CN101448966A - 低温下具有超高强度和优良韧性的低碳合金钢管及其制造方法 - Google Patents

低温下具有超高强度和优良韧性的低碳合金钢管及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种低碳合金钢管及其制造方法，特别用于存储气体的气体发生器压力容器，其中所述钢管主要由下列按照重量比构成：大约0.06％～大约0.18％的碳；大约0.3％～大约1.5％的锰；大约0.05％～大约0.5％的硅；最高达到大约0.015％的硫；最高达到大约0.025％的磷；以及下列元素的至少一种：最高达到大约0.30％的钒，最高达到大约0.10％的铝，最高达到大约0.06％的铌，最高达到大约1％的铬，最高达到大约0.70的钼，最高达到大约0.35％的铜，最高达到大约 0.15％的残余元素，以及剩余的铁和痕量的杂质。在大约每秒100℃的高加热速度之后；在水基淬火溶液中以大约每秒 100℃的冷却速度对所述钢管形材料进行快速并完全的淬火。所述钢具有至少大约145ksi并高达220ksi的抗张强度，并在低至－100℃的温度下表现出延展行为。

Description

低温下具有超高强度和优良韧性的低碳合金钢管及其制造方法
本PCT申请要求2006年4月3日提交的美国非临时申请No.11/395,322的优先权。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及在低温下具有超高强度和优良韧性的低碳合金钢管，还涉及制造这种钢管的方法。所述钢管特别是用于制备汽车约束系统的容器组件，其一个例子是汽车安全气囊的气体发生器。
另外，开发并测试了可替换的低碳钢组合物、低合金类型和不同的热处理工艺以降低制造成本。
2.现有技术的简要描述
日本专利公开No.10-140249[申请日1996年11月5日]和日本专利公开No.10-140283[申请日1996年11月12日]概括地描述了被认为可以用于汽车安全气囊的气体发生器的钢化学。这些文件提到最终的条件是没有热处理、消除应力和标准化或淬火和回火。这些出版物没有提到仅仅淬火作为热处理步骤的可能性。在这些权利要求中没有提到机械性能。在所有实施例中仅实施例#21是淬火和回火的钢，但所报告的UTS仅为686MPa(99ksi)。即使在实施例#26中所提供的最高机械性能也是相对低的，其中UTS的最大值为863MPa(125ksi)。因此，这些出版物涉及相对低的等级(期望的目标是590MPa(86ksi))。另外，这些出版物显示了在-40℃下使用落锤(DW)型压扁试验得到的低温下的延展性。目前被接受用于证明低温下延展性的测试是破裂试验，其在显示脆性方面更有效。相信在这些文件中所显示的大部分实施例都是在经过DW试验后被称作有延展性的，而事实上在破裂试验中不会表现出低温下的延展行为，由于不符合政府的规章(例如US DOT)而不具有用于某些安全气囊气体发生器应用的资格。
日本专利公开No.2001-49343[申请日1999年10月8日]被认为解决了仅用于制备电阻焊接管的钢(ERW工艺)。权利要求限定了ERW工艺的各种方面以及可选择热处理进行标准化或淬火和回火，可选择的后续冷拉，可选择的后续热处理(标准化或淬火和回火)。该文件解决了仅两种不同的，非常常见的钢化学，一个是低碳钢，另一个提到了各种合金元素的共同限制。该文件没有暗示仅仅淬火热处理的可能性。提供了多个实施例对材料进行淬火和回火，但所得到的机械性能相对低。在淬火和回火试验#18中所得到的最大结果是852MPa(123ksi)。
相信在JP 10-140249、JP 10-140283和JP 2001-49343中均由Sumitomo提出的钢“化学”以及后面在Kondo等人在US6878219 B2或公开为US2005/0039826 A1的连续申请中所鉴定的钢化学，事实上限定了具有这些宽范围的钢，以包括在1990年之前已经在美国制造和销售的SAE 1010通用钢。正如在所提到的申请中所描述的，申请人知道使用现代技术制造SAE1010钢等级通常保证P量低于0.025，S量低于0.01。
其他描述在用于安全气囊应用的钢现有技术状态的文件包括Erike，US6386583 B2和其所公开的继续申请包括US 2004/0074570 A1和US2005/0061404 A1。这些文件没有暗示任何本文所教导的从极快速感应奥氏体化和后续超快水淬火得到的优点，更没有暗示仅使用快速淬火并在其之后不使用回火步骤。另外，JP 10-140283公开了与US 6878219 B2重叠的化学，只是P的最大值稍微低(0.02)，S的最大值稍高(0.02)。而专利公开US 20020033591 A1粗略地暗示了仅淬火而不回火的可能性，但权利要求6和7没有提到淬火以便达到所称机械性能的必要性，而是这些权利要求需要至少两次热处理。
汽车乘客约束系统的安全气囊气体发生器需要满足严格的结构和功能标准。因此，需要对制造工艺施加严格的程序和限度。而本领域的经历显示该工业已经成功地满足了过去结构和功能标准，改进的和/或新型的性能对于满足进展的需求是必要的，而同时，制造成本的连续降低也是重要的。
安全气囊以及补充的约束系统是许多目前汽车的重要安全特征。在过去，安全气囊系统是采用爆发性化学制品的类型，但它们昂贵，并且由于环境和再生问题，在最近几年，已经开始出了新型的气体发生器，其使用由充满氩气等的钢管制成的压缩空气筒，并且这种类型已经被越来越多地使用。
上述压缩空气筒是在正常情况下将气体等维持在高压下的容器，在汽车碰撞的情况下，所述气体等以单级爆发或多级爆发被吹入到安全气囊中。因此，被用作这类压缩空气筒的钢管被用于在非常短的时间内接受高应变率的应力。因此，与诸如普通压力缸的简单结构相比，上述钢管需要具有出众的空间精度，非常好的可使用性和可焊性，上述所有这些必须具有高强度、韧性和对爆发的优良抗性。空间精度对于确保将吹入到安全气囊的非常精确的体积而言也是重要的。
在用于制造压缩空气筒的管件中冷成形性能是非常重要的，因为它们是在制造管之后形成最终形状的。需要通过冷成形获得依赖于容器结构的不同形状。不在冷成形之后裂缝和表面缺陷对于获得压力容器是至关重要的。而且，在冷成形之后即使低温下仍具有非常好韧性也是至关重要的。
这里所公开的钢具有非常好的可焊性，并且对于安全气囊压缩空气筒应用不需要在焊接之前进行预热或者焊接后热处理。由公式碳当量(Ceq)＝％C+％Mn/6+(％Cr+％Mo+％V)/5+(％Ni+％Cu)/15所限定的碳当量(Ceq)需要低于大约0.63％，以便获得所需要的可焊性。如果Ceq减少，则可焊性会提高。在本发明的优选实施方式中，上面所限定的碳当量需要低于大约0.60％，优选低于大约0.56％，最优选低于大约0.52％，或者甚至低于大约0.48％，以达到更好的保证可焊性。
为了生产气体容器，将根据本发明制成的冷拔管切成一定长度，并使用不同的已知技术(例如卷边、型锻等)进行冷成形以得到期望的形状。可替换的，能够使用焊接管。接着，为了生产压缩空气筒，通过任何适当的技术例如摩擦焊接、气体钨电弧焊接或者激光焊接将顶帽和扩散体焊接到该容器的每端。这些焊接是非常重要的，并且同样需要大量的劳力，在某些情况中需要测试以确保在整个压力容器和安全气囊展开中焊接的完整性。已经观察到这些焊接会产生裂缝或不合格，因此存在危害压缩空气筒完整性并可能危害安全气囊操作的风险。
对气体发生器进行测试以确保它们在安全气囊展开的过程中保持它们的结构完整性。这些测试之一是所谓的破裂试验。这是一种破坏性测试，其中将筒被施加比在正常操作应用过程即安全气囊展开中所预计压力显著高的压力。在该测试中，气体发生器被提高内部压力直到发生破裂。
在回顾破裂试验结果和研究这些测试的测试容器样品时，发现通过不同的选择性方式发生断裂：形变断裂、脆性断裂以及某些情况是这两种模式的组合。在形变断裂中观察到出现翻开的破裂，例如敞开的鼓包(例如表现为裂开的泡)。破裂面向管的外表面倾斜大约45°，并且位于主题范围内。另一方面，在脆性断裂中，沿着气体发生器的长度表现出了不引人瞩目的纵向裂痕，这是材料中易碎区的预示。在这种情况中，破裂面与管的外表面正交。在扫描电子显微镜进行观察时，这两种模式的断裂具有不同的表面-波纹是形变断裂的特征，而分裂则是脆性的预示。
有时，可以观察到这两种断裂的组合，并且脆性裂痕会从可塑的破裂面扩展。由于整个系统包括安全气囊气体发生器可以用于在显著不同的气候下运行的汽车中，因此至关重要的是材料在从非常冷到温暖的宽温度范围内表现出延展行为。
发明内容
首先，本发明涉及某些适合冷成形的新型低碳合金钢，其具有非常高的抗张强度(UTS最低145ksi)，优选具有超高抗张强度(UTS最低160ksi，优选175ksi或220ksi)，进而具有非常高的破裂压力。而且，钢在低温下具有优良的韧性，其-60℃下具有保证延展行为，即具有-60℃的延性-脆性转变温度(DBTT)，优选低到-100℃。
第二，本发明还涉及制造这种钢管的工艺，其基本上包括新型的快速感应奥氏体化/高速淬火/没有回火技术。在优选的方法中，存在使用超快速水淬火步骤进行超快速感应奥氏体化，其排除了所有的回火步骤，以便形成也适于冷成形的低碳合金钢管，其具有极限抗张强度(UTS)(最低为145ksi，最高达到220ksi)，进而具有非常高的破裂压力。而且，这种钢在低温下具有非常好的韧性，在-60℃下具有保证延展性，即在具有-60℃的延性-脆性转变温度(DBTT)，优选低到-100℃。
本发明的材料在汽车约束系统组建容器的组件中具有特别的应用，其一个例子是汽车安全气囊气体发生器。用于形成这里所公开的每种钢的化学是新型的，后面被称作钢A、钢B、钢C、钢D和钢E，其中每种钢的组成被总结在下表I中：
 
钢 C Mn S P Cr Mo Ni V
A 0.10 1.23 0.002 0.008 0.11 0.05 0.34 0.002
B 0.10 1.09 0.001 0.011 0.68 0.41 0.03 0.038
C 0.11 1.16 0.001 0.010 0.64 0.47 0.03 0.053
D 0.11 1.07 0.002 0.008 0.06 0.04 0.03 0.083
E 0.10 0.47 0.001 0.011 0.04 0.02 0.05 0.001
Figure A200780018206D00131
在新型快速感应奥氏体化/高速淬火/没有回火的技术的测试结果显示在这五种钢组成之间有令人吃惊和不同的结果，如在下面的表II中所总结的：
Figure A200780018206D00132
附图说明
参考附图仅作为例子，下面对本发明的优选实施方式进行描述，其中：
图1是对钢E进行高速淬火的核心微结构；
图2显示对钢E进行高速淬火的-60℃下破裂试验；
图3显示对钢E进行普通淬火的微结构；
图4显示对钢D进行高速淬火的微结构；
图5显示对钢D进行高速淬火的-60℃下破裂试验；以及
图6显示对钢D进行普通淬火的微结构。
具体实施方式
本发明适合以各种形式的实施方式实施，后面将描述目前优选的实施方式，但需要理解目前所公开的内容需要被认为是本发明的范例，而不是为了将本发明限制到所描述的具体实施方式。
本发明涉及用于储备气体发生器压力容器的钢管形材料。更特别的，本发明涉及低碳超高强度钢等级应用于无缝压力容器，其中在-60℃具有保证的延展行为，即具有-60℃的延性-脆性转变温度(DBTT)，优选低到-100℃。
更特别的，本发明涉及用于制造发生器的无缝钢管形材料的一种化学组合物及其制备方法。
生产无缝低碳超高强度钢的方法的示意描述可以如下：
1.炼钢
2.铸造钢
3.热轧管
4.热轧中空加工工序
5.冷拉
6.带有淬火的奥氏体化(没有回火)
7.冷拉管修整工序
炼钢工艺的主要目标之一是通过除去碳、硅、硫、磷和锰对铁进行精炼，特别的，硫和磷对于钢是有损害的，因为它们使材料的机械性能变差。在基础处理前后使用桶中精炼冶金以进行具体的纯化步骤，该纯化步骤能够使得在基础炼钢操作中进行更快的处理。
在非常洁净的实践中进行炼钢工艺，以获得非常低的硫和磷含量，接下来这对于获得产品所需要的高韧性是至关重要的。因此，提出了包含根据ASTM E45标准-最差环境方法(方法A)2级或更低(稀少系列)以及1级或更低(大量系列)的目标。在本发明优选的实施方式中，根据上面所提到的标准检测的微包含物最大含量应该如下：
 
包含物类型 稀少 大量
A 0.5 0
B 1.5 1.0
C 0 0
D 1.5 0.5
此外，非常洁净的实践能够获得特大的包含物尺寸，其量为30μm或更小尺寸。获得这些包含物含量，其限制氧的总含量为20ppm。
通过在钢包炉中鼓入惰性气体以迫使包含物和杂质漂浮而进行而次冶金。能够吸附杂质和包含物的炉渣流的生成，通过向钢液中加入SiCa进行包含物尺寸和形状进行修饰，产生了高质量的低包含物含量的钢。
使用低碳合金钢的实施例
所得到钢的化学组成需要如下，每个“％”均为“重量百分比”：
碳(C)
C是低成本地提高钢强度的元素，但如果其含量低于0.06％，则难以获得期望的强度。另一方面，如果钢的碳含量高于0.18％，则冷可加工性、可焊性以及韧性会降低。因此，C含量范围是0.06％～0.18％。C含量的优选范围是0.07％～0.12％，更优选范围是0.10％～0.12％。
锰(Mn)
Mn是有效提高钢可硬性的元素，因此其提高强度和韧性。如果其含量低于0.3％，则难以获得期望的强度，而如果其含量超过1.5％，则条带结构变得显著，强度降低。因此，Mn含量为0.3％～1.5％，优选的Mn范围是0.60％～1.40％。
硅(Si)
Si是在炼钢工艺中具有还原作用的元素，并且提高钢的强度。如果Si含量低于0.05％，则钢容易氧化，另一方面，如果其超过0.50％，则韧性和可加工性都降低。因此Si含量为0.05％～0.5％，优选的Si范围是0.05％～0.40％。
硫(S)
S是引起钢韧性降低的元素。因此，S的含量限于最大0.015％。优选的最大值是0.010％。
磷(P)
P是引起钢韧性降低的元素。因此，P的含量限于最大0.025％。优选的最大值是0.02％。
镍(Ni)
Ni是提高钢强度和韧性的元素，但其非常昂贵，因此处于成本的原因，Ni被限于最大0.70％。优选的最大值是0.50％。
铬(Cr)
Cr是有效提高钢强度、韧性和耐蚀性的元素。如果其超过1％，则焊接区的韧性会显著降低。因此，Cr含量被限于最大1.0％，优选的Cr最大含量是0.80％。
钼(Mo)
Mo是有效提高钢强度的元素，并且有助于在回火过程中阻止软化，但其非常昂贵。因此，Mo含量被限于0.7％，优选的Mo最大含量为0.50％。
钒(V)
V是有效提高钢强度的元素(即使加入的量很少)，并且能够在回火过程中阻止软化。然而，这种铁合金是昂贵的，迫使有必要降低最大含量。因此，V被限于0.3％，其中优选最大值为0.20％。
上面没有列出的其他一些元素的优选范围如下：
元素                     重量％
Al                       最大0.10％
Nb                       最大0.06％
Sn                       最大0.05％
Sb                       最大0.05％
Pb                       最大0.05％
As                       最大0.05％
在用于生产管形材料或腔的单钢包中痕量元素需要是：
Sn+Sb+Pb+As≤最大0.15％，并且
S+P≤0.025
下一步是铸造钢以生产能够被穿孔和滚压以形成无缝钢管的实心钢筋。在钢车间中将钢铸造成圆的钢实心坯，其沿着钢轴具有均匀的直径。
将超高清洁钢的圆柱形实心坯加热到大约1200℃～1300℃的温度，在该温度点进行轧钢处理。优选，将钢坯加热到大约1250℃的温度，接着经过轧钢。对钢坯进行穿孔，优选利用已知的曼内斯曼式轧管法(Manessmannprocess)，接着在热轧过程中，充分降低外径和壁厚，同时充分提高长度。例如将148mm外径的实心钢筋热轧成48.3mm外径的热轧管，其壁厚为3.25mm。
为了获得达到期望机械性能所必要的精确微结构，横截面面积下降是重要的，其中所述横截面积下降被检测为实心坯的横截面面积与热轧管横截面积的比例。因此，横截面积的最小降低为大约15:1，优选和最优选的横截面积的最小降低分别为大约20:1和大约25:1。
将所制造的超高清洁度钢的无缝热轧管冷却到室温。沿着冷轧管的圆周以及纵向沿着管轴，所制造的超高清洁度热轧管都具有几乎均匀的壁厚。
接着将冷轧管经过不同的修整工序，例如长度上切成2～4片，最后进行修剪，在已知的旋转整直设备上被调直(如果必要)，以及通过一种或者多种不同的已知技术例如电磁测试和超声测试进行非破坏性测试。
接着将每片热轧管的表面进行正确地调节用于冷拉。这种调节包括通过浸入到酸溶液中进行酸洗，应用适当的润滑剂层，例如已知的磷酸锌和硬脂酸钠组合物或者活性油(reactive oil)。在进行表面调节后，对无缝管进行冷拉，无缝管被拉通过外部硬模，其中所述外部硬模的直径比被拉管的外径小。大多数情况中，管的内表面还被铆在杆一端的内部心轴所支撑，以便心轴在冷拉的过程中保持接近硬模。这种冷拉操作是不需要事先将管加热到室温以上而进行的。
将无缝管如此冷拉至少一次，每次都降低了管的外经和壁厚。这样所制造的冷拉刚沿着管轴具有均匀的外径，已经围绕管的圆周和沿着管轴的纵向都具有均匀的壁厚。所冷拉的管具有优选在10mm～70mm之间的外径，以及优选1mm～4mm的壁厚。
接着在奥氏体化炉中对冷拉管进行加热，其中所述奥氏体化炉的温度至少超过奥氏体化温度，或者Ac3温度(对于这里所公开的具体化学为大约880℃)，但优选超过大约920℃且低于1050℃。提供该奥氏体化温度最大值以避免颗粒长大。可以在燃料炉中或者在感应式炉中进行该处理，但优选在后者中。在炉中的转化时间强烈地依赖于所利用炉子的类型。一经发现，如果利用感应式炉，则更好得获得这种应用所需要的高面积质量。这是由于感应处理的特征，其中包括了非常短的转化时间，排除了发生氧化。优选，奥氏体化加热速度为至少每秒钟大约100℃，更优选为至少每秒钟大约200℃。极高的加热速度以及进而非常短的加热时间对于获得非常精确的颗粒微结构是重要的，这接着保证了所需要的机械性能。
此外，适当的填充因素对于获得所需要的高加热速度是重要的，其中所述填充因子被定义为由管的外径所限定的圆面积与由感应炉线圈内径所限定的圆面积的比例。填充因子的最小值是大约0.16，优选的填充因子最小值是大约0.36。
在炉子的出口区，或者接近炉子的出口区，使用适当的淬火流体对管进行淬火。优选，所述淬火流体是水或者水系淬火溶液。优选以至少大约每秒100℃的速度，更优选以至少每秒大约200℃的速度，将管的温度快速降低到室温。这种极端高的冷却速率对于获得完全的微结构转化是至关重要的。
在采用回火步骤的技术中，接着使用适当温度和循环次数在地域Ac1的温度下对钢管进行回火。优选，回火温度在大约400～600℃之间，更优选在大约450～550℃之间。可替换的，所述回火温度可以在200℃～600℃之间，更优选在250℃～550℃之间。均热时间需要足够长以保证非常好的温度均一性，但如果太长，则不能够得到期望的机械性能。优选在保护性还原或中性氛围中进行该回火步骤，以避免管的脱碳和/或氧化。
在优选的方法中，排除了回火步骤，而仅采用上述利用水或水系溶液的高速淬火。为了达到高速的淬火，下列设备是优选但不是必需的。
在感应器的最大功率设定在500Kw的感应炉之后是全容量为每小时2200kg的淬火管道。主要淬火器采用42条管道，每条管道具有12个喷嘴。将淬火流调节到每小时10～60m3的范围内，并将管的前进速度从每分钟5米控制到25米。另外，后面设置摩擦辊以产生在管上的旋转。
将所制造的超高强度钢管经过不同的修整工序，在旋转整直设备上被调直，以及通过一种或者多种不同的已知技术进行非破坏性测试。优选，对于这种应用，需要通过已知的超声和电磁技术对管进行测试。
热处理后的管形材料可以被化学处理以获得具有期望外形和非常低的表面韧性的管。例如，可以将管浸在硫酸和盐酸溶液中，使用磷酸锌进行磷酸化，使用石油基油、水基油或矿物油进行浸油。
通过第一次或第二次描述的方法所获得的钢管具有下列最低机械性能：
屈服强度最低大约110ksi(758MPa)
抗张强度最低大约145ksi(1000MPa)
伸长率最低大约9％。
根据在标准ASTM E8中所描述的程序进行屈服强度、抗张强度和伸长率检测。对于张力测试，优选实际尺寸的样品用于评估整个管状截面。
压扁试验需要遵照49CFR中规范DOT 39，第178.65段的要求。因此，如果使用60度角的V型设备进行压扁时，管状截面不应该裂缝，直到对边是一边管壁厚的6倍时。所开发的钢完全符合该测试。
为了获得在强度和韧性之间的良好平衡，根据ASTM E-112标准所检测的，前述的(有时称作前面的)奥氏体结晶粒度需要优选为7或更细，更优选9或更细。这是由于在奥氏体化过程中极短的加热循环所达到的。
通过所描述方法获得的钢管需要具有所列出的性能，以符合本发明所列出的需求。
工业的要求持续施加粗糙的需求以降低价格。本发明具有良好的视觉外观，例如成品的管形材料在外表面和内表面均具有最大3.2微米的表面抛光。这种需求是通过冷拉、短奥氏体化时间、还原性或中性氛围淬火以及在工艺的不同步骤化学调节的适当表面所达到的。
水破裂压力试验需要通过将管截面的端部密封而进行，例如通过将平面钢板焊到管的底部。300mm管截面保持约束自由是重要的，以便能够产生完全的环形应力。管截面的加压需要通过泵吸油、水、醇或它们的混合物而进行。
破裂试验压力需求依赖于管的尺寸。在破裂试验时，超高强度无缝管在-60℃下具有保证延展行为，具有-60℃的延性-脆性转变温度。
发明人已经发现代替却贝冲击试验(Charpy impact test)(根据ASTME23)的更具代表性的测试是在室温以及低温下都进行的破裂试验。这是由于所采用的这些产品相对薄的壁厚和小外径的事实，因此没有标准的用于却贝冲击试验的ASTM样品可以从所述管沿横向被制造出来。而且，为了获得这种小尺寸的却贝冲击探头，需要将扁平变形应用到弯曲的管探头。这对钢机械性能具有可检测效果，特别是抗冲击强度。因此，使用该方法没有代表性的冲击试验。
使用替换的低碳、低合金钢的实施例
申请人发现高速淬火而没有回火是本发明的关键方面。比现有技术化学更低合金和更便宜的钢在被特定的加热和高速淬火进行处理时，会符合或者超过之前所讨论的标准。
上面定义的新型钢A、B、C、D和E是使用优选方法所分析的替代钢，其中利用非常快速的感应炉高速淬火奥氏体化，而不是加入回火步骤。令人惊奇的，在对这些新型钢进行对照测试时，其中低于高速淬火，即采用正常的淬火处理或者前述淬火步骤时，测试显示显著差的特征。
根据优选方法对包括低成本钢的替代进行高速淬火并且没有回火处理
用于对钢E样品进行高速淬火测试的参数如下：水流速40m3/小时；管的前进速度20m/分钟；80％奥氏体化温度的感应器功率：880～940°，目标920°；OD表面上和核心材料上观察到了马氏体转化。
图1显示钢E的100％马氏体转化的核心材料。
在进行高速淬火时，与低合金SAE 1010级钢具有类似化学的钢E没有达到最低期望的数值。
测试结果如下：
  
样品 屈服强度(MPa)    屈服强度(Psi)    伸长率％     UTS(MPa) UTS(Psi)
20476 561 81414 26 835 121140
20477 570 82680 32 827 119988
20478 538 78086 32 802 116446
20479 552 80177 32 831 120613
类似的，进行低温(-60℃)下的破裂试验，以观察裂缝的行为和类型。图II显示所测试的钢E的破裂样品。均表现出延展行为。
对参与普通淬火处理的钢E进行对照测试，结果如下：
 
样品 屈服强度(MPa)    屈服强度(Psi)    伸长率％     UTS(MPa) UTS(Psi)
20480 478 69367 28 721 104683
20481 469 68059 32 713 103531
20482 497 72226 32 714 103574
20483 478 69367 32 703 102009
图III表示使用普通淬火处理的的钢E的核心结构。沿着壁厚观察到了某些铁素体结构。
由于表现出高性价比，因此发现钢D是非常有前途的。选择D用于制备优选方法的管形材料。用于高速淬火测试的钢D样品所检测的化学组成如下：
 
元素 ％数值
C 0.11
Mn 1.07
S 0.002
P 0.008
Si 0.08
V 0.08
Al 0.03
Nb 0.008
用于对钢D样品进行高速淬火测试的参数如下：
控制奥氏体温度为920～940℃进行淬火处理。
水流速为40m3/小时
管的前进速度是10m/分钟
感应器功率为总负载量(500Kw)的62％
在管上提供17°摩擦辊角的旋转。
对钢D样品进行高速淬火的测试结果如下：
 
样品 屈服强度(MPa)    屈服强度(Psi)    伸长率％     UTS(MPa) UTS(Psi)
19605 860 124810 20 1209 175388
19606 781 113360 19 1184 171860
图IV显示高速淬火的钢D微结构，其代表100％的马氏体以及完全的淬火转化。类似的，进行低温(-60℃)下的破裂试验，以观察裂缝的行为和类型。图IV显示所测试的钢D的破裂样品。均表现出延展行为。
对参与普通淬火处理的钢D进行对照测试，结果如下
 
样品 屈服强度(MPa)    屈服强度(MPa)    伸长率％     UTS(MPa) UTS(Psi)
19609 618 89635 24 861 124952
19610 586 85060 24 882 127967
图VI表示使用普通淬火处理的钢D的核心结构。
选择钢B用于制造优选方法的管形材料。用于高速淬火测试的钢B样品所检测的化学组成如下：
 
元素 ％数值
C 0.10
Mn 1.09
S 0.001
P 0.011
Si 0.28
V 0.038
Al 0.035
Cr 0.68
Mo 0.41
Nb 0.005
用于对钢B样品进行高速淬火测试的参数如下：
控制奥氏体温度为920～940℃进行淬火处理。
水流速为40m3/小时
管的前进速度是10m/分钟
感应器功率为总负载量(500Kw)的70％
在管上提供17°摩擦辊角的旋转。
对钢B的样品进行高速淬火的测试结果如下：
 
样品 屈服强度(MPa)    屈服强度(Psi)    伸长率％     UTS(MPa) UTS(Psi)
25222 940 136 22 1217 176
25002 914 132 24 1206 175
类似的，对钢B进行低温(-60℃)下的破裂试验，以观察裂缝的行为和类型。图IV显示所测试的钢D的破裂样品。均表现出延展行为。
选择钢A用于制造优选方法的管形材料。用于高速淬火测试的钢A样品所检测的化学组成如下：
 
元素 ％数值
C 0.10
Mn 1.23
S 0.002
P 0.008
Si 0.27
V 0.002
Al 0.035
Cr 0.11
Mo 0.05
Ni 0.34
用于对钢A样品进行高速淬火测试的参数如下：
控制奥氏体温度为920～940℃进行淬火处理。
水流速为40m3/小时
管的前进速度是20m/分钟
感应器功率为总负载量(500Kw)的90％
在管上提供17°摩擦辊角的旋转。
对钢A的样品进行高速淬火的测试结果如下：
 
样品 屈服强度(MPa)    屈服强度(Psi)    伸长率％     UTS(MPa) UTS(Psi)
20313 920 133 22 1230 178
21442 883 128 20 1195 173
类似的，对钢A进行低温下的破裂试验(-60℃和-100℃)以观察裂缝的行为和类型。均表现出延展行为。
使用替代低成本钢在高速淬火之后进行回火处理的对照测试
在发现优选钢D的样品通过使用优选方法的高速淬火产生了令人吃惊的机械性能数值，则接着进行回火以确定加入回火对机械性能的影响。
在580℃下进行回火热处理总时间为15分钟。平均极限抗张强度(UTS)为116Ksi(805MPa)，这不符合所期望的数值。
尽管已经显示和描述了我们发明的优选实施方式，以符合35 USC§112的描述和能够授权的要求，但需要理解，本发明的范围不限于任何已经描述的实施方式，本发明的范围完全是由所附权利要求的范围所限定的。

Claims (48)

1.一种低碳合金钢管，其实质上由下列按照重量比构成：大约0.06％～大约0.18％的碳；大约0.5％～大约1.5％的锰；大约0.1％～大约0.5％的硅；最高达到大约0.015％的硫；最高达到大约0.025％的磷；最高达到大约0.50％的镍；大约0.1％～大约1.0％的铬；大约0.1％～大约1.0％的钼；大约0.01％～大约0.10％的钒；大约0.01％～大约0.10％的钛；大约0.05％～大约0.35％的铜；大约0.010％～大约0.050％的铝；最高达到0.05％的铌；最高达到0.15％的残余元素；其余为铁和痕量的杂质，其中所述钢管具有至少大约145ksi的抗张强度，并且具有低于-60℃的延性-脆性转变温度。
2.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管实质上由下列按照重量比构成：大约0.07％～大约0.12％的碳；大约1.00％～大约1.40％的锰；大约0.15％～大约0.35％的硅；最高达到大约0.010％的硫；最高达到大约0.015％的磷；最高达到大约0.20％的镍；大约0.55％～大约0.80％的铬；大约0.30％～大约0.50％的钼；大约0.01％～大约0.07％的钒；大约0.01％～大约0.05％的钛；大约0.15％～大约0.30％的铜；大约0.010％～大约0.050％的铝；最高达到大约0.05％的铌；最高达到大约0.15％残余元素；以及其余为铁和痕量的杂质。
3.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管主要由下列按照重量比构成：大约0.08％～大约0.11％的碳；大约1.03％～大约1.18％的锰；大约0.15％～大约0.35％的硅；最高达到大约0.003％的硫；最高达到大约0.012％的磷；最高达到大约0.10％的镍；大约0.63％～大约0.73％的铬；大约0.40％～大约0.45％的钼；大约0.03％～大约0.05％的钒；大约0.025％～大约0.035％的钛；大约0.15％～大约0.30％的铜；大约0.010％～大约0.050％的铝；最高达到大约0.05％的铌；最高达到大约0.15％残余元素；以及其余为铁和痕量的杂质。
4.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有至少大约125ksi的屈服强度。
5.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有至少大约135ksi的屈服强度。
6.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管在裂开时具有至少大约9％的伸长率。
7.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有不高于大约40HRC的硬度。
8.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有不高于大约37HRC的硬度。
9.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有低于大约0.63％的碳当量，其中所述碳当量是根据公式Ceq＝％C+％Mn/6+(％Cr+％Mo+％V)/5+(％Ni+％Cu)/15所确定的。
10.根据权利要求9所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有低于大约0.60％的碳当量。
11.根据权利要求9所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有低于大约0.56％的碳当量。
12.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有根据ASTM E45标准-最差环境方法(方法A)检测为2或更低(稀少系列)以及1级或更低(大量系列)的最大微包含物含量。
13.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有根据ASTM E45标准-最差环境方法(方法A)如下的最大微包含物含量：
  包含物类型 稀少 大量 A 0.5 0 B 1.5 1.0 C 0 0 D 1.5 0.5
14.根据权利要求13所述的低碳合金钢管，其中获得了尺寸为30μm或更小的超大包含物尺寸
15.根据权利要求14所述的低碳合金钢管，其中氧的总含量被限制到20ppm。
16.根据权利要求1所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有无缝结构。
17.一种存储气体的气体发生器压力容器，其包含权利要求1所述的低碳合金钢管。
18.一种汽车安全气囊气体发生器，其包含权利要求1所述的低碳合金钢管。
19.一种低碳合金钢管，其实质上由下列按照重量比构成：大约0.08％～大约0.11％的碳；大约1.03％～大约1.18％的锰；大约0.15％～大约0.35％的硅；最高达到大约0.003％的硫；最高达到大约0.012％的磷；最高达到大约0.10％的镍；大约0.63％～大约0.73％的铬；大约0.40％～大约0.45％的钼；大约0.03％～大约0.05％的钒；大约0.025％～大约0.035％的钛；大约0.15％～大约0.30％的铜；大约0.010％～大约0.050％的铝；最高达到大约0.05％的铌；最高达到大约0.15％残余元素；以及其余为铁和痕量的杂质，其中所述钢管具有至少大约135ksi的屈服强度，至少大约145ksi的抗张强度，在裂开时具有至少大约9％的伸长率，不高于37HRC的硬度，并且具有低于-60℃的延性-脆性转变温度。
20.根据权利要求19所述的低碳合金钢管，其中所述钢管具有无缝结构。
21.一种存储气体的气体发生器压力容器，其包含权利要求19所述的低碳合金钢管。
22.一种汽车安全气囊气体发生器，其包含权利要求19所述的低碳合金钢管。
23.一种制造一定长度钢管形材料的方法，所述钢管形材料用于存储气体的气体发生器压力容器，其中所述方法包括下列步骤：从实质上由下列按照重量比构成的钢材料生产一定长度的管形材料：大约0.06％～大约0.18％碳，大约0.5％～大约1.5％的锰，大约0.1％～大约0.5％的硅，最高达到大约0.015％的硫，最高达到大约0.025％的磷，最高达到大约0.50％的镍，大约0.1％～大约1.0％的铬，大约0.1％～大约1.0％的钼，大约0.01％～大约0.10％的钒，大约0.01％～大约0.10％的钛，大约0.05％～大约0.35％的铜，大约0.010％～大约0.050％的铝，最高达到大约0.05％的铌，最高达到大约0.15％残余元素，以及其余为铁和痕量的杂质；将所述钢管形材料进行冷拉以得到期望的尺寸；通过在感应式奥氏体炉中以至少大约每秒100℃的加热速度将所述冷拉钢管形材料加热到至少Ac3的温度而进行奥氏体化；加热步骤之后，在淬火流体中以至少大约每秒100℃的冷却速度对所述钢管形材料进行淬火，直到所述管形材料达到几乎室温温度；以及在所述淬火步骤之后，在低于Ac1的温度下对所述钢管形材料进行回火大约2～30分钟。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所生产的钢管形材料实质上由下列按照重量比构成：大约0.07％～大约0.12％的碳，大约1.00％～大约1.40％的锰，大约0.15％～大约0.35％的硅，最高达到大约0.010％的硫，最高达到大约0.015％的磷，最高达到大约0.20％的镍，大约0.55％～大约0.80％的铬，大约0.30％～大约0.50％的钼，大约0.01％～大约0.07％的钒，大约0.01％～大约0.05％的钛，大约0.15％～大约0.30％的铜，大约0.010％～大约0.050％的铝，最高达到大约0.05％的铌，最高达到大约0.15％残余元素，以及其余为铁和痕量的杂质。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所生产的钢管形材料主要由下列按照重量比构成：大约0.08％～大约0.11％的碳，大约1.03％～大约1.18％的锰，大约0.15％～大约0.35％的硅，最高达到大约0.003％的硫，最高达到大约0.012％的磷，最高达到大约0.10％的镍，大约0.63％～大约0.73％的铬，大约0.40％～大约0.45％的钼，大约0.03％～大约0.05％的钒，大约0.025％～大约0.035％的钛，大约0.15％～大约0.30％的铜，大约0.010％～大约0.050％的铝，最高达到大约0.05％的铌，最高达到大约0.15％残余元素，以及其余为铁和痕量的杂质.
26.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料具有至少大约125ksi的屈服强度。
27.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料具有至少大约135ksi的屈服强度。
28.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料具有至少大约145ksi的抗张强度。
29.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料在裂开时具有至少大约9％的伸长率。
30.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料具有不高于40HRC的硬度。
31.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料具有不高于37HRC的硬度。
32.根据权利要求23所述的方法，其中成品钢管形材料具有低于-60℃的延性-脆性转变温度。
33.根据权利要求23所述的方法，其中在所述奥氏体化加热步骤中，所述钢管形材料被加热到大约920℃～1050℃之间的温度。
34.根据权利要求33所述的方法，其中在所述奥氏体化加热步骤中，所述钢管形材料被以至少大约每秒200℃的速度加热。
35.根据权利要求23所述的方法，其中在所述淬火步骤中，所述钢管形材料被以至少大约每秒200℃的速度冷却。
36.根据权利要求23所述的方法，其中在所述回火步骤中，所述钢管形材料被在大约400～600℃之间的温度下进行回火。
37.根据权利要求36所述的方法，其中在所述回火步骤中，所述钢管形材料被回火4～20分钟。
38.根据权利要求23所述的方法，其还包括修整工序，其中所述回火的钢管形材料被酸浸、磷酸化和浸油。
39.一种制造一定长度钢管的方法，其中所述钢管用于存储气体的气体发生器压力容器，所述方法包括下列步骤：从实质上由下列按照重量比构成的钢材料生产一定长度的管形材料：约0.08％～大约0.11％的碳，大约1.03％～大约1.18％的锰，大约0.15％～大约0.35％的硅，最高达到大约0.003％的硫，最高达到大约0.012％的磷，最高达到大约0.10％的镍，大约0.63％～大约0.73％的铬，大约0.40％～大约0.45％的钼，大约0.03％～大约0.05％的钒，大约0.025％～大约0.035％的钛，大约0.15％～大约0.30％的铜，大约0.010％～大约0.050％的铝，最高达到大约0.05％的铌，最高达到大约0.15％残余元素以及其余为铁和痕量的杂质；将所述钢管形材料进行冷拉以得到期望的尺寸；通过在感应式奥氏体炉中以大约每秒200℃的加热速度将所述冷拉钢管形材料加热到920～1050℃之间的温度而进行奥氏体化；在加热步骤之后，在水基淬火溶液中以大约每秒200℃的冷却速度对所述钢管形材料进行淬火，直到所述管形材料达到几乎室温；在所述淬火步骤之后，在大约450～550℃之间的温度下对所述钢管形材料进行回火大约4～20分钟；修整工序，其中所述回火钢管形材料被酸浸、磷酸化和浸油，其中成品钢管形材料具有至少大约135ksi的屈服强度，至少大约145ksi的抗张强度，在裂开时具有至少大约9％的伸长率，不高于大约37HRC的硬度，低于-60℃的延性-脆性转变温度，以及良好的表面外观。
40.一种制造一定长度钢管的方法，其中所述钢管用于存储气体的气体发生器压力容器，所述方法包括下列步骤：从实质上由下列按照重量比构成的钢材料生产一定长度的管形材料：大约0.06％～大约0.18％的碳，大约0.3％～大约1.5％的锰，大约0.05％～大约0.5％的硅，最高达到大约0.015％的硫，最高达到大约0.025％的磷，以及下列元素中的至少一种：最高达到大约0.30％的钒，最高达到大约0.10％的铝，最高达到大约0.06％的铌，最高达到大约1％的铬，最高达到大约0.70％的镍，最高达到大约0.70％的钼，最高达到大约0.35％的铜，最高达到大约0.15％残余元素，以及其余为铁和痕量的杂质；将所述钢管形材料进行冷拉处理以得到期望的尺寸；通过在感应式奥氏体炉中以至少大约每秒100℃的加热速度将所述冷拉钢管形材料加热到至少Ac3的温度而进行奥氏体化；加热步骤之后，在淬火流体中以至少大约每秒100℃的冷却速度对所述钢管形材料进行淬火，直到所述管形材料达到几乎室温温度；其中所述钢管具有至少大约145ksi的抗张强度，并具有低于-60℃的延性-脆性转变温度。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所生产的钢管形材料主要由下列按照重量比构成：大约0.07％～大约0.12％的碳，大约0.60％～大约1.40％的锰，大约0.05％～大约0.40％的硅，最高达到大约0.010％的硫，最高达到大约0.02％的磷，以及下列元素中的至少一种：最高达到大约0.20％的钒，最高达到大约0.07％的铝，最高达到大约0.04％的铌，最高达到大约0.8％的铬，最高达到大约0.50％的镍，最高达到大约0.50％的钼，最高达到大约0.35％铜，最高达到大约0.15％的残余元素，以及其余为铁和痕量的杂质，其中所述钢管具有至少大约160ksi的抗张强度，以及低于-60℃的延性-脆性转变温度。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述钢管具有低于大约0.52％的碳当量，其中所述碳当量是根据公式Ceq＝％C+％Mn/6+(％Cr+％Mo+％V)/5+(％Ni+％Cu)/15所确定的。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述钢管具有低于大约0.48％的碳当量，其中所述碳当量是根据公式Ceq＝％C+％Mn/6+(％Cr+％Mo+％V)/5+(％Ni+％Cu)/15所确定的。
44.根据权利要求40所述的方法，其中成品钢管形材料在裂开时具有至少大约9％的伸长率。
45.根据权利要求40所述的方法，其中在所述奥氏体化加热步骤中，所述钢管形材料被加热到大约860～1050℃之间的温度。
46.根据权利要求40所述的方法，其中在所述奥氏体化加热步骤中，所述钢管型材料被以至少大约每秒200℃的速度加热。
47.根据权利要求40所述的方法，其中在所述淬火步骤中，所述钢管型材料被以至少大约每秒200℃的速度冷却。
48.一种制造一定长度钢管形材料的方法，其中所述钢管形材料用于存储气体的气体发生器压力容器，所述方法包括下列步骤：从实质上由下列按照重量比构成的钢材料生产一定长度的管形材料：大约0.07％～大约0.12％的碳，大约0.60％～大约1.40％的锰，大约0.05％～大约0.40％的硅，最高达到大约0.010％的硫，最高达到大约0.02％的磷，最高0.20％的钒，最高达到大约0.07％的铝，最高达到大约0.04％的铌，最高达到大约0.8％的铬，最高达到大约0.50％的镍，最高达到大约0.50％的钼，最高达到大约0.35％的铜，最高达到大约0.15％残余元素，以及其余为铁和痕量的杂质；对所述钢管形材料进行冷拉处理以得到期望的尺寸；通过在感应式奥氏体炉中以至少大约每秒200℃的加热速度将所述冷拉钢管形材料加热到大约860～1050℃之间的温度而进行奥氏体化；在加热步骤之后，在水基淬火溶液中以至少大约每秒200℃的冷却速度对所述钢管形材料进行淬火；其中成品钢管形材料具有至少大约160ksi的抗张强度，在裂开时具有至少大约9％的伸长率，低于-60℃优选低于100℃的延性-脆性转变温度以及良好的表面外观。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101693941B (zh) * 2009-08-13 2011-06-08 巨力索具股份有限公司 一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法
CN102741438A (zh) * 2010-06-03 2012-10-17 住友金属工业株式会社 气囊用钢管及其制造方法
CN103261451A (zh) * 2010-06-03 2013-08-21 新日铁住金株式会社 安全气囊用钢管的制造方法
CN105517722A (zh) * 2013-08-22 2016-04-20 奥托里夫Asp股份有限公司 用于两挤锻气囊充气机容器的制造方法
WO2019179354A1 (zh) * 2018-03-21 2019-09-26 宝山钢铁股份有限公司 一种耐低温高强高韧油套管及其制造方法

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4500259B2 (ja) * 2003-03-31 2010-07-14 日立金属株式会社 内燃機関用ピストン及びその製造方法
EP1627931B1 (en) 2003-04-25 2017-05-31 Tubos De Acero De Mexico, S.A. Seamless steel tube which is intended to be used as a guide pipe and production method thereof
WO2008000300A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 Tenaris Connections Ag Seamless precision steel tubes with improved isotropic toughness at low temperature for hydraulic cylinders and process for obtaining the same
US9014280B2 (en) 2006-10-13 2015-04-21 Qualcomm Incorporated Video coding with adaptive filtering for motion compensated prediction
MX2007004600A (es) * 2007-04-17 2008-12-01 Tubos De Acero De Mexico S A Un tubo sin costura para la aplicación como secciones verticales de work-over.
US7862667B2 (en) 2007-07-06 2011-01-04 Tenaris Connections Limited Steels for sour service environments
EP2238272B1 (en) * 2007-11-19 2019-03-06 Tenaris Connections B.V. High strength bainitic steel for octg applications
AT507596B1 (de) * 2008-11-20 2011-04-15 Voestalpine Tubulars Gmbh & Co Kg Verfahren und vorrichtung zur herstellung von stahlrohren mit besonderen eigenschaften
US8221562B2 (en) * 2008-11-25 2012-07-17 Maverick Tube, Llc Compact strip or thin slab processing of boron/titanium steels
JP4770922B2 (ja) * 2008-12-08 2011-09-14 住友金属工業株式会社 エアバッグ用鋼管とその製造方法
TWI381057B (zh) * 2009-03-20 2013-01-01 China Steel Corp Steel material suitable for preparing airbag device for airbag and its application
EP2325435B2 (en) 2009-11-24 2020-09-30 Tenaris Connections B.V. Threaded joint sealed to [ultra high] internal and external pressures
CN101792885B (zh) * 2010-03-30 2011-08-03 莱芜钢铁集团有限公司 一种高碳锰铬磨球用热轧圆钢及其制造方法
CN101988170B (zh) * 2010-12-06 2012-03-28 周建安 一种铁水钒氮微合金化的方法
US9163296B2 (en) 2011-01-25 2015-10-20 Tenaris Coiled Tubes, Llc Coiled tube with varying mechanical properties for superior performance and methods to produce the same by a continuous heat treatment
IT1403689B1 (it) 2011-02-07 2013-10-31 Dalmine Spa Tubi in acciaio ad alta resistenza con eccellente durezza a bassa temperatura e resistenza alla corrosione sotto tensioni da solfuri.
IT1403688B1 (it) 2011-02-07 2013-10-31 Dalmine Spa Tubi in acciaio con pareti spesse con eccellente durezza a bassa temperatura e resistenza alla corrosione sotto tensione da solfuri.
US8636856B2 (en) 2011-02-18 2014-01-28 Siderca S.A.I.C. High strength steel having good toughness
US8414715B2 (en) 2011-02-18 2013-04-09 Siderca S.A.I.C. Method of making ultra high strength steel having good toughness
DE102011108162B4 (de) * 2011-07-20 2013-02-21 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus Stahl
FI20115832L (fi) * 2011-08-26 2013-02-27 Rautaruukki Oyj Menetelmä erinomaisilla mekaanisilla ominaisuuksilla varustetun terästuotteen valmistamiseksi, menetelmällä valmistettu terästuote ja muokkauslujitetun teräksen käyttö
US9340847B2 (en) 2012-04-10 2016-05-17 Tenaris Connections Limited Methods of manufacturing steel tubes for drilling rods with improved mechanical properties, and rods made by the same
CN102605283B (zh) * 2012-04-18 2013-12-25 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 低成本高韧性低温压力容器钢及其制造方法
US9365944B2 (en) * 2012-05-18 2016-06-14 Tube-Mac Piping Technologies Ltd. Method of making hydralic tubing
CN104903538B (zh) 2013-01-11 2018-05-08 特纳瑞斯连接有限公司 抗磨损钻杆工具接头和相应的钻杆
US9187811B2 (en) 2013-03-11 2015-11-17 Tenaris Connections Limited Low-carbon chromium steel having reduced vanadium and high corrosion resistance, and methods of manufacturing
US9803256B2 (en) 2013-03-14 2017-10-31 Tenaris Coiled Tubes, Llc High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same
EP2789700A1 (en) 2013-04-08 2014-10-15 DALMINE S.p.A. Heavy wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes
EP2789701A1 (en) 2013-04-08 2014-10-15 DALMINE S.p.A. High strength medium wall quenched and tempered seamless steel pipes and related method for manufacturing said steel pipes
KR101505286B1 (ko) * 2013-05-30 2015-03-24 현대제철 주식회사 중공 부품의 제조 방법
KR102197204B1 (ko) 2013-06-25 2021-01-04 테나리스 커넥션즈 비.브이. 고크롬 내열철강
CN103320711B (zh) * 2013-06-26 2016-01-20 衡阳华菱钢管有限公司 无缝钢管及其制造方法
CN104046924B (zh) 2014-06-25 2017-01-04 宝山钢铁股份有限公司 一种汽车安全气囊用高强韧无缝钢管及其制造方法
JP5979334B1 (ja) * 2014-10-23 2016-08-24 Ｊｆｅスチール株式会社 エアバッグインフレータ用高強度溶接鋼管およびその製造方法
KR101639327B1 (ko) * 2014-12-16 2016-07-13 주식회사 세아베스틸 저온 충격특성이 우수한 에어백 팽창 튜브용 강재
KR101657827B1 (ko) * 2014-12-24 2016-09-20 주식회사 포스코 취성균열전파 저항성이 우수한 구조용 극후물 강재 및 그 제조방법
US11136656B2 (en) 2015-05-21 2021-10-05 Cleveland-Cliffs Steel Properties Inc. High manganese 3rd generation advanced high strength steels
CN106282831B (zh) * 2015-05-25 2018-11-06 宝钢湛江钢铁有限公司 一种高强度集装箱用耐大气腐蚀钢及其制造方法
GB2548175B (en) * 2016-03-09 2018-10-03 Goodwin Plc A steel, a welding consumable and a cast steel product
JP2018024915A (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 豊田合成株式会社 インフレーター用ガス収納容器とその製造方法
US11124852B2 (en) 2016-08-12 2021-09-21 Tenaris Coiled Tubes, Llc Method and system for manufacturing coiled tubing
US10434554B2 (en) 2017-01-17 2019-10-08 Forum Us, Inc. Method of manufacturing a coiled tubing string
CN107236909B (zh) * 2017-06-16 2019-06-18 武汉钢铁有限公司 可用于-60℃低温环境的高强度、高韧性耐腐蚀钢及其生产方法
JP6981240B2 (ja) * 2017-12-26 2021-12-15 日本製鉄株式会社 継目無鋼管及び継目無鋼管の製造方法
CN110205558A (zh) * 2019-06-05 2019-09-06 盐城市联鑫钢铁有限公司 一种含Nb、V的HRB400合金钢及其冶炼工艺方法
CN110257722A (zh) * 2019-07-25 2019-09-20 南京钢铁股份有限公司 高强度s420nl-z35低温韧性钢板及制造方法
WO2021260026A1 (en) 2020-06-23 2021-12-30 Tenaris Connections B.V. Method of manufacturing high strength steel tubing from a steel composition and components thereof
DE102020133765A1 (de) 2020-12-16 2022-06-23 Benteler Steel/Tube Gmbh Hochfestes Stahlrohr und Verfahren zum Herstellen eines hochfesten Stahlrohr
CN116891971A (zh) * 2022-10-18 2023-10-17 广西柳钢中金不锈钢有限公司 含镍铬锰的碳素结构用钢的制造方法
CN115976409A (zh) * 2022-12-15 2023-04-18 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种低成本中空锚杆焊管、热轧钢带及制备方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645725A (en) * 1969-05-02 1972-02-29 Armco Steel Corp Austenitic steel combining strength and resistance to intergranular corrosion
JPS61130462A (ja) * 1984-11-28 1986-06-18 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency 降伏応力１１０ｋｇｆ／ｍｍ↑２以上の耐応力腐蝕割れ性のすぐれた高靭性超高張力鋼
DE3666461D1 (en) * 1985-06-10 1989-11-23 Hoesch Ag Method and use of a steel for manufacturing steel pipes with a high resistance to acid gases
JPH01275739A (ja) * 1988-04-28 1989-11-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 延性，靭性に優れた低Ｓｉ高強度耐熱鋼管
JPH0772299B2 (ja) * 1990-06-19 1995-08-02 住友金属工業株式会社 低降伏比高張力鋼板の製造法
US5348344A (en) * 1991-09-18 1994-09-20 Trw Vehicle Safety Systems Inc. Apparatus for inflating a vehicle occupant restraint using a mixture of gases
US5454883A (en) * 1993-02-02 1995-10-03 Nippon Steel Corporation High toughness low yield ratio, high fatigue strength steel plate and process of producing same
US5388322A (en) * 1993-05-28 1995-02-14 Simon; Joseph A. Method of making a shatterproof air bag inflator pressure vessel
IT1271310B (it) * 1994-12-21 1997-05-27 Snam Progetti Procedimento per l'ottenimento di correnti distinte di metanolo ed etanolo,di n-propanolo,di isobutanolo,impiegabili nella sintesi di prodotti alto ottanici,da miscele contenti detti alcoli con acqua ed altri composti bassobollenti e altobollenti
US6056833A (en) * 1997-07-23 2000-05-02 Usx Corporation Thermomechanically controlled processed high strength weathering steel with low yield/tensile ratio
US6159312A (en) * 1997-12-19 2000-12-12 Exxonmobil Upstream Research Company Ultra-high strength triple phase steels with excellent cryogenic temperature toughness
JP3519966B2 (ja) * 1999-01-07 2004-04-19 新日本製鐵株式会社 低温靱性に優れた超高強度ラインパイプおよびその製造法
US6187117B1 (en) * 1999-01-20 2001-02-13 Bethlehem Steel Corporation Method of making an as-rolled multi-purpose weathering steel plate and product therefrom
DE10022463B4 (de) * 1999-05-12 2005-07-14 Trw Inc., Lyndhurst Verfahren zur Herstellung eines Behälters einer Aufblasvorrichtung einer Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung
US6173495B1 (en) * 1999-05-12 2001-01-16 Trw Inc. High strength low carbon air bag quality seamless tubing
US20020033591A1 (en) * 2000-09-01 2002-03-21 Trw Inc. Method of producing a cold temperature high toughness structural steel tubing
US6386583B1 (en) * 2000-09-01 2002-05-14 Trw Inc. Low-carbon high-strength steel
US7481897B2 (en) * 2000-09-01 2009-01-27 Trw Automotive U.S. Llc Method of producing a cold temperature high toughness structural steel
JP3678147B2 (ja) * 2000-12-27 2005-08-03 住友金属工業株式会社 高強度高靱性エアバッグ用鋼管とその製造方法
WO2002079526A1 (fr) * 2001-03-29 2002-10-10 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Tube en acier a haute resistance pour coussin d'air et procede pour la production de ce tube
WO2004003241A1 (ja) * 2002-06-26 2004-01-08 Jfe Steel Corporation エアバッグのインフレータ用継目無鋼管の製造方法
EP1627931B1 (en) * 2003-04-25 2017-05-31 Tubos De Acero De Mexico, S.A. Seamless steel tube which is intended to be used as a guide pipe and production method thereof
US20050000601A1 (en) * 2003-05-21 2005-01-06 Yuji Arai Steel pipe for an airbag system and a method for its manufacture
US7278190B2 (en) * 2003-07-03 2007-10-09 Newfrey Llc Two component fuel and brake line clip
US20050076975A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Tenaris Connections A.G. Low carbon alloy steel tube having ultra high strength and excellent toughness at low temperature and method of manufacturing the same
US20050087269A1 (en) * 2003-10-22 2005-04-28 Merwin Matthew J. Method for producing line pipe

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101693941B (zh) * 2009-08-13 2011-06-08 巨力索具股份有限公司 一种中、低碳合金结构钢制件的淬火方法
CN102741438A (zh) * 2010-06-03 2012-10-17 住友金属工业株式会社 气囊用钢管及其制造方法
CN103261451A (zh) * 2010-06-03 2013-08-21 新日铁住金株式会社 安全气囊用钢管的制造方法
CN102741438B (zh) * 2010-06-03 2014-11-05 新日铁住金株式会社 气囊用钢管及其制造方法
CN103261451B (zh) * 2010-06-03 2015-06-24 新日铁住金株式会社 安全气囊用钢管的制造方法
CN105517722A (zh) * 2013-08-22 2016-04-20 奥托里夫Asp股份有限公司 用于两挤锻气囊充气机容器的制造方法
WO2019179354A1 (zh) * 2018-03-21 2019-09-26 宝山钢铁股份有限公司 一种耐低温高强高韧油套管及其制造方法
US11519049B2 (en) 2018-03-21 2022-12-06 Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. Low temperature resistant oil casing having high strength and high toughness, and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0709458A2 (pt) 2011-07-12
AR060286A1 (es) 2008-06-04
US20090101242A1 (en) 2009-04-23
BRPI0709458B1 (pt) 2014-09-09
EP2007914B1 (en) 2017-10-04
KR20090013769A (ko) 2009-02-05
JP2009532584A (ja) 2009-09-10
US20060169368A1 (en) 2006-08-03
WO2007113642A3 (en) 2008-01-31
EP2007914A2 (en) 2008-12-31
CA2650452A1 (en) 2007-10-11
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