[发明专利]一种高压气瓶用大直径无缝钢管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高压气瓶用大直径无缝钢管及其制造方法。

背景技术

    大容积钢质无缝气瓶在国内应用较广，主要应用于液化天然气等工业气体的运输等领域。早期无缝气瓶的工作压力较低，容重比较小，其材质主要为低碳钢。近年来，随着无缝气瓶工作压力的提高，容重比的不断增大，钢质无缝气瓶用钢从低碳钢向中碳钢、C-Mn钢及Cr-Mo钢发展， Cr-Mo系合金钢具有在保持高强度同时具有良好韧塑性的优点，因而受到广泛应用。目前，国内使用的大容积钢质无缝气瓶工作压力多为20~25MPa，其材质多选用30CrMo钢或35CrMo钢。但随着技术的不断进步，对钢瓶的容重比要求进一步提高，工作压力要求高于现有的25MPa， 35CrMo等Cr-Mo系合金钢因强度低于设计要求而不能满足需要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的提出一种高压气瓶用大直径无缝钢管及其制造方法。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种高压气瓶用大直径无缝钢管，所述大直径无缝钢管的化学成分及质量百分比为：C：0.30%~0.60%， Si：0.20~0.50% ，  Mn：0.20~0.60%，P：≤0.010%，S：≤0.010%， Cr：0.90~1.70%，Ni：2.50~3.50%，Mo：0.25~0.55%，V：0.05~0.25%，余量为Fe。

C是固溶在基材中或是作为碳化物析出，是增加钢的强度的主要元素，随着钢中C含量增加，其屈服点和抗拉强度升高，但韧塑性降低；本发明中，为确保所希望的强度，C含量必须在0.30%以上，但若超过0.60%，则钢的韧塑性恶化；因此，C含量限定在0.30%~0.60%的范围。

    Si是良好的脱氧剂，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，同时，Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，其作用仅次于P，较Mn、Ni、Cr、W、Mo和V等元素强；但含Si超过2.0%时，将显著降低钢的塑性和韧性；因此，Si限定在0.01~2.0%的范围；然而，从强度-韧塑性平衡的观点来看，最好将Si含量限定在0.20~0.50%的范围内。

Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，在钢中加入一定量的Mn，可消除或减弱由于S所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能；Mn在钢中和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分Fe原子，Mn能够降低临界转变温度，起到细化珠光体的作用，也间接地起到提高珠光体钢强度；Mn稳定是奥氏体组织的能力仅次于Ni，也强烈增加钢的淬透性；但Mn在钢中含量较多时易引起晶粒长大，导致钢种变为本质粗晶粒钢；同时，Mn易与S形成MnS，导致钢的耐蚀性下降，故钢中Mn含量一般不高于0.6%；因此，锰含量最好偏低，但从生产时的经济性考虑，则允许其范围为0.20~0.60%。

在一般情况下，P是钢中有害元素，会增加钢的冷脆性，降低韧塑性，使冷弯性能变坏；因此无缝钢管的P含量小于等于0.010%。

S在通常情况下也是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹；然而S能够降低钢的耐腐蚀性，所以通常要求S含量小于0.055%，无缝钢管的S含量小于等于0.010%。

    Cr能增加钢的淬透性并有二次硬化作用，提高钢的强度、硬度和耐磨性而不使钢变脆，但能够降低延伸率和断面收缩率；Cr在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含Cr的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性；因而合金结构钢中的Cr含量一般高于0.9%，以保证钢的强度、硬度及淬透性；当钢中Cr含量过高时，钢的韧脆转变温度显著提高，同时，钢的回火脆性大幅增加，故本种钢中的Cr含量一般不高于1.7%，即无缝钢管的Cr含量被限定为0.90~1.70%。