CN115821164A - 一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及旋挖钻杆用正火态无缝钢管，所述钢管包括如下重量百分比的各组分：C：0.16～0.20％；Si≤0.40％；Mn：1.50～1.70％；P≤0.015％；S≤0.005％；V：0.14～0.18％；Nb≤0.010％；Ti≤0.02％；Ni≤0.10％；Cr≤0.10％；Mo≤0.10％；Cu≤0.10％；Al≤0.040％；其余为铁和杂质元素；本发明的以碳锰钢为基础，辅以钒微合金化的钢种设计，成本较低。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业的无缝钢管制造技术领域，尤其涉及一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管。
背景技术
旋挖钻机是一种建筑基础工程中成孔作业的施工机械。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。旋挖钻杆是用在旋挖钻机与施工用钻头之间，传递扭矩、轴向压力等载荷，沿共同轴心、逐节伸缩的管状结构。旋挖钻杆由三到六支无缝钢管经机加工、焊接后套装而成。其中，每支无缝钢管构成一节钻杆套筒，每节钢管的长度通常约10m左右，直径从159mm到720mm，厚度8到45mm，每节钻杆套筒的外圆按120度均布焊有厚度×宽度约20mm×50mm的通长外键、每节钻杆套筒下端内弧面上焊接了同样厚度和宽度的内键(长约500-900mm)。
目前在制造旋挖机钻杆时外层杆通常使用Q345B无缝钢管，Q345B无缝钢管材料常见，采购方便，但是强度低，韧性差；内层杆通常使用27SiMn和35CrMo无缝钢管，27SiMn和35CrMo是国标常见牌号，采购方便，但是碳当量高，可焊性差，韧性低。
发明内容
为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，该钢管可以同时适用旋挖钻杆的内外层杆，该无缝钢管组织为均匀细小的珠光体+铁素体，具有强度高、低温韧性好、可焊性高的特点。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，所述钢管包括如下重量百分比的各组分：
C：0.16～0.20％；
Si≤0.40％；
Mn：1.50～1.70％；
P≤0.015％；
S≤0.005％；
V：0.14～0.18％；
Nb≤0.010％；
Ti≤0.02％；
Ni≤0.10％；
Cr≤0.10％；
Mo≤0.10％；
Cu≤0.10％；
Al≤0.040％；
其余为铁和杂质元素。
进一步的，所述无缝钢管的尺寸满足：273mm≤外径≤530mm，13mm≤壁厚≤30mm。
进一步的，所述无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa；断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J。
进一步的，所述无缝钢管组织为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度≥8.0级。
对上述的旋挖钻杆用正火态无缝钢管中的主要组成成分选取理由解释如下：
碳：钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化的作用对提高钢的强度有明显的作用，具有成本低、调控敏感性好的优点；此外碳和钢的强度匹配关系也尤为重要，因含碳量的高低与钢的强度成正比关系，但钢的冲击韧性则明显降低，为了兼顾强度、韧性，把碳含量控制在0.16～0.20％；
锰：显著提高奥氏体的稳定性，促进贝氏体转变，从而显著提高钢的强度，结合降碳可显著提高韧性，所以把锰含量控制在1.50～1.70％；
钒：具有较高的析出强化作用和晶粒细化作用，通过铁素体沉淀硬化和细化铁素体晶粒来提高屈服和抗拉强度，在铌、钒微合金元素复合使用时，钒是通过铁素体中以钒、碳析出强化来提高钢的强度，综合考虑，把钒含量控制在0.14～0.18％。
本发明的优点和积极效果是：
本发明的旋挖钻杆用正火态无缝钢管以碳锰钢为基础，辅以钒微合金化的钢种设计，成本较低，适合生产273mm≤外径≤530mm，13mm≤壁厚≤30mm的旋挖钻杆用正火态无缝钢管，使用该钢种制造的无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa，断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J，组织为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度≥8.0级。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供的一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，所述钢管包括如下重量百分比的各组分：C：0.16～0.20％；Si≤0.40％；Mn：1.50～1.70％；P≤0.015％；S≤0.005％；V：0.14～0.18％；Nb≤0.010％；Ti≤0.02％；Ni≤0.10％；Cr≤0.10％；Mo≤0.10％；Cu≤0.10％；Al≤0.040％；其余为铁和杂质元素。
上述的无缝钢管的尺寸满足：273mm≤外径≤530mm，13mm≤壁厚≤30mm；所述无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa；断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J；所述无缝钢管组织为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度≥8.0级。
上述的一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管制造方法为：炼钢；LF精炼；VD或RH真空除气；连铸；轧管，具体为：环形炉加热、穿孔、连轧、定径、锯切、矫直、探伤、大规格旋扩或热扩；热处理，具体为：高温炉正火、矫直、探伤、喷标、入库。
实施例2
利用实施例1中的制备方法制备的旋挖钻杆用正火态无缝钢管，无缝钢管尺寸为Φ530×13mm，其中各组分的重量百分比(单位为％)如表1所示：
表1各组分的重量百分比
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr |
| 0.16 | 0.28 | 1.50 | 0.008 | 0.003 | 0.03 | 0.03 |
| Mo | Cu | Al | V | Nb | Ti | |
| 0.02 | 0.04 | 0.031 | 0.14 | 0.005 | 0.002 |
对上述钢管进行两次性能测试，采用国家标准方法对其屈服强度ReH、抗拉强度Rm、断后伸长率A％、-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功进行获取，获得的性能结果如表2、3所示：
表2
| 试样 | ReH(MPa) | Rm(MPa) | A％ |
| 1 | 508 | 650 | 22.5 |
| 2 | 514 | 658 | 23.5 |
表3
由上述的表2、3可知，该无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa，断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J，符合性能要求。
此外，对无缝钢管组织进行检测，为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度为9.0级。
实施例3
利用实施例1中的制备方法制备的旋挖钻杆用正火态无缝钢管，无缝钢管尺寸为Φ368×16mm，其中各组分的重量百分比(单位为％)如表4所示：
表4各组分的重量百分比
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr |
| 0.18 | 0.32 | 1.61 | 0.007 | 0.003 | 0.02 | 0.04 |
| Mo | Cu | Al | V | Nb | Ti | |
| 0.03 | 0.05 | 0.036 | 0.16 | 0.007 | 0.003 |
对上述钢管进行两次性能测试，采用国家标准方法对其屈服强度ReH、抗拉强度Rm、断后伸长率A％、-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功进行获取，获得的性能结果如表5、6所示：
表5
| 试样 | ReH(MPa) | Rm(MPa) | A％ |
| 1 | 474 | 695 | 21.5 |
| 2 | 484 | 661 | 21.0 |
表6
由上述的表5、6可知，该无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa，断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J，符合性能要求。
此外，对无缝钢管组织进行检测，为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度为9.0级。
实施例4
利用实施例1中的制备方法制备的旋挖钻杆用正火态无缝钢管，无缝钢管尺寸为Φ273×30mm，其中各组分的重量百分比(单位为％)如表7所示：
表7各组分的重量百分比
| C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr |
| 0.20 | 0.28 | 1.70 | 0.007 | 0.002 | 0.05 | 0.06 |
| Mo | Cu | Al | V | Nb | Ti | |
| 0.04 | 0.05 | 0.028 | 0.18 | 0.008 | 0.005 |
对上述钢管进行两次性能测试，采用国家标准方法对其屈服强度ReH、抗拉强度Rm、断后伸长率A％、-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功进行获取，获得的性能结果如表8、9所示：
表8
| 试样 | ReH(MPa) | Rm(MPa) | A％ |
| 1 | 481 | 654 | 25.0 |
| 2 | 486 | 664 | 24.0 |
表9
由上述的表8、9可知，该无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa，断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J，符合性能要求。
此外，对无缝钢管组织进行检测，为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度为8.5级。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (4)
1.一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，其特征在于，所述钢管包括如下重量百分比的各组分：
C：0.16～0.20％；
Si≤0.40％；
Mn：1.50～1.70％；
P≤0.015％；
S≤0.005％；
V：0.14～0.18％；
Nb≤0.010％；
Ti≤0.02％；
Ni≤0.10％；
Cr≤0.10％；
Mo≤0.10％；
Cu≤0.10％；
Al≤0.040％；
其余为铁和杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，其特征在于，所述无缝钢管的尺寸满足：273mm≤外径≤530mm，13mm≤壁厚≤30mm。
3.根据权利要求1所述的一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，其特征在于：所述无缝钢管屈服强度≥450MPa，抗拉强度≥640MPa；断后伸长率≥20％，-20℃纵向全尺寸夏比V型冲击功≥100J。
4.根据权利要求1所述的一种旋挖钻杆用正火态无缝钢管，其特征在于：所述无缝钢管组织为均匀细小的珠光体和铁素体，晶粒度≥8.0级。
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