一种高压气瓶用高强度钢管及其加工工艺制造技术

本发明专利技术涉及钢管技术领域，具体为一种高压气瓶用高强度钢管及其加工工艺。包括以下步骤：步骤1：将连铸圆坯依次经过坯料加热、穿孔、轧制、定径成型，得到无缝钢管；步骤2：将无缝钢管进行调质处理，得到调质钢管；步骤3：将调质钢管依次进行粉末渗镀、渗氮处理，得到高强度钢管。其中，调质处理包括淬火和回火；淬火过程中，淬火加热温度为850~900℃，保温时间30~90min，转移到含有石蜡和氧化铜的淬火介质中，冷却至180~220℃，然后水冷至室温；回火温度为550~600℃，保温时间为60~120min。保温时间为60~120min。

【技术实现步骤摘要】
一种高压气瓶用高强度钢管及其加工工艺


[0001]本专利技术涉及钢管
，具体为一种高压气瓶用高强度钢管及其加工工艺。

技术介绍

[0002]高压气瓶常用于充装氧气、氮气、氩气、氢气和压缩天然气等压缩气体，其属于特种设备，被广泛用于化工、石油、能源、消防、汽车等领域。其中，高压气瓶用钢管则决定了高压气瓶的主要性能和应用范围。
[0003]现阶段，高压气瓶用钢管，已经从低碳钢管、中碳钢管、碳锰钢管发展至铬钼钢管。其中，铬钼钢管中，由于铬和钼元素共同的合金化作用，使得其具有良好的淬透性和抗高温回火性，有效降低了淬火内应力，提高了抗应力腐蚀和抗氢脆的能力。但是现有市场中普遍要求高工作压力的高压气瓶（20~35MPa），这也就要求高压气瓶用钢管需要具有更高的抗拉强度、屈服强度、韧性从而保证气瓶使用的安全性。另一方面，高压气瓶又是需要存储具有耐腐蚀的物质，因此为了满足应用需求，铬钼钢管需要进一步提高耐腐蚀差。
[0004]综上，解决上述问题，制备一种高压气瓶用高强度钢管对推动压力容器具有重要价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高压气瓶用高强度钢管及其加工工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，包括以下步骤：步骤1：将连铸圆坯依次经过坯料加热、穿孔、轧制、定径成型，得到无缝钢管；步骤2：将无缝钢管进行调质处理，得到调质钢管；步骤3：将调质钢管依次进行粉末渗镀、渗氮处理，得到高强度钢管。
[0007]较为优化地，所述连铸圆坯包括以下元素，按重量百分含量计，碳0.25~0.45%、硅0.2~0.36%、锰0.4~0.9%、铬0.75~1.35%、钼0.2~0.5%、铌0.02~0.05%、锆0.02~0.03%、铝0.02~0.05%、硫≤0.005%、磷≤0.01%、镍≤0.2%、钛≤0.01%，氮≤0.004%，余量为铁和不可避免的杂质。
[0008]较为优化地，步骤2中，调质处理包括淬火和回火；淬火过程中，淬火加热温度为850~900℃，保温时间30~90min，转移到含有石蜡和氧化铜的淬火介质中，冷却至180~220℃，然后水冷至室温；回火温度为550~600℃，保温时间为60~120min。
[0009]较为优化地，所述淬火介质包括98.5~99wt%的石蜡和1~1.5wt%的氧化铜。
[0010]较为优化地，步骤3中，具体步骤为：（1）将调质钢管进行喷丸处理后，将其与粉末渗剂置于共渗炉中，设置转速为10~15r/min，升温速率为8~10℃/min，升温至400~420℃，粉末渗镀2~3小时，缓冷至室温，得到镀层钢管；（2）将镀层钢管置于管式炉中，在含氨气的气体氛围中，设置温度为425~500℃，渗
氮处理4~6小时。
[0011]较为优化地，所述粉末渗剂包括以下组分：按重量份数计，45~55份锌粉、5~6份镍粉、4~5份氧化铟、4~6份氯化铵、34~36份氧化铝。
[0012]较为优化地，所述气体氛围为氮气与氨气的混合气体，比例为（6~10）:1；气体流量为0.5~0.6L/min，气压为0.01~0.02MPa。
[0013]较为优化地，步骤1中，坯料加热温度为1150~1280℃，时间为3~10小时；穿孔温度为1100~1150℃；轧制温度为1000~1100℃。
[0014]较为优化地，步骤1中，定径成型的规格为外管（φ115~φ279mm）
×
壁厚（6~10mm）。
[0015]较为优化地，一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺制备得到的高强度钢管。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：（1）方案中，以含有铌元素、锆元素的连铸圆坯制备调质钢管；其中，铌与钒有一定替代作用，一个铌可以起到两个钒的作用；从而产生更好的细化晶粒，析出强化，提高抗回火能力，有效增强钢管的强度。其中，锆的引入可以形成Zr[C,N]，从而提高了铁素体的转化温度，可以细化铁素体晶粒，抑制晶粒生长，降低了碳化物的沉淀，使得位错密度减小，另一方面，其可以与铝一样起到固氮的作用，减少TiN的掺杂；从而有效提高了钢管的强度和冲击韧性。
[0017]（2）为了进一步提高强度，方案中淬火介质使用石蜡和氧化铜粒子；其中石蜡相较于水，导热系数和难度较高，可以吸收更多的初始热量，冷却更长的时间，从而降低了应力释放的速度，降低了管内部的应力开裂的风险，从而提高钢管的拉伸强度，而氧化铜引入可以提高导热性，在保证降低应力开裂的基础上降低时间成本。
[0018]（3）方案中，为了提高钢管的耐腐蚀性，方案中，通过粉末镀层和氮化处理，有效提高钢管的耐腐蚀性。其中，相较于电镀、热浸镀，方案中使用粉末镀层，不存在氢脆的缺点。其中，粉末渗剂包括锌粉、镍粉、氧化铟、氯化铵、氧化铝。利用氯化铵为分散剂，氧化铝为扩散机从而形成锌
‑
镍
‑
铟的合金渗层，利用铟的共沉积来改性锌
‑
镍合金层，改善了整体的微观结构，有效提高了耐腐蚀性。
[0019]同时，方案中，该金属渗层的设置为可以介质层提高渗氮性，又可以抑制渗氮产生的氮化铬等物质的沉淀，在进一步增强耐腐蚀性的基础上，有效保证钢管的抗疲劳性能，同时提高氮化层的韧性。此外，方案中，渗氮处理也是使用低压渗氮，相较于常压渗氮，可以在提高耐腐蚀性和强度的同时，有效提高氮化层的表面韧性，抑制过高的刚性，从而提高钢管的冲击韧性和强度。
实施方式
[0020]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]需要说明的是，本专利技术所有涉及的原料的购买厂家没有任何特殊的限制示例性地包括：以下实施例中，锌粉为雾化锌粉，目数为800目；镍粉为雾化镍粉，目数为500目；氧化铜的目数为325目；氧化铝目数为300目；氧化铟的目数为325目，由中科言诺提供；以下份数
为质量份；实施例1：一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，包括以下步骤：步骤1：将连铸圆坯依次经过在1200℃加热4.5小时；在1150℃下穿孔，在1100℃轧制，然后定径成型，得到外管φ220mm
×
壁厚6.5mm的无缝钢管；所述连铸圆坯包括以下元素，按重量百分含量计，碳0.32%、硅0.25%、锰0.90%、铬1.10%、钼0.26%、铌0.03%、锆0.02%、铝0.015%、硫0.004%、磷0.008%、镍0.18%、钛0.0061%，氮0.0035%，余量为铁和不可避免的杂质；步骤2：将无缝钢管进行调质处理：在淬火加热温度为880℃下保温60min，转移到含有石蜡和氧化铜的淬火介质（99wt%的石蜡和1wt%的氧化铜）中，冷却至200℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将连铸圆坯依次经过坯料加热、穿孔、轧制、定径成型，得到无缝钢管；步骤2：将无缝钢管进行调质处理，得到调质钢管；步骤3：将调质钢管依次进行粉末渗镀、渗氮处理，得到高强度钢管。2.根据权利要求1所述的一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，其特征在于：所述连铸圆坯包括以下元素，按重量百分含量计，碳0.25~0.45%、硅0.2~0.36%、锰0.4~0.9%、铬0.75~1.35%、钼0.2~0.5%、铌0.02~0.05%、锆0.02~0.03%、铝0.02~0.05%、硫≤0.005%、磷≤0.01%、镍≤0.2%、钛≤0.01%，氮≤0.004%，余量为铁和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，其特征在于：步骤2中，调质处理包括淬火和回火；淬火过程中，淬火加热温度为850~900℃，保温时间30~90min，转移到含有石蜡和氧化铜的淬火介质中，冷却至180~220℃，然后水冷至室温；回火温度为550~600℃，保温时间为60~120min。4.根据权利要求3所述的一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，其特征在于：所述淬火介质包括98.5~99wt%的石蜡和1~1.5wt%的氧化铜。5.根据权利要求1所述的一种高压气瓶用高强度钢管的加工工艺，其特征在于：步骤3中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志远，姚勇，冀鸰，何岳，张小建，李飞，李湘俊，李灿，谢冠男，
申请(专利权)人：靖江特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：