一种890MPa级高强度钢、钢管及其制造方法_2

文档序号:9823228阅读:来源:国知局
可W降低临界点并增加奥氏体的稳定性,因此其泽火溫度可W被进一 步地降低,泽透性好,泽火不容易弯曲。
[0035] 然而发明人又进一步发现,添加高含量的Μ会使得钢管表面产生较厚的氧化皮, 且易发生氧化皮粘附的问题。运是因为Μ在钢中是一种较难氧化的元素,一般在钢管再生 产过程中需要经历1250°C左右管巧加热W及900°C调质热处理等两次高溫氧化过程,尤其 是在125(TC左右管巧加热过程中加热时间将长达2-4h,钢管表面经常会形成较厚的氧化 皮。在运一加热过程中,Fe优先氧化,在氧化铁皮内层就产生Μ的富集,形成富Μ的金属网 丝和颗粒,并呈模形浸入金属基体中,W增加了含Μ钢的氧化铁皮的粘附性。同时,随着溫 度的升高氧化铁皮的粘附性就会增加。运种富Ni的金属网丝把氧化铁皮与金属基体联接起 来,由于其塑性和热膨胀系数等性能参数和金属基体相似,因此即使在高压水的冲击下,仍 然不容易剥落。在运种情况下,含Ni钢在加热过程中所形成的氧化铁皮难W去除,就会在后 续的穿孔、社管过程中产生表面氧化皮缺陷,从而导致钢管表面外观质量差,需修磨量大, 生产周期长,生产成本增加,交货期难W保证等诸多不利缺陷。
[0036] 基于上述原因,本技术方案在提高Ni元素含量的情况下,还限定了关系式5<Ni/ (C*Mo)含50, W获得良好的除鱗效果,从而有效地避免添加高含量的Ni带来的氧化铁皮粘 附性现象。C和Mo对于钢来说均是有效的强化元素。另外,Mo还可W提高钢的可泽性,并在高 溫氧化环境中容易形成高挥发性的Ξ氧化钢,W有效地降低氧化铁皮的黏附性,使其在高 压水的冲击下易于剥落,使得氧化铁皮难W粘附于钢材料表面,从而改善钢材料的表面质 量。
[0037] 进一步地,本发明所述的890MPa级高强度钢的微观组织为回火索氏体。
[0038] 进一步地,本发明所述的890M化级高强度钢的碳当量Ceq = C+Mn/6+(化+Mo+V)/5+ Ni/15<0.65〇
[0039] 将碳当量Ceq控制含0.65,有利于提高钢材料的焊接性能,降低焊接预热溫度,减 少焊接缺陷。一旦碳当量Ceq超过0.65,那么焊接预热溫度就会超过150°C,不利于现场规模 化生产制造。
[0040] 进一步地,在本发明所述的890M化级高强度钢中,其他不可避免的杂质中的P< 0.013%,S< 0.005%。
[0041] 本技术方案中不可避免的杂质主要是指P元素和S元素。对于本发明的技术方案来 说,P元素和S元素是有害元素,它们在钢中的含量需要越低越好,但是考虑到钢铁冶炼成本 的经济性,因此,可W将S元素的含量控制为含0.005%,且将P元素的含量控制为<0.013%。
[0042] 进一步地,本发明所述的890M化级高强度钢的屈服强度大于890MPa、抗拉强度大 于960MPa、-40°C下的低溫冲击初性大于100J。
[0043] 基于上述技术方案,该高强度钢兼具较高的强度和优良的低溫初性。
[0044] 本发明所述的890M化级高强度钢通过复合添加适量的Ni、]/[0、灯、¥、师等合金元 素,利用降W升Μ的措施,并通过W和Ni之间的元素协同作用,利用关系式5<Ni/(C*Mo)<50 来限定Ni与C、Mo之间的最佳配比,不仅使得钢材料在经过加热工序后,在高压水作用下就 可W有效地去除钢材料表面的氧化铁皮,还降低炼钢难度并且避免钢材料在水泽工序后极 易发生弯曲,由此提高了钢材料的表面质量,并改善了钢材料的板形。再者,本发明所述的 890MPa级高强度钢通过热处理工序后得到具有回火索氏体微观组织的钢材料,并利用合金 元素的固溶强化和析出强化来提高材料的母材强度,使得钢材料在保持高强度的同时还具 有良好的低溫初性。基于此,通过本发明的技术方案而获得具有较高强度,较好低溫初性, 良好表面质量W及优良焊接性能的890MPa级高强度钢。
[0045] 本发明的另一目的在于提供一种钢管。该钢管具备较高的强度,良好的泽透性W 及优良的低溫初性。另外,本发明所述的钢管具有优异的焊接性能,钢管管件不易弯曲。此 夕h本发明所述的钢管表面的氧化铁皮粘附性低,容易清除,使得钢管具有良好的表面质 量。同时,该钢管适合作为承受高载荷的结构性钢管。
[0046] 为了达到上述发明目的,本发明所提出了钢管采用如上文所提及的任意一种的 890MPa级高强度钢而制得。
[0047] 本发明所述的钢管焊接后的焊接接头及热影响区的强初性指标可W达到管件母 材的强初性指标水平。
[0048] 相应地,本发明还提供了一种上述钢管的制造方法。通过该制造方法可W获得强 度高,泽透性良好,低溫初性能优良且焊接性能优异的钢管。另外,通过该制造方法获得的 钢管的表面质量优良,钢管管件不易弯曲。此外,本发明的制造方法适合于生产制造管壁较 厚的钢管。
[0049] 为了实现上述发明目的,本发明提出的一种钢管的制造方法,其包括步骤:
[0050] (1)炼钢并铸造为圆巧;
[0051] (2)圆巧加热;
[0052] (3)高压水除鱗;
[0053] (4)社管,社后空冷;
[0化4] (5)调质热处理:泽火溫度为880-93(TC,保溫时间为30-60min,然后水泽。在580- 650°C进行高溫回火,保溫时间为30-80min;
[0055] (6)高压水除鱗;
[0化6] (7)热矫直:热矫直溫度控制为500-60(TC。
[0057] 上述制造方法的关键在于调质热处理工序。通过控制调质热处理工序中的泽火溫 度和保溫时间,经过水泽后在钢管中形成马氏体微观组织。同时,在580-650°C溫度下进行 高溫回火,并控制保溫时间为30-80min,W使得马氏体微观组织在高溫回火状态下形成回 火索氏体微观组织,从而令具有该微观组织的钢管在具备较高强度的同时,还兼具较好的 初性和塑性等综合力学性能。
[0058] 又由于在调整热处理工序中的高溫回火的溫度较低,保溫时间相对较短,因此在 钢管表面形成的氧化铁皮通过后续的高压水除鱗工序即可去除,不会在钢管上产生氧化铁 皮粘附。
[0059] 再者,为了有效地避免钢管出现严重的弯曲变形,在热矫直工序中控制热矫直溫 度为 500-600 °C。
[0060] 进一步地,本发明所述的钢管的制造方法还包括步骤(8)焊接:采用气体保护电弧 焊将若干段钢管对接后焊接,焊丝烙敷金属抗拉强度不小于960MPa,W保证焊接接头具有 较高的抗拉强度,预热溫度90-150°C,W防止钢管出现HAZ冷裂纹。
[0061 ] 进一步地,在上述步骤(2)中,控制加热速度9-llmin/cm,均热溫度为1220-1240°c 且保溫60-120min。
[0062] 发明人发现在加热步骤中一旦均热溫度达到125(TCW上,钢管氧化铁皮的粘性就 增大,氧化铁皮即使通过高压水冲击也不能去除掉。为此,在加热步骤中将均热溫度控制在 1220-1240°C之间,运样,氧化铁皮基本可W通过高压水去除,从而改善了钢管的表面质量。
[0063] 进一步地,在上述步骤(3)中,控制高压水压力大于10MPa,W获得良好的除鱗效 果,即有效地去除形成于钢管表面的氧化铁皮,W避免其压入钢管表面而产生质量缺陷,从 而提高钢管产品的表面质量。在本技术方案中,控制高压水压力大于lOMPa是指高压水压力 高于10M化就可W实现本技术方案,而高压水压力的上限理论上是不做控制的。但是,本领 域内的技术人员知道,为了经济节能的原因,该上限一般也不会是无限制的高,应当在生产 允许或可实现的范围内。
[0064] 进一步地,在上述步骤(4)中,控制终社社制溫度为950-1050°C。
[0065] 将终社社制溫度控制在950-1050°C之间的目的在于使得变形的奥氏体晶粒热社 后及时完成动态再结晶,并形成均匀细小的等轴晶,继而获得均匀的社态组织,为后续热处 理获得优良的性能提供组织保障。
[0066] 进一步地,在上述步骤(6)中,控制高压水压力大于6MPa,W获得良好的除鱗效果, 即有效地去除形成于钢管表面的氧化铁皮,W避免其压入钢管表面而产生质量缺陷,从而 提高钢管产品的表面质量。在本技术方案中,控制高压水压力大于6M化是指高压水压力高 于6M化就可W实现本技术方案,而高压水压力的上限理论上是不做控制的。但是,本领域内 的技术人员知道,为了经济节能的原因,该上限一般也不会是无限制的高,应当在生产允许 或可实现的范围内。
[0067] 本发明所述的890M化级高强度钢的强度高,其屈服强度大于890MPa且抗拉强度大 于960M化。
[0068] 另外,本发明所述的890M化级高强度钢兼具优良的低溫初性W及优异的焊接性 能,其-40°C下的低溫冲击初性大于100J。
[0069] 此外,较之于现有的高强度钢,本发明所述的890M化级高强度钢的W含量减少,Ni 含量增加,有利地避免了钢板弯曲,改善了钢板板形,有效地避免了氧化铁皮附着,提高了 钢板的表面质量。
[0070] 本发明所述的钢管具有较高的强度,良好的低溫初性和优良的焊接性能,其母材 屈服强度大于890MPa,抗拉强度大于960MPa,-40°C下的低溫冲击初性大于100 J,焊接后的 焊接接头抗拉强度大于960MPa,热影响区的低溫初性达到80J W上。
[0071] 通过本发明所述的钢管的制造方法可W获得强度高,泽透性良好,低溫初性能优 良且焊接性能优异的钢管。
[0072] 另外,通过本发明
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