用于制造耐磨钢管的方法、耐磨钢管以及此钢管的用途技术

本发明专利技术用作大规模制造具有优化寿命的耐磨钢管。为此目的，根据本发明专利技术的方法包括以下工作步骤：a)提供钢板(2)，其由耐磨、可淬火的钢组成且以处于未淬火或回火的状态提供；b)钢板(2)成型为管形预制件，其中钢板(2)的两纵向边缘彼此相对放置且之间以焊接坡口分界；c)将分界焊接坡口的纵向边缘通过形成使焊接坡口闭合的焊缝(3)进行焊接；d)将在步骤c)之后获得的钢管(1)进行热处理，其中该热处理包括以下工作步骤：d.1)用5‑400K/s的平均加热速率将钢管(1)加热到保持温度，所述保持温度≥钢的Ac3温度且≤1100℃；d.2)将钢管(1)保持在保持温度下1‑120s，和d.3)用10‑600K/s的平均冷却速率将钢管(1)冷却至室温。测定图2a‑2c用于总结。

Method for manufacturing wear-resistant steel pipe, wear-resistant steel pipe and its application

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造耐磨钢管的方法、耐磨钢管以及此钢管的用途
本专利技术涉及一种用于制造耐磨钢管的方法。本专利技术同样涉及高耐磨钢管及其有利的用途。
技术介绍
由Dr.-Ing.Karl-HeinzBrensing等人撰写，由–WerkeAG公开的手册“钢管制造方法(HerstellverfahrenfürStahlrohre)”(见http://www.smrw.de/Deutsch/messen-und-medien/publikationen/publikationen.html)中包含关于制造钢管的常见方法的概要。因而具有6-2500mm的直径、0.5-40mm的壁厚的焊接钢管通常以纵缝设计或通过螺旋线形的缝走向来制造。此外一般使用轧制的板材作为原材料，所述板材可根据制造方法、管尺寸和用途由热轧或冷轧的带钢、热轧的宽带材或粗板材组成。在许多情况下，轧制的扁材产品中已经存在管所需要的物理性质和表面质感，但是必要情况下还可通过管形成下游的热处理或通过管的冷强化来调节。此外，各个板材材料成形至管可热或冷地在连续管形成和单管形成中进行。在该连续管形成中，将开卷的带材材料从存储器中取下，同时将新带材焊接在开卷的带材的末端。在连续过程中将此类“无穷无尽”的带材形成至管。而在单管形成中，管形成以及焊接过程不以多倍长度，而是以单管长度来进行。在定型中，将板材材料形成至管形的预制件，其中板材的纵向边缘相对而立且其之间以焊接坡口为分界，该分界通过使用常规焊接工艺(对于此用途已知已久)来闭合。在单管制作中，实现由具有例如至少15mm的厚度的板材(“粗板材”)形成管的方法，该方法是描述于“钢管制造方法(HerstellverfahrenfürStahlrohre)”手册的第4.2.3章的“U-O方法”。在此方法中，将各个板材在第一步骤中形成至具有U形横截面的预制件，然后由该预制件在第二步骤中形成具有O形横截面的预制件，其中板剪裁件的纵向边缘以在预制件的长度上延伸的接合裂缝为分界。如此获得的预制件在术语中也称为“圆形裂缝管”。螺旋管制造描述于“钢管制造方法(HerstellverfahrenfürStahlrohre)”手册的第4.2.4章。此制造方式由带形的板剪裁件开始，该板剪裁件具有小于待制造管的圆周长的宽度，而该板剪裁件的长度却明显大于待制造的管的长度。将这样测量的板材螺旋形的缠绕成横截面呈圆形的空心体，其中通过板剪裁件的彼此相对的纵向边缘分界的接缝相应地螺旋形地环绕该空心体。螺旋管制造尤其适合于连续的、“无穷无尽”的管制造。对用于运输引起机械磨损、磨耗磨损的介质的大钢管的需求持续升高。这样的介质，例如冲击沙，将通过管道通过远的路段运输以促进造地。因此，硬且快速流动的沙粒与管道的内侧接触且产生显著的磨损。如此产生的管的磨耗负荷导致管道系统的过短的寿命以及高投资和维护成本。在此讨论的大管的其它用途例如油砂或其它流体的运输，所述流体包含粒形、硬的组分并造成管道的相应高的材料损害负荷。对于前述目的，通常以至高25mm的厚度区域，由具有至高约350N/mm2的强度的热带材通过螺旋缝管焊接通过埋弧焊接方法(UP-焊接)来制造特定的管。在25mm以上厚度区域由粗板材进行制造，粗板材在单件工艺中通过U/O成形来形成至管并纵缝焊接。用于改善在使用中承受磨耗的钢管的寿命的手段为在使用中已知的高耐磨钢。此类钢通过特殊合金组成和在此之上调节的热处理获得其耐磨性。此类钢的一个例子是名称“XAR450”的钢合金，其除了铁和不可避免的杂质(按重量％计)以外包含小于0.22％的C、小于1.5％的Mn、小于0.8％的Si、小于1.3％的Cr和小于0.5％的Mo。对于100mm的最大板材厚度，此钢在淬火状态下具有410-480的硬度HB(见手册“钢XAR”，2016年10月发行-订货号0606-broschueren.steel@thyssenkrupp.com)。用于制造高耐磨管的另一种特定的钢是从DE3414477C2所知的。此钢(按重量％计)由0.7–1％的Mn、0.7–2.2％的Cr、0.3-0.6％的Mo、0.5–2.2％的Ni、最大0.45％的C以及铁和通常的掺杂物作为余量组成，且可焊接的管的制造应该使得例如在油田或其它类似的使用中能够经受高磨耗负荷。由该种钢组成的板材的机械性质在热处理工艺中调节，其中将由该钢制造的钢板加热到约860℃的奥氏体化温度，随后从此温度淬火至90℃的温度然后在350-450℃的温度下回火。在由这样调质的钢板形成裂缝管之后，此裂缝管应该局部加热到约250℃的温度，并然后配有多层焊缝。在此第一焊层应该置于约250℃的温度下且随后的层置于200℃的温度下。通过此方式可省去焊缝的热学后处理。US5397654A中描述了另一个用于高耐磨、焊接钢管的设计。其中该钢管由一种钢制造，所述钢由以下组成(按重量％计)：0.05–0.2％的C、0.5-2％的Si、0.5–2.5％的Mn、0.02-2％的Al,以及余量铁和不可避免的杂质，且可各自任选地包含0.05-1％的Cu、0.05-2％的Ni、0.05–2％的Cr、0.05-1％的Mo、0.005–0.1％的Nb、0.005–0.1％的V、0.005–0.1％的Ti或0.0003–0.002％的B。该钢管具有200-350的维氏硬度HV且通过使由所述钢组成的钢板通过热成形来形成至管并随后纵缝焊接来制造。在焊接前或焊接后，使管经受热处理。在此热处理中，将该管加热至位于AC3和AC1温度之间的温度，以便随后用水淬火。与制造方式和方法无关，对于由经淬火的板材组成的焊接管，存在根本问题，由于热量输入(伴随管的焊接无法避免)在所谓的“热影响区”中局部发生退火，由此使得钢管的在焊缝周围的硬度相对于热影响区以外的硬度强烈降低。通过此软化出现了耐磨性的局部减少，这减少了整体组件的寿命。虽然焊件通常也具有相对小的硬度和耐磨性。这种情况却在实际中通过所谓的“缝-超出”来弥补，即在管内侧焊缝区域中更大的焊料积累。而钢的减少的硬度在热影响区中导致局部增强的材料损害，这表现在强结构化的表面(管内侧在缝的区域产生的峰与谷的交替顺序)。沿着管内侧输送的介质的流由此被负面的影响，这转而在此区域中引起升高的局部磨损，即所谓的淘蚀(Auskolkung)。耐磨钢的加工中产生的另一个问题是，此钢在加工至板材和经淬火的状态下仅能困难的变形。调节高硬度以达到耐磨性通常伴随高淬火边界，以至于耐磨钢在经淬火或调质的交付状态下通常不适合于成形至管。
技术实现思路
在前面阐述现有技术的背景下，存在开发用于制造具有优化寿命的耐磨钢管的大规模可用的方法的任务。此外应该提供具有优化耐磨性的钢管。最后应该说明此类钢管的有利用途。本专利技术基于以下方法解决了此任务：在制造高耐磨钢管时，至少完成权利要求1中所说明的工作步骤。解决了前述任务的钢管的特征在权利要求13中说明。根据本专利技术的管在实际中的用途在权利要求15中给出。本专利技术有利的实际方案在从属权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造钢管(1)的方法，包括以下工作步骤：/na)提供由耐磨、可淬火的钢组成的钢板(2)，其中钢板(2)以未淬火或经回火的状态提供；/nb)钢板(2)成型为管形预制件，其中钢板(2)的两纵向边缘彼此相对放置且之间以焊接坡口分界；/nc)将彼此相对布置、以焊接坡口分界的纵向边缘通过形成使焊接坡口闭合的焊缝(3)进行焊接；/nd)将在步骤c)之后获得的钢管(1)进行热处理，其中该热处理包括以下工作步骤：/nd.1)用5-400K/s的平均加热速率将钢管(1)加热到保持温度，所述保持温度为至少与钢的Ac3温度相同且最高为1100℃；/nd.2)将钢管(1)保持在保持温度下1-120s，和/nd.3)用10-600K/s的平均冷却速率将钢管(1)冷却至室温。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170516 DE 102017110631.61.一种制造钢管(1)的方法，包括以下工作步骤：
a)提供由耐磨、可淬火的钢组成的钢板(2)，其中钢板(2)以未淬火或经回火的状态提供；
b)钢板(2)成型为管形预制件，其中钢板(2)的两纵向边缘彼此相对放置且之间以焊接坡口分界；
c)将彼此相对布置、以焊接坡口分界的纵向边缘通过形成使焊接坡口闭合的焊缝(3)进行焊接；
d)将在步骤c)之后获得的钢管(1)进行热处理，其中该热处理包括以下工作步骤：
d.1)用5-400K/s的平均加热速率将钢管(1)加热到保持温度，所述保持温度为至少与钢的Ac3温度相同且最高为1100℃；
d.2)将钢管(1)保持在保持温度下1-120s，和
d.3)用10-600K/s的平均冷却速率将钢管(1)冷却至室温。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢管(1)在工作步骤b)中至少在两个工作分步骤形成。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述钢板(2)在工作步骤a)中作为板剪裁件提供，所述板剪裁件的宽度相当于待制造钢管(1)的圆周长且所述板剪裁件的长度相当于待制造钢管(1)的长度。


4.根据权利要求2和3所述的方法，其特征在于，在第一工作分步骤中由所述钢板(2)形成横截面U形的预制件且在第二分工作步骤中由U形预制件形成横截面圆形或椭圆形的预制件。


5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，钢板(2)在工作步骤a)中以带材片段提供，所述带材片段具有小于待制造钢管(1)的圆周长的宽度，且具有大于待制造钢管(1)长度的长度，并将此钢板(2)在工作步骤b)中沿着螺旋线缠绕成管形的预制件。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，钢板(2)在工作步骤b)中形成预制件可至少在一个作为热成形的工作分步骤中进行。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，钢管(1)在工作步骤d.1)中通过感应加热来加热。


8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·京斯特，彼得·奥泽，延斯·普尔哈，汉斯约阿希姆·切尔西希，斯特凡·维施曼，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE