一种高压气瓶用大直径无缝钢管及其制造方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，提出一种高压气瓶用大直径无缝钢管及其制造方法。提出的一种高压气瓶用大直径无缝钢管的化学成分及质量百分比为：C0.30%~0.60%，Si：0.20~0.50%，Mn：0.20~0.60%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Cr：0.90~1.70%，Ni：2.50~3.50%，Mo：0.25~0.55%，V：0.05~0.25%，余量为Fe；制造方法采用海绵铁和废钢做炼钢原料。本发明专利技术所得到的大直径无缝钢管的热稳定性好、强度高，并具有良好的冲击韧性、稳定的持久塑性、高的热强性能、优异的耐腐蚀性能及抗疲劳性能，其屈服强度不低于1000MPa。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于冶金
，提出。提出的一种高压气瓶用大直径无缝钢管的化学成分及质量百分比为：C0.30%~0.60%，Si：0.20~0.50%，Mn：0.20~0.60%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Cr：0.90~1.70%，Ni：2.50~3.50%，Mo：0.25~0.55%，V：0.05~0.25%，余量为Fe；制造方法采用海绵铁和废钢做炼钢原料。本专利技术所得到的大直径无缝钢管的热稳定性好、强度高，并具有良好的冲击韧性、稳定的持久塑性、高的热强性能、优异的耐腐蚀性能及抗疲劳性能，其屈服强度不低于1000MPa。【专利说明】
本专利技术属于冶金
，具体涉及。
技术介绍
大容积钢质无缝气瓶在国内应用较广，主要应用于液化天然气等工业气体的运输等领域。早期无缝气瓶的工作压力较低，容重比较小，其材质主要为低碳钢。近年来，随着无缝气瓶工作压力的提高，容重比的不断增大，钢质无缝气瓶用钢从低碳钢向中碳钢、C-Mn钢及Cr-Mo钢发展，Cr-Mo系合金钢具有在保持高强度同时具有良好韧塑性的优点，因而受到广泛应用。目前，国内使用的大容积钢质无缝气瓶工作压力多为2(T25MPa，其材质多选用30CrMo钢或35CrMo钢。但随着技术的不断进步，对钢瓶的容重比要求进一步提高，工作压力要求高于现有的25MPa，35CrMo等Cr-Mo系合金钢因强度低于设计要求而不能满足需要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的提出。本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案: 一种高压气瓶用大直径无缝钢管，所述大直径无缝钢管的化学成分及质量百分比为:C:0.30%~0.60%, Si:0.20~0.50%， Mn:0.20~0.60%, P: ≤ 0.010%, S: ≤ 0.010%, Cr:0.90~1.70%, Ni:2.50~3.50%, Mo:0.25~0.55%, V:0.05~0.25%，余量为 Fe。C是固溶在基材中或是作为碳化物析出，是增加钢的强度的主要元素，随着钢中C含量增加，其屈服点和抗拉强度升高，但韧塑性降低；本专利技术中，为确保所希望的强度，C含量必须在0.30%以上，但若超过0.60%，则钢的韧塑性恶化；因此，C含量限定在0.30%~0.60%的范围。Si是良好的脱氧剂，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，同时，Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，其作用仅次于P，较Mn、N1、Cr、W、Mo和V等元素强；但含Si超过2.0%时，将显著降低钢的塑性和韧性；因此，Si限定在0.01~2.0%的范围?’然而，从强度-韧塑性平衡的观点来看，最好将Si含量限定在0.20-0.50%的范围内。Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，在钢中加入一定量的Mn，可消除或减弱由于S所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能；Mn在钢中和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分Fe原子，Mn能够降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，也间接地起到提高珠光体钢强度；Mn稳定是奥氏体组织的能力仅次于Ni，也强烈增加钢的淬透性；但胞在钢中含量较多时易引起晶粒长大，导致钢种变为本质粗晶粒钢；同时，Mn易与S形成MnS，导致钢的耐蚀性下降，故钢中Mn含量一般不高于0.6% ；因此，锰含量最好偏低，但从生产时的经济性考虑，则允许其范围为0.20~0.60%O在一般情况下，P是钢中有害元素，会增加钢的冷脆性，降低韧塑性，使冷弯性能变坏；因此无缝钢管的P含量小于等于0.010%。S在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；然而S能够降低钢的耐腐蚀性，所以通常要求S含量小于0.055%，无缝钢管的S含量小于等于0.010%οCr能增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高钢的强度、硬度和耐磨性而不使钢变脆，但能够降低延伸率和断面收缩率；Cr在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含Cr的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性；因而合金结构钢中的Cr含量一般高于0.9%，以保证钢的强度、硬度及淬透性；当钢中Cr含量过高时，钢的韧脆转变温度显著提高，同时，钢的回火脆性大幅增加，故本种钢中的Cr含量一般不高于1.7%，即无缝钢管的Cr含量被限定为0.9(Tl.70%。Ni能够在提高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其他工艺性能的损害较其他合金元素的影响小；对于中碳钢，由于Ni降低珠光体转变温度，使珠光体变细；又由于Ni降低共析点的含Ni量，因而和相同C含量的碳素钢比，其珠光体数量较多，使含Ni的珠光体铁素体钢的强度较相同C含量的碳素钢高；Ni即可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的敏感性，又能降低钢的低温脆性转变温度，这对低温用钢有极重要的意义；此外，Ni加入钢中不仅能耐酸，而且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀能力；由于本钢种对材料的韧性，韧脆转变温度，缺口敏感性等要求较高，因而钢中的Ni含量高于2.5% ;但由于国内Ni含量较少，Ni价格高，同时Cr-Ni钢易产生回火脆性和白点，从成本等因素考虑，Ni含量不高于3.5% ;因此无缝钢管的Ni含量控制在2.50~3.50%。`Mo在钢中能提高淬透性和热强性，细化晶粒，防止回火脆性，增加钢在某些介质中的抗蚀性；在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力；在调质钢中，Mo能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除残余应力，提高塑性；合金结构钢中，Mo元素含量一般高于0.25%后才起到良好作用，而当Mo含量超过0.55%时，则反而会使高温回火钢变脆；因此无缝钢管中Mo的含量控制在 0.25~0.55%。V在钢中主要以碳化物的形态存在；其主要作用是细化钢的组织和晶粒，降低钢的过热敏感性，提高钢的强度和韧性能够增加淬火钢的回火稳定性，并产生二次硬化效应；为保持V可细化组织晶粒，提高强韧性和淬透性，合金结构钢中V含量一般>0.05%,在合金结构钢中，为了避免回火脆性，V的含量应不高于0.25%，因此无缝钢管中V的含量控制在 0.05~0.25%。一种高压气瓶用大直径无缝钢管的制备方法，所述的制造方法采用海绵铁和废钢做炼钢原料，用电弧炉熔化成钢水，经炉外精炼和真空脱气后，模铸成圆形管坯，将冷却后的模铸管坯在环形加热炉内加热，热定心，热穿孔，周期性轧制，经定减径轧制、冷却、定长锯切、矫直；探伤后，进行正火热处理，回火，热定径，热矫直，最后探伤；具体步骤如下: (1)、原料的配比:废钢75~85份，海绵铁15~25份；(2)、将原料投入电弧炉内，通电加热后，原料逐渐融化成钢水，同时采用吹底搅拌技术，加速钢的熔化和加热的均匀化，最终电弧炉的炉温达到150(Tl60(rC，并造好熔化期的炉渣； (3)、在电弧炉内投入活性石灰石0.246、.274份，同时通过设置在电弧炉底部的喷嘴向电弧炉内熔池吹入氧气和氩气，使钢水中的硫、磷杂质元素在钢水的上面形成熔渣；并实时监测钢水的化学成分，当钢水的化学成分未达到大直径无缝钢管所必须的化学成分时，向电弧炉内投入海绵铁或其它铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压气瓶用大直径无缝钢管，所述大直径无缝钢管的化学成分及质量百分比为：C：0.30%~0.60%，?Si：0.20~0.50%?，??Mn：0.20~0.60%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，?Cr：0.90~1.70%，Ni：2.50~3.50%，Mo：0.25~0.55%，V：0.05~0.25%，余量为Fe。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永峰，邓春锋，任方杰，武春学，常磊，邵飞，
申请(专利权)人：洛阳双瑞特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：