[发明专利]一种自回火马氏体型高强韧性无缝钢管及其制造方法

说明书

一种自回火马氏体型高强韧性无缝钢管及其制造方法，所述无缝钢管的成分重量百分比为：C：0.05～0.15％，Si：0.3～1.0％，Mn：1.2％～2.5％，S＜0.008％，P＜0.02％，O0.01％，余量为Fe和其它不可避免杂质。本发明采用超低碳设计的钢材，在钢管热轧变形后进行快速冷却，冷却到一定温度后空冷，可获得以马氏体为主的微观组织，并使其在随后的空冷过程中得到充分的自回火，从而得到良好高强韧性配合的钢管(抗拉强度800MPa，0℃全尺寸试样冲击功50J)，并避免钢管在强制冷却中开裂。

技术领域

本发明涉及无缝钢管及其制造方法，特别涉及一种自回火马氏体型高强韧性无缝钢管及其制造方法。

背景技术

钢材的强度提升是最有效的减重手段之一，近年来随着钢生产技术的不断进步，钢材产品强度级别不但提升。热轧无缝钢管由于产品形态和制造方法的限制，高强度产品(抗拉强度800MPa以上)通常只能通过后续热处理实现，明显增加了制造成本和生产周期。

一般而言，通过吹风、喷水等手段加快热态钢管(奥氏体状态)的冷却速度，可以获得贝氏体乃至马氏体组织，获得较高的强度。但一方面此类组织往往具有较高的强度却韧性较差，不能满足使用安全性的要求；另一方面钢管由于其断面的特殊性，内应力水平要高于板材等产品，钢种及冷却工艺选用不当，极易发生开裂。

本研究发现，通过选用合适的低碳合金钢种，再采用合理的冷却工艺将钢管冷却到某一温度，可得到高强度的马氏体组织，同时由于钢内部余温的存在，还会发生自回火，从而取得良好的强韧性匹配。

基于以上研究，可以通过轧后对热态钢管进行在线冷却的方法，即可得到高性能的钢管，无须后续热处理，可以大幅缩短制造周期。

中国专利号CN200780011122.9中公开了一种高强度无缝钢管，其微观组织也为自回火马氏体，但一方面该发明中钢管需要加入较多的Cr、Ni、Cu、Mo等贵重合金元素，另一方面该发明仅考虑了冷速及终冷温度的配合。

中国专利号CN201310508189.0及CN201610759510.6中分别公开了一种马氏体钢管的制备方法，主要是通过酸洗冷拔等工序制备钢管。

中国专利号CN201310621575.0中公开了一种钢管的在线淬火方法，其主要目的是提供一种利用余热对钢管进行淬火的工艺方法，后续还需要回火。

中国专利号CN03823580.3和CN200510051662.2中分别公开了一种高强度无缝钢管及其制备方法，其生产工艺均为淬火后还需经过回火的工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自回火马氏体型高强韧性无缝钢管及其制造方法，其抗拉强度800MPa，0℃全尺寸试样冲击功50J。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明采用超低碳设计的钢材，在钢管热轧变形后进行合适的快速冷却，冷却到一定温度后空冷，可获得以马氏体为主的微观组织，并使其在随后的空冷过程中得到充分的自回火，从而得到良好高强韧性配合的钢管(抗拉强度800MPa，0℃全尺寸试样冲击功50J)，同时通过对冷却速度的限定，避免钢管在强制冷却中开裂。

具体的，本发明所述的自回火马氏体型高强韧性无缝钢管，其成分重量百分比为：C：0.05～0.15％，Si：0.3～1％，Mn：1.2％～2.5％，Mo：0.2～0.8％，S＜0.008％，P＜0.02％，O0.01％，余量为Fe和其它不可避免杂质。

本发明所述无缝钢管的显微组织为马氏体+少量的贝氏体、铁素体、渗碳体，马氏体组织比例在80％以上。

本发明所述无缝钢管的抗拉强度800MPa，0℃全尺寸试样冲击功50J。

在本发明所述无缝钢管的成分设计中：