BRPI1001535B1 - Methods for producing steel plate and steel tube for high strength line pipe - Google Patents

Abstract

método para produção de chapa de aço e tubo de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura. a presente invenção refere-se a um método para produção de chapa de aço para tubo de linha de alta resistência e um método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência superior em resistência e tenacidade à baixa temperatura e a deformação do material base, possuindo soldabilidade de bom campo e possuindo uma resistência à tensão de 900 mpa ou mais (padrão api x12 ou mais) são providos como um objetivo. esta tarefa pode ser manuseada através de um método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, etc, caracterizado pelo fato de que contém aquecimento de aço em % em massa, c: 0,03 a 0,07%, si: 0,01 a 0,050%, mn: 1,5 a 2,5%, p: < 0,01%, s: < 0,0030%, nb: 0,0001 a 0,2%, al: 0,0005 a 0,03%, ti: 0,003 a 0,030%, e b: 0,0001 a 0,0050% e possuindo um equilíbrio de ferro e impurezas não-disponíveis, laminando-o a quente, resfriando-o à água até uma temperatura de partida de transformação de yla ou maior, reaquecendo-o, a seguir resfriando-o.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOS PARA PRODUÇÃO DE CHAPA GROSSA DE AÇO E TUBO DE AÇO PARA TUBO DE LINHA DE ALTA RESISTÊNCIA".

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a tubo de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura possuindo resistência à tensão (TS) de 900 Mpa ou mais na direção circunferencial. O tubo de aço para tubo de linha da presente invenção pode ser amplamente utilizado como tubo de linha para transportar gás natural e óleo bruto.

ANTECEDENTE DA TÉCNICA

[002] Nos últimos anos, condutos tornaram-se progressivamente importantes como o meio para transporte de longa distância de óleo bruto e gás natural. No presente momento, o tubo de linha em canal para transporte de longa distancia é projetado com base no Instituto de Petróleo Americano (API) padrão X65. A quantidade de uso é também predominantemente maior. No entanto, para (1) melhora na eficácia de transporte aumentando a pressão de operação e (2) melhora na eficácia de instalação de campo através da redução no diâmetro e peso externos do tubo de linha, tubo de linha de maior resistência é desejado. Até o momento, tubo de linha até X80 (resistência à tensão de 620 Mpa ou maior) foi comercializado. Adicionalmente, nos últimos anos, a necessidade por tubo de linha de alta resistência tornou-se maior. Em pesquisas no método para produção de tubo de linha de alta resistência, basicamente a tecnologia para a produção de tubo de linha convencional X80 (por exemplo, ver NPL 1 e NPL 2) foi estudada. Além disso, nos últimos anos, a tecnologia para produção de tubo de linha X100 (por exemplo, ver NPL 3) e tubo de linha X120 (por exemplo, ver NPL 4) foi estudada.

[003] Por outro lado, nos últimos anos, o pensamento no projeto de tubo de linha tem sido mudado. No passado, os projetos de conduto eram projetados com base nas pressões constantes de operação (estressebaseado no projeto), porém recentemente os projetos foram introduzidos segundo os quais mesmo se um conduto for submetido a esforço, as zonas de solda de cinturão do tubo de aço não irão fraturar e o tubo de aço por si só não irá ceder (esforço baseado no projeto). Até o momento, para o tubo de linha de alta resistência X120, as composições químicas e as condições de produção foram estudadas para projetos materiais de segurança garantindo tenacidade à baixa temperatura do material base e tenacidade das zonas afetadas pelo calor de solda da fenda (por exemplo, ver NPL 4). No entanto, no caso de esforço baseado no projeto, uma deformação do material base ou uma deformação após o revestimento do tubo de aço é também exigida. Se as questões relacionadas a isso não puderem ser resolvidas, a produção de tubo de aço do tubo de linha X120 para os esforços baseados nos projetos será impossível. Alcançar a alta resistência de condutos requer diversas condições de produção para produzir o tubo de aço garantindo um equilíbrio da resistência e tenacidade à baixa temperatura do material base, tenacidade do metal de solda e zona afetada pelo calor de solda da fenda (HAZ), soldabilidade de campo, flexibilidade de junção, resistência à fratura do corpo do tubo através de teste de ruptura, etc. e excelente na deformação do material base. O desenvolvimento de tubo de linha de parede pesada de alta resistência (sobre X100) que se aproxima é desejado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Problema Técnico [004] A presente invenção provê métodos para a produção de chapas grossas de aço de tubo de linha de alta resistência e um método para produção de chapa grossa de aço de tubo de linha de alta resistência excelente na resistência de material base, tenacidade à baixa temperatura e deformação, possuindo boa soldabilidade de campo, e possuindo uma resistência à tensão de 900 Mpa ou mais (padrão API X120 ou mais).

Solução para o problema [005] Os inventores se envolveram em pesquisa de laboratório sob condições a serem satisfeitas na produção de chapa grossa de aço e tubo de aço para obter chapa grossa de aço de alta resistência e tubo de aço com uma resistência à tensão de 900 Mpa ou mais e excelente em tenacidade à baixa temperatura e, por conseguinte inventaram um novo método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência e método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência. A essência da presente invenção é como segue. (1) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, caracterizado pelo fato de que contém aquecimento de aço, em % em massa, C: 0,03 a 0,07 %, Si: 0,01 a 0,050 %, Mn: 1,5 a 2,5 %, P: < 0,01 %, S: < 0,0030 %, Nb: 0,0001 a 0,2 %, Al: 0,0005 a 0,03 %, Ti: 0,003 a 0,030%, e B: 0,0001 a 0,0050 % e possuindo um equilíbrio de ferro e impurezas não-disponíveis, laminando-o à quente, resfriando-o à água a uma faixa de temperatura de partida de transformação γ/α ou maior, a seguir reaquecendo-o, a então resfriando-o. (2) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em (1), em que o dito aço inclui adicionalmente, em % em massa, um ou mais de Cu: 0,05 a 1,5 %, Ni: 0,05 a 5,0 %, Cr: 0,02 a 1,5 %, Mo: 0,01 a 1,5 %, V: 0,01 a 0,10 %, Zr: 0,001 a 0,050 %, e Ta: 0,0001 a 0,050 %. (3) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em (1) ou (2), em que o dito aço inclui adicionalmente, em % em massa, um ou mais de Mg: 0,0001 a 0,010 %, Ca: 0,0001 a 0,005 %, REM: 0,0001 a 0,005 %, Y: 0,0001 a 0,005 %, Hf: 0,0001 a 0,005 %, e W: 0,0001 a 0,005 %. (4) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em qualquer um de (1) a (3), caracterizado pelo fato de que o dito resfriamento à água após a dita laminação à quente é desempenhado a 1°C / s ou a uma taxa de resfriamento mais rápida. (5) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em qualquer um de (1) a (4), caracterizado pelo fato de que após o dito reaquecimento é desempenhado a uma taxa de resfriamento de 1°C / s ou mais rápida. (6) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em qualquer um de (1) a (5), caracterizado pelo fato de que mantém a temperatura da chapa grossa por 1 segundo ou mais após o dito reaquecimento. (7) Um método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em qualquer um de (1) a (6), caracterizado pelo fato de que a dita temperatura de aquecimento é 1000°C ou maior e uma razão de redução da dita laminação a quente na região de temperatura de não-recristalização é 3 ou mais. (8) Um método para produção de chapa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, caracterizado pelo fato de que a forma da chapa grossa de aço produzida através de um método para produção, como definido em qualquer um de (1) a (7) em tubo, soldando suas partes limítrofes, então expandindo o tubo. (9) Um método para produção de chapa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em (8) caracterizado pelo fato de que um metal de solda quando soldando as ditas partes limítrofes contém, em % em massa, C: 0,01 a 0,010 %, Si: 0,01 a 0,40 %, Mn: 1,0 a 2,2 %, P: £ 0,01 %, S: < 0,010 %, Ni: 1,3 a 3,2 %, Cr +Mo +V: 1,0 a 2;9%, Al: 0,0005 a 0,1 %, Ti: 0,003 a 0,050 %, e O: 0,0001 a 0,05 % e possui um equilíbrio de ferro e impurezas não-disponíveis. (10) Um método para produção de chapa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em qualquer um de (8) ou (9), caracterizado pelo fato de que as partes limítrofes são soldadas através de arco submergido soldando de um lado interno e um lado externo utilizando fio e aglomerado de solda ou fluxo fundido. (11) Um método para produção de chapa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em qualquer um de (8) a (10), caracterizado pelo fato de que o tubo é soldado, as zonas soldadas da fenda são tratadas à quente, então o tubo é expandido. (12) Um método para produção de chapa de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em deformação e tenacidade à baixa temperatura, como definido em (11), caracterizado pelo fato de que as ditas zonas de solda são tratadas à quente a 200°C a 500°C.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[006] A composição química e o método para produção da presente invenção são limitados, o aço é laminado e resfriado à água, a seguir o resfriamento à água é finalizado na faixa de temperatura de partida de transformação γ/α ou maior. Após isto, o aço é novamente aquecido, mantido e então resfriado. Devido a este efeito, a resistência, tenacidade à baixa temperatura, e deformação antes e após o envelhecimento do esforço podem ser melhorados. Como um resultado, a segurança do tubo de linha é amplamente melhorada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A Figura 1 é um gráfico mostrando a relação entre a energia de Charpy (-20 °C) e os conteúdos de C e B.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[008] Abaixo, o conteúdo da presente invenção será explicado em detalhes.

[009] A presente invenção é uma invenção relacionada a métodos para produção de chapa grossa de aço e tubo de aço para tubo de linha de alta resistência excelente em tenacidade à baixa temperatura possuindo uma resistência à tensão (TS) de 900 Mpa ou maior. Este nível de resistência de tubo de linha de alta resistência, comparado com o tubo de linha X65 de fluxo principal convencional, pode suportar cerca do dobro de pressão, assim cerca do dobro do gás pode ser transportado pelo tubo de mesmo tamanho. No caso de X65, seria necessário aumentar a espessura para elevar a pressão. O custo de material, custo de transporte, e custo de soldagem do campo tornam-se maiores e, portanto o custo de colocação do conduto se eleva amplamente. Esta é a razão porque o tubo de linha de alta resistência excelente em tenacidade à baixa temperatura possuindo uma resistência à tensão (TS) de 900 Mpa ou maior é considerado necessário.

[0010] Por outro lado, se tornar maior em resistência, a produção de tubo de aço se tornaria repentinamente difícil. Em particular, quando o esforço baseado no projeto for exigido, é necessário obter as condições de produção dando não apenas um equilíbrio de resistência e tenacidade à baixa temperatura do material base e tenacidade à fratura na solda, mas também as propriedades alvo de deformação após o envelhecimento do esforço, etc. No entanto, satisfazer todas destas propriedades é extremamente difícil.

[0011] Os inventores envolvidos em laboratório estudaram e, como um resultado, aprenderam que para garantir um equilíbrio de resistência e tenacidade à baixa temperatura do material base e satisfazer a deformação antes e depois do envelhecimento da tensão do material base e a tenacidade à fratura na solda, o aço suprimido na quantidade de C para 0,07 % ou menos é o sistema mais vantajoso de composições. A Figura 1 mostra os efeitos dos conteúdos de C e B sobre a tenacidade da zona afetada pelo calor de solda da fenda. Se fizer a quantidade de C 0,07 % ou menos, e adicionar B, é possível melhorar facilmente a tenacidade da zona afetada pelo calor de solda da fenda. Portanto, o aço é um com uma quantidade de 0,07 % ou menos de C e com B adicionado.

[0012] A seguir, a tenacidade à baixa temperatura do material base será explicada. Até aqui, para garantir uma tenacidade à baixa temperatura do material base do aço de alta resistência, foi suficiente para criar uma microestrutura de bainita inferior principal, porém no caso de uma microestrutura de bainita inferior, torna-se claro que a deformação do material base, em particular a deformação após o envelhecimento do esforço, foi deteriorada. Para melhorar a deformação após o envelhecimento do esforço, é conhecido ser suficiente criar um aço de microestrutura de duas fases de ferrita e bainita (parcialmente incluindo martensita). No entanto, foi extremamente difícil fazer o aço contendo B composto de aço de microestrutura duas fases em aço de alta resistência de 900 Mpa ou maior. Os inventores se envolveram em pesquisas e estudos intensivos e como resultado aprenderam que como as condições para criar uma microestrutura de duas fases neste aço adicionado de B de alta resistência e satisfazer a tenacidade à baixa temperatura, existem as duas seguintes condições.

[0013] Primeiramente, para criar uma microestrutura de duas fases com TMCP (processo de controle termomecânico) como é, se laminar a uma temperatura baixa de 800°C ou menor e partir do resfriamento à água a uma temperatura baixa de 650 °C, uma microestrutura de duas fases pode ser criada. No entanto, neste caso, ocorre uma grande variação na resistência à tensão e a tenacidade à baixa temperatura não é muito satisfatória.

[0014] Segundo, finalizando a laminação na região de temperatura de austenita de não-recristalização, a seguir resfriamento à água, parando o resfriamento à água na temperatura de partida da temperatura de transformação γ/α ou maior, a seguir reaquecendo e laminando, a seguir resfriando, os inventores sucederam na formação de uma microestrutura de duas fases fina extremamente uniforme. No caso de um aço de microestrutura de duas fases fina uniforme, torna-se claro que a tenacidade à baixa temperatura foi também extremamente boa. Se parar o resfriamento à água a esta temperatura de partida de transformação γ/α ou maior e mantiver o aço nesta temperatura ou maior, uma microestrutura de duas fases extremamente uniforme foi criada. Os inventores consideraram que isto foi devido às seguintes razões.

[0015] No caso de aço contendo B, os precipitados de B são formados em uma região de temperatura possuindo um pico de temperatura de 800°C, um limite superior de 900°C, e um limite inferior de 500 °C. Durante a laminação na região de temperatura de austenita, os segregados de B nos contornos de grão de austenita, porém se o momento de suporte de austenita se tornar longo, o segregado de B nos contornos de grão de austenita começa a precipitar nos contornos de grão. Utilizando esta característica, o aço foi laminado, a seguir resfriado à água, então o resfriamento à água finalizado na temperatura de partida de transformação γ/α ou mais e o aço reaquecido e mantido na região de temperatura de austenita.

[0016] Através disto, o segregado de B nos contornos de grão de austenita começa a precipitar. Se B precipita, a energia limitante de grão se eleva e a transformação de α é promovida. Se o resfriamento à água após este transforma α para cerca de 40 a 60 %, torna-se claro a partir de experimentos que uma microestrutura de duas fases de aproximadamente metade de uma fase α e uma metade restante de uma fase de martensita resulta. Se laminar, então inicia o resfriamento à água e para na temperatura de partida de transformação γ/α ou maior, então reaquecendo, a força de condução γ/α se eleva, assim quanto maior a temperatura, maior a força motriz. Neste caso, a temperatura de suporte não deve ser mantida por muito tempo.

[0017] Abaixo, as razões para limitação da composição química do material base da zona afetada pelo calor de solda da fenda da presente invenção serão explicadas.

[0018] C: C é um elemento essencial como um elemento básico para melhorar a resistência do material base no aço. Para melhorar a resistência a ser eficaz, 0,03 % ou mais deve ser adicionado, porém se mais de 0,07 % for excessivamente adicionado, ocorre uma melhora na soldabilidade e tenacidade do material de aço, desse modo o limite superior é 0,07 %. Preferencialmente, este é na faixa de 0,03 a 0,06 %.

[0019] Si: Si é um elemento requerido como um elemento desoxidante na produção de aço. 0,01 % ou mais deve ser adicionado no aço, porém se acima de 0,5 %, a tenacidade de HAZ é diminuída, assim este é o limite superior.

[0020] Mn: Mn é um elemento requerido para garantir a resistência e tenacidade do material base. Se acima de 2,5 %, a tenacidade de HAZ é consideravelmente deteriorada, porém de modo oposto, se menos que 1,5 %, se torna difícil garantir a resistência do material base, assim a faixa é de 1,5 a 2,5 %.

[0021] P: P é um elemento possuindo um efeito sobre a tenacidade do aço. Se incluído acima de 0,01 %, a tenacidade não somente do material base do material de aço, porém também a HAZ é consideravelmente prejudicada, assim o limite superior do conteúdo é 0,01 %.

[0022] S: Se S for excessivamente adicionado sobre 0,0030%, torna-se uma causa da formação de sulfeto grosso tenacidade deteriorada, assim o limite superior é 0,003%;

[0023] Nb: Nb é um elemento de formação de carbonetos e nitreto e possuindo um efeito de melhorar a resistência. Se menos que 0,0001 % for adicionado, não existe efeito, enquanto se mais de 0,20 % for adicionado, ocorre uma melhora de tenacidade de 0,20 %, assim a faixa é 0,0001 a 0,20 %.

[0024] Al: Al é usualmente adicionado como um desoxidante, porém na presente invenção, se mais de 0,03 % for adicionado, óxidos baseados em Ti não podem ser produzidos, assim este é o limite superior. Adicionalmente, para reduzir a quantidade de oxigênio no aço derretido, 0,0005 % é necessário. Este é o limite inferior.

[0025] Ti: Ti é um elemento que exibe um efeito para refinamento do grão cristal como um desoxidante e adicionalmente como um elemento formador de nitrito. A adição de uma grande quantidade causa um salto considerável na tenacidade devido à formação de carbonetos, assim é necessário fazer o limite superior de 0,030 %, porém para obter um efeito predeterminado, deve ser adicionado 0,003 % ou mais. A faixa é de 0,003 a 0,030 %.

[0026] B: B é um elemento que geralmente aumenta a rigidez se formar uma solução sólida, porém diminui a solução sólida N como BN e melhora a tenacidade da zona afetada pelo calor de solda. Portanto, com a adição de 0,0001% ou mais, aquele efeito pode ser utilizado, porém a adição excessiva convida um salto em tenacidade, assim o limite superior é 0,0050%.

[0027] Note que, na presente invenção, como os elementos para melhorar a resistência e tenacidade, um ou mais elementos dentre Cu, Ni, Cr, Mo, V, Zr, e Ta podem ser adicionados.

[0028] Cu: Cu é um elemento eficaz para elevar a resistência sem reduzir a tenacidade. Se menos de 0,05 % não há efeito na melhora da resistência. Se acima de 1,5 %, trinca de fratura frágil no momento de aquecimento da chapa ou no momento de soldagem. Portanto, o conteúdo é de 0,05 a 1,5%.

[0029] Ni: Ni é um elemento eficaz para melhora da tenacidade e resistência. Para obter a tenacidade e resistência necessárias, 0,05 % ou mais deve ser adicionado, porém com adição de mais de 5,0 %, a soldabilidade cai, assim o limite superior é 5,0 %.

[0030] Cr: Cr melhora a resistência de aço através da resistência à precipitação. Para isto, a adição 0,02 % ou mais é eficaz, porém se adicionada em grande quantidade, eleva a rigidez, causa a formação de uma microestrutura de bainita, e deteriora a tenacidade. Portanto, o limite superior é 1,5 %.

[0031] Mo: Mo é um elemento que melhora a rigidez e simultaneamente forma carbonetos e melhora a resistência. Para obter a resistência necessária, a adição de 0,01 % ou mais se torna necessário, porém a adição de uma grande quantidade acima de 1,5 % aumenta a resistência mais do que o necessário e também causa uma melhora considerável na tenacidade, assim a faixa é 0,01 a 1,5%.

[0032] V: V é um elemento que forma carbonetos e nitretos e possui o efeito de melhora da resistência. Se adicionado menos que 0,01 %, não existe efeito de melhora da resistência, enquanto se mais de 0,10 % for adicionado, ao contrário, ocorre um salto na tenacidade, assim a faixa é de 0,01 a 0,10%.

[0033] Zr, Ta: Zr e Ta, são elementos que também, como Nb, formam carbonetos e nitretos e possuem o efeito de melhora da resistência. Se adicionado menos que 0,0001 %, não existe efeito de melhora da resistência, enquanto se adicionado acima de 0,050%, ao contrário ocorre um salto na tenacidade, assim a faixa é de 0,0001 a 0,050 %.

[0034] Adicionalmente, Mg, Ca, REM, Y, Hf, W, e Re podem ser adicionados.

[0035] Mg: Mg é um elemento de liga principal da presente invenção e é principal mente adicionado como um desoxidante. Se adicionado mais de 0,010 %, óxidos grossos se formam facilmente e uma redução no material base e tenacidade HAZ é causada. No entanto, se menos de 0,0001% for adicionado, transformação intragranular e a formação de partículas de óxido requeridas como partículas definhadas podem não ser mais suficientemente esperadas, assim a faixa de adição é limitada a 0,0001 a 0,010 %.

[0036] Ca, REM, Y, Hf, W, e Re: Ca, REM, Y, Hf, W, e Re formam sulfetos e, por conseguinte suprimem a formação de MnS alongado e melhoram as propriedades do material de aço na direção de espessura, em particular a resistência de inclusão lamelar. Se Ca, REM, Y, Hf, W, e Re são todos menos de 0,0001 %, este efeito não pode ser obtido, assim o valor de limite inferior é de 0,0001 %. Ao contrário, se mais de 0,0050 %, o número de partículas de óxido de Ca, REM, Y, Hf, W, e Re aumentam e o número de partículas superfinas de óxido contendo Mg diminui, assim o limite superior é 0,0050%. Note que "REM" significa La, Ce, ou outro elemento terroso raro.

[0037] O aço contendo as composições acima foi produzido no processo de fabricação de aço, então continuamente escolhido, etc. para dentro da chapa grossa e aquecido e laminado. Neste caso, se fizer a temperatura de aquecimento Ao3 ou mais, fazer a razão de redução na região de recristalização 2 ou mais, e fazer a razão de redução na região de recristalização 3 ou mais, a média do tamanho do grão de austenita anterior se torna 20 μm ou menos. Após isto, a laminação é encerrada, a seguir é desempenhado resfriamento à água, porém é necessário fazer parar o resfriamento à água na temperatura ou menos que a temperatura de partida de transformação γ/α ou maior, a seguir novamente aquecer o aço e manter aquecendo-o, a seguir resfriá-lo à água.

[0038] A temperatura de reaquecimento da placa da chapa grossa deve ser feita de 1000°C ou mais. Se a temperatura de reaquecimento se tornar muito alta, os grãos γ aquecidos endurecem, assim a temperatura de aquecimento máxima é preferencialmente feita a 1250 °C ou menos.

[0039] Considerando a razão de redução na região de recristalização, se a razão de redução for menor que 2, não ocorre recristalização suficiente, assim a razão de redução é de 2 ou mais.

[0040] Se fizer a relação de redução na razão de redução na região de recristalização 3 ou mais, o tamanho médio do grão de austenita anterior se torna 20 μm ou mais, assim a razão de redução é 3 ou mais. Preferencialmente, se 4 ou mais, adicionalmente, o tamanho médio do grão de austenita é de 10 μιτι ou menos.

[0041] Considerando a temperatura de partida de resfriamento à água, o aço deve ser resfriado à água a partir da região de austenita. Isto é, é resfriado a partir do ponto Ae3 ou mais. Se ocorrer a transformação γ/α, uma microestrutura irregular é formada após a parada de resfriamento à água, assim para baixar a tenacidade de temperatura baixa, a temperatura de partida de resfriamento à água é a região de temperatura de austenita ou mais.

[0042] Considerando a temperatura de parada de resfriamento, o resfriamento é encerrado à temperatura de partida de transformação γ/α ou maior. Se a temperatura de parada do resfriamento à água for abaixo da temperatura de partida de transformação de γ/α, a quantidade de segregados de B nos contornos de grão se tornam irregulares e uma microestrutura de duas fases uniforme fina não pode ser criada, assim esta é a razão porque a temperatura de parada do resfriamento à água ser o ponto de transformação γ/α ou maior. A taxa de resfriamento até o ponto de partida de transformação γ/α após o rolamento ser de 1o C/s ou mais rápida. Se menos de 1o C/s, ocorre transformação γ/α durante o resfriamento e uma microestrutura de duas fases uniforme não pode ser obtida, assim o limite inferior é 1° C/s.

[0043] A temperatura de reaquecimento após a parada do resfriamento à água é o ponto de transformação de γ/α ou maior. O limite superior da temperatura de reaquecimento é 900 °C. Se acima de 900 °C, a precipitação de B nos contornos de grão não ocorre facilmente, assim o limite superior foi de 900° C.

[0044] O tempo de suporte é de 1 segundo a 10 minutos. Se menos que 1 segundo, o tempo de suporte é curto e a transformação de α não é suficientemente promovida. Preferencialmente, deve ser de 30 segundos ou mais. Por outro lado, se acima de 10 minutos, a precipitação se torna áspera, a taxa de transformação de α se torna muito rápida, e uma microestrutura de duas fases fina uniforme não pode ser obtida, assim o tempo de suporte é de 1 segundo a 10 minutos.

[0045] Considerando a taxa de resfriamento após o reaquecimento, a taxa de resfriamento até a temperatura final de transformação γ/α é de 1o C/s ou mais rápida. Se menos que 1o C/s, uma resistência de 900 Mpa ou mais não pode ser obtida, assim a taxa de resfriamento é de 1o C/s ou mais rápida.

[0046] A chapa grossa de aço acima é moldada em tubo, as partes limítrofes são soldadas a partir das superfícies internas e externas, a seguir o tubo é expandido para obter o tubo de aço do tubo de linha. A localização soldada a partir das superfícies interna e externa é chamada o "metal de solda".

[0047] O fio utilizado para a soldagem, considerando a diluição de composições através do material base, é preferencialmente feito da composição química do metal de solda, a faixa explicada abaixo. Isto é, ele é composto de uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,01 a 0,12%, Si: 0,05 a 0,5%, Mn: 1,0 a 2,5%, e Ni: 2,0 a 8,5% e possuindo um equilíbrio de ferro e impurezas não-evitadas. Como o fluxo utilizado para a soldagem, foi utilizado tanto o fluxo fundido ou fluxo aglomerado.

[0048] Abaixo, as razões para limitação da composição química do metal de solda serão explicadas.

[0049] A quantidade de C é limitada a 0,01 a 0,10%. C é extremamente eficaz para a melhora da resistência do aço. Para obter a resistência almejada em uma estrutura de martensita - bainita, um mínimo de 0,01 % é necessário. No entanto, se a quantidade de C for muito grande, a baixa temperatura de solda facilmente ocorre rachadura. Este convida uma elevação na rigidez máxima da HAZ da assim chamada "parte transversal em T" onde a zona soldada de cinturão e a solda da fenda se intersectam, assim o limite superior é de 0,010%. Preferencialmente, o limite superior pode ser de 0,05%.

[0050] Si deve ser de 0,01 % ou mais para evitar furos de sopro, porém se o conteúdo for grande, a tenacidade de baixa temperatura é consideravelmente deteriorada, assim o limite superior é de 0,4%. Em particular, quando a soldagem nas superfícies interna e externa e múltiplas camadas de soldagem, a tenacidade de baixa temperatura das zonas reaquecidas se deteriora.

[0051] Mn é um elemento essencial para garantir um equilíbrio excelente de resistência e tenacidade de baixa temperatura e adicionalmente é um elemento essencial como uma inclusão formando bainita nos grãos. O limite inferior é de 1,0%. No entanto, se Mn for muito, a segregação é promovida, a tenacidade de baixa temperatura se deteriora, e também a produção do material de soldagem se torna difícil, assim o limite superior é de 2,2%.

[0052] P é um elemento que afeta a tenacidade. Se incluir mais de 0,01%, a tenacidade do metal de solda consideravelmente se deteriora, assim o limite superior é de 0,01%.

[0053] Se S for adicionado em excesso de mais de 0,010%, torna-se uma causa da formação de sulfetos grossos e diminui a tenacidade, assim o limite superior é de 0,010%.

[0054] A finalidade de adicionar o Ni é para elevar a rigidez para garantir a resistência e, adicionalmente, melhorar a tenacidade de baixa temperatura. Se menos de 1,3%, é difícil para obter a resistência alvo e tenacidade de baixa temperatura. Por outro lado, se o conteúdo for muito, existe um perigo de rachar à alta temperatura, assim o limite superior é de 3,2%.

[0055] Não é possível diferenciar estritamente as diferenças nos efeitos de Cr, Mo, e V, porém cada um é adicionado para elevar a rigidez e obter a alta resistência. Se o total de Cr, Mo, e V (Cr+Mo+V) for menos que 1,0%, o efeito não é suficiente. Se adicionar uma grande quantidade, a tenacidade de baixa temperatura se deteriora, assim o limite superior é de 2,9%.

[0056] Ti é essencial como uma composição principal de inclusões formando bainita intragranular, assim o limite inferior é de 0,003%. Se o Ti for muito, uma grande quantidade de carbonetos de Ti é formada e a tenacidade de baixa temperatura se deteriora, assim o limite superior é 0,05%.

[0057] O: O é um elemento essencial para formar óxidos contendo Ti. Se a quantidade de oxigênio que finalmente permanece no aço for menor que 0,0001%, o número de partículas de óxido não será suficiente, assim 0,0001% é o valor de limite inferior. Por outro lado, se mantendo em mais de 0,05%, os óxidos ásperos se tornam maiores causando um salto na tenacidade da zona de metal de solda. Portanto, o valor de limite superior é de 0,050%.

[0058] O metal de solda algumas vezes contém Al, Zr, Nb, Mg, e os outros elementos adicionaram como necessário para melhorar o refinamento e solidificação no momento de soldagem. Note que, para formar bainita intragranular, a formação de óxidos de Ti é necessária. Al é preferencial mente tão baixo quanto possível. Adicionalmente, as quantidades de P e S são preferencial mente menores a fim de reduzir a deteriorização da tenacidade de baixa temperatura e a susceptibilidade de rachar a baixa temperatura.

[0059] A seguir, a microestrutura de metal de solda será definida. Para fazer a resistência à tensão da resistência do metal de solda de 900 Mpa ou maior, a estrutura deve ser dada por uma porcentagem de martensita ou bainita de 80% ou mais. Adicionalmente, para melhorar a tenacidade de baixa temperatura do metal de solda, a porcentagem de bainita intragranular é preferencialmente tão grande quanto possível. 50% ou mais é preferível.

[0060] Finalmente, as condições de tratamento a quente do tubo serão explicadas. Após a soldagem e antes da expansão do tubo, se aquecer a zona de solda para 200 °C a 500 °C na temperatura, o MA áspero formado ao longo dos contornos de grão de austenita anterior irá se decompor em cementita fina. Se menos de 200 °C, o MA áspero não irá se decompor em cementita, assim o valor limite inferior é de 200 °C. Adicionalmente, se o tratamento a quente da zona de solda acima de 500 °C, a zona de metal de solda irá se deteriorar em tenacidade, assim o limite superior é de 500 °C.

[0061] Para fazer a resistência à tensão na direção circunferencial do tubo de aço de 900 Mpa ou maior e garantir uma boa tenacidade, é preferível fazer um ou ambos do equivalente de carbono Ceq e o “paramether crack metaf Pcm calculado a partir da composição química do material base e do metal de solda em uma faixa adequada.

[0062] O equivalente de Carbono Ceq é calculado pela fórmula a seguir (1). No material base, é preferivelmente de 0,30 a 0,70 na faixa, enquanto no metal de solda, é preferivelmente de 0,8 a 1,2.

Ceq = C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5... (1) onde C, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, e V são os conteúdos dos elementos (% em massa).

[0063] Adicionalmente, o “paramether crack metaf Pcm é calculado pela seguinte fórmula (2). No material base, é preferencialmente na faixa de 0,150 a 0,250, enquanto no metal de solda, é preferivelmente de 0,300 a 0,400.

Pcm = C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5XB ... (2) onde C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, V, e B são os conteúdos dos elementos (% em massa).

Exemplos [0064] A seguir, os exemplos da presente invenção serão explicados.

[0065] Uma placa de cada uma das composições da tabela 1 possuindo uma espessura de 240 mm foi aquecida a 1100 a 1210 °C, a seguir laminada a quente a 70 a 100 mm por uma temperatura de recristalização de 950 °C ou mais. Adicionalmente, esta chapa grossa foi laminada a quente descentemente para 12 a 25 mm na faixa de temperatura de 880 °C a 750 °C na região de não-recristalização. Após isto, foi resfriada à água partindo de 650 °C a 750 °C. O resfriamento à água foi parado à temperatura de partida de transformação γ/α ou mais em temperatura. Após isto, a chapa grossa foi reaquecida ao ponto de transformação γ/α para 900°C, a seguir foi resfriada, [0066] A Tabela 1 também mostra a composição química do material base, enquanto a Tabela 2 mostra as condições de laminação do material base.

[0067] A seguir, esta chapa grossa de aço foi moldada e soldada para formar tubo de aço. Este foi desempenhado sob condições de um calor de entrada de solda da fenda de 2.0 a 5.0 KJ/mm como mostrado na Tabela 2. Um teste de tensão da chapa grossa de aço foi desempenhado utilizando uma amostra levada na direção L a partir da posição de 3 horas quando projetando a zona soldada da fenda do tubo de aço como 0 hora. Adicionalmente, este tubo de aço foi tratado à quente a 240°C (resfriado a ar após manter o aquecimento por 5 minutos), a seguir uma amostra levada a partir da mesma posição em cada caso e submetida a um teste de tensão. Adicionalmente, a chapa grossa de aço foi submetida a um teste de Charpy e a um teste de DWTT. Adicionalmente, a tenacidade do metal de solda (posição de amostra da peça de teste da parte central de VA parte do metal de solda) e a tenacidade HAZ (posição de amostra da peça de teste de FL+1mm) foi avaliada.

[0068] A Tabela 3 mostra os resultados da propriedade mecânica do material base.

[0069] Os aços 1 a 22 mostram exemplos da presente invenção. Como fica claro a partir da Tabela 3, estas chapas grossas de aço, em todas as composições químicas, condições de laminação, e calor de entrada de solda, tiveram resistências à tensão de 900 Mpa ou mais, energias de Charpy de -30° C de 200 J ou mais, áreas de partição de DWTT de 75 % ou mais, tenacidade da zona afetada pelo calor de solda da fenda de 50 J ou mais, e razões de produção para tensão antes e após o envelhecimento do esforço de 93% ou menos.

[0070] De maneira oposta a isto, os aços 23 a 38 são exemplos comparativos excedendo o método da presente invenção. Isto é, os aços 24, 25, 27, 28, e 29 são exemplos onde alguns dos elementos dentre as composições ou elementos opcionais são adicionados durante os requerimentos da invenção. Uma vez que os elementos são excessivamente adicionados, a deteriorização da energia de Charpy, a área de partição de DWTT, tenacidade da zona afetada pelo calor de solda da fenda, e razão produção para tensão antes e após o envelhecimento do esforço ser promovido. Por outro lado, os aços 23, 30 e 31 são exemplos onde alguns dos elementos nas composições químicas básicas ou elementos opcionais não satisfazem os requerimentos da invenção. Devido aos elementos não serem adicionados, a resistência não é satisfeita. Os aços 32 a 38 são exemplos onde algumas das condições de laminação são fora dos requerimentos da invenção. A deterioração da energia de Charpy, a área de partição de DWTT, tenacidade da zona afetada pelo calor de solda da fenda, e produção para razão de tensão antes e após o envelhecimento do esforço ser promovido.

[0071] A seguir, a tenacidade do metal de solda será avaliada.

[0072] Previamente, foram preparados os Aços laminados produzidos A a V e o fio de solda e fluxo, os aços foram moldados em anéis, e as partes limítrofes foram soldadas a partir das superfícies interna e externa através da soldagem do arco submergido. As composições químicas dos metais de solda após a soldagem estão mostradas na Tabela 4. Adicionalmente, os metais de solda foram medidos para tenacidade e resistência. Os resultados estão mostrados na Tabela 4.

[0073] Considerando a tenacidade do metal de solda, como será entendido a partir da Tabela 4, os metais de solda 1 a 14 são exemplos da presente invenção. Estes metais de solda exibem valores de alta tenacidade de energias de absorção de Charpy de -40° C de mais de 50 J para todas as entradas de calor.

[0074] De modo oposto a isto, os metais de solda 55 a 65 são exemplos comparativos fora dos métodos da presente invenção. Isto é, os aços 56 a 60, 62, 64, e 65 são exemplos onde alguns dos elementos dentre as composições básicas ou elementos ópticos são adicionados fora dos requerimentos da invenção. Devido aos elementos serem excessivamente adicionados, a deteriorização da tenacidade do metal de solda a uma entrada de calor ao meio é promovido. Por outro lado, os aços 55, 61, e 63 são exemplos onde algumas das composições químicas básicas ou elementos opcionais não satisfazem os requerimentos da invenção. Devido aos elementos não serem adicionados, a resistência do metal de solda não é satisfeita.

[0075] A Tabela 4 mostra a composição química do metal de solda.

Aplicabilidade Industrial [0076] A composição química e método de produção da presente invenção estão limitados, o aço é laminado e resfriado à água, a seguir o resfriamento à água é encerrado na temperatura de partida de transformação γ/α ou maior Após isto, o aço é novamente aquecido para a temperatura de partida de transformação γ/α ou maior, mantida, a seguir resfriada. Devido a este efeito, a resistência, tenacidade à baixa temperatura, e deformação antes e após o envelhecimento do esforço podem ser melhoradas. Como um resultado, a segurança do tubo de linha é grandemente melhorada.

[0077] Lista de Citação [0078] Literatura de não-Patente [0079] NPL 1: NKK Technical Review No. 138 (1992), pp. 24 -31 [0080] NPL 2: The 7th Offshore Mechanics and Arctic Engineering (1988), Volume V, pp. 179-185 [0081] NPL 3: Nippon Steel Monthly No. 380 (2004), pp. 76 -81 [0082] NPL 4: Nippon Steel Monthly No. 380 (2004), pp. 70 -75 REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência, caracterizado pelo fato de que compreende aquecimento de aço em % em massa, C: 0,03 a 0,07%, Si: 0,01 a 0,050% Mn: 1,5 a 2,5%, P: <0,01% S: < 0,0030% Nb: 0,0001 a 0,2%, Al: 0,0005 a 0,03%, Ti: 0,003 a 0,030%, e B: 0,0001 a 0,0050% e possuindo um equilíbrio de ferro e impurezas inevitáveis, opcional mente compreendendo em % em massa, um ou mais dentre Cu: 0,05 a 1,5%, Ni: 0,05 a 5,0%, Cr: 0,02 a 1,5%, Mo: 0,01 a 1,5%, V: 0,01 a 0,10%, Zr: 0,0001 a 0,050%, e Ta: 0,0001 a 0,050%, e opcionalmente compreendendo em % em massa, um ou mais dentre Mg: 0,0001 a 0,010%, Ca: 0,0001 a 0,005%, REM: 0,0001 a 0,005%, Y: 0,0001 a 0,005%, Hf: 0,0001 a 0,005%, Re: 0,0001 a 0,005%, e W: 0,0001 a 0,005%, laminando-o a quente, resfriando-o à água até uma temperatura de início de transformação de γ/α ou maior, a seguir reaquecendo-o, a seguir resfriando-o.

2. Método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito resfriamento à água após a dita laminação à quente é desempenhado a 1°C / s ou uma taxa de resfriamento mais rápida.

3. Método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito resfriamento após o dito reaquecimento é desempenhado a 1°C / s ou uma taxa de resfriamento mais rápida.

4. Método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que mantém a temperatura da chapa por 1 segundo ou mais após o dito reaquecimento.

5. Método para produção de chapa grossa de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita temperatura de aquecimento é 1000°C ou maior e uma razão de redução da dita laminação à quente na região de temperatura de não-recristalização é 3 ou mais.

6. Método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência, caracterizado pelo fato de que forma a chapa grossa de aço produzida através de um método para produção, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5 em tubo, soldando suas partes limítrofes, então expandindo o tubo.

7. Método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um metal de solda quando soldando as ditas partes limítrofes contém, em % em massa, C: 0,01 a 0,010%, Si: 0,01 a 0,040%, Mn: 1,0 a 2,2%, P: £ 0,01%, S: £ 0,010%, Ni: 1,3 a 3,2% Cr+Mo +V: 1,0 a 2.9%, Al: 0,0005 a 0,1%, Ti: 0,003 a 0,050%, e O: 0,0001 a 0,050% e possuindo um equilíbrio de ferro e impurezas não-disponíveis.

8. Método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que as partes limítrofes são soldadas através de arco submergido soldando a partir de um lado interno e um lado externo utilizando fio e aglomerado de solda ou fluxo fundido.

9. Método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o tubo é soldado, as zonas soldadas da fenda são tratadas à quente, então o tubo é expandido.

10. Método para produção de tubo de aço para tubo de linha de alta resistência, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as ditas zonas soldadas da fenda são tratadas à quente a 200°C a 500°C.