[发明专利]一种超高强度无缝钢管的制造方法

说明书

本发明涉及超高强度无缝钢管制备领域。一种超高强度无缝钢管的制造方法，圆钢坯经过锻机锻造成长圆钢，长圆钢经剥皮、锯切后再中心深空钻钻出通孔形成管坯，管坯经过热挤压、热处理、矫直、机加工后形成成品；热挤压过程包括环形炉加热、第一次感应加热、扩孔、第二次感应加热、玻璃粉润滑，进入卧式挤压机进行热挤压，环形炉加热温度750±20℃，加热时间3小时，一次感应加热温度1180±15℃，加热时间5min，扩孔扩延系数1.10，二次感应加热温度1180±15℃，加热时间5min，挤压比8~9，挤压速度14~16%，挤压完成后空冷至室温。

技术领域

本发明涉及超高强度无缝钢管制备领域。

背景技术

超高强度合金钢合金元素含量少（5%），经济性好，强度高，屈强比低，此类钢是通过淬火和低温回火处理获得较高的强度和韧性，钢的强度主要取决于钢中马氏体的固溶碳浓度。一般含碳量在0.30~0.45%。钢中合金元素总量约在5%左右，Cr、Ni和Mn在钢中的主要作用是提高钢的淬透性，以保证较大的零件在适当的冷却条件下获得马氏体组织，Mo，W和V的主要作用是提高钢的抗回火能力和细化晶粒等。

美国从20世纪40年代中期开始研究低合金超高强度钢，通过降低回火温度，使钢的抗拉强度达到1600~1900MPa，用于高压内燃机喷油管、飞机起落架及滑轨、管道等。低合金超高强度钢具有高强度，但它们的断裂韧性和抗应力腐蚀能力都比较差，因而其应用受到了一定的限制。我国于1980年研制出成功406钢，通过降低碳含量和采用VIM+VAR冶炼技术，在406钢的基础上开发了D406A钢（30Si2MnCrMoVE），D406A钢的强度稍有下降，但提高了韧性（σb＞1620MPa，KIC＞87MPa•m1/2）。

由于超高强度合金钢材料热加工性能差，30Si2MnCrMoVE超高强度无缝钢管无法采用传统的热穿孔工艺生产，现有技术采用锻造/旋压加机加工工艺。采用此类工艺生产时，由于材料压力加工变形比小，其晶粒度指标很难一次达到技术要求，往往要重复进行二三次处理后才能使晶粒度满足要求。产品对尺寸精度要求高，同时由于材料热加工性能较差容易开裂，必须采用机加工工艺得到最终产品尺寸，机加工量很大。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提高超高强度合金钢材料（30Si2MnCrMoVE）钢管的性能。

本发明所采用的技术方案是：一种超高强度无缝钢管的制造方法，圆钢坯经过锻机锻造成长圆钢，长圆钢经剥皮、锯切后再中心深空钻钻出通孔形成管坯，管坯经过热挤压、热处理、矫直、机加工后形成成品；热挤压过程包括环形炉加热、第一次感应加热、扩孔、第二次感应加热、玻璃粉润滑，进入卧式挤压机进行热挤压，环形炉加热温度750±20℃，加热时间3小时，一次感应加热温度1180±15℃，加热时间5min，扩孔扩延系数1.10，二次感应加热温度1180±15℃，加热时间5min，挤压比8~9，挤压速度14~16%，挤压完成后空冷至室温。

热处理过程为，采用退火加回火热处理，退火温度910~930℃，保温40min，炉冷至500℃以下；回火温度280~300℃，保温90min，炉冷至室温。

锻机锻造比为7.5。

圆钢坯钢号为30Si2MnCrMoVE，化学成分按重量百分比计C 0.28~0.32%，Si 1.45~1.65%，Mn0.90~1.20%，Cr 1.00~1.30%，Mo 0.35~0.45%，V0.10~0.21%，S0.010%，P0.020%。

本发明的有益效果是：利用热挤压过程中材料变形量大、三向压应力的变形特点，结合退火加回火热处理，得到高强度、高韧性、组织均匀、晶粒细小的无缝管体，避免了锻造加旋压的传统工艺对材料组织性能的不利影响。此钢种（30Si2MnCrMoVE）热挤压方法制造的管体尺寸精度高，表面质量好，显著减少了机加工工作量，实现材料性能和制造经济性的大幅提高。

具体实施方式