mn為0.6-1.2mm，購自耒陽大吉錳業有限公司；pb粒度為200-300目，cr粒度為80-325目，w粒度為200目，v粒度為100目、ti粉粒度為150-200目，cu粒度為100目，mo粒度為200-400目，購自北京興榮源科技有限公司；si粒度為1000目，購自徐州凌云硅業有限公司；feal購自蘭州理工大學納米材料與技術研究所；其余原料均為市購所得。
2、檢測方法
1-2-1硬度測定
參考《gb/t230.1-2009金屬材料洛氏硬度試驗第1部分：試驗方法》
1-2-2拉伸試驗
參考《gb/t228金屬材料拉伸試驗室溫試驗方法》
1-2-3沖擊試驗
參考《gb/t229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》
1-2-4耐磨性試驗
試樣尺寸：4mm×4mm×5mm，磨損面為4mm×4mm。試驗所用砂紙為600目氧化鋁耐水砂紙，壓力為90n，用分析天平測量質量，精度為0.1mg。先將試樣進行跑合磨損300轉(r)，稱量其質量，然后正式磨損1500r，再稱一次質量，兩次質量之差為磨損失重，試樣的相對耐磨性ε為基準試樣的磨損量(mg)與該試樣磨損量(mg)的比值，ε＝基準試樣的磨損量/試樣磨損量。
1-2-5耐腐蝕性試驗
參考《gb/t10125-2012人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》，利用醋酸鹽霧試驗(aass試驗)檢測鋼的耐腐蝕性能，主要方法為在5％氯化鈉溶液中加入一些冰醋酸，使溶液的ph值為3左右，溶液變成酸性，最后形成的鹽霧也由中性鹽霧變成酸性。經24h后，測定每塊樣品的質量損失。
二、樣品制備
實施例1：按重量份計，將100份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1300℃，加入0.7份c、0.1份mn、0.02份pb和0.02份si，保溫30min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫35-50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1100℃，加入5份feal，保溫10min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱3s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
實施例2：按重量份計，將110份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1350℃，加入1.0份c、0.15份mn、0.04份pb和0.03份si，保溫35min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫40min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1150℃，加入7份feal，保溫12min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱5s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
實施例3：按重量份計，將120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1200℃，加入10份feal，保溫15min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱10s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
實施例4：按重量份計，將100份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入0.7份c、0.1份mn、0.06份pb和0.05份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1100℃，加入5份feal，保溫10min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱5s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
實施例5：按重量份計，將120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入0.7份c、0.1份mn、0.02份pb和0.02份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫40min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1100℃，加入10份feal，保溫10-15min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱3s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
實施例6：按重量份計，將100份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入1.2份c、0.1份mn、0.02份pb和0.04份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫35min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1100℃，加入5份feal，保溫10min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱10s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
對比例1：按重量份計，將120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1200℃，加入10份feal，保溫15min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，將鋼塊軋制，得成品。
對比例2：按重量份計，將120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱10s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
對比例3：按重量份計，將120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，將溫度降至1200℃，加入3份al，保溫15min，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱10s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
對比例4：按重量份計，將120份fe粉加入到高頻感應熔煉爐中融化，將爐內溫度升至1400℃，加入1.2份c、0.2份mn、0.06份pb和0.05份si，保溫40min；繼續升溫，待溫度升至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，保溫50min，得合金液；將合金液轉移至精煉爐中，進行脫氧、排渣處理，得混合物；將得到的混合物澆鑄，得鋼塊，用乙炔一氧火焰對鋼塊加熱10s，隨后用水冷卻；將經表面淬火處理的鋼塊軋制，得成品。
四、檢測結果
對樣品進行腐蝕性試驗，經過腐蝕性試驗后的樣品進行硬度、拉伸強度和沖擊韌性和相對耐磨性的測定，結果見表1。由表1可以看出，在經過腐蝕性試驗后，對比例1的鋼管的性能下降明顯，主要是因為對金屬的局部腐蝕將大幅度降低鋼管的力學性能，表面淬火處理，由于cu和feal的存在，在鋼管表面形成一層致密均勻的氧化物保護膜，未經表面淬火處理，則即使feal本身在材料里可在腐蝕過程中形成al2o3，但是由于局部腐蝕氧化并不均勻，形成的al2o3也是局部的，并不能很好的發揮材料本身的優勢。而本發明制備的鋼管表面均一，且各組分之間具有協同作用，抵抗外界的腐蝕作用，經腐蝕處理后，仍具有優良性能。從實施例3與對比例2可以看出，加入feal與單純加入al相比，在鋼材內的分布更加均勻，且al在制備的過程中與加入的其他成分形成復合物，無法形成很好的形成氧化物保護膜。
表1樣品耐腐蝕性能測定及經腐蝕處理后性能結果