高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管的制作方法

1.本发明属于冶金工业的无缝钢管制造技术领域，尤其涉及高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管。


背景技术：

2.旋挖钻机是一种适合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)。
3.目前在制造旋挖机钻杆时内层杆通常使用27simn和35crmo无缝钢管，27simn和35crmo是国标常见牌号，采购方便，27simn常用于液压支柱上，几乎不含任何合金，厚壁钢管淬透性差，钢管内中外位置处性能不均匀，韧性差；35crmo常用于气瓶上，含碳量高，可焊性差，并且调质热处理易产生淬火裂纹。


技术实现要素：

4.为解决上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，该钢种适合制造旋挖钻杆使用该钢种制造调质交货的无缝钢管，组织为均匀细小的回火索氏体，具有强度高、低温韧性好、可焊性高的特点。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，所述钢管包括如下重量百分比的各组分：
7.c：0.20～0.24％；
8.si≤0.35％；
9.mn：0.70～0.90％；
10.p≤0.015％；
11.s≤0.005％；
12.cr：0.90～1.10％；
13.mo：0.30～0.40％；
14.ni≤0.10％；
15.cu≤0.10％；
16.v≤0.02％；
17.nb≤0.02％；
18.ti≤0.02％；
19.al≤0.040％；
20.其余为铁和杂质元素。
21.进一步的，所述无缝钢管的尺寸满足：159mm≤外径≤325mm，25mm≤壁厚≤40mm。
22.进一步的，所述无缝钢管屈服强度≥850mpa，抗拉强度≥950mpa，断后伸长率≥15％，-20℃纵向全尺寸夏比v型冲击功≥60j。
23.进一步的，所述无缝钢管组织为均匀的回火索氏体，晶粒度≥8.0级。
24.对高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管中主要组成成分选取理由进行如下阐述：
25.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0.20～0.24％；
26.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，本钢种把锰含量控制在0.70～0.90％；
27.铬：在调质钢中能够提高钢的淬透性，使钢经过淬火回火处理后具有较好的综合力学性能，也就是说在一定的强度水平情况下有较好的塑性和韧性，本钢种把铬含量控制在0.90～1.10％；
28.钼：在钢中能扩大奥氏体相区，推迟奥氏体向铁素体相变时析出铁素体形成，促进贝氏体的形成的主要元素，对控制相变组织起到重要作用，在向钢中加入0.10～0.20％的钼后，即使在较慢的冷却速度下也可以获得明显的贝氏体组织，同时由于相变向低温方向转变，可以使得组织进一步细化，综合考虑，把钼含量控制在0.30～0.40％；
29.本发明的优点和积极效果是：
30.本发明的提供的高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，解决目前旋挖机钻杆制造内层杆使用27simn和35crmo无缝钢管存在的问题，满足制造企业提高旋挖钻杆使用寿命对高品质旋挖钻杆用无缝钢管的需求。
具体实施方式
31.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。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.实施例1
34.本实施例提供的高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，所述钢管包括如下重量百分比的各组分：c：0.20～0.24％；si≤0.35％；mn：0.70～0.90％；p≤0.015％；s≤0.005％；cr：0.90～1.10％；mo：0.30～0.40％；ni≤0.10％；cu≤0.10％；v≤0.02％；nb≤
0.02％；ti≤0.02％；al≤0.040％；其余为铁和杂质元素。
35.上述的无缝钢管的尺寸满足：159mm≤外径≤325mm，25mm≤壁厚≤40mm；并且，所述无缝钢管屈服强度≥850mpa，抗拉强度≥950mpa，断后伸长率≥15％，-20℃纵向全尺寸夏比v型冲击功≥60j，所述无缝钢管组织为均匀的回火索氏体，晶粒度≥8.0级。
36.上述的高强度旋挖钻杆内层杆用厚壁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/阿塞尔轧机、定径、锯切、矫直、探伤；热处理，具体为：高温炉淬火、低温炉回火、矫直、探伤、喷标、入库。
37.实施例2
38.利用实施例1中的制备方法制备的高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，无缝钢管尺寸为φ159
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40mm，其中各组分的重量百分比(单位为％)如表1所示：
39.表1各组分的重量百分比
40.csimnpscrmo0.240.270.900.0080.0031.100.40nicuvnbtial 0.080.070.010.010.010.023 41.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：
42.表2
43.试样reh(mpa)rm(mpa)a％188697421.5289799120.5
44.表3
[0045][0046]
由上述的表2、3可知，该无缝钢管屈服强度＞850mpa，抗拉强度＞950mpa，断后伸长率＞15％，-20℃纵向全尺寸夏比v型冲击功＞60j，符合性能要求。
[0047]
此外，对无缝钢管组织进行检测，为均匀的回火索氏体，晶粒度为9.0级。
[0048]
实施例3
[0049]
利用实施例1中的制备方法制备的高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，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4所示：
[0050]
表4各组分的重量百分比
[0051]
csimnpscrmo0.220.230.810.0100.0031.000.35
nicuvnbtial 0.060.080.010.010.010.029 [0052]
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：
[0053]
表5
[0054]
试样reh(mpa)rm(mpa)a％1905100119.52912101118.5
[0055]
表6
[0056][0057]
由上述的表5、6可知，该无缝钢管屈服强度＞850mpa，抗拉强度＞950mpa，断后伸长率＞15％，-20℃纵向全尺寸夏比v型冲击功＞60j，符合性能要求。
[0058]
此外，对无缝钢管组织进行检测，为均匀的回火索氏体，晶粒度为9.0级。
[0059]
实施例4
[0060]
利用实施例1中的制备方法制备的高强度旋挖钻杆内层杆用调质态厚壁无缝钢管，无缝钢管尺寸为φ325
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25mm，其中各组分的重量百分比(单位为％)如表7所示：
[0061]
表7各组分的重量百分比
[0062]
csimnpscrmo0.200.220.700.0070.0030.900.31nicuvnbtial 0.040.050.010.010.010.032 [0063]
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：
[0064]
表8
[0065]
试样reh(mpa)rm(mpa)a％1921101818.02935102717.5
[0066]
表9
[0067]
[0068][0069]
由上述的表8、9可知，该无缝钢管屈服强度＞850mpa，抗拉强度＞950mpa，断后伸长率＞15％，-20℃纵向全尺寸夏比v型冲击功＞60j，符合性能要求。
[0070]
此外，对无缝钢管组织进行检测，为均匀的回火索氏体，晶粒度为9.0级。
[0071]
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。