一种利用40Cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法与流程

本发明涉及金属材料加工，特别涉及一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法。

背景技术：

1、国家鼓励推广应用强度级别更高的钢筋，既可减少钢筋用量，又可降低工程造价，具有显著的社会效益和经济效益。高强钢筋的连接是亟待解决的技术问题之一。剥肋滚轧直螺纹是高强钢筋连接应用最广泛的技术，其核心技术是钢筋连接用套筒的生产制造。

2、钢筋连接用套筒现行的产品标准是jg/t 163-2013《钢筋机械连接用套筒》，该标准推荐套筒制造采用的材质为45钢，尚未针对600mpa高强钢筋连接用直螺纹套筒给出相关技术参数。45钢规定抗拉强度为600mpa，可以满足400mpa级别钢筋(规定抗拉强度为540mpa)的连接，但对于500mpa级别钢筋(规定抗拉强度为630mpa)和600mpa级别钢筋(规定抗拉强度为730mpa)的连接，45钢的规定抗拉强度明显偏低，只能采用增加套筒的设计尺寸，才能满足钢筋连接接头的性能等级要求。套筒设计尺寸增加一方面提高了制造成本，另一方面使梁柱节点钢筋加密区的接头更加密集，影响混凝土捣固质量，更需要关注是减小了钢筋接头的混凝土保护层厚度。

3、40cr合金结构钢规定抗拉强度为980mpa，文献“关于热轧带肋600mpa高强钢筋直螺纹连接质量的探讨”认为：与45钢相比，40cr较高的强度更适宜作为600mpa高强钢筋连接用套筒的材质。40cr合金结构钢通常采用淬火(850℃)+回火(520℃)的调质工艺，淬火温度高导致晶粒长大，影响材料的韧性。材料韧性差容易导致钢筋连接件在低于规定载荷的作用下发生脆断，不能充分发挥40cr合金结构连接套筒在高强钢筋连接中的优良效果，有必要对40cr合金结构连接套筒的强韧性进行改进。

技术实现思路

1、针对上述的技术问题，本发明的目的是提供一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，适用于500mpa和600mpa高强钢筋连接用套筒的生产制造。包括40cr合金结构管尺寸设计、轧制、切管机下料、端面倒角、内螺纹攻丝、中频感应加热淬火、中频感应加热回火、余热发黑、打标、检验和包装等工序，具体包含以下步骤：

2、一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，包含以下步骤：

3、a1，根据待连接高强钢筋的强度级别和规格，设计连接高强钢筋连接用40cr合金结构管的尺寸，保证高强钢筋连接用套筒实测承载力不小于被连接高强钢筋受拉承载力标准值的1.1倍；

4、a2，按高强钢筋连接用套筒设计尺寸轧制相应外径和内径的40cr合金结构管。

5、a3，采用切管机将40cr合金结构管按套筒的设计长度切断，采用倒角机对套筒端面的外圆和内孔进行倒角，采用攻丝机加工内螺纹；

6、a4，利用中频感应加热套筒至亚温淬火区温度790℃～810℃，按照套筒的壁厚控制保温时间h1＝1.5min/mm；保温后喷冷却液冷却至室温，冷却液为质量百分比为0.05％的聚乙烯醇水溶液；

7、a5，a4步骤结束以后，利用中频感应将套筒加热至530℃～550℃，进行回火处理，按照套筒的壁厚控制回火处理时间h2＝3min/mm；

8、a6，a5步骤回火处理结束以后直接将套筒浸入发黑液中进行冷却，利用回火处理的余热达到发黑的效果；

9、a7，采用打标机对套筒进行标识，依据产品验收标准对套筒尺寸、外观、螺纹参数和力学性能进行抽样检验，对合格的套筒进行包装。

10、进一步地，所述a1步骤中，根据待连接高强钢筋的强度级别和规格，设计连接高强钢筋连接用40cr合金结构管的尺寸的方法为：

11、钢筋公称截面积为s1，钢筋抗拉强度规定值为rm1，钢筋规定承载力f1＝s1×rm1，套筒设计抗拉力f2＝1.1×f1；

12、依据钢筋规格设计套筒螺纹参数：螺纹公称直径d，螺距p，牙型角α，计算螺纹公称应力截面积；螺纹原始三角形高度螺纹基本中径螺纹基本小径螺纹小径公称应力截面积

13、依据套筒材料的抗拉强度rm2，计算套筒承载钢筋1.1倍规定抗拉力的有效横截面积设定套筒抗拉力安全系数k，计算套筒设计有效横截面积s4＝k×s3；

14、计算套筒外圆截面积及外圆设计直径，套筒外圆截面积s5＝s2+s4，外圆设计直径

15、进一步地，所述a6步骤中，发黑液由以下质量百分比的组分构成：氢氧化钠5％、硝酸钠25％、亚硝酸钠10％、硝酸钾15％和水45％。

16、综上所述，本发明具有以下有益效果：

17、本发明采用中频感应亚温790℃～810℃淬火、中频感应回火和回火余热发黑处理等制造工艺，使得40cr合金结构管晶粒细化，达到提高40cr合金结构管强韧性的效果，与常规采用45钢的钢筋连接用套筒制造工艺相比，通过提高套筒材料的强韧性达到减小套筒外径尺寸的目的，有效改善梁柱节点钢筋加密区接头的密集程度，提高混凝土捣固质量，增加钢筋接头的混凝土保护层厚度，特别适用于500mpa和600mpa高强钢筋连接用套筒的生产制造。

技术特征：

1.一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，其特征在于：包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，其特征在于：所述a1步骤中，根据待连接高强钢筋的强度级别和规格，设计连接高强钢筋连接用40cr合金结构管的尺寸的方法为：

3.根据权利要求1所述的一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，其特征在于：所述a6步骤中，发黑液由以下质量百分比的组分构成：氢氧化钠5％、硝酸钠25％、亚硝酸钠10％、硝酸钾15％和水45％。

4.根据权利要求2所述的一种利用40cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，其特征在于：套筒抗拉力安全系数k为1.5。

技术总结本发明公开了一种利用40Cr合金结构管制造高强钢筋连接用套筒的方法，包括40Cr合金结构管尺寸设计、轧制、切管机下料、端面倒角、内螺纹攻丝、中频感应加热淬火、中频感应加热回火、余热发黑、打标、检验和包装等工序。本发明采用中频感应亚温淬火、中频感应回火和回火余热发黑处理等制造工艺，达到提高40Cr合金结构管强韧性的效果，与常规采用45钢的钢筋连接用套筒制造工艺相比，通过提高套筒材料的强度达到减小套筒外径尺寸的目的，有效改善梁柱节点钢筋加密区接头的密集程度，提高混凝土捣固质量，增加钢筋接头的混凝土保护层厚度，特别适宜于500MP和600MPa高强钢筋连接用套筒的生产制造。技术研发人员：吕雄伟,蒋先念,肖华强受保护的技术使用者：云南改径工程科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11