[发明专利]一种高强高韧性结构用无缝钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无缝钢管生产技术领域，更具体地讲，涉及一种能够作为液压履带式起重机的组合臂架用管、液压油缸用管、桥梁结构用管、海洋平台结构用管的具有高强度、高韧性和良好的焊接性能的结构用无缝钢管及制造方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，国家基本建设的规模越来越大，对高强高韧性结构用无缝钢管的性能要求也越来越高。

履带起重机臂架、液压油缸、桥梁和海洋平台等行业用无缝钢管不但需要高强度（屈服强度高于890MPa）、高低温韧性（－20℃冲击功高于55J）、同时还必须有良好的焊接性能。例如，具体来讲，目前国内外液压履带式起重机的组合臂架用管要求－20℃AKV冲击功高于55J，在低于－20℃的低温环境下作业时用户对其低温冲击提出更高的要求；现桥梁用结构钢（GB/T714-2008）最高钢级屈服要求大于650MPa，且低温冲击要求－40℃AKV大于47J；对于屈服大于890MPa的高强度桥梁用结构钢，采用通常材料和热处理工艺生产的钢管其低温冲击韧性难以满足－20℃AKV大于55J的要求。

此外，对于通常的调质钢如30CrMo而言，尽管其强度和韧性可以基本满足上述要求，但是其焊接性能差，难以满足材料对于焊接性能较好的要求。

高强高韧性结构用无缝钢管在恶劣的低温环境作业时其低温冲击韧性要求很高，并承载着巨大压力。因此，为了保证结构管在使用过程中的安全，必须要求高强高韧性结构用无缝钢管的钢质纯净度高、强度高、韧性优异、几何尺寸精度高，表面质量好，且具有良好的焊接性能，因而生产难度大。

目前液压履带式起重机的组合臂架用管、液压油缸用管、桥梁结构用管、海洋平台结构用管对低温冲击功绝大部分要求－20℃AKV冲击功高于55J，在低于－20℃的低温恶劣环境下作业一般钢管的低温冲击性能难以满足安全性的要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题之一，本发明的目的之一在于提供一种能够作为液压履带式起重机的组合臂架用管、液压油缸用管、桥梁结构用管或海洋平台结构用管的具有高强度、高韧性和良好的焊接性能的结构用无缝钢管及制造方法。

本发明的一方面提供了一种高强高韧性结构用无缝钢管的制造方法。所述制造方法包括钢水冶炼、连铸、轧管机组轧制的步骤，其中，所述钢水冶炼步骤得到目标钢水，且所述目标钢水的成分按重量百分比计由C：0.14～0.18%、Si：0.20～0.50%、Mn：0.90～1.30%、P≤0.020%、S≤0.010%、Cr：0.20～1.00%、Mo：0.20～0.80%、Ni：0.90～1.50%、V：0.02～0.10%、Nb≤0.05%、Al：0.015～0.050%、Cu≤0.35%、N≤0.020%、Ti≤0.05%以及余量的铁和不可避免的杂质组成；所述制造方法还包括调质热处理步骤，所述调质热处理步骤在所述轧管机组轧制步骤后对钢管顺序进行淬火和回火处理，其中，淬火温度为920～960℃，回火温度为610～660℃。

在本发明的制造方法的一个示例性实施例中，所述淬火的冷却速度能够保证在从850℃至500℃的淬火过程中的平均冷却速度是10℃/秒以上。

本发明的另一方面提供了一种高强高韧性结构用无缝钢管。所述无缝钢管采用如上所述的制造方法得到。本发明的高强高韧性结构用无缝钢管的屈服强度不低于890MPa、抗张强度不低于960MPa、延伸率不低于14%、－20℃纵向冲击功不低于120J、－40℃纵向冲击功不低于75J，并且所述无缝钢管的焊接区域的－20℃纵向冲击功不低于55J、－40℃纵向冲击功不低于47J。

本发明的高强高韧性结构用无缝钢管具有均匀、单一的回火索氏体组织。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：提供了一种能够作为液压履带式起重机的组合臂架用管、液压油缸用管、桥梁结构用管或海洋平台结构用管的具有高强度、高韧性和良好的焊接性能的结构用无缝钢管及制造方法；得到的结构用无缝钢管的屈服强度不低于890MPa、抗张强度不低于960MPa、延伸率不低于14%、-20℃纵向冲击功不低于约120J、-40℃纵向冲击功不低于约75J，并且所述无缝钢管的焊接区域的-20℃纵向冲击功不低于约55J、-40℃纵向冲击功不低于约47J。

附图说明

图1示出了本发明示例性实施例的高强高韧性结构用无缝钢管的金相组织图。

图2示出了本发明一个示例的样管拉绳断裂后的试样照片。

图3A示出了本发明一个示例的样管在侧弯试验后的试样照片。