BRPI0802627B1

BRPI0802627B1 - Low level steel

Info

Publication number: BRPI0802627B1
Application number: BRPI0802627-0A
Authority: BR
Inventors: Tomomatsu Kuniaki; Omura Tomohiko; Arai Yuji; Abe Toshiharu
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2017-07-18
Also published as: CN101542002A; WO2008123422A1; AU2008221597A1; MX2008016193A; MY145393A; CN101542002B; EP2133442B1; BRPI0802627A2; JP4305681B2; ATE543922T1; AU2008221597B2; EP2133442A1; EP2133442A4; EA200870436A1; US20090047166A1; AU2008221597B8; UA90947C2; JPWO2008123422A1; EA012256B1; CA2650208A1

Abstract

produtos tubulares para países produtores de petróleo em aço sem costura, aço de baixa liga e método de produção de tubulação em aço sem costura. aço de baixa liga compreendendo em % em massa, c: 0,10 a 0,20%, si: 0,05 a 1,0%, mn: 0,05 a 1,5%, cr: 1,0 a 2,0%, mo: 0,05 a 2,0%, a1: 0,10% ou menos e ti: 0,002 a 0,05%, e com um valor de c~eq~ obtido pela fórmula(1) seguinte de 0,65 ou mais, com o balanço consistindo de fe e impurezas, em que nas impurezas, p é 0,025% ou menos, s é 0,010% ou menos, n é 0,007% ou menos, e b é menos de 0,0003%, e o número por unidade de área de precipitados tipo m~23~c~6~ (m: um elemento metálico) cujo diâmetro do grão é de 1 m ou mais é de 0,1 /mm^2^ ou menos. a invenção fornece um aço de baixa liga que apresenta tanto temperabilidade quanto tenacidade e melhora a resistência à fissura por corrosão por sulfeto sob tensão. sendo a fórmula(1): c~eq~ = c + (mn/6) + (cr + mo + v)/5, onde c, mn, cr, mo e v na fórmula(1) denota a % em massa dos respectivos elementos.

Description

“AÇO DE BAIXA LIGA” Campe Técnico A presente invenção se refere a nm aço tie baixa liga, c em particular a um aço de baixa liga adequado a# use em poços profundos de petróleo altamciMc corrosivos contendo sul feto de hidrogênio a alia pressão, produtos tubulares para países produtores de petróleo em aço sem costura e método de fabricação de tubulação em aço sem costura. Fundamentos da Arte Aço utilizado em ambientes ásperos, de alta temperatura tais como poços de petróleo devem apresentar melhor desempenho em termos de resistência, tenacidade e resistência a áe Ido. Mm poços mais profundos, o aço deve apresentar resistência ainda maior e resistência á fissura por corrosão sob tensão ainda melhor. tim produtos em aço, a dureza aumenta conforme a resistência dw material aumenta, o que por sua vez causa o deslocamento da densidade, portanto o aumento do teor de hidrogênio no produto em aço toma-o frágil sob tensão. O reforço do produto dc aço deste modo, frequentemente causa uma baixa resistência ã fissura por corrosão por sulfeto sob tensão. Particularmente, quando um membro em aço é produzido com uma resistência produzida desejada em um produto em aço cuja razão “resistência produzida/resistencia a tensão" (daqui em diante chamada "razão de rendimento") c pequena, então a resistência a tensão e a dureza tende a se tomarem mais altas, tal que a resistência à fissura por corrosão por sulfeto sob tensão deteriora drasticamente. Assim, quando se eleva a resistência de um produto em aço, o aumento da razão de rendimento é essencial para mauter a dureza baixa. A obtenção de tuna razão de rendimento alta de aço é preferivelmente alcançada para se realizar o produto em aço numa estrutura marteusitiea temperada uniforme. Λ produção prévia de um grão de ausienita mais fino também é efetiva.

Os documentos de patente IP 3449311 B c JP 2CHHH7389 .A, por exemplo, revelam uma invenção para melhorar a resistência à fissura por corrosão por sulfeto sob tensão cm tubulações de aço sem costura pela supressão da precipitação dc carbeto tipo ΓνΤ.ΐΓι, na superfície do grão pelo ajuste do balanço dos elementos formadores de carbeto tais corno V. Nb, Ti. Cf c Mo. O documento de patente JP H9-111343 A revela um método para melhorar a resistência á fissura por corrosão por sulfeto sob lensío produzindo grãos muis Unos. O documento ilo patente WO 2005/073421 Al revela uma invenção para melhorara tenacidade de produtos tubulares para países produtores de petróleo pelo uso de uma composição química espeei fica que contem de 0.0003 a 0.005% de B.

Revelação da Invenção Problemas a serem Solucionados pela Invenção Todos os documentos acima descritos descrevem resistência a ácido de aço de baixa liga usado cm ambientes com sttlfclo de hidrogênio a cerca de 1 (-O.lMPa).

Contudo, o estudo dos presentes inventores encontrou que o mecanismo de resistência a ácido cm aço dc baixa liga num ambiente tlc sul feto de hidrogênio a baixas temperaturas a cerca de I (-ft.l MPa) ê diferente dos ambientes com sul feto dc hidrogênio cm pressões mais altas.

Os presentes inventores testaram a resistência á fissura por corrosão por sul feto sob tensão cin vários tipos dc aço dc baixa liga por ensaio dc carga em quatro pontos e obtiveram os resultados que se seguem, O aço de baixa liga neste teste eoTitém etn % cm massa, 0,5 a 1,3%dc Mn, 0,2 a ].l%cOa0,7%. (1) A taxa dc corrosão aumenta a 2 alm (-0.2MPa) ou mais. e sc tonta especial mente alta de 5 {-0,5) a 10 aim (-1 MPa) ile sulfeio de hidrogênio, mas diminuí a 15 atm (-1,5 MPa) de sultcto de hidrogênio, (2) Àuleriormcnie a resistência à fissura por corrosão por sulfclo sob tensão foi assumida ocorrer a uma pressão parcial cm torno de 1 (->0.1 MPa) dc sul feto de hidrogênio. Contudo, a presente investigação cluramcnlc mostra que esta tende a ocorrer a urna pressão parcial dc 2 atm (->0,2MPa)ou mais dc sultcto de hidrogênio e partícularmentc de 5 (-0,5) a 10 alm (~1MPa). Contrariamente, qwmdo a pressão parcial de sultcto de hidrogênio se toma tão alta quanto 15 atm (-1,5 MPa) então dificilmente ocorrerá alguma fissura por corrosão por sul feto sob tensão.

Baseado nos resultados acima, os presentes inventores observaram que em aço dc baixa liga utilizável cm ambiente dc 2 atm (-0,2MPa) ou mais dc sultcto dc hidrogênio e partieul anuente de 5 (-0,51 a 10 atm (- IMPa), a taxa de corrosão em ambientes com sul feto de hidrogênio a alta pressão podem ser diminuídas pelo aumento do teor de cremo (Cr) para 1% ou mais.

Nus produtos tubulares para paises produtores de petróleo em aço sCm costura descritos tio documento de patente WO 20054)73421 AL bore (B) c adicionado para melhorar a tcmpgrabilidadc com o propósito de aumentar a resislêueia à fissura por corrosão por sulfelo sob tensão. Contudo, nos casos cm que a produção de produtos tubulares para países produtores de petróleo em aço sem costura pela têmpera erti linha como descrito na invenção do documento de patente WO 2005/073421 Al, convertendo o grão de austenita cm grãos finos é diliei!, Neste caso. quando B está presente numa liga com alto teor de Cr, o earbeto tipo MyC„ Da liga precipita e engrossa a superfície tio grão de austenila anterior durante o tratamento a quente após a tempera, c conseqticntcmaitc a resistência à fissura por corrosão por sul feto sob tensão deteriora. A presente invenção fornece tanto tcmperabil idade quanto tenacidade ao aço sem adicionar bens (B), O termo “têmpera em linha" se refere a uma têmpera rápido (rtaquí em diante chamado "a em linha”) após um aquecimento em linha suplementar da tubulação sem costura obtida, por exemplo, pelo método de produção de tubulação Manitcsmaim, Contudo, os tratamentos a quente tais como revertido, têmpera e normalização conduzida após tempera podem scr realizados fora de linha quando necessário.

Comparado á têmpera após reaqueeímento num processo aparte, a têmpera cm linha apresenta custos dc produção mais baixos c c superior em termos de alcance da temperatura de têmpera comparado com a então chamada têmpera direta, onde a tubulação é arrefecida dirctaincntc após ter sido produzida. Contudo, a têmpera em linha acima, tende a engrossar o earbeto tipo Mv)C& na superfície do grão no aço de baixa liga. Este earbeto engrossado na superfície do grão se torna mais perceptível cm métodos de produção onde o aço contém boro (Bi, A presente invenção foi desenvolvida com ba.se neste conhecimento.

Um objetivo desta invenção c fornecer um aço de baixa liga com temperabilidade e tenacidade assirn como aumentada resistência ã fissura por corrosão por sul feto sob tensão pelo aumento do teor de cremo (Cr) e não pelo uso de uin aditivo de boro (R) nunnalmenle usado na arte convencional, e produtos tubulares para países produtores de petróleo em aço sem costura que utiliza aço de baixa liga, e um método de produção de tubulação cm aço sem costura. Assim, a obtenção de uma resistência produzida (RP) de 654 <ι 798 MPa (95 a 115 ksi) no aço de baixa liga c um objetivo da presente invenção, esta previsível necessidade nem sempre c satisfeita, O aço de baixa liga da presente invenção também c utilizável em ambientes de 2 atm (~Q.2MPa) ou mais. e também pode ser usado em ambientas de 5 atm (~Q,5MPa) a Iftalm (-1 MPa) de sulfcto dc hidrogênio onde a fissura por corrosão por sul feto sob tensão c mais provável de ocorrer. Desnecessário dizer que este aço também pode ser utilizado em ambientes dc sulfcto de hidrogênio a pressões mais baixas ou numa pressão mais alta, Meios para Solucionar os Problemas A presente invenção resolve os problemas acima mencionados, lima descrição do aço de baixa liga é mostrada nos itens (a) a (C) seguintes, um produto tubular para países produtores de petróleo em aço sem costura I mostrado em (D), c um método de produção de tubul ação em aço sem costura é mostrado em (E). (Λ) liiti aço de baixa liga compreendendo, em % em massa. Cr 0.10 a 0.20%, Si; 0.05 a 1.0%. Mnr 0.05 a 1.5%. Cr; 1.0 ,·» 2,0%. Mo; 0.05 a 2,0%.. Al; 0,10%. eu menos c Ti; 0,002 a 0,05%, e com uni valor de C«, obtido pela fórmula (I > seguinte de 0,65 ou mais. com o balanço consistindo dc Fe c impurezas, em que nas impurezas. P c 0.025% ou menos, S é 0,010% ou menos, N é 0,007% ou menos, e B é menos de 0,0003%, e o mi mero por unidade de área de precipitados tipo MiiCr, (M: um demento metálico) cujo diâmetro do grão ê de I jrm ou mais é de 0,1 ,'mnr ou menos. C„, - C + lMn/6) + (Cr + Mo + V>i5 <1) Onde C. Mn. Cr, Mo ç V na fórmula (I) denota o teor dos respectivos elementos (% em massa), (fí) Dc acordo com o aço de baixa liga dc (A), compreendendo lamo um quanto ambos V de 0,03 a 0,2% e 1Mb de 0,002 a 0,04%. (Cl De acordo com o aço de baixa liga dc (A) ou {B). compreendendo pelo menos uni elemento selecionado entre Ca de 0,0003 a 0,005%, Mg de 0,0003 a 0,005% e terras raras de 0.0003 a 0.005%. (D) Produtos tubulares para países produtores de petróleo caracterizados por utilizar o aço de baixa liga descrito em qualquer um dos itens (A) a (C), (E) Método de produção de unia tubulação em aço sem çoslura cismproeitíleiiílD um seguintes etapas: (a) perfuração a quente de um (artigo de aço que possui a composição química descrita cm qualquer um dos itens (A) a (C)e um valor de obtido pela fórmula {I) seguinte de 0.65 ou mais; (b) kminação de eltmgação; produzindo uma tubulação cm uma temperatura final de K00 a 11 «TC; (c) aquecimento suplementar da tubulação cm aço resultante em linha numa faixa de temperatura do ponto de transição Ari a 1 CMtCl"C; (d) tempera da tubulação a partir dc uma temperatura do ponto dc transição Ars ou mais alto; e enlâo (e) revertido da tubulação na temperatura do ponto de transição Aci ou mais baixo. C„, - C + (M n/6) + (Cr + Mo + V)·’5 fórmula í I} Onde €. Mn. Cr. Mo c V na íérmula (11 indicam o teor dos respcclivos elementos (% em massa ).

Efeito da Invenção O aço de baixa liga da presente invenção melhora a resistência à fissura por corrosão por sul feto sob tensão e fornece tempcrabil idade e tenacidade. O aço dc baixa liga da presente invenção é efetivo quando usado em ambientes de sul feto de hidrogênio a 2 alin (~Ü,2MPa) ou mais. e especial mente sob o ambiente de 5 (-0.5) a 10 atm (~IMPa) mais vulnerável á fissura por corrosão por sul feto sob tensão.

Melhor Modo de Realização da Invenção O açode baixa liga da presente invenção como já descrito diminui a taxa dc corrosão da fissura por corrosão por sul feto sob tensão contendo um teor de cremo (Cr) mais alto. bem corno fornecendo icmpcrabiUdadc e tenacidade sem um aditivo de boro (B). c fornecendo melhorada resistência à fissura por corrosão por sul feto sob tensão. Λ razão para limitar cada componente c descrita a seguir. C: 0,10 a 0,20% Carbono (ou C) ó um elemento que aumenta a resistência do aço. Quando o teor de C <carbono) é menor do que 0,1 %. então o reven ido a baixa temperatura c necessária para st übier a resistência desejada. Este reven ido eonscquenlemenie diminui a resistência à fissura por corrosão por sul feto sob tensão. Λ resistência diiiiinuída pode ser compensada pela elevação da lemperalura de njvçnido c melhora da resistência ao amaeiamenlo pelo rcvcnido. mas é necessário adicionar maior quantidade de elementos caros. Quando o teor dc C cxccdc a contudo, o razão dc rendimento deteriora, Tentando alcançar a resistência desejada, mantendo este teor excessivo de C, aumenta a dureza c diminui a resistência ã fissura por corrosão por sul feto sob tensão, fim vista destas circunstâncias, o teor de C foi estabelecido de OJO a 0,20%. O limite inferior de teor de C ê preferi ve I mente 0.14%, O limite superior dc C é preferivelmente fJJ N%, Si: 0,05 a 1.0% Silício (ou Si) c um elemento que possui um efeito dcsoxidanle. Este elemento também aumenta a lemperahilidade do aço e melbora a resistência. Para se obter este efeito, o teor de Si deve ser de 0,05% ou mais. Contudo, quando este teor excede a 1.0%, a resistência « fissura por corrosão por sul feto sob tensão diminui, Deste modo, o teor dc Si foi estabelecido de 0,05 a 1,0%. O limite inferior de teor de Si é preferivelmente 0,1 %. O limite superior de Si c preferivelmente 0,0%.

Mm 0,05 a 1,5% Manganês (ou Mn) c um elemento que possui um efeito desoxídantc, Este elemento também aumenta a lemperahil idade do aço e melhora a resistência. Para se obter este efeito, o teor de Mn deve ser de 0,05% ou mais. Contudo, quando este teor cxccdc a 1.5%, a resistência à fissura por corrosão por sul feto sob tensão deteriora. Deste modo, o teor de Mn foi estabelecido dc 0,05 a 1,5%.

Cr: 1.0 a 2.0% Cremo (ou Cr) é um elemento efetivo para o aumento da tcmperabilidade do aço e melhora da resistência I fissura por corrosão por sulfclo sob tensão, Para se obter este efeito, o teor dc Cr deve ser de 1,0% ou mais. Cunirariamente, um teor em excesso de 2,0% causa a diminuição da resistência à fissura por corrosão por sulfclo sob tensão, Deste modo, o teor de Cr foi estabelecido de 1,0 a 2,0%. O limite inferior do teor de Cr é preferivelmente dc 1,1%. e mais preferivelmente dc 1.2%. O limite superior do leorde Cr ê preferivelmente de !,*%„ Mo: 0,05 a 2,0% Mollbdcnio (ou Mo) c um elemento efetivo para o aumento da tempcrubilidade do aço e fornece alia resistência. Este elemento lambem passai o efeito de aumentar a resistência á fissura por corrosão por sultcio sob tensão. Para se obter estes efeitos, o teor de Mo deve ser de 0,05% ou mais, Contado, quando o teor de Mo excede 2.0%, um caibeto engrossado se forma na superfície do grão de austenita prévio, e a resistência á fissura por corrosão por sul feto sob tensão deteriora, Deste modo. o teor de Mo foi estabelecido de 0,05 a 2,0%. O teor preferível de Mo esui ilu faixa de 0,1 % a 0,8%.

Al: 0.10%ou menos Alumínio (ou Al) é um elemento que possai am efeito desoxidanté. Este elemento também é efetivo em aumentar a tenacidade e maleabilidade do aço. Contado, quando esie teor excede a 0.10%, a geração de falha se toma perceptível. Deste modo, o teor de Al foi estabelecido em 0, 10% ou menos. O teor de Al pode ser do nível de impureza, mas 0.005% c preferível, O limite superior do teor de Al é preferivelmente de 0,05%, O teor de Λ1 na presente invenção denota o teor de Λ1 solúvel em ácido (então chamado de Λ1 sol.).

Ti; 0.002 a 0.05% Titânio (on Ti) ύ um elemento efetivo em fixar N em aço como nitreto e melhorar a lemperabil idade do aço, Para se obter este efeito, o teor dc Ti deve ser dc 0,002% ou mais. Contudo, quando o teor de Ti excede 0,05%, um nitreto engrossado se forma c a fissura por corrosão por sulfeto sob tensão tende a ocomrr. O teor de Ti foi estabelecido dc 0,002 a 0,05%. O limite inferior é preferivelmente 0.005% e o limite superior é preferivelmente 0.025%.

Um dos aços dc baixa liga da presente invenção apresenta uma composição química que contém cada um dos elementos acima descritos, e o balanço consistindo de Fe c impurezas, O aço de baixa liga da presente invenção pode ainda compreender tanto um ou ambos V de 0,03 a 0,2% e Nb 0,002 a 0,04% em adição aos elementos acima descritos, de modo a formar precipitados finos tais como carixtos. V: 0,03% a 0,2% Vanádio (V) é um elemento que aumenta a resistência do aço de baixa liga pela precipitação como earbeto fino durante o revenido. Contudo, quando o teor de V excede 0,2% a tenacidade pude declinar. O teor excessivo é tlesie modo, preferivelmente estabelecido de 0.03 a 0.2% quando V c adicionado.

Xb: 0.002 a 0,04% Niòbio (Nb) que forma earbonitrcto em regiões de alta temperatura e evita que «s grãos de cristal sejam engrossados, c um elemento efetivo para melhorar a resistência a fissura por corrosão por sul feto sob tensão. Para se obter estes efeitos, o teor de Nb ú preferivelmente de 0.002%· ou mais. Contrariamentc. conftido. quando o teor excede 0.04%, o eurboititreto se toma muito grosseiro, o que causa facilmente a fissura por sul feto por tensão. O teor dc aditivo dc Nb c deste modo. preferivelmente dc 0.002 a 0,04%, O limite superior é preferivelmente tle 0,02%.

Para melhorar a resistência a fissura por corrosão por sul feto sob tensão, o aço de baixa liga da presente invenção pode ainda conter pelo menos um dos elementos selecionados entre Ca 0,0003 a 0,005%. Mg 0.0003 a 0,005% c tenras raras 0,0003 a 0,005% em adição a cada um dos elementos acima descritos, Ca: 0,0003 a 0,005% Mg; 0.0003 a 0.005% iems raras: 0,0003 a 0,005% Ca. Mg e BRM todos reagem com S no aço para formar sulfelo que melhora a forma das inclusões pura melhorar a resistência a fissura por corrosão por sul feto sob tensão. Para se obter estes efeitos, um ou mais selecionados entre Ca, Mg c terras raras (metais tle terras raras tais como, CR, l.a, V', e similares) podem ser adicionados. Contudo, os efeitos acima descritos se tornam perceptíveis quando o teor destes elementos excede a 0.005%. a quantidade dc inclusões no aço aumenta, e a porem do aço diminui tal que fissuras por sul feto sob tensão tendem a ocorrer. Deste modo, quando se adiciona estes elementos, seus respectivos teores são preferivelmente de 0.0003 a 0.005%, No aço de baixa liga da presente invenção, P, S, N e B nas impurezas devem estar restritos dentro da seguinte faixa, P: 0.025% ou menos Fósforo (ou P) é uni elemento presente no aço como uina impureza. Este elemento diminui a tenacidade e quando o teor excede a 0,025%), uma queda da resistência a fissura por corrosão por sulfeto sub tensão se toma mais perceptível. fm vista disto P foi estabelecido cm 0,025% ou menos. O teor tie P c preferivelmente de 0,020% ou menos, e mais preferível 0.015% ou menos. S: 0,010% ou menos Enxofre (qii S) c «m elemento presente tio aço como uma impureza. Quando o teor de S excede a 0,010%, a degradação da resistência à fissura por corrosão por sulfeto sob tensão sc toma perceptível, O teor de S foi deste modo estabelecido em 0.010% ou menos. O teor de S é preferivelmente de 0,005% ou menos. N; 0.007% ou menos Nitrogênio (ou N) é um elemento presente no aço como uma impureza. Este forma nitrclos por ligação com Al, Ti ou Nb, Quando N está presente cm grandes quantidades, o engrossamento de AlN ou TiN ocorre. O teor de N foi deste modo limitado a 0.007% ou menos. B: menos dc 0.000,1% Boro (ou B> e um elemento presente no aço eomo uma impureza. Quando Ità um aumento no teor de Cr na liga. então 8 leva a superfície dos carbclos tipo a se tomar grosseira na liga, o que diminuí a tenacidade e causa unia menor resistência à fissura por corrosão por sulfeto sob tensão, O teor de B foi deste modo limitado a menos de 0.0001%. C„,,: 0.05 ou mais A teiupcrabi (idade pode se mostrar pior mesmo que o aço tenha a composição química acima descrita, tal que no aço de baixa liga da presente invenção a composição química deve ser ajustada para alcançar um dc 0,65 ou mais como expresso na fórmula (1) seguinte.

Ctti = C + (Mn/6) + (Cr + Mo + VyS fórmula (I) Onde C, Mn, Cr, Mu e V na fórmula (1) indica o teor dos respectivos elementos (% em massa), Embora C seja um elemento efetivo para melhorar a temperabilídade, quando o teor de C c aumentado, a dureza se eleva e RI5 deteriora. Deste modo. na presente invenção o C«| obtido a partir da expressão de relação 1.1) para elementos que melhoram a temperabilidade, outros que não C (Μη, Cr, Mo c V) é usado como um índice puni assegurar a temperabilidade. Em casos onde o C„, obtido a partir tta fórmula (D acima c menor do que 0.65, a temperabilidade será insuficiente, espeeialmente em produtos dc aço de grande espessura, e a resistência á fissura por corrosão por sulfete sob tensão deteriorará. Emito o C,, na presente invenção foi deste modo. ajustada para 0,65 ou mais, Uma ves: que precipitado tipo M;sG, com um grão dc diâmetro de 1 um ou mais diminui a tenacidade e a resislèneia a ácido, no açode baixa liga da presente invenção o número por unidade de área deve deste modo ser 0, l/rtlrti‘ ou menos. O aço de baixa liga da prcscnlc invenção, que apresenta principalmcnte a estrutura temperada martensitiea, possui uma proporção alta de rendimento e excelente resistência ã fissura por corrosão por sul feto sob tensão, Embora o aço tenha uma estrutura granulada grosseira tal que um número de grão de cristal de auslcnila definido por JIS G 0551 é No. 7 ou menos. Dai, o uso de um lingote de aço com a composição química acima descrita como matéria-prima oferece um alto grau dc liberdade quando se seleciona métodos dc produção para aço de baixa liga. O método de produção do aço de baixa liga da presente invenção c descrito utilizando um método para produção de tubulação em aço sem costura como um exemplo.

Uma tubulação em aço pode ser produzida por perfuração e lamtnação de clongaçâo, por exemplo, pelo método de produção de tubulação por [animador Manncsinann, e alimentado sem resfriamento por um dispositivo dc tratamento 3 quente na última etapa de um taiuinador de acabamento, enquanto mantém a temperatura no ponto dc transição Ari ou mais. submetido a têmpera e então o revertido de 600 a 75Ü*’€. Esta tubulação cm aço possuirá uma aba proporção de rendimento, produção de tubulação cm linlta/proeesso de tratamento a quente, mesmo se economia de energia for selecionada e também terá a resistência desejada e alta resistência i fissura por corrosão por sul feto sob tensão.

Uma tubulação cm aço pode ser produzida por acabamento a quente, temporariamente resfriado a temperatura ambiente; reaqueuido num fora» de tempera e revenido numa faixa de temperatura de 600 a 75ffT. O processo, isto è. um processo de produção de tubulação fora de linha apresenta um efeito de formação dc estrutura de mariensita tampcradà e ainda um efeito de refinamento prévio rio grão de ausíenila.

Conseqilentcmcntc, a tubulação em aço produzida pelo processo acima apresenta uma proporção de rendimento mais alta, deste modo, a tubulação em aço eom resistência mais alta c alta resistência à fissura por corrosão por sul feto sob tensão pode ser obtida.

Contudo, o método de produçâo seguinte é mais desejável, A razão para isto é que a tubulação mantida numa temperatura alia da produção da tubulação até os processos de têmpera, facilmente retêm elementos tais como V e Mo num estado de solução sólida, e o revenido a alta temperatura é vantajosa para melhorar a resistência á fissura por corrosão por sulfeto sob tensão devido a estes elementos precipitarem como cartees finos que aumentam a resistência da tubulação em aço. O metodo de produção para a tubulação cm aço sem costura da presente invenção é caracterizado por unta temperatura final de laminação para laminação de cloitgação. e cujo tratamento a quente é realizado após a laminação ter sido completada. Cada uma (lestas característicasé descrita a seguir. (1) Temperatura final de laminação para laminação de elongação Esta temperatura c estabelecida de 8íHI a I I00"C, Quando a temperatura c menor do que 800“C, então a resistência à deformação da tubulação em aço se tonta muito grande, causando o problema de abrasão da ferramenta, Por outro lado. quando a temperatura é maior do que I I (SfPC, então os grãos de cristal se tomam muito grossos, e degradam a resistência á fissura por corrosão por sulfeto sob tensão. Adicional mente, o processo de perfuração antes da laminação de elongação pode ser um método convencional tal conto o método de perfuração Mannesmann. (2) Tratamento de aquecimento suplementar Após completar a laminação de elongação, o aço ê carregado em linha, ou carregado num forno de aquecimento stiplcmcnlar provido numa linha de produção de tubulação em aço contínua, e submetido ao aquecimento suplementar muna faixa de temperatura do ponto Ar* a idOCTC, A proposta deste aquecimento suplementar c reduziras variações de temperatura na direção longitudinal da tubulação em aço de modo a tomar a estrutura unífortne.

Quando a temperatura de aquecimento suplementar é menor do que o ponto Ar*, a geração de íerrila sc inicia, e nenhuma estrutura arrefecida uniforme pude ser obtida. Γογ outro lado, quando mais alta do que I000T. o crescimento do grão de cristal c acelerado, o que piora a resistência á fissura por comosão por sul feto sob tensão devido ao engrossamento do grão. O «empo do aquecimento suplementar è estabelecido para o tempo requerido para sc realizar o espessamenio tk toda a parede da tubulação numa temperatura uniforme. Este tempo requerido pode ser de cerca de 5 a 10 minutos. Adtcfonalmente, quando a temperatura final de laminsção para Iam inação de elongaçlo está numa faixa de temperatura do ponto Ar; a ICMMFC, então o processo de àquèc i toento suplementar pode ser omitido, mas o aquecimento suplementar c preferível devido a este diminuir as variações de temperatura na direção longitudinal e ao longo da espessura da parede tia tubulação. (31 Têmpera c revenído Os processos acima descritos servem para a têmpera da tubulação em aço numa faixa de temperatura do ponto Ari a tÜÜtTC. A tempera c conduzida numa taxa de resfriamento suficiente para que toda a espessura da parede da tubulação sc tome uma estrutura manensitica. Comumentc, a têmpera pode consistir de resfriamento com água. O revenído ê conduzida numa temperatura mais baixa do que o pomo Aci, Preferivelmente o revenído é conduzida de <300 a 'lOO^C. O tempo do revenído varia dependendo da espessura da parede da tubulação, e pode ser de cerca de 20 a 60 minutos, O processo acima fornece um aço de baixa liga com excelentes propriedades c feito de martensiia temperada.

Exemplos Um tarugo de aço de baixa liga com a composição química mostrada na tabela I foi produzido, c foi moldado cm uma tubulação em aço sem costura de 273,1 mm de diâmetro externo e 16,5 mm de espessura de parede pelo método de produção de tubulação por tominador Manncsmann. A temperatura desta tubulação em aço não foi menor do que o ponto Arj durante a formação. A tubulação foi imediaiamcnic carregada em um forno de aquecimento suplementar, temperado a 95U"C por 10 minutos, então arrefecido em água, submetido ainda a tratamento a quente dc revenído, pelo qual a resistência produzida (RP) na direção longitudinal da tubulação cm aço foi ajustada a cerca de 110 ksi num teste de tensão tipo arco espeei ficado pela API, O leste de corrosão riem ambiente de alta pressão de sulfelo de hidrogênio de 10 atm (- IMPa) foi conduzido pelo método seguinte. Λ tubulação em aço foi moldada ao longo da direção longitudinal ç tratada a quente como acima descrito. Um peça para teste de corrosão sob tensão de 2 mm de espessura, 10 mm de largura e 75 mm de comprimento foi obtida de ctula um dos materiais de teste. Aplicando-se tuna quantidade específica de carga a peça de teste pelo ensaio de quatro pontos de acordo com o método especificado pela A$TM-G3b. uma tensão de 90% da tensão produzida acima descrita foi aplicada. Após a peça de leste neste estado ler sido eobrcadà em urna auloelave junto com as ferramentas de teste, uma solução salina desgascificada foi vertida na autoclavc deixando urna porção em fase de vapor. Gás sulfidrieo a 10 atm {-1M Pa) foi carregado sob prcssurizaçào, e este gás sulfidrieo a alta pressão foi saturado na fase líquida por agitação da fase liquida. Apôs a autoclavc ser vedada, esta foi mantida a 25*€ por 72(1 horas, sob agitação do líquido, e então descomprimida para remover a peça de teste.

Após o teste. a peça de teste foi observada a olho nu quanto a presença de fissura por corrosão por sulfeio sob tensão fSSC-Sultlde Stress Ctacking-fiissura por sulfeto sob tenslo), Na tabela 1 "x“ em "resistência a SSC" significa a geração de SSC, e V‘ significa nenhuma geração de SSC. O número por unidade de área de precipitados tipo MmC* (Mr um elemento metálico) cujo diâmetro do grão foi de I pm ou mais medido como sc segue. Dez peças de extração de amostras em replica para observação de carbeto (área de visão de uma amostra em réplica: J mm") foram retiradas de posições arbitrárias na tubulação em aço produzida pela produção, arrefecimento e revenido da tubulação como acima descrito. Estas peças foram observadas em cada superfície de grão y previ «mente por TEM, para tamanhos de grãos de carbeto de superfície de grão que tinham I pm ou mais de diâmetro. Se estes grãos eram do tipo MmC<, ou não. foi detenuinado a partir das caracleríslicas de difraçio do carbeto. Se do tipo MyCn, então o número foi contado, e foi dividido pela área total de observação vistes como o número por unidade de área, Na tabela 1, “o" em “numera de indica que o numero por unidade de área de precipitados tipo MjiCi (M: um elemento metálico) cujo diâmetro do grão foi de 1 pm ou mais foi de 0,1 mm" ou menos. O “x" indica que o número foi mais do que 0,1 mm".

Sc uma estrutura martensil ica uniforme foi obtida ou não, foi determinado pela método seguinte. Um tarugo de aço de baixa liga apresentando uma composição química mostrada na tabela I foi produzido. Este larugo de aço dc baixa liga foi moldado cm uma tubulação em aço sem costura de 273,1 mm de diâmetro externo e 16,5 mm de espessura de parede pelo método de produção de tubulação por lamitiador Mannesmamt, Durante esta formação a temperatura desta tubulação em aço não foi menor do que o ponto Ar;, e foi iincdiaiamcntc carregada cm um forno de aquecimento suplementar, temperado a dSO^C por 10 minutos, então arre fecido cm ãguu para produzi r unia tubulação errl aço assim arrefecida, A taxa média de resfriamento dc KW para 5UITC sob arrefecimento em água foi de cerca dc Ifrt" por segundo na parte central da espessura da parede no centro da direção longitudinal da tubulação em aço. A dureza na parte central da espessura da parede desta tubulação em aço assim arrefecida foi medida por um leste de dureza Rockwell- A estrutura arrefecida foi julgada como satisfatória quando o valor foi superior a um valor dc dureza Rockwell C previsto dc [(C%x58) + 27] que corresponde a uma taxa dc inartensita de 90%, Λ estrutura arrefecida foi considerada insatisfatória se abaixo do valor de dureza Rockwell C previsto, Como mostrado na tabela I, nenhuma fissura por corrosão por sul feto sob tensão (SSC) ocorreu nos Nos, 1 a 5 satisfazendo ás condições especificadas pela presente invenção. Nos Nos. 6 a 9 ocorreu fissura por corrosão por sul feto sob tensão (SSC) e as condições especificadas pela presente invenção não foram satisfeitas.

Aplicabilidade Industrial O aço de baixa liga da presente invenção melhora a resistência ã fissura por corrosão por sulíeto sob tensão c fornece tçmpcrabilidadc e tenacidade. O aço dc baixa liga da presente invenção c efetivo quando usado em ambientes a 2 atin (~0,2MPa) ou mais de sul feto dc hidrogênio, e cspccialmentc sob ambientes dc 5 (H).5) a 10 aim MMPa). mais vulneráveis a fissura por Corrosão por sulfeto sob tensão.

Tabela 1_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ No, Composição química (% cm massa, balanço: Fe e impurezas) CCl1 RP estrutura No.de Resistência (MPa) arrefecida \Ν·Λ’(, SSC C Si Mn Cr Mo Sol- li V Ca B P S N Nb __________________________________________________Al__________________________________________________________________________________________________________________________________________________ t 0,16 0.28 1.00 1,10 0,50 0,035 0,008 0,04 0,0013 - 0,012 0,0018 0,0053 - 0.60 771 Satisfatório O O

2 ' 0.Ϊ6 ÕJX 1.12 1.42 ' 0.Ü ÕÍ33 0.008 Õ.06 0.0025- - ' 0.013 ’ 0,ÜG2Í 0,0062 - ’ 0.70 754 ' Satisfatório O O 3 Õ7T? ÕJ8 ΓΤ1 MÕ 0.30 0,036 0.011 ÕÕ4 0,0017 0.0002 0.012 0,0016 0.0050 - ÕJÜ 753 Satisfatório Õ Õ 4 " Ο.Ϊ7 0.27 ‘ 1.11 1.47 [ .50 ÕÍ38 (fÕTi ÕÕ1 0,0016 0,0001 (XÕil 0,0018 0,0065 ' - IC95 715 Satisfatório Õ Õ 5 Õ7ÍT ÕJÕ ÕXÕ L41 0.60 0,037 0.004 - 0.0018 - 0.017 0,0016 0.0064 ÕÜÕ Ü!ó9 775 Satisfatório Õ Õ 6 0.16 0.28 1.18 1.01 0.30 0.033 0.008 0.06 0.0022 - 0.012 0,0021 0.0055 - 0,63* 761 Insatisfatório Ο X

7 0,16 0,28 1,12 0,01* 0,70 0,036 0.015 0,02 0,0014 - 0,012 0,0019 0,0050 - 0,49 * 761 Insatisfatório Ο X

8 0,16 0,29 1,21 0,30* 0,51 0,035 0,0(5 0,04 0,0014 0,0014 0,012 0,0018 0,0054 - 0,53* 757 Insatisfatório X X

9 0.36* 0.19 0.62 0,99 0.70 0,037 0.0 II 0.02 0.0016 - 0.01 I 0.0020 0.0054 - 0.80 762 Insatisfatório Ο X

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aço de baixa liga, CARACTERIZADO por compreender em % em massa, C: 0,10 a 0,20%, Si: 0,05 a 1,0%, Mn: 0,05 a 1,5%, Cr: 1,0 a 2,0%, Mo: 0,05 a 2,0%, Al: 0,10% ou menos e Ti: 0,002 a 0,05%, e com um valor de Ceq obtido pela fórmula (1) seguinte de 0,65 ou mais, com o balanço consistindo de Fe e impurezas, em que nas impurezas, P é 0,025% ou menos, S é 0,010% ou menos, N é 0,007% ou menos, e B é menos de 0,0003%, e o número por unidade de área de precipitados tipo M23C6 (M: um elemento metálico) cujo diâmetro do grão é de 1 pm ou mais é de 0,1/mm2 ou menos, sendo a fórmula (1) Ceq = C + (Mn/6) + (Cr + Mo + V)/5 onde C, Mn, Cr, Mo e V na fórmula (1) denota o teor dos respectivos elementos (% em massa).

2. Aço de baixa liga de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender tanto um quanto ambos V de 0,03 a 0,2% e Nb de 0,002 a 0,04%.

3. Aço de baixa liga de acordo com as reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO por compreender pelo menos um elemento selecionado entre Ca de 0,0003 a 0,005%, Mg de 0,0003 a 0,005% e EMR de 0,0003 a 0,005%.