[发明专利]一种500MPa级低屈强比直缝焊钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑用钢管制造方法，特别是一种焊接性能优良的屈服强度500MPa级低屈强比直缝焊钢管及其制造方法。

背景技术

我国的建筑用钢结构长期使用屈服强度235～345MPa的低碳钢和低合金钢。目前《钢结构设计规范》GB50017-2003中低合金钢的屈服强度等级已经拓展至460MPa。采用高强度等级建筑用钢管，目的是减薄钢结构断面尺寸并节省投资，但是薄断面钢结构容易出现局部和整体屈服失稳问题，从而限制了钢结构断面尺寸的减薄，使高强度等级建筑用钢材的优势不能得到发挥，因此发展高强度等级建筑用钢的当务之急是解决薄断面钢结构屈服失稳问题。在薄断面高强度等级钢管内填充混凝土形成钢管和混凝土共同工作的高强度钢管混凝土结构，可以显著提高其刚度，解决结构屈服失稳问题。由于高强度钢管混凝土结构可以发挥高强度钢材和高强度混凝土的优势，节省投资、加快施工进度，是开拓高强度等级的建筑用钢市场有发展潜力的技术生长点。

相对于无缝管而言，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，因此是生产厂家与油田用户的首选品种，一直受到市场的青睐。ERW套管的生产工艺是：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、体现ERW焊管生产效率的关键工序。但是由于板卷头尾对焊要求材料的碳当量须低，否则容易造成钢板断带，严重影响生产效率。不仅如此，高强度钢管离心混凝土构件用做建筑用桩基往往承受极大的冲击载荷，因此在要求钢管具有良好的强韧性、低屈强比的同时，还要要求焊缝具有优良的力学性能，这样材料的碳当量Ceq要求不能大于0.4。

日本专利JP56035749A提出了ERW套管的一种方法，该套管成分中不含Ti、Nb、V、Cr等强化元素上述元素，虽然可以实现高强度的要求，而Si高达1％，焊接时焊缝容易形成灰斑，严重影响焊缝质量，并且碳当量高达0.8无法实现剪切对焊。

日本专利JP09029460A、JP54097523A、JP56069354A、JP59047364A均添加了Cu，也可能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，在热轧板生产的控轧控冷过程中，热轧板的性能难以稳定控制；

日本专利JP57131346A提供一种抗沟槽腐蚀的焊管，为了减少MnS的生成，在控制低的S含量的基础上，添加一种以上Cu、Ni、Al、Cr甚至有害元素As、Sb、Sn、Bi等，或进一步添加一种以上Ti、Nb、Zr、V等，根本不能实现本发明500MPa高强韧性的要求。日本专利JP58093855A、JP59096244A都含有昂贵的Ni元素，合金成本较高，另外日本专利JP57131346A、JP58093855A的Si含量较高，难以获得优良的焊缝性能。而中国专利CN200710038400.1、CN200310104863所涉及的钢种虽然也能实现高强度、低屈强比的性能要求，但是由于C含量高，碳当量大于0.4，仅能满足剪切对焊的要求，使得生产能够连续进行，但难以获得优良的焊缝性能，无法抵抗桩管所承受的极大的冲击载荷。中国专利CN200310104863提供的钢种也能达到500MPa，但是由于成分过于简单，只能在430-470℃的卷取温度下达到所需的力学性能。在这么低的卷取温度下，热轧板的性能更难以实现稳定控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种500MPa级低屈强比直缝焊钢管及其制造方法，满足建筑用桩基所承受载荷的特点，具有焊接性能优良、高强韧性、低屈强比等特点，其屈服强度大于500MPa，屈强比小于0.85。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

本发明在材料设计上采用低碳含量，保持适当的Mn含量，添加适量V、Ti、Nb等微合金元素，通过其在控轧控冷过程中的作用来提高强度，最终获得高强韧性、低屈强比的钢管。

具体的，本发明的一种500MPa级低屈强比直缝焊钢管用钢，其成分重量百分比如下：

C 0.11～0.16％

Si0.15～0.35％

Mn0.8～1.5％

V 0.06～0.15％

Al0.002～0.04％

Ti0～0.05％

Nb0～0.05％

其余为Fe和不可避免杂质；且，碳当量Ceq不大于0.4％。