CN114075638A - 一种钢材料、膨胀波纹管用钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢材料、膨胀波纹管用钢及其制备方法，包括C、Mn、V和Fe，其中，以钢材料的质量计，所述C的质量含量为0.1‑0.3％，所述Mn的质量含量为1.0‑3.0％和所述V的质量含量为0.01‑0.04％。所述膨胀波纹管用钢通过上述的钢材料制备而成。本发明通过改变生产工艺，可以控制材料中软相铁素体和硬相珠光体的晶粒尺寸、显微硬度，从而拉开两相的强度差，降低屈强比。发明的材料具有屈服强度低，抗拉强度高，断后延伸率和均匀延伸率高，焊接性能良好的特点。可以很好的满足膨胀波纹管材料的性能要求。同时材料成本低、制造工艺简单，适合大规模生产。

Description

一种钢材料、膨胀波纹管用钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金制造领域，具体涉及一种钢材料、膨胀波纹管用钢及其制备方法。
背景技术
膨胀波纹管技术是将圆管冷轧成型为异形波纹状。在钻井、完井或修井施工过程中，将波纹管管柱下入井内，以液力和机械力的方式使其完全膨胀为圆管，实现封堵复杂地层和修补已损套管，其后仍然保持原井眼尺寸的一种新型技术。
膨胀波纹管制造过程为圆管-冷轧成型-全管体热处理-校直，为了保证地层封堵作业的顺利实施和膨胀后管体仍具有合格的力学性能，膨胀波纹管用钢应具有优良的膨胀变形能力，即要求管体材料具有较高的均匀延伸率，同时要求材料具有较低的屈服强度，以利于膨胀波纹管的冷轧成型和井下膨胀作业，此外材料要有较高的抗拉强度，保证膨胀波纹管膨胀后具有较好的抗内压和抗外挤强度，再者膨胀波纹管施工时采用焊接方式连接，因此要求材料具有良好的野外焊接性能。为了减少焊缝缺陷，要通过成分设计和制造工艺优化，减少膨胀波纹管用钢的夹杂物。
目前国内应用的膨胀波纹管是通过对比购买市场已有的管材加工得到的，不能充分满足膨胀波纹管特殊的制造和施工工艺要求，且目前未见国内外膨胀波纹管用钢相关专利。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种钢材料、膨胀波纹管用钢及其制备方法。所述膨胀波纹管用钢与其他的高强度低合金钢相比具有屈服强度低，抗拉强度高，均匀延伸率高，焊接性能良好的特点。可以很好的满足膨胀波纹管材料的性能要求。
本发明第一方面提供了一种钢材料。
本发明第二方面提供了一种膨胀波纹管用钢。
本发明第三方面提供了第二方面所述的膨胀波纹管用钢的制备方法。
本发明第四方面提供了上述钢材料或膨胀波纹管用钢的应用。
根据本发明的第一方面，所述钢材料包括C、Mn、V和Fe，其中，以钢材料的质量计，所述C的质量含量为0.1-0.3％，所述Mn的质量含量为1.0-3.0％和所述V的质量含量为0.01-0.04％。
根据本发明的一些实施方式，以钢材料的质量计，所述C的质量含量为0.1-0.2％，所述Mn的质量含量为1.0-2.0％和所述V的质量含量为0.015-0.030％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料还包括Si、Al、Ti、P和S，其中以钢材料的质量计，所述Si的质量含量为0.1-0.5％，所述Al的质量含量为0.01-0.05％，所述Ti的质量含量为0.01-0.04％，所述P的质量含量为0-0.02％和所述S的质量含量为0-0.005％。
根据本发明的一些实施方式，所述Si的质量含量为0.2-0.35％，所述Al的质量含量为0.02-0.04％，所述Ti的质量含量为0.02-0.025％，所述P的质量含量为0-0.01％和所述S的质量含量为0-0.004％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的C的质量含量为0.1-0.3％，例如0.1％、0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.20％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.30％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的C的质量含量为0.1-0.2％。
在本发明的一些优选实施方式中，C是间隙强化元素，可以提高基体的强度，同时又可以与钢中的合金元素形成弥散碳化物，对基体进行弥散强化，提高材料的强度，但是C会降低钢的韧性和焊接性能，综合考虑，C含量优选控制在0.14-0.18％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Mn的质量含量为1.0-3.0％，例如1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3.0％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Mn的质量含量为1.0-2.0％。
在本发明的一些优选实施方式中，Mn元素可以溶于铁素体，Mn的加入，降低了奥氏体的相变温度，增加了铁素体晶体形核速度并且降低了铁素体晶粒长大速度，从而细化晶粒，Mn的质量含量优选为1.3-1.45％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的V的质量含量为0.01-0.04％，例如0.01％、0.012％、0.014％、0.016％、0.018％、0.020％、0.022％、0.024％、0.026％、0.028％、0.030％、0.032％、0.034％、0.036％、0.038％、0.040％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的V的质量含量为0.015-0.030％。
在本发明的一些优选实施方式中，V在奥氏体中的固溶度高，但在铁素体中的固溶度较低，在低碳钢中有强烈的析出强化作用，同时提高钢的强度和韧性，且V能显著改善普通低碳合金钢的焊接性能，但V会提高钢的屈服强度，而膨胀波纹管用钢要求屈服强度较低，因此V含量优选控制在0.020-0.025％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Si的质量含量为0.1-0.5％，例如0.1％、0.15％、0.2％、0.22％、0.23％、0.24％、0.25％、0.26％、0.27％、0.28％、0.29％、0.30％、0.32％、0.35％、0.37％、0.40％、0.42％、0.45％、0.48％、0.50％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Si的质量含量为0.2-0.35％。
在本发明的一些优选实施方式中，Si是非碳化物形成元素，以原子状态存在于奥氏体和铁素体之间，固溶强化铁素体。但Si含量过高，影响焊接性能，使焊接组织性能恶化，含量优选控制在0.20-0.25％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Al的质量含量为0.01-0.05％，例如0.01％、0.015％、0.016％、0.018％、0.02％、0.022％、0.024％、0.025％、0.026％、0.028％、0.029％、0.030％、0.032％、0.035％、0.037％、0.040％、0.042％、0.045％、0.048％、0.050％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Al的质量含量为0.02-0.05％。
在发明的一些优选实施方式中，Al是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，过高则影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能，因此Al含量优选控制在0.02-0.04％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Ti的质量含量为0.01-0.04％，例如0.01％、0.015％、0.016％、0.018％、0.02％、0.022％、0.024％、0.025％、0.026％、0.028％、0.029％、0.030％、0.032％、0.035％、0.037％、0.040％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的Ti的质量含量为0.02-0.025％。Ti是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，在钢重新加热中抑制奥氏体晶粒长大。钢在焊接过程中，钢中的TiC和TiN粒子能显著阻止热影响区晶粒长大，从而改善焊接性能，因此微Ti处理可以幅度提高钢的焊接HAZ，Ti的含量优选控制在0.020-0.025％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的S的质量含量为0-0.005％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的S的质量含量为0-0.004％，S在钢中易形成FeS和MnS夹杂，产生热脆现象，显著降低钢的韧性，因此，应尽量降低钢中的S含量。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的P的质量含量为0-0.02％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的P的质量含量为0-0.01％，P在钢中常偏聚于晶界，破坏基体的连续性，显著降低钢的韧性，使焊接性能变坏，易产生冷脆，因此应尽量降低钢中的P含量。
膨胀波纹管一般是在野外焊接，需要材料具有良好焊接性能。根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的碳当量小于0.50，本发明中将碳当量控制在小于0.50时，尤其是碳当量小于0.4时，材料焊接性能良好，不需要焊前预热。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的碳当量小于0.45。
根据本发明的一些实施方式，所述钢材料的碳当量为0.3-0.44，例如0.32、0.34、0.36、0.38、0.40或0.42。
根据本发明的第二方面，所述膨胀波纹管用钢通过包括第一方面所述的钢材料的原料制备而成。
根据本发明的一些实施方式，所述膨胀波纹管用钢的微观组织包括铁素体和珠光体。
根据本发明的一些实施方式，所述膨胀波纹管用钢的微观组织为软相先共析铁素体和硬相珠光体。
根据本发明的一些实施方式，所述膨胀波纹管用钢的微观组织软相先共析铁素体、硬相珠光体和硬相贝氏体。
根据本发明的一些实施方式，所述膨胀波纹管用钢考虑后期的制管冷加工成形以及焊接问题，所述膨胀波纹管用钢不含有马氏体作为硬相。
根据本发明的一些实施方式，以体积计，所述铁素体的含量为60％-90％，例如60％、62％、65％、67％、70％、73％、75％、78％、80％、82％、84％、86％、88％、90％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，以体积计，所述铁素体的含量为75-90％。
根据本发明的一些实施方式，以体积计，所述铁素体的含量为85-90％
根据本发明的一些实施方式，以体积计，所述珠光体的含量为10％-40％，例如12％、15％、18％、22％、24％、26％、30％、35％、38％以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述铁素体的平均晶粒尺寸为6-20μm，例如7μm、8μm、10μm、12μm或15μm。
在本发明的一些优选实施方式中，所述膨胀波纹管用钢的微观组织为铁素体和珠光体，其中以体积计，所述铁素体的含量为85％-90％，所述珠光体的含量为10-15％。
根据本发明的第三方面，所述膨胀波纹管用钢的制备方法包括将第一方面所述的钢材料进行加工处理得到钢板，对所述钢板进行水冷处理。
根据本发明的一些实施方式，所述膨胀波纹管用钢的制备方法包括以下步骤：
S1：提供第一方面所述的钢材料；
S2：将所述钢材料进行加工处理，得到钢板坯；
S3：将步骤S2的钢板坯升温至第一温度，保温第一时间后，进行第一次热轧处理和第二次热轧处理，得到钢板；
S4：将步骤S3的钢板冷却至第二温度后，进行水冷处理至第三温度；
S5：将步骤S4处理后的钢板进行卷曲处理，得到所述膨胀波纹管用钢。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中所述加工处理包括氧吹转炉熔炼、Ca处理，炉外精炼和真空脱气以及连铸处理。
根据本发明的一些实施方式，所述钢板坯的厚度为50-70mm，优选为55-65mm。
根据本发明的一些实施方式，所述第一温度为1100-1300℃，例如1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、1200℃、1220℃、1240℃、1260℃、1280℃、1300℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第一温度为1150-1200℃。
根据本发明的一些实施方式，所述第一时间为1-5h，优选2-3h。
根据本发明的一些实施方式，所述第一热轧处理的开轧温度为1100-1200℃，例如1100℃、1110℃、1120℃、1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃、1190℃、1200℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第一热轧处理的开轧温度为1000-1100℃，例如1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、1100℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第一热轧处理的道次压下率不低于25％。
根据本发明的一些实施方式，所述第一热轧处理的道次压下率为28-30％。
根据本发明的一些实施方式，所述第一热轧处理后的钢板坯的厚度为15-30mm，优选为20-25mm。
根据本发明的一些实施方式，所述第二热轧处理的开轧温度为900-950℃，例如900℃、905℃、910℃、915℃、920℃、925℃、930℃、935℃、940℃、945℃、950℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第二热轧处理的终轧温度为800-850℃，例如800℃、805℃、810℃、815℃、820℃、825℃、830℃、835℃、840℃、845℃、850℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第二热轧处理的累积压下率为50-70％。
根据本发明的一些实施方式，所述钢板的厚度为5-15mm，优选为6-13mm。
根据本发明的一些实施方式，在步骤S4中，通过空冷的方式将步骤S3的钢板冷却至第二温度。
根据本发明的一些实施方式，所述第二温度为600-800℃，例如600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃、720℃、740℃、760℃、780℃、800℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第二温度为650-750℃。
在本发明的一些优选实施方式中，所述第二温度为680-720℃。
根据本发明的一些实施方式，所述第三温度低于所述第二温度80-160℃。
根据本发明的一些实施方式，所述第三温度为500-600℃，例如510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、555℃、560℃、565℃、570℃、575℃、580℃、585℃、590℃、595℃以及它们之间的任意值。
根据本发明的一些实施方式，所述第三温度为550-580℃
本发明中，通过控轧后空冷至一定温度后再水冷处理，通过控制空冷时间和水冷入水温度，可以调节先共析铁素体比例，降低材料的屈强比，从而获得符合膨胀波纹管性能要求的钢材料。
根据本发明的一些实施方式，步骤S5中，所述卷曲处理的温度低于或等于所述第三温度，优选为500-580℃。
在本发明的一些优选实施方式中，所述膨胀波纹管用钢的制备方法包括以下具体步骤：
(1)制备板坯：将所述膨胀波纹管用钢各组分经氧吹转炉熔炼、Ca处理，炉外精炼和真空脱气，再经过连铸成厚度为200-250mm的板坯；
(2)板坯加热：将板坯加热至1150-1250℃，保温2-3h；
(3)轧制工艺：板坯出炉后采用两阶段控制轧制，保证一阶段较大的道次压下率，再结晶区开轧温度为1000-1120℃，得到20-25mm厚度的中间坯，未再结晶区开轧温度为900-950℃，终轧温度为800-850℃，得到6-13mm厚度钢板；
(4)控制冷却工艺：空冷至650-750℃，空冷时间10-70s，然后进行水冷，在450-580℃卷取，得到膨胀波纹管用钢。
本发明根据膨胀波纹管的加工使用需求，重点解决的是材料的屈服强度与屈强比问题，通过改变生产工艺，可以控制材料中软相铁素体和硬相珠光体的晶粒尺寸、显微硬度，从而拉开两相的强度差，降低屈强比，提高加工硬化能力。考虑后期的制管冷加工成形以及焊接问题，本发明不考虑马氏体作为硬相。
根据本发明的第四方面，第一方面所述的钢材料或第二方面所述的膨胀波纹管用钢或第三方面所述的方法制备的膨胀波纹管用钢可以用于可膨胀管中，尤其适用于油井钻探的膨胀波纹管中。
本发明根据膨胀波纹管生产和应用方面的特殊要求，发明了一种膨胀波纹管用钢，该材料具有屈服强度较低，抗拉强度高，均匀延伸率和断后延伸率高、焊接性能好，用该热轧卷板生产出的钢管易于冷轧成为波纹管，易于井下膨胀作业，膨胀后管体力学性能较高。焊接性能好，易于现场焊接。此外添加的合金元素较少，材料的成本低，有利于大规模推广应用。
附图说明
图1为实施例1的膨胀波纹管的显微组织照片图；
图2为实施例2的膨胀波纹管的显微组织照片图；
图3为实施例3的膨胀波纹管的显微组织照片图；
图4为实施例1的膨胀波纹管中的铁素体晶粒分布图；
图5为实施例2的膨胀波纹管中的铁素体晶粒分布图；
图6为实施例1的膨胀波纹管中的珠光体显微形貌图；
图7为实施例2的膨胀波纹管中的珠光体显微形貌图；
图8示出了实施例1的膨胀波纹管中的珠光体显微硬度；
图9示出了实施例2的膨胀波纹管中的珠光体显微硬度；
图10示出了实施例3的膨胀波纹管中的贝氏体显微硬度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
(1)制备板坯：将表1中所述膨胀波纹管用钢各组分经氧吹转炉熔炼、Ca处理，炉外精炼和真空脱气，再经过连铸成厚度为220mm的板坯；
(2)板坯加热：将板坯加热至1170℃，保温2-3h；
(3)轧制工艺：,板坯出炉后采用两阶段控制轧制，工艺参数参照表2，保证一阶段较大的道次压下率，第一阶段的开轧温度为1170℃，终轧温度为1066℃，一阶段道次压下率为28％，得到30mm厚度的中间坯；第二阶段未再结晶区开轧温度为940℃，终轧温度为840℃，二阶段道次压下率为67％，得到10mm厚度钢板；
(4)控制冷却工艺：工艺参数参照表2，将(3)中的钢板空冷至750℃，空冷时间25s，然后进行水冷，水冷入水开始温度为750℃，水冷至605℃后，在565℃卷取，得到膨胀波纹管用钢。依据标准GB/T1591进行所述膨胀波纹管用钢的各力学性能测试，结果列于表3中。
根据所述膨胀波纹管用钢的显微组织照片图分析得到所述膨胀波纹管用钢的显微组织为铁素体和珠光体，其中所述铁素体的含量为80.29％，所述铁素体的平均粒径为6.77μm，珠光体的显微硬度为124Hv。
实施例2
(1)制备板坯：将表1中所述膨胀波纹管用钢各组分经氧吹转炉熔炼、Ca处理，炉外精炼和真空脱气，再经过连铸成厚度为210mm的板坯；
(2)板坯加热：将板坯加热至1160℃，保温2-3h；
(3)轧制工艺：板坯出炉后采用两阶段控制轧制，工艺参数参照表2，保证一阶段较大的道次压下率，第一阶段的开轧温度为1160℃，终轧温度为1040℃，一阶段道次压下率为30％，得到25mm厚度的中间坯；第二阶段未再结晶区开轧温度为930℃，终轧温度为820℃，二阶段道次压下率为66％，得到8.5mm厚度钢板；
(4)控制冷却工艺：工艺参数参照表2，将(3)中的钢板空冷至700℃，空冷时间49s，然后进行水冷，水冷入水开始温度为700℃，水冷至565℃后，在530℃卷取，得到膨胀波纹管用钢。依据标准GB/T1591进行所述膨胀波纹管用钢的各力学性能测试，结果列于表3中。
根据所述膨胀波纹管用钢的显微组织照片图分析得到所述膨胀波纹管用钢的显微组织为铁素体和珠光体，其中所述铁素体的含量为87.52％，所述铁素体的平均粒径为8.53μm，珠光体的显微硬度为156Hv。
实施例3
(1)制备板坯：将表1中所述膨胀波纹管用钢各组分经氧吹转炉熔炼、Ca处理，炉外精炼和真空脱气，再经过连铸成厚度为230mm的板坯；
(2)板坯加热：将板坯加热至1180℃，保温2-3h；
(3)轧制工艺：板坯出炉后采用两阶段控制轧制，工艺参数参照表2，保证一阶段较大的道次压下率，第一阶段的开轧温度为1180℃，终轧温度为1070℃，一阶段道次压下率为30％，得到25mm厚度的中间坯；第二阶段未再结晶区开轧温度为940℃，终轧温度为840℃，二阶段道次压下率为66％，得到8.5mm厚度钢板；
(4)控制冷却工艺：工艺参数参照表2，将(3)中的钢板空冷至700℃，空冷时间53s，然后进行水冷，水冷入水开始温度为700℃，水冷至500℃后，在500℃卷取，得到膨胀波纹管用钢。依据标准GB/T1591进行所述膨胀波纹管用钢的各力学性能测试，结果列于表3中。
根据所述膨胀波纹管用钢的显微组织照片图分析得到所述膨胀波纹管用钢的显微组织为铁素体、珠光体和贝氏体，其中所述铁素体的含量为65％，所述铁素体的平均粒径为8.5μm，珠光体的显微硬度为192Hv。
表1实施例化学成分(wt，％)
实施例 C Si Mn P S Cr Al Ti V 碳当量
1 0.16 0.31 1.41 0.006 0.004 0.079 0.019 0.018 0.020 0.41
2 0.16 0.34 1.41 0.006 0.004 0.071 0.018 0.022 0.021 0.41
3 0.15 0.33 1.40 0.005 0.003 0.074 0.020 0.026 0.023 0.40
表2实施例工艺参数
Figure BDA0002638033090000111
表3实施例力学性能
Figure BDA0002638033090000112
由图1和图2可以看出，实施例1和实施例2在两阶段冷却工艺条件下的显微组织为典型的先共析铁素体+珠光体的类型，先共析铁素体晶粒圆整，晶界清晰，珠光体特征明显。
对比两种工艺条件下的先共析铁素体比例与尺寸分布(见图4和图5)，随着入水温度由750℃降低至700℃，先共析铁素体比例有所上升，从80.29％升高到87.52％；同时，先共析铁素体晶粒也发生了明显的粗化，平均晶粒尺寸由入水温度750℃的6.77μm提高到入水温度700℃的8.53μm。这主要是由于在高温待温过程中，原子扩散速度更快，晶界迁移率较高，先共析铁素体的晶粒长大动力学条件更加充分，最终形成的晶粒尺寸更大，有利于屈服强度的降低。
由图6可以看出，入水温度在750℃时，所形成的珠光体中渗碳体片层结构不连续，主要以短杆状、颗粒状的渗碳体为主，呈现典型的离异珠光体形态。由图7看出，入水温度降低至700℃时，珠光体片层结构特征显著增强，这主要是由于先共析铁素体的生成过程不断向残余的奥氏体进行排碳，使得残余奥氏体中的碳含量增高，从而在后续铁素体+渗碳体片层生长过程中提供了更高的驱动力，形成的片层结构完整，片层间距致密。这对提高珠光体相的显微硬度、拉开两相硬度差、降低屈强比都是有利的。
由图8和图9可以看出，随着入水温度的降低，珠光体的整体显微硬度由124Hv左右提高到156Hv左右。提高了两相的硬度差别，降低了屈强比。
实施例3中保持入水温度为700℃，出水温度降至500℃，显微组织为先共析铁素体+珠光体+贝氏体(见图3)。随着出水温度的降低，铁素体体积分数减少，贝氏体增加。经统计，先共析铁素体的晶粒尺寸与实施例2中700℃入水时基本相当，为8.5μm左右，但其体积分数降低为65％左右。结合组织可以看出，铁素体体积分数的减少是屈服上升的原因；随着铁素体体积分数的减少，其分布也被硬相所分割，受到应力时不仅仅是依靠铁素体发生屈服，部分硬相组织也参与屈服，造成整体屈服强度的上升。贝氏体的整体显微硬度为192Hv左右，与实施例1、2相比提升显著，因此抗拉强度与实施例1、2相比明显提高。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不对本发明构成任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种钢材料，包括C、Mn、V和Fe，其中，以钢材料的质量计，所述C的质量含量为0.1-0.3％，所述Mn的质量含量为1.0-3.0％和所述V的质量含量为0.01-0.04％。
2.根据权利要求1所述的钢材料，其特征在于，以钢材料的质量计，所述C的质量含量为0.1-0.2％，所述Mn的质量含量为1.0-2.0％和所述V的质量含量为0.015-0.030％。
3.根据权利要求1或2所述的钢材料，其特征在于，所述钢材料还包括Si、Al、Ti、P和S，其中以钢材料的质量计，所述Si的质量含量为0.1-0.5％，所述Al的质量含量为0.01-0.05％，所述Ti的质量含量为0.01-0.04％，所述P的质量含量为0-0.02％和所述S的质量含量为0-0.005％；
优选地，所述Si的质量含量为0.2-0.35％，所述Al的质量含量为0.02-0.04％，所述Ti的质量含量为0.02-0.025％，所述P的质量含量为0-0.01％和所述S的质量含量为0-0.004％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钢材料，其特征在于，所述钢材料的碳当量小于0.50，优选小于0.45，更优选为0.3-0.44。
5.一种膨胀波纹管用钢，通过包括权利要求1-4中任意一项所述的钢材料的原料制备而成。
6.根据权利要求5所述的膨胀波纹管用钢，其特征在于，所述膨胀波纹管用钢的微观组织包括铁素体和珠光体；
优选地，以体积计，所述铁素体的含量为60％-90％，优选为75-90％，更优选为85％-90％，
和/或所述珠光体的含量为10％-40％，优选为10％-25％，
更优选地，所述铁素体的平均晶粒尺寸为6-20μm。
7.一种权利要求5或6所述的膨胀波纹管用钢的制备方法，包括将权利要求1-4中任意一项所述的钢材料进行加工处理得到钢板，对所述钢板进行水冷处理；优选包括以下步骤：
S1：提供根据权利要求1-4中任意一项所述的钢材料；
S2：将所述钢材料进行加工处理，得到钢板坯；
S3：将步骤S2的钢板坯升温至第一温度，保温第一时间后，进行第一次热轧处理和第二次热轧处理，得到钢板；
S4：将步骤S3的钢板冷却至第二温度后，进行水冷处理至第三温度；
S5：将步骤S4处理后的钢板进行卷曲处理，得到所述膨胀波纹管用钢。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钢板坯的厚度为50-70mm，优选为55-65mm；
和/或所述步骤S3中，所述第一温度为1100-1300℃，优选为1150-1200℃；
和/或所述第一时间为1-5h，优选为2-3h；
和/或所述第一热轧处理的开轧温度为1100-1200℃，终轧温度为1000-1100℃，所述第一热轧处理的道次压下率不低于25％，优选为28-30％，所述第一热轧处理后的钢板坯的厚度为15-30mm，优选为20-25mm；
和/或所述第二热轧处理的开轧温度为900-950℃，终轧温度为800-850℃，所述第二热轧处理的累积压下率为50-70％；
和/或所述钢板的厚度为5-15mm，优选为6-13mm。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤S4中，所述第二温度为600-800℃，优选为650-750℃，更优选为680-720℃；
和/或所述第三温度低于所述第二温度80-160℃，优选地所述第三温度为500-600℃，优选为550-580℃；
和/或步骤S5中，所述卷曲处理的温度低于或等于所述第三温度，优选为500-580℃。
10.根据权利要求1-4中任意一项所述的钢材料或根据权利要求5或6所述的膨胀波纹管用钢或权利要求7-9中任意一项所述的方法制备的膨胀波纹管用钢在可膨胀管尤其是膨胀波纹管中的应用。
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