[发明专利]一种大容积气瓶用无缝钢管及其制造方法与用途

说明书

本发明提供了一种大容积气瓶用无缝钢管及其制备方法与用途，以质量百分含量计，所述无缝钢管由以下成分组成：0.28‑0.32％C，0.8‑1.1％Cr，0.15‑0.25％Mo，0.6‑0.75％Mn，0.02‑0.05％V，0.15‑0.25％Si，0.01‑0.3％Ni，0.01‑0.2％Cu，50‑100ppm N，余量为Fe与不可避免的杂质元素。本发明通过控制无缝钢管中各元素的质量分数，使无缝钢管的强度和韧性合理匹配，使无缝钢管的抗拉强度高达950MPa，屈服强度高达570MPa，屈强比≤86％，延伸率A₅₀≥20％，‑40℃横向冲击功大于等于60J。

技术领域

本发明属于金属成型加工领域，涉及一种无缝钢管及其制造方法，尤其涉及一种大容积气瓶用无缝钢管及其制造方法与用途。

背景技术

随着国内氢能的发展和天然气的推广使用，氢气和压缩天然气的运输的大容积钢质无缝气瓶得到广泛使用。氢气和天然气属于有致脆性和应力腐蚀倾向的气体，因此需要对盛装氢气和天然气的大容积钢质无缝气瓶热处理后的塑性和韧性要求较高，目前国内制造氢气和天然气大容积气瓶用的材料为4130X，在满足屈强比≤86％，延伸率A₅₀≥20％，-40℃下的横向冲击功≥60J的条件下，抗拉强度不超过880MPa。

CN 102294379 A公开了一种大孔径高压气瓶用无缝钢管的制造方法，该方法使用双面淬火并回火的方法得到抗拉强度高达900MPa，延伸率为20％且具有较高冲击韧性的无缝钢管，但实际生产过程中无法实现双面淬火，只能采用单面淬火加回火的热处理工艺，而单面淬火加回火的工艺无法使4130X材料达到900MPa的抗拉强度。

添加Ni元素可提高气瓶用高强度钢的低温冲击韧性和塑性，如CN 104451419 A公开了一种10CrNi3MoV高压无缝钢瓶及其制造工艺，该方法指出10CrNi3MoV能够提高钢的低温韧性，但由于这些材料中合金含量较高，钢的裂纹敏感性较大，且价格昂贵，无法用于大容积气瓶的大批量生产。

CN 104148440 A公开了一种大容积气瓶用冷拔无缝钢管制造工艺，该工艺采用4130X作为无缝钢管的制造材料，使用冷拔的方法生产冷拔钢管，但该方法无法保证壁厚的均一性，不利于提高无缝钢管的低温冲击韧性以及塑性。

因此，开发一种大容积气瓶用高强韧无缝钢管及其制造方法，使大容积气瓶的壁厚降低，能够节约材料以及运输成本，具有良好的经济性，便于大规模推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大容积气瓶用无缝钢管及其制造方法与用途，本发明通过严格控制无缝钢管的元素组成与制造过程中工艺参数，使制备无缝钢管的抗拉强度能够达到950MPa，屈服强度不低于570MPa，屈强比不大于86％，延伸率A₅₀不小于20％，在-40℃时的冲击功不小于60J；并通过选择合适的内模芯棒使无缝钢管在外径为559-720mm，壁厚为14-30mm，长度为14m的情况下，所得无缝钢管外径公差仅为±0.75％，壁厚公差为0-15％，直线度小于1.5mm/m，椭圆度小于1.0％。本发明提供的外径为559-720mm，壁厚为14-30mm的无缝钢管用于制备大容积气瓶时，符合大容积气瓶的标准要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种大容积气瓶用无缝钢管，以质量百分含量计，所述无缝钢管由以下成分组成：0.28-0.32％C，0.8-1.1％Cr，0.15-0.25％Mo，0.6-0.75％Mn，0.02-0.5％V，0.15-0.25％Si，0.01-0.3％Ni，0.01-0.2％Cu，50-100ppm N，余量为Fe与不可避免的杂质元素。