[发明专利]一种高强度焊接钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金产品及其制造方法，尤其涉及一种焊接钢管及其制造方法。 

背景技术

我国的建筑用钢长期使用屈服强度为235-345MPa的低碳钢和低合金钢。目前，由《钢结构设计规范》GB50017-2003所公布的低合金钢的屈服强度等级已经上升至460MPa。采用高强度等级的建筑用钢管，目的是为了减薄钢结构断面尺寸并节省建造投入成本。将高强度等级的钢管用作建筑用钢管，此类钢管在打桩时往往要承受很大的冲击载荷，而在静载时可能需要承受破坏力极大的纵向地震波。 

较之无缝钢管，焊管具有生产效率高，尺寸精度好，规格范围宽、成本低等显著特点，因此，焊接钢管也常常被应用于建筑用钢结构中。但是，焊管的焊接过程也会对钢板基体的力学性能产生不利影响。高频电阻焊ERW(Electric Resistance Welding)是一种通过高频电流的集肤效应(Skin Effect)和临近效应(Proximity Effect)，利用高频电流或感生高频电流的电阻热将板边对接，边缘加热熔化，并施以挤压而焊合的焊接方法。板边的加热熔化过程伴随着氧化与脱碳现象，导致焊接熔合线及其热影响区的微观组织与基体存在着差异；因而，焊缝处的屈服强度通常要比母材的屈服强度低50-100MPa左右，致使焊接套管的周向强度分布不均匀，从而严重降低了焊接钢管承受冲击载荷的能力。 

高频电阻焊套管(ERW套管)的生产工艺包括步骤：炼钢—连铸—热轧成板卷—板卷头尾剪切对焊—板带成型—在线焊接—焊缝热处理或整管热处理—管加工—出厂检验等。板卷头尾剪切对焊工序是实现多卷连续生产，并体现ERW套管生产效率的关键工序。但是由于板卷头尾对焊对材料的碳当量提出了相应的要求，否则容易造成钢板的断带而严重影响生产效率。 

公开号为JPS56-035749A，公开日为1981年4月8日，名称为“具有高张力性能的焊缝管用钢带”的日本专利文献涉及了一种ERW套管的制造方法。该ERW套管成分中不含Ti、Nb、V、Cr等强化合金元素，通过该制造方法获得的ERW套管虽然可以满足高强度的要求，但是该ERW套管中的Si含量高达1wt.％，碳当量高达0.8。 

公布号为JPS59-047364A，公布日为1984年3月17日，名称为“一种耐沟状防腐蚀的焊缝钢管用钢”的日本专利文献公开了一种焊缝钢管用钢。该钢的化学元素质量百分含量为(wt.％)的成份组成：C：≤0.20，Si：≤0.5，Mn：≤1.5，P≤0.03，S≤0.0015，Al：≤0.1，Ca：0.0001-0.004，Cu：0.1-0.5，以下元素中的至少一种REM：0.001-0.05，Mg：0.0001-0.05，Ti：0.003-0.05，Zr：0.003-0.05，Se：0.01-0.05，Te：0.003-0.05，余量为Fe和其他不可避免的杂质。该日本专利文献中的钢材料中添加了Cu，以实现生产高强度套管的要求，但是由于Cu在室温基本不溶于铁素体而以ε-Cu或面心立方α-Cu的形式析出，使得钢的强化效果对于冷却速度的敏感性很大。 

公布号为CN1537967A，公布日为2004年10月20日，名称为“一种低碳520MPa级复合强化超细晶粒带钢制备方法”的中国专利文献公开了一种复合强化超细晶粒带钢的制造方法。该带钢的各化学成分重量比是C：0.12～0.15％，Si：0.15～0.40％，Mn：1.10～1.30％，b：0.007～0.015％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe和其他不可避免的杂质，经过冶炼并连铸成坯料，将坯料加热至温度为1190～1210℃；在奥氏体再结晶区、未再结晶区及形变诱导相变区控制轧制，粗轧开轧温度为1140～1160℃，粗轧终轧温度为1040～1050℃，中间坯厚度为32～45mm，精轧开轧温度为1000～980℃，精轧终轧温度为790～820℃，在精轧机架间进行水冷，轧后冷却速度20～30℃/s，卷取温度为430～470℃。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度焊接钢管，该高强度焊接钢管的焊接性能优良，屈服强度高，并且该焊接钢管具有各向同性。此外，本发明所述的高强度焊接钢管的焊缝和基体具有等强度的高强韧性，能够满足550Mpa以上钢级的建筑用钢的要求。 

为了实现上述目的，本发明提出了一种高强度焊接钢管，其化学元素质量百分配比为： 

余量为Fe和其他不可避免的杂质。 

本发明所述的高强度焊接钢管中的各化学元素的设计原理为：