[发明专利]一种高强韧性无缝钢管及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高强韧性无缝钢管，其化学元素质量百分比为：C：0.1‑0.25％，Si：0.1‑0.5％，Al：0.01‑0.1％，Mn：0.6‑2％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；此外还需满足：C+Mn/6≥0.35。本发明所述的无缝钢管的强度高且韧性良好。本发明所述的高强韧性无缝钢管的制造方法能够获得强度高且韧性好的无缝钢管。该高强韧性无缝钢管的制造方法能够充分利用轧后余热，从而有效地减少了能耗的浪费，进而降低了工艺制造成本。

技术领域

本发明涉及一种管件及其制造方法，尤其涉及一种钢管及其制造方法。

背景技术

由于无缝钢管的产品形态和制造方法的限制，长期以来仅能通过添加合金元素和控制轧后的离线热处理工艺来提升无缝钢管的产品性能。以油井管为例，555MPa(80ksi)以上级别需要通过添加较多的合金元素或离线调质处理才能获得相应的无缝钢管，然而，这样明显会增加无缝钢管的生产制造成本。

目前，热轧钢管的常规工艺步骤为轧制后先入管料库，随后再根据需要进行热处理，这种方式不仅造成了钢管轧后余热的浪费(通常轧后钢管温度在900℃以上)，同时也带来了工序的复杂化和成本的增加。此外，采用离线热处理也无法利用材料形变后的诱导相变效应来进行强化，根据研究，钢材变形后直接进行在线淬火，其性能会明显高于冷却后再重新加热淬火工艺。

如上文所述的，既然本领域内技术人员已经知晓采用在线淬火可以使得无缝钢管获得更好的性能，为何现有技术仍然不采用在线淬火呢？这是因为，无缝钢管不用于一般的热轧钢管，由于其特殊的断面形状，无缝钢管相较于板材，其内应力状态更为复杂，因此若采用在线淬火工艺，一方面很难稳定控制其性能，另一方面容易造成钢管开裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强韧性无缝钢管，该无缝钢管兼具较高的强度和较好的韧性。此外，本发明所述的无缝钢管不添加昂贵的合金元素，其合金添加成本经济。

为了实现上述目的，本发明提出了一种高强韧性无缝钢管，其化学元素质量百分比为：

C：0.1-0.25％，

Si：0.1-0.5％，

Al：0.01-0.1％，

Mn：0.6-2％，

余量为Fe和其他不可避免的杂质；此外还需满足：C+Mn/6≥0.35。

本发明所述的高强韧性无缝钢管中的各化学元素的设计原理为：

碳：0.1-0.25％

C是保证钢管的强度及淬透性的重要元素。当C含量小于0.1％时，一方面钢的强度难以保证，另一方面难以避免先共析铁素体的析出，由此影响钢的抗硫性能。由于在线淬火时材料会受到变形应力及组织应力的双重影响，因此，较之于离线淬火，材料更容易出现裂纹。基于本发明的技术方案，将C含量控制在0.1-0.25％的范围之间可以明显地减少无缝钢管的淬火裂纹的形成。

硅：0.1-0.5％

Si是由脱氧剂而带入钢中的元素。一旦其含量超过0.5％时，会显著地增加钢的冷脆倾向，为此，需要将限制Si含量在0.5％以下。同时，为了保证钢的脱氧效果，需要令钢中的Si含量保持在0.1％以上。

铝：0.01-0.1％

同样地，Al也是由脱氧剂而带入钢中的元素。少量的Al具有细化钢晶粒的有益作用。可是，如果Al含量过高则会对管坯浇注、热加工等工艺步骤产生不利影响。鉴于此，需要将本发明所述的高强韧性无缝钢管中的Al含量设定为0.01-0.1％。

锰：0.6-2.0％