RU2407819C2 - Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления - Google Patents

Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления Download PDF

Info

Publication number
RU2407819C2
RU2407819C2 RU2008144690/02A RU2008144690A RU2407819C2 RU 2407819 C2 RU2407819 C2 RU 2407819C2 RU 2008144690/02 A RU2008144690/02 A RU 2008144690/02A RU 2008144690 A RU2008144690 A RU 2008144690A RU 2407819 C2 RU2407819 C2 RU 2407819C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
less
steel tube
steel
internal pressure
high pressure
Prior art date
Application number
RU2008144690/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008144690A (ru
Inventor
Кикуо АСАДА (JP)
Кикуо АСАДА
Осаму ЕНДО (JP)
Осаму ЕНДО
Кацунори НАГАО (JP)
Кацунори НАГАО
Кейсуке ХИТОСИО (JP)
Кейсуке ХИТОСИО
Original Assignee
Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд.
Сумимото Метал Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд., Сумимото Метал Индастриз, Лтд. filed Critical Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд.
Publication of RU2008144690A publication Critical patent/RU2008144690A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2407819C2 publication Critical patent/RU2407819C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/166Selection of particular materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004Dispersions; Precipitations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/03Fuel-injection apparatus having means for reducing or avoiding stress, e.g. the stress caused by mechanical force, by fluid pressure or by temperature variations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/90Selection of particular materials
    • F02M2200/9053Metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/902Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics
    • Y10S148/909Tube

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальной трубки, используемой в качестве топливопровода высокого давления. Сталь содержит в мас.%: С: от 0,12 до 0,27, Si: от 0,05 до 0,40, и Mn: от 0,8 до 2,0, остальное составляют Fe и примеси Са, Р и S. Содержание Са составляет 0,001% или менее, Р 0,02 или менее и S: 0,01 или менее. Сталь дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из Cr: 1% или менее, Мо: 1% или менее, Ti: 0,04% или менее, Nb: 0,04% или менее и V: 0,1% или менее. Максимальный диаметр неметаллических включений, присутствующих по меньшей мере в зоне, простирающейся от внутренней поверхности стальной трубки до глубины 20 мкм, составляет 20 мкм или менее. Стальная трубка не подвержена усталостному разрушению и обладает увеличенной усталостной долговечностью и высокой надежностью за счет высокой прочности и высокого предела внутреннего давления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к стальной трубке, используемой для впрыскивания топлива в камеру сгорания, и, более конкретно, к стальной трубке в качестве топливопровода высокого давления для подачи распыленного топлива в камеры сгорания дизельных двигателей.
Уровень техники
Интенсивно предпринимаются меры предотвращения будущего истощения энергетических ресурсов, в том числе действия, способствующие экономии энергии и повторному использованию ресурсов, и технологические разработки, чтобы эти действия осуществить. В недавние годы во всем мире прилагаются значительные усилия к снижению выбросов СО2, возникающих при сгорании топлива, чтобы предотвратить глобальное потепление.
Примеры двигателей внутреннего сгорания с низкими уровнями выбросов СО2 включают дизельные двигатели, применяемые на автомобилях. Однако, даже если уровни выбросов СО2 низки, дизельный двигатель связан с проблемой дымности выхлопа, вызванной неполным сгоранием топлива. Дымность выхлопа, вызванная неполным сгоранием топлива, имеет место, когда недостаточно кислорода для впрыснутого топлива. То есть происходит реакция дегидрирования вследствие частичного термического разложения топлива, образующая прекурсор образования черного дыма. Этот прекурсор опять термически разлагается, и продукты агломерируются и слипаются, образуя черный дым. Этот черный дым создает загрязнение воздуха и вредно влияет на организм человека.
Повышение давления впрыска при впрыскивании топлива в камеру сгорания дизельного двигателя может снизить уровень дымности выхлопа. Однако для этого требуется, чтобы стальная трубка, применяемая для впрыскивания топлива, имела высокую усталостную прочность. Примеры изобретений, касающихся способа получения стальной трубки для такого типа топливопроводов высокого давления, включают следующее.
Патентный документ 1 раскрывает способ получения стальной трубки для впрыска топлива в дизельных двигателях, где внутренняя поверхность материала горячекатаной бесшовной стальной трубки обтачивается и полируется с использованием дробеструйной обработки, и затем подвергается холодному волочению. Применение этого способа получения уменьшает глубину дефектов (неравномерностей, корок, крошечных трещин и т.д.) на внутренней поверхности стальной трубки до уровня в пределах 0,10 мм, и поэтому повышает прочность стальной трубки, применяемой для впрыска топлива.
[Патентный документ 1] Патент JP Н09-57329А
Хотя стальная трубка для впрыска топлива, полученная описанным в патентном документе 1 способом, имеет высокую прочность, усталостная долговечность не соответствует прочности стальной трубки. Повышение прочности материала стальной трубки позволяет увеличить сжимающую нагрузку на внутреннюю поверхность стальной трубки. Однако прочность материала стальной трубки не является единственным параметром, который определяет внутреннее давление (далее называемое как «предел внутреннего давления»), которое представляет собой предел, ниже которого не происходит усталостное разрушение, когда к внутренней стороне стальной трубки прилагается давление. Другими словами, желательный или более высокий предел внутреннего давления не может быть достигнут просто увеличением прочности материала стальной трубки. Усталостная долговечность предпочтительно является настолько длительной, насколько возможно, с точки зрения надежности конечного продукта, но если предел внутреннего давления низок, то стальная трубка будет подвергаться усталостному разрушению при использовании в условиях высокого внутреннего давления, приводя к сокращению усталостной долговечности.
Раскрытие изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Целью настоящего изобретения является представление высоконадежной стальной трубки в качестве топливопровода высокого давления с увеличенной усталостной долговечностью путем увеличения прочности материала, в то же время с сохранением высокого предела внутреннего давления.
Средство решения проблем
Для разрешения вышеупомянутых проблем авторы настоящего изобретения провели подробное исследование взаимосвязи между прочностью на растяжение материала стальной трубки и пределом внутреннего давления стальной трубки. Более конкретно, авторы изобретения приготовили множество стальных трубок с различными составами материала и тем самым различными значениями прочности на растяжение, чтобы выявить взаимосвязь между прочностью на растяжение и пределом внутреннего давления. Во время испытаний предела внутреннего давления некоторые из стальных трубок подверглись усталостному разрушению, и авторы изобретения также исследовали разрушенные части.
Результаты испытания показали, что, когда стальные трубки, состоящие из материалов по существу с одинаковой прочностью на растяжение, которая составляет ниже 500 Н/мм2, имеют различные пределы внутреннего давления, то повреждение имеет одинаковый характер, в то время как, когда стальные трубки, состоящие из материалов по существу с одинаковой прочностью на растяжение, которая равна или превышает 500 Н/мм2, имеют различные пределы внутреннего давления, то разрушение принимает различные формы в зависимости от уровня предела внутреннего давления.
Более конкретно, когда прочность на растяжение материала стальной трубки составляет 500 Н/мм2 или выше, стальная трубка с относительно высоким пределом внутреннего давления имеет повреждение в форме, подобной форме повреждения, встречающейся, когда прочность на растяжение составляет ниже 500 Н/мм2. Для стальной трубки с относительно малым пределом внутреннего давления разрушение обусловливается включениями, присутствующими вблизи внутренней поверхности стальной трубки, что показывает, что предел внутреннего давления может быть повышен путем устранения этих включений.
Настоящее изобретение было выполнено на основе вышеописанных обнаруженных фактов, и привело в итоге к стальной трубке в качестве топливопровода высокого давления, описанной в следующем абзаце (1).
(1) Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления с прочностью на растяжение 500 Н/мм2 или выше, включающая, по массе, С: от 0,12 до 0,27%, Si: от 0,05 до 0,40%, и Mn: от 0,8 до 2,0%, с остальным количеством, приходящимся на Fe и примеси, с содержанием Ca, P и S в примесях, составляющим Са: 0,001% или менее, Р: 0,02% или менее, и S: 0,01% или менее, соответственно, отличающаяся тем, что максимальный диаметр неметаллических включений, присутствующих по меньшей мере в зоне, расположенной до глубины 20 мкм от внутренней поверхности стальной трубки, составляет 20 мкм или менее.
Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления, описанная в абзаце (1), предпочтительно содержит, вместо части Fe, по меньшей мере, один элемент, выбранный среди Cr: 1% или менее, Mo: 1% или менее, Ti: 0,04% или менее, Nb: 0,04% или менее, и V: 0,1% или менее.
Результат изобретения
Стальная трубка согласно настоящему изобретению находит применение в подаче топлива в камеры сгорания дизельных двигателей. Применение этой стальной трубки позволяет увеличить давление впрыска топлива в камеры сгорания, тем самым обеспечивая снижение дымности выхлопа, вызванной неполным сгоранием топлива, в то же время уменьшая выбросы СО2.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Как применяемый здесь, термин «стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления» имеет отношение к стальной трубке, которая подвергается повторяющимся воздействиям давления на внутреннюю поверхность вследствие впрыскивания топлива. В некоторых случаях на внутреннюю поверхность в течение короткого времени действует предельно высокое давление, тогда как в других случаях высокое давление непрерывно воздействует на внутреннюю поверхность с периодическими колебаниями величины. Связанные с этим сильные толчки вызывают чрезвычайно сильное усталостное нагружение материала. Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению имеет усталостные характеристики, способные в достаточной мере противостоять даже этим условиям применения при высоком давлении.
Примеры вариантов применения стальной трубки в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению включают дизельные двигатели, использующие систему впрыска топлива типа аккумулятора давления, где топливный насос стальной трубкой соединяется с общей топливной магистралью и поэтому с впрыскивающей форсункой, чтобы пропускать через нее топливо.
Как описано выше, в дизельных двигателях топливо должно впрыскиваться при предельно высоком давлении для подавления дымности выхлопа, вызванной неполным сгоранием топлива, и поэтому внутренняя поверхность стальной трубки в качестве топливопровода высокого давления должна быть способна выдерживать это давление. Будет без труда понятно, что, в то время как стальная трубка согласно настоящему изобретению была разработана для топливопроводов высокого давления, используемых в дизельных двигателях, которые подвергаются воздействию высокого внутреннего давления, стальная трубка может быть также применена для впрыска топлива в бензиновых двигателях с прямым впрыском.
Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению требует, чтобы материал его стальной трубки имел прочность на растяжение 500 Н/мм2 или больше. Как описано выше, поскольку стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления подвергается воздействию высокого внутреннего давления, материал стальной трубки должен иметь значительный уровень прочности на растяжение. Прочность на растяжение стальной трубки в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению регулируется на уровень 500 Н/мм2 или больше, так как прочность на растяжение при таком значении способна в достаточной степени удерживать давление, приложенное сжатым топливом к внутренней стороне стальной трубки, и поскольку величина прочности на растяжение на уровне 500 Н/мм2 представляет собой предел, выше или ниже которого изменяется характер повреждения вследствие усталостного разрушения.
Характер повреждения будет описан подробно с привлечением конкретных примеров в нижеописанном разделе примеров. Когда стальные трубки имеют по существу одинаковую прочность на растяжение, которая равна или превышает 500 Н/мм2, величина предела внутреннего давления варьирует в зависимости от характера повреждения. В случае, когда характер повреждения обусловливается включением, предел внутреннего давления не возрастает пропорционально прочности на растяжение. Настоящее изобретение может повысить предел внутреннего давления пропорционально прочности на растяжение путем удовлетворения других требований.
В стальной трубке в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению максимальный диаметр неметаллических включений вблизи внутренней поверхности стальной трубки должен быть в пределах 20 мкм. Термин «неметаллическое включение» представляет включение, определенное пунктом 3131 в “Glossary of Terms Used in Iron and Steel” («Глоссария Терминов, Применяемых в Испытаниях Изделий из Железа и Стали») согласно Японскому промышленному стандарту JIS G0202. Выкристаллизовывание неметаллического включения определяется составом стальной трубки и способом производства, и наличие выкристаллизовывания может быть подтверждено методом микроскопического исследования неметаллических включений в стали, сформулированным в Японском промышленном стандарте JIS G 0555; после разрезания стальной трубки для получения поперечного сечения и полировки его отполированную поверхность исследуют с помощью оптического микроскопа.
В стальной трубке в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению максимальный диаметр самого крупного неметаллического включения среди многочисленных выкристаллизованных неметаллических включений должен составлять 20 мкм или меньше. Это обусловлено тем, что, когда максимальный диаметр превышает 20 мкм, характер усталостного разрушения изменяется так, что неметаллическое включение с максимальным диаметром, превышающим 20 мкм, становится исходной точкой для усталостного разрушения, которая снижает усталостную прочность, другими словами, предел внутреннего давления.
Поскольку неметаллические включения не всегда имеют сферическую форму, максимальный диаметр неметаллических включений определяется как (L+S)/2, где L обозначает длину включения, эквивалентную диаметру в продольном направлении, и S обозначает длину включения, эквивалентную более короткому диаметру. Максимальный диаметр неметаллических включений должен составлять 20 мкм или менее, по меньшей мере, в зоне, простирающейся от внутренней поверхности стальной трубки, которая подвергается воздействию высокого давления, на глубину до 20 мкм. За пределами зоны неметаллическое включение с максимальным диаметром, превышающим 20 мкм, не становится исходной точкой для усталостного разрушения.
Чтобы снизить максимальный диаметр включений типа А, содержание серы (S) в стальной трубке должно быть отрегулировано до уровня 0,01% по массе или менее. Чтобы уменьшить максимальный диаметр включений типа В, может быть увеличена площадь поперечного сечения изготовляемой отливки. Это обусловливается тем, что во время разливки перед отверждением крупные включения всплывают наверх. Площадь поперечного сечения отлитой заготовки составляет 200000 мм2 или больше.
Чтобы снизить максимальный диаметр включений типа С, может быть уменьшено содержание кальция (Са) в стальной трубке. Для этой цели содержание Са в стальной трубке в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению составляет 0,001% по массе или менее. Поскольку Са имеет свойство коагулировать включения типа С, ограничение содержания Са предотвращает укрупнение включений типа С, что помогает избежать вредного влияния от включений типа С.
Независимо от того, касается ли это типа А, типа В или типа С, уменьшение скорости разливки (например, для непрерывного литья скорость разливки составляет 0,5 м/минуту) собирает легковесные неметаллические включения в виде шлака на стали, так что может быть снижено количество самих неметаллических включений в стали.
Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению содержит С, Si и Mn. Ниже описывается назначение и обоснование ограничения содержания этих элементов в стальной трубке в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению. В нижеследующем описании «%» для содержания компонента означает «процентов по массе».
С: от 0,12 до 0,27%
Углерод (С) присутствует предпочтительно для улучшения прочности материала стальной трубки. Повышение прочности требует содержания С на уровне 0,12% или более. Однако, когда содержание С превышает 0,27%, ухудшается обрабатываемость, и формование стальной трубки становится затруднительным. Содержание С более предпочтительно составляет от 0,12 до 0,2%.
Si: от 0,05 до 0,40%
Кремний (Si) присутствует предпочтительно для раскисления материала стальной трубки. Обеспечение эффекта раскисления требует содержания Si на уровне 0,05% или более. Однако, когда содержание Si превышает 0,40%, может ухудшиться ударная вязкость.
Mn: от 0,8 до 2,0%
Марганец (Mn) присутствует предпочтительно для улучшения прочности материала стальной трубки. Повышение прочности требует содержания Mn на уровне 0,8% или более. Однако содержание Mn, превышающее 2,0%, способствует ликвации и иногда вызывает ухудшение ударной вязкости.
Состав одной стальной трубки согласно настоящему изобретению, в дополнение к вышеназванным элементам, также включает в качестве остального количества железо (Fe) и примеси. Однако кальций (Са) в примесях должен составлять 0,001% или менее, как описано выше, и фосфор (Р) и сера (S) должны быть ограничены, как описано ниже.
Р: 0,02% или менее; S: 0,01% или менее
Как Р, так и S представляют собой примесные элементы, которые оказывают вредное влияние на обрабатываемость в горячем состоянии и ударную вязкость, и поэтому содержание Р и содержание S в стали предпочтительно являются настолько низкими, насколько возможно. Когда содержание Р превышает 0,02%, или содержание S превышает 0,01%, становится заметным ухудшение обрабатываемости и ударной вязкости.
Еще одна стальная трубка согласно настоящему изобретению содержит, по меньшей мере, один компонент, выбранный из описанных ниже, в дополнение к вышеупомянутым компонентам.
Cr: 1% или менее
Хром (Cr) не является существенно важным, но предпочтителен ввиду его влияния на улучшение закаливаемости и сопротивления истиранию. Для достижения этого влияния содержание Cr предпочтительно составляет 0,3% или более. Однако, когда содержание Cr превышает 1%, в больших количествах формируется бейнит и ухудшается ударная вязкость.
Mo: 1% или менее
Подобным образом, молибден (Mo) не является существенно важным, но предпочтителен ввиду его влияния на улучшение ударной вязкости, а также закаливаемости. Для достижения этого влияния содержание Mo предпочтительно составляет 0,03% или более. Однако, когда содержание Mo превышает 1%, в больших количествах формируется бейнит и ухудшается ударная вязкость.
Ti: 0,04% или менее
Титан (Ti) не является существенно важным, но предпочтителен благодаря его влиянию на улучшение прочности и ударной вязкости. Для достижения этого влияния содержание Ti предпочтительно составляет 0,005% или более. Однако, когда содержание Ti превышает 0,04%, в стальной трубке формируются включения азотных соединений, и ухудшается ударная вязкость. Более предпочтительно содержание Ti составляет от 0,01 до 0,04%.
Nb: 0,04% или менее
Ниобий (Nb) не является существенно важным, но предпочтителен благодаря его влиянию на улучшение прочности и ударной вязкости. Для достижения этого влияния содержание Nb предпочтительно составляет 0,005% или более. Однако, когда содержание Nb превышает 0,04%, в стальной трубке формируются включения азотных соединений, и ухудшается ударная вязкость. Более предпочтительно содержание Nb составляет от 0,01 до 0,04%.
V: 0,1% или менее
Ванадий (V) не является существенно важным, но предпочтителен благодаря его влиянию на улучшение прочности. Для достижения этого влияния содержание V предпочтительно составляет 0,01% или более. Однако, когда содержание V превышает 0,1%, ухудшается ударная вязкость.
ПРИМЕРЫ
Для подтверждения результативности настоящего изобретения были приготовлены десять испытательных образцов с химическими составами, показанными в Таблице 1. Каждый испытательный образец был получен непрерывным литьем при соответствующей скорости разливки и соответствующей площадью поперечного сечения отливки, показанными в Таблице 2, и подвергнут прошивке на стане поперечной прокатки согласно процессу Маннесманна и прокатке, прокатке с вытяжкой на стане для прокатки бесшовных труб на оправке, и правке с помощью приспособления для снятия напряжений, таким образом, путем горячего формования трубки с наружным диаметром 34 мм и внутренним диаметром 25 мм. Для вытягивания этой горячеформованной трубки конец трубки сначала подвергли обжимке и покрыли смазочным средством. Затем трубку вытянули с использованием волочильной доски и калибр-пробки, с постепенным уменьшением диаметра трубки, и внутреннюю поверхность трубки проточили и прошлифовали, и обработку с сокращением диаметра провели как процесс конечной отделки для получения стальной трубки с наружным диаметром 6,4 мм и внутренним диаметром 3,0 мм. Затем, в качестве финальной стадии процесса, провели термическую обработку таким образом, что эти стальные трубки перенесли в печь для отжига с температурой, поддерживаемой на уровне 1000°С, выдержали там в течение 20 мин и затем оставили для охлаждения.
Таблица 1
Испытательный образец №
1
2
Химические составы (массовых процентов, остальное: Fe и примеси Примечания
C Si Mn P S Cr Mo Ti Nb V Ca
0,17 0,31 1,38 0,014 0,005 0,06 0,01 0,020 - 0,07 0,0027 Сравнительный
0,17 0,31 1,38 0,014 0,005 0,06 0,01 0,020 - 0,07 0,0003 Согласно изобретению
3 0,18 0,30 1,40 0,013 0,006 0,08 0,02 0,007 - 0,08 0,0032 Сравнительный
4 0,18 0,30 1,40 0,013 0,006 0,08 0,02 0,007 - 0,08 0,0008 Согласно изобретению
5 0,19 0,32 1,36 0,016 0,006 0,05 0,19 0,018 0,033 0,06 0,0027 Сравнительный
6 0,19 0,32 1,36 0,016 0,006 0,05 0,19 0,018 0,033 0,06 0,0001 Согласно изобретению
7 0,11 0,19 0,61 0,009 0,002 0,02 - - - - 0,0030 Сравнительный
8 0,11 0,23 0,64 0,015 0,005 0,01 - - - - 0,0035 Согласно изобретению
9 0,19 0,25 1,31 0,011 0,013 0,04 0,19 0,020 0,033 0,06 0,0002 Сравнительный
10 0,19 0,25 1,31 0,011 0,013 0,04 0,19 0,020 0,033 0,06 0,0012 Согласно изобретению
Figure 00000001
Часть каждого испытательного куска отрезали в качестве образца, который обработали для получения испытательной детали с размером, обозначенным как испытательный образец №11 в Японском промышленном стандарте, и подвергли испытанию на растяжение. Этот образец наблюдали через оптический микроскоп в области, соответствующей зоне, расположенной от внутренней поверхности стальной трубки до глубины в 20 мкм, и исследовали выкристаллизованные включения.
Таблица 2 показывает значения прочности на растяжение испытательных образцов и максимальный диаметр включений. Номера в Таблице 2 соответствуют таковым в Таблице 1. Испытательные образцы, пронумерованные как 1, 3 и 5, содержат больше кальция (Са), чем испытательные образцы под номерами 2, 4 и 6 соответственно. Таблица 2 показывает, что, в то время как образцы под номерами 1 и 2, 3 и 4, и 5 и 6 имеют по существу одинаковые значения прочности на растяжение, максимальные диаметры включений типа С являются большими в образцах под номерами 1, 3 и 5, которые имеют более высокое содержание Са, чем в испытательных образцах под номерами 2, 4 и 6 соответственно. Далее, максимальные диаметры включений типа А являются большими в образце под номером 9 и максимальные диаметры включений типа В являются большими в образце под номером 10.
Каждый испытательный образец подвергли испытанию на усталость, где давление было приложено к внутренней стороне стальной трубки. В испытании на усталость минимальное внутреннее давление составляло 18 МПа, приложение давления было таким, что нагрузка варьировала в форме синусоидальной волны с течением времени, и максимальное внутреннее давление, при котором не наблюдалось разрушение в течение 107 повторяющихся циклов, было принято как предел внутреннего давления. Когда происходило разрушение, разрушенную деталь рассматривали под оптическим микроскопом.
Таблица 2 показывает пределы внутреннего давления испытательных образцов и условия разрушения. В этом случае также предел внутреннего давления является более низким для испытательных образцов под номерами 1, 3 и 5, которые имеют более высокие значения содержания кальция (Са), чем в испытательных образцах под номерами 2, 4 и 6 соответственно. Что касается условий разрушения, то усталостное разрушение происходит с внутренней поверхности каждой стальной трубки, которая была подвергнута воздействию самого высокого давления. Однако в испытательных образцах под номерами 1, 3 и 5, в отличие от испытательных образцов под номерами 2, 4 и 6, разрушение обусловливается включениями типа С, присутствующими в зоне, расположенной от внутренней поверхности каждой стальной трубки до глубины в 20 мкм. Кроме того, в испытательном образце под номером 9 усталостное разрушение происходит от включений типа А, присутствующих в зоне, расположенной от внутренней поверхности стальной трубки до глубины в 20 мкм. Подобным образом, в испытательном образце под номером 10 усталостное разрушение происходит от включений типа В, присутствующих в зоне, расположенной от внутренней поверхности стальной трубки до глубины в 20 мкм.
Как ясно из вышеописанных результатов испытаний, среди испытательных образцов по существу с одинаковой прочностью на растяжение те из них, в которых сведен к минимуму максимальный диаметр неметаллических включений, могут избегать усталостного разрушения, обусловленного неметаллическими включениями, тем самым повышая предел внутреннего давления.
Промышленная применимость
Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления согласно настоящему изобретению предотвращает усталостное разрушение, которое обусловливается неметаллическими включениями, присутствующими вблизи внутренней поверхности стальной трубки, и поэтому повышает предел внутреннего давления. Поэтому применение такой стальной трубки в качестве топливопровода высокого давления для подачи топлива в камеры сгорания дизельных двигателей будет сводить к минимуму усталостные явления даже в значительной степени высоком давлении впрыска топлива в камеру сгорания.

Claims (2)

1. Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления, изготовленная из стали с прочностью на растяжение 500 Н/мм2 или более, содержащей, по массе, С: от 0,12 до 0,27%, Si: от 0,05 до 0,40%, и Mn: от 0,8 до 2,0%, а остальное составляют Fe и примеси, причем содержания Са, Р, и S в примесях составляют Са: 0,001% или менее, Р: 0,02% или менее и S: 0,01% или менее соответственно, отличающаяся тем, что максимальный диаметр неметаллических включений, присутствующих по меньшей мере в зоне, простирающейся от внутренней поверхности стальной трубки до глубины 20 мкм, составляет 20 мкм или менее.
2. Стальная трубка по п.1, отличающаяся тем, что она изготовлена из стали, дополнительно содержащей по меньшей мере один элемент, выбранный из Cr:
1% или менее, Мо: 1% или менее, Ti: 0,04% или менее, Nb: 0,04% или менее и V: 0,1% или менее.
RU2008144690/02A 2006-04-13 2007-04-11 Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления RU2407819C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-110471 2006-04-13
JP2006110471A JP5033345B2 (ja) 2006-04-13 2006-04-13 燃料噴射管用鋼管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008144690A RU2008144690A (ru) 2010-05-20
RU2407819C2 true RU2407819C2 (ru) 2010-12-27

Family

ID=38609494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008144690/02A RU2407819C2 (ru) 2006-04-13 2007-04-11 Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8147623B2 (ru)
EP (1) EP2022866B1 (ru)
JP (1) JP5033345B2 (ru)
KR (1) KR20080110668A (ru)
CN (1) CN101421428B (ru)
BR (1) BRPI0710722B1 (ru)
ES (1) ES2668358T3 (ru)
RU (1) RU2407819C2 (ru)
WO (1) WO2007119734A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650466C2 (ru) * 2014-02-25 2018-04-13 Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд. Стальная труба для топливопровода высокого давления и использующий ее топливопровод высокого давления
RU2685565C1 (ru) * 2015-06-17 2019-04-22 Усуй Ко., Лтд. Стальная труба для топливопровода высокого давления и способ ее производства

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5065781B2 (ja) * 2007-07-10 2012-11-07 臼井国際産業株式会社 燃料噴射管用鋼管およびその製造方法
JP4790844B2 (ja) * 2007-11-12 2011-10-12 新日本製鐵株式会社 コモンレールの製造方法および部分強化されたコモンレール
CN102443740B (zh) * 2010-10-14 2013-10-09 宝山钢铁股份有限公司 一种合金氮化钢及其制造方法
CN102019300A (zh) * 2010-11-10 2011-04-20 江苏华程工业制管股份有限公司 冷拔管的制造方法
CH705729A1 (de) * 2011-11-07 2013-05-15 Liebherr Machines Bulle Sa Einspritzsystem.
JP2014109245A (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 Denso Corp コモンレール
JP6070617B2 (ja) * 2014-04-03 2017-02-01 Jfeスチール株式会社 耐内圧疲労特性に優れた燃料噴射管用継目無鋼管
JP6782060B2 (ja) * 2015-01-22 2020-11-11 臼井国際産業株式会社 フューエルレールの製造方法
CN107385355A (zh) * 2017-06-20 2017-11-24 衡阳华菱钢管有限公司 无缝钢管、其制造方法及稠油热采套管
CN107385349B (zh) * 2017-06-20 2019-06-21 衡阳华菱钢管有限公司 具备高强度高韧性及抗ssc性能的无缝钢管及制备方法
WO2019117944A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 Cummins Emission Solutions Inc. High conductive exhaust components for deposit prevention & mitigation
CN113453812B (zh) 2019-02-13 2023-06-16 日本制铁株式会社 燃料喷射管用钢管及使用其的燃料喷射管
CN113423516B (zh) 2019-02-13 2023-06-02 日本制铁株式会社 燃料喷射管用钢管及使用其的燃料喷射管
EP4134578A4 (en) 2020-04-07 2023-09-20 Nippon Steel Corporation STEEL PIPE FOR PRESSURE PIPES
JPWO2022092316A1 (ru) * 2020-11-02 2022-05-05

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59179717A (ja) 1983-03-30 1984-10-12 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接性のよい高張力低合金鋼鋼管の製造方法
JP2938322B2 (ja) * 1993-10-05 1999-08-23 山陽特殊製鋼株式会社 疲労寿命に優れた円筒状肌焼部品の製造方法
US5545269A (en) 1994-12-06 1996-08-13 Exxon Research And Engineering Company Method for producing ultra high strength, secondary hardening steels with superior toughness and weldability
JPH08309428A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶接鋼管の製造方法
JPH0957329A (ja) * 1995-08-28 1997-03-04 Nkk Corp ディーゼルエンジン燃料噴射管用鋼管の製造方法
US5887628A (en) * 1996-04-22 1999-03-30 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited High pressure fuel injection pipe for diesel internal combustion engine
RU2167954C2 (ru) 1998-05-19 2001-05-27 Азербайджанский Технический Университет Конструкционная сталь
US6494183B2 (en) * 2000-01-26 2002-12-17 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Limited Common rail for diesel engine
GB2381537B (en) * 2000-06-05 2005-09-14 Sanyo Special Steel Co Ltd High-cleanliness steel and process for producing the same
JP3931640B2 (ja) 2001-11-27 2007-06-20 住友金属工業株式会社 継目無鋼管とその製造方法
JP4313983B2 (ja) * 2002-04-18 2009-08-12 Jfeスチール株式会社 靭性および準高温域での転動疲労寿命に優れる肌焼き軸受け用鋼
JP4141405B2 (ja) * 2003-10-28 2008-08-27 大同特殊鋼株式会社 快削鋼及びそれを用いた燃料噴射システム部品
JP2005201254A (ja) * 2003-12-16 2005-07-28 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd ディーゼルエンジン用高圧燃料配管
JP4135691B2 (ja) * 2004-07-20 2008-08-20 住友金属工業株式会社 窒化物系介在物形態制御鋼
JP4987263B2 (ja) * 2005-07-26 2012-07-25 三桜工業株式会社 高強度鋼管およびその熱処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2650466C2 (ru) * 2014-02-25 2018-04-13 Усуй Кокусай Сангио Кайся, Лтд. Стальная труба для топливопровода высокого давления и использующий ее топливопровод высокого давления
RU2685565C1 (ru) * 2015-06-17 2019-04-22 Усуй Ко., Лтд. Стальная труба для топливопровода высокого давления и способ ее производства

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080110668A (ko) 2008-12-18
EP2022866A4 (en) 2014-09-17
CN101421428B (zh) 2011-01-19
RU2008144690A (ru) 2010-05-20
JP5033345B2 (ja) 2012-09-26
EP2022866A1 (en) 2009-02-11
EP2022866B1 (en) 2018-04-04
US20090078341A1 (en) 2009-03-26
WO2007119734A1 (ja) 2007-10-25
BRPI0710722A2 (pt) 2012-01-31
US8147623B2 (en) 2012-04-03
CN101421428A (zh) 2009-04-29
ES2668358T3 (es) 2018-05-17
BRPI0710722B1 (pt) 2015-09-08
JP2007284711A (ja) 2007-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2407819C2 (ru) Стальная трубка в качестве топливопровода высокого давления
RU2650466C2 (ru) Стальная труба для топливопровода высокого давления и использующий ее топливопровод высокого давления
US9487848B2 (en) Hot forging use non-heat-treated steel and hot forged non-heat-treated steel part
US8795450B2 (en) Manufacturing method for a steel pipe for fuel injection pipe
RU2697999C1 (ru) Бесшовная стальная труба и способ ее производства
RU2685565C1 (ru) Стальная труба для топливопровода высокого давления и способ ее производства
US10308994B2 (en) Seamless steel tube for fuel injection
RU2674176C2 (ru) Толстостенная стальная труба для нефтяных скважин и способ ее производства
JP2010265523A (ja) 高強度ばね用中空シームレスパイプ
US20220112572A1 (en) Steel pipe for fuel injection pipe, and fuel injection pipe using same
JP5629598B2 (ja) 高強度中空ばね用シームレス鋼管用素管の製造方法
JP2019210530A (ja) 燃料噴射部品の製造方法
US20220136469A1 (en) Steel pipe for fuel injection pipe, and fuel injection pipe using same

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140623

PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner