BRPI1106802B1 - Método de produção de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência - Google Patents

Abstract

MÉTODO DE PRODUÇÃO DE PLACA DE AÇO PARA USO EM TUBULAÇÃO DE GRANDE RESISTÊNCIA. A presente invenção refere-se a um método de produção de placa de aço com tubulação de grande resistência com excelente produtividade. Método de produção de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência que compreende uma etapa de laminação e resfriamento de uma placa de aço que consiste, em% em massa, C: 0,02 até 0,10%, Si: 0,01 até 0,50%, Mn: 1,5 até 2,5%, P: 0,01 ou menos, S: 0,0030% ou menos, Nb: 0,0001 até 0,2%, Al: 0,0005 até 0,03% e Ti: 0,03 até 0,0030% e um restante de ferro e de impurezas inevitáveis de modo a obter uma placa de aço X60 ou superior e uma etapa de tratamento térmico de aquecimento da placa de aço, em que a etapa de tratamento térmico é uma etapa de aquecimento da placa de aço por uma taxa de elevação de temperatura de 0,1 até 1,5°C/segunda até atingir uma temperatura-alvo de 200 até 520°C, então sucessivamente iniciar o resfriamento da placa de aço e resfriamento até que a placa de aço se torne a 200°C ou menor.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um método de produção de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência que seja adequado para uso para tubulação que transporta gás natural, petróleo bruto etc. Em particular, ela se refere a um método de produção de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência que possui resistência e capacidade de deformação excelentes, possui pouca amplitude de concentração e possui excelente produtividade.

Técnica Antecedente

[002] Nestes últimos anos a importância de tubulações como meios para transporte em longa distância de petróleo bruto e de gás natural aumentou. Atualmente, tem havido demanda de tubulação de maior resistência para (1) melhoria da eficiência do transporte por pressões mais altas e (2) redução dos diâmetros externos e dos pesos das tubulações de modo a melhorar a eficiência de instalação no local. Especificamente a tubulação da American Petroleum Institute (API) padrão X60 ou mais alto (força de alongamento (YS) de 415 MPa ou mais e resistência à tração (TS) de 20 MPa ou mais) este sendo usado adequadamente.

[003] Nestes últimos anos a concepção no projeto de tubulação está mudando. Especificamente, estão sendo aceitos projetos pelos quais mesmo se for aplicado esforço à tubulação, as zonas de solda circunferenciais dos tubos de aço não irão fraturar ou os próprios tubos de aço não irão se deformar (projetos à base de esforço).

[004] Como os métodos convencionais de produção de placa de aço, há a técnica de usar aparelhagens de aquecimento por indução ou outras aparelhagens de aquecimento instaladas nas linhas de lami- nação (linhas de produção) para têmpera e outro tratamento térmico, vide PLT's 1 a 3)

[005] PLT 4 descreve o uso de uma aparelhagem para tratamen to térmico adequado de placa de aço de parede pesada fornecida a um forno de tratamento térmico de modo a tratar termicamente uma placa de aço de parede pesada em linha.

[006] Além disso, como um método de grande eficiência e boa uniformidade de tratamento térmico de um material de aço, a técnica propôs o ajuste de temperaturas de um forno a uma alta temperatura no lado da entrada do forno e a uma baixa temperatura no lado da saída (por exemplo, vide PLT 5).

[007] Além disso, está sendo proposto nos métodos de lamina- ção a quente para acabamento, e depois alisamento a quente e então resfriamento da placa de aço de parede pesada, o método de produção de placa de aço de parede pesada que mantém uma placa de aço a uma certa temperatura depois de terminar o resfriamento de modo a tornar uniforme a distribuição de temperatura no plano da placa de aço e portanto obter excelente formato (por exemplo, vide PLT 6).

[008] Os PLT's 7 a 9 propõem métodos de produção de placa de aço de alta tenacidade ou de alta resistência que aceleram-esfriam a placa de aço depois da laminação a quente, interrompem o resfriamento, então realizam imediatamente o reaquecimento a uma velocidade alta para temperar as fases de bainita.

Lista de Citação Literatura de Patente

[009] PLT 1: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 2005 120409

[0010] PLT 2: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 2003 013133

[0011] PLT 3: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 4-358022

[0012] PLT 4: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 2002 212626

[0013] PLT 5: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 9-256053

[0014] PLT 6: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 6-254615

[0015] PLT 8: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 2006 307334

[0016] PLT 9: Publicação da Patente Japonesa (A) N°. 2009 127069

Sumario da Invenção Problema Técnico

[0017] Em tubulação de "projeto à base de esforço", é necessário que a resistência e a tenacidade à baixa temperatura do material base sejam garantidas enquanto se obtém uma boa capacidade de deformação do material base e a capacidade de deformação do tubo de aço depois da aplicação do revestimento. Em particular, quando se aplica revestimento no tubo de aço, é necessária uma boa capacidade de deformação quando a temperatura do revestimento estiver a uma alta temperatura.

[0018] Além disso, do ponto de vista da supressão da fratura das zonas de solda da tubulação, é necessário que a variação na resistência do material base seja mantida pequena.

[0019] Como uma técnica para satisfazer estes requisitos, pode ser considerado o método de aplicação de um tratamento térmico adequado ao uso da tubulação de grande resistência que forma o material base.

[0020] No entanto, se usada a técnica anterior para aplicar um tra tamento térmico adequado à placa de aço para uso de tubulação de grande resistência, a produtividade da placa de aço para uso em tubulação de grande resistência se deteriora notavelmente. Em particular, como nas técnicas descritas nos PST's 1 a 4, se usada uma aparelha- gem para aquecimento instalada na linha de produção de modo a tratar termicamente a placa de aço para uso em tubulação de grande resistência, a produtividade cai notavelmente.

[0021] Além disso, quando se aplica um tratamento térmico, por exemplo, no caso de um tratamento térmico que usa uma estufa para aquecimento do tipo com queimador, variações nas posições e nas capacidades dos queimadores, variações na temperatura devido aos efeitos da atmosfera fora do forno nas entradas e nas saídas do forno para aquecimento, o modo pelo qual as chamas do queimador atingem a placa de aço devido à falta de uniformidade da superfície, as variações no método de condução de calor e várias outras perturbações externas provocam diferenças de temperatura dentro da placa de aço. Como um resultado, o histórico de calor irá diferir dependendo da localização da placa de aço e, portanto a resistência da placa de aço será ampliada.

[0022] Além disso, os métodos de produção de PLT's 7 a 9 reali zam laminação a quente, resfriamento acelerado, então reaquecimen- to imediato a uma grande velocidade para tratamento de têmpera, de modo que há o problema de que o tratamento de têmpera leva tempo e é causada uma queda na produtividade da laminação a quente.

[0023] A presente invenção foi realizada em consideração do pro blema acima e possui como seu objetivo a provisão de um método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência que fornece placa de aço tendo excelente resistência e capacidade de deformação e pequena ampliação na resistência e que possui excelente produtividade.

Solução para o Problema

[0024] Os inventores empenharam-se em uma pesquisa intensiva na composição de ingredientes de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência e nas condições no método de produção da mesma de modo a fornecer um método de produção de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência que possa fornecer uma placa de aço que possui uma resistência à tração de uma resistência de 520 MPa ou maior, excelente capacidade de deformação e pouca variação na resistência e que seja excelente em produtividade.

[0025] Como um resultado, eles descobriram que colocando o teor de C contido na placa de aço em uma faixa predeterminada e tratando termicamente a placa de aço laminada e resfriada sob condições adequadas, é possível obter placa de aço de grande resistência com pequena variação sem causar uma queda na produtividade. A presente invenção foi realizada baseada na descoberta acima e possui como fundamento o seguinte: (1) Um método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência que compreende: uma etapa de la- minação e resfriamento de uma placa de aço que consiste, em% em massa, C: 0,02 até 0,10%, Si: 0,01 até 0,50%, Mn: 1,5 até 2,5%, P: 0,01% ou menos, S: 0,0030% ou menos, Nb: 0,0001 até 0,2%, Al:0,0005 até 0,03% e Ti: 0,003 até 0,030% e um restante de ferro e de impurezas inevitáveis de modo a obter um X60 ou uma placa de aço superior; uma etapa de tratamento térmico de tratar com calor a placa de aço, em que a etapa de tratamento térmico é uma etapa de aquecimento da placa de aço por uma taxa de aquecimento de 0,1 até 1,5°C/segundo até atingir uma temperatura-alvo de 200 até 520°C, então sucessivamente iniciar o resfriamento da placa de aço e resfriando até que a placa de aço se torne a 200°C ou menor. (2) O método de produção de placa de aço para uso em tubulação de grande resistência como apresentado em (1), em que a placa de aço também contém, em% em massa, um ou mais de Mo: 0,01 até 1,0%, Cu: 0,01 até 1,5%, Ni: 0,01 até 1,5%, Cr: 0,01 até 1,5%, V: 0,01 até 0,10%, B: 0,0001 até 0,0030%, W: 0,01 até 1,0%, Zr: 0,0001 até 0,050% e Ta: 0,0001 até 0,050%. (3) O método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência como apresentado em (1) ou (2), em que a placa de aço também contém, em% em massa, um ou mais de Mg: 0,0001 até 0,010%, Ca: 0,0001 até 0,005%, REM: 0,0001 até 0,005%, Y: 0,0001 até 0,005%, Hf: 0,0001 até 0,005% e Re: 0,0001 até 0,005%. (4) O método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência como apresentado em qualquer um de (1) a (3), em que a placa de aço possui uma resistência à tração de 570 MPa ou mais. (5) O método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência como apresentado em qualquer um de (1) a (4), em que a placa de aço possui uma espessura da placa de 40 mm ou menor. (6) . O método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência como apresentado em qualquer um de (1) a (5), em que a etapa de tratamento térmico é uma etapa de passar a placa de aço através do interior de um forno para aquecimento obtido à temperatura-alvo ou a uma temperatura mais alta. (7) O método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência como apresentado em qualquer um de (1) a (6), que também compreende: uma etapa de alisamento da placa de aço por um nivelador a frio antes da etapa de tratamento térmico.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0026] De acordo com o método de produção de placa de aço para uso em tubulação com grande resistência da presente invenção, é possível produzir eficazmente uma placa de aço que possua uma resistência à tração de 520 MPa ou mais, que possua excelente capacidade de deformação e que possua pouca ampliação em resistência.

Descrição das Modalidades

[0027] A seguir, a presente invenção será explicada em detalhe.

[0028] O método de produção de placa de aço para uso em tubu lação com grande resistência da presente invenção (aqui a seguir às vezes abreviada como "a placa de aço") é provido com uma etapa de laminação e uma de resfriamento de uma placa de aço de uma composição predeterminada de ingredientes para obter uma placa de aço X60 ou superior e uma etapa de tratamento térmico de tratar com calor a placa de aço.

[0029] Para reduzir a ampliação na resistência da placa de aço para uso em tubulação com grande resistência, é importante colocar o teor de C que está contido na placa de aço a uma faixa predeterminada e tratar a quente a placa de aço laminada e resfriada sob condições adequadas.

[0030] Isto é, quando se torna o teor de C que está contido na pla ca de aço em 0,10% ou menor, se não se controlar as condições de resfriamento na ocasião do resfriamento depois da laminação, irão se formar ou não martensita e outras fases. Portanto quando se torna o teor de C que está contido na placa de aço em 0,10% ou menor, surge uma diferença na dureza da camada da superfície da placa de aço e a ampliação em resistência da placa de aço se tornar maior.

[0031] Portanto, os inventores realizaram nas placas de aço obti das por laminação e resfriamento um tratamento térmico com uma pequena diferença de temperatura que fornece uma diferença de temperatura da placa de aço de 50°C ou menor. Observa-se que uma diferença de temperatura da placa de aço de 50°C ou menor significa que tanto na direção do comprimento como na direção da largura da placa de aço, a diferença entre a temperatura mais alta e a diferença de temperatura mais baixa da placa de aço é de 50°C ou menor.

[0032] A seguir, serão explicadas as razões para a limitação da composição de ingredientes da placa de aço da presente invenção. Observa-se que, a seguir,% significa "% em massa".

C:

[0033] O C é um elemento básico para melhorar a resistência do material base e precisa ser incluído em 0,02% ou mais. No entanto, se o teor de C estiver acima de 0,10%, a placa de aço se deteriora em capacidade de ser soldada ou se deteriora em tenacidade, assim o limite superior do teor de C obtido é de 0,10% ou menor. O limite inferior preferível do teor de C é de 0,03% ou mais, enquanto que o limite superior preferível é de 0,07% ou menor.

Si:

[0034] O Si é um elemento que é um elemento desoxidante e pre cisa ser incluído na placa de aço em 0,01% ou mais. No entanto, se o teor de Si estiver acima de 0,50%, a tenacidade HAZ se deteriora, assim o limite superior teor de C obtido é de 0,50% ou menor. A faixa preferível de teor de Si é de 0,01% até 0,40%.

Mn:

[0035] O Mn é um elemento necessário para garantir a resistência e a tenacidade da placa de aço. No entanto, se o teor de Mn estiver acima de 2,5%, a tenacidade HAZ se deteriora notavelmente, assim o limite superior obtido é de 2,5% ou menor. Por outro lado, se o teor de Mn for menor do que 1,5% torna-se difícil garantir a resistência da placa de aço, assim o limite inferior obtido é de 1,5% ou maior. A faixa preferível de teor de Mn é de 1,6 até 2,0%.

P:

[0036] O P é um elemento que possui um efeito sobre a tenacida de da placa de aço. Se estiver incluído acima de 0,01%, a tenacidade HAZ se deteriora notavelmente, assim o limite superior obtido é de 0,01% ou menor.

S:

[0037] O S, se estiver contido acima de 0,0030%, forma sulfetos grosseiros e diminui a tenacidade, assim o limite superior obtido é de 0,0030% ou menor.

Nb:

[0038] O Nb é um elemento que forma carburetos e nitretos e pos sui o efeito de melhorar a resistência. No entanto, se o teor de Nb for menor do que 0,0001%, não pode ser obtido o efeito acima, assim o limite inferior obtido é de 0,0001% ou mais. Por outro lado, se o teor de Nb estiver acima de 0,2%, a tenacidade se deteriora, assim o limite superior obtido é de 0,2% ou menor. A faixa preferível de Nb é de 0,005 até 0,05%.

Al:

[0039] O Al é um elemento que é usualmente adicionado como um material desoxidante. No entanto, se o teor de Al for acima de 0,030%, não são formados principalmente óxidos de Ti, assim o limite superior é obtido de 0,030% ou menor. Além disso, para reduzir a quantidade de oxigênio no aço fundido, o teor de Al precisa ser obtido de 0,0005% ou mais. A faixa preferível de teor de Al é de 0,001 até 0,03%.

Ti:

[0040] O Ti é um elemento que exibe um efeito como um material desoxidante e também como um elemento formador de nitreto que torna menor o tamanho dos grãos de cristal. No entanto, se o teor de Ti estiver acima de 0,030%, uma queda na tenacidade é provocada devido à formação de carburetos, assim o limite superior obtido é de 0,030% ou menor. Além disso, para obter o efeito acima, o teor de Ti precisa ser obtido de 0,003% ou maior. A faixa preferível de teor de Ti é de 0,005 até 0,02%.

[0041] Além disso, a placa de aço que é obtida pelo método de produção de produção de placa de aço da presente invenção pode conter, além dos ingredientes acima, um ou mais de Mo, Cu, Ni, Cr, V, B, W, Zr e Ta.

Mo:

[0042] O Mo é um elemento que melhora a capacidade de endure cimento e forma simultaneamente carbonitretos e melhora a resistência. Para obter o efeito acima, o teor de Mo é de preferência obtido de 0,01% ou mais. No entanto, se o teor de Mo for acima de 1,0%, é provocada uma queda na tenacidade, assim o teor é de preferência obtido de 1,0% ou menor.

Cu:

[0043] O Cu é um elemento que é eficaz para melhorar a resistên cia sem provocar uma queda na tenacidade. No entanto, se o teor de Cu for menor do que Cu, o efeito acima não é obtido suficientemente, assim isto não é preferível. Além disso, se o teor de Cu for acima de 1,5%, facilmente ocorre rachaduras na ocasião do tratamento térmico ou do tempo de soldagem, assim isto não é preferível. Portanto, o teor de Cu é de preferência de desde 0,01 até 1,5%.

Ni:

[0044] O Ni é um elemento que é eficaz para melhorar a tenacida de e a resistência. Para obter este efeito, está contido a 0,01% ou mais de preferência. No entanto, se o teor de Ni estiver acima de 5,0%, a capacidade de ser soldado se deteriora, assim, 5,0% ou menos é preferível.

Cr:

[0045] O Cr é um elemento que aumenta a resistência do aço por reforço da precipitação e está de preferência contido em 0,01% ou mais. No entanto, se o teor de Cr for demasiadamente grande, a capacidade de endurecimento se torna maior, é formada uma microestrutu- ra de bainita e a tenacidade é diminuída, assim o teor é de preferência obtido de 1,5% ou menor.

V:

[0046] O V é um elemento que forma carburetos e nitretos e é efi caz para melhorar a resistência, porém com um teor de menos do que 0,01%. o efeito se torna insuficiente, assim isto não é preferível. Por outro lado, se o teor de V for acima de 0,10%, a tenacidade se deteriora, assim 0,10% ou menor é preferível.

B:

[0047] B é um elemento que forma uma solução sólida para au mentar a capacidade de endurecimento e suprimir a formação de ferri- ta. Se o teor de B for menor do que 0,0001%, aquele efeito não pode ser suficientemente obtido, assim o limite inferior é de preferência obtido de 0,0001% ou mais. Por outro lado, mesmo se o teor de B for acima de 0,0030%, o efeito somente se torna apenas saturado, assim o limite superior é de preferência obtido de 0,0030% ou menor.

W:

[0048] O W é um elemento que aumenta a capacidade de endure cimento e melhora a resistência. Para obter estes efeitos, de preferência é incluído 0,01% ou mais. Por outro lado, se o teor de W estiver acima de 1,0%, é provocada uma queda na tenacidade, assim o teor é de preferência obtido de 1,0% ou menor.

Zr e Ta:

[0049] Zr e Ta, como Nb, são elementos que formam carburetos e nitretos e possuem um efeito sobre a melhoria da resistência. Com teores de Zr e Ta de ambos menores do que 0,0001%, o efeito não pode se suficientemente obtido, assim isto não é preferível. Por outro lado, se Zr e Ta estiverem contidos acima de 0,050%, a tenacidade se deteriora, assim ambos são de preferência de 0,05% ou menor.

[0050] Adicionalmente, a placa de aço que é obtida no método de produção de placa de aço da presente invenção pode conter, em adição aos ingredientes acima, um ou mais de Mg, Ca, REM, Y, Hf, e Re.

[0051] O Mg é um elemento que é adicionado como um material desoxidante. No entanto, se o teor de Mg estiver acima de 0,010%, são formados facilmente óxidos grosseiros e a tenacidade HAZ se deteriora, assim o limite superior é de preferência obtido de 0,010% ou menor. Por outro lado, se o teor de Mg for menor do que 0,0001%, não se podem esperar transformação intragranular e óxidos suficientes como necessário como perfuração por partículas, assim o limite inferior é de preferência obtido de 0,0001% ou maior.

[0052] Ca, REM, Y, Hf e Re são todos elementos que formam sul fetos para suprimir a extensa formação de MnS e melhorar as características do material de aço na direção da espessura da placa, em particular, a resistência à ruptura lamelar. Ca, REM, Y, Hf e Re nem todos fornecem suficientemente os efeitos acima se os seus teores forem menores do que 0,0001%, assim o limite inferior é de preferência obtido de 0,0001% ou mais. Por outro lado, se o teor for acima de 0,005%, aumenta o número de óxidos de Ca, REM, Y, Hf e Re e o número de óxidos contendo Mg superfino se deteriora, assim o limite superior é de preferência obtido de 0,005% ou menor.

[0053] O método de produção de placa de aço da presente inven ção lamina e resfria uma pranchade aço da tal composição acima de ingredientes para obter padrão X60 ou mais alto (força de alongamento (YS) de 415 MPa ou mais e resistência à tração de 520 MPa ou maior) Nota-se que a placa de aço a qual foi obtida o passo de fabricar uma prancha de aço para uma placa de aço tem apenas que ser X60 ou mais, mas preferivelmente é X70 ou mais ( força de alongamento (YS) 485 MPa ou mais, e resistência à tensão de 570 MPa ou mais) , incluindo as fases duras, isto é, M-A (mistura de martenstita - austeni- ta).

[0054] Além disso, a placa de aço que é obtida na etapa de forma ção da prancha de aço em placa de aço de preferência tem uma espessura da placa de 40 mm ou menor. 12 a 25 mm é mais preferível para tubulação de grande resistência. Se a espessura da placa da placa de aço for de 40 mm ou menor, é fácil suprimir a diferença de temperatura da placa de aço na etapa de tratamento térmico mencionada por último para 50°C ou menor.

[0055] Nota-se, a largura da placa de aço pode ser determinada adequadamente de acordo com a largura ou com a aplicação do forno para aquecimento usado na última etapa de tratamento térmico explicada.

[0056] Na presente modalidade, a laminação é realizada depois do reaquecimento da prancha de aço. A temperatura de reaquecimento da prancha de aço é de preferência de 950 até 1250°C.

[0057] A prancha de aço reaquecida é, por exemplo, de preferên cia laminada enquanto se realiza a proporção de laminação na região de recristalização 2 ou mais e se realizando a proporção de laminação na região de não recristalização 3 ou mais. Neste caso, o tamanho médio do grão de austenita velho da placa depois da laminação se torna 20 μm ou menos. Se a realização da proporção de laminação na região de não recristalização 4 ou mais, o tamanho médio do grão de austenita se torna 10 μm ou menos, assim a proporção de redução na região de não recristalização é mais preferivelmente de 4 ou mais.

[0058] Após o término da laminação, a placa de aço é resfriada com água. A temperatura do início do resfriamento está de preferência no ponto Ae3 ou menor. Se a temperatura do início do resfriamento for o ponto Ae3 ou menor, ocorre a transformação da ferrita e a proporção de limite para a tração da placa de aço se deteriora, assim a capacidade de deformação se torna excelente. A temperatura do início do resfriamento é mais preferivelmente de 800°C ou menor, ainda mais preferivelmente de 750°C ou menor.

[0059] A temperatura de interrupção do resfriamento é de prefe rência de 200°C ou mais alta. Se a temperatura de interrupção do res- friamento for menor do que200°C, há uma possibilidade de rachadura devida ao hidrogênio na zona de segregação central. Além disso, se a temperatura de interrupção do resfriamento for acima de 600°C, torna- se difícil garantir a resistência necessária, assim a temperatura de interrupção do resfriamento é de preferência de 600°C ou menor.

[0060] Além disso, em relação ao resfriamento depois do fim da laminação, a velocidade média de resfriamento da parte central da placa de aço é de preferência de 60°C/segundo ou menor. Se a taxa média de resfriamento da parte central da placa de aço for acima de 60°C/segundo, é possível que a placa de aço se torne demasiadamente alta em resistência e é possível que a tenacidade se torne insuficiente.

[0061] No método de produção de placa de aço da presente mo dalidade, é realizada uma etapa de tratamento térmico que trata com aquecimento a placa de aço X60 ou superior por laminação e resfriamento.

[0062] Na presente modalidade, antes da etapa de tratamento térmico, a placa de aço é de preferência desempenada por um nivelador a frio. Se for usados um nivelador a frio para desempenar a placa de aço, a densidade de deslocamento da placa de aço aumenta, assim torna-se possível garantir suficientemente a quantidade de deslocamentos para fixar o carbono em solução sólida na etapa de tratamento térmico explicada por último. Portanto, desempenando-se a placa de aço com um nivelador a frio, a solução sólida de carbono na placa de aço pode ser facilmente fixada para os deslocamentos na etapa de tratamento térmico, a solução sólida de carbono na placa de aço pode ser suficientemente reduzida e a capacidade de deformação pode ser melhorada eficazmente.

[0063] Além disso, desempenando-se a placa de aço e corrigindo o seu formato, é possível suprimir a variação na temperatura na pró- xima etapa de tratamento térmico até uma certa extensão.

[0064] A placa de aço X60 ou superior obtida por laminação, em seguida de resfriamento ou a placa de aço desempenada pelo nivelador a frio é tratada com calor na etapa de tratamento térmico. Na etapa de tratamento térmico, a placa de aço é aquecida por uma taxa de elevação de temperatura de 0,1 até 1,5°C/s até atingir uma temperatura- alvo de 200 a 520°C, em seguida a placa de aço começa sucessivamente a ser resfriada e a placa de aço é resfriada até 200°C ou menor. Nota-se que "até atingir a temperatura-alvo" significa a temperatura- alvo da placa de aço na direção do comprimento e na direção da largura se torna a temperatura-alvo.

[0065] Na presente modalidade, obtendo-se a taxa de elevação de temperatura e a temperatura-alvo na etapa de tratamento térmico da faixa acima, é possível fazer com que a diferença de temperatura da placa de aço até 50°C ou menos enquanto termina a etapa de tratamento térmico em um curto período de tempo.

[0066] Isto é, se a taxa de elevação de temperatura estiver acima de 1,5°C/s, a diferença na taxa de elevação de temperatura dependendo da localização da placa de aço tornar-se-á mais ampla e a obtenção da diferença de temperatura de 50°C ou menor irá se tornar difícil. Se a taxa de elevação de temperatura for menor do que 0,1°C /s, será necessário um longo período de tempo para a elevação de temperatura e a produtividade irá ficar prejudicada. Além disso, devido ao longo período de tempo no estado de alta temperatura, a quantidade de deslocamentos será reduzida. Além disso, se a temperatura-alvo estiver acima de 520°C, a diferença na temperatura devido à localização da placa de aço tornar-se-á maior e a obtenção da diferença de temperatura de 50°C ou menor tornar-se-á difícil. Se a temperatura- alvo for menor do que 200°C, o efeito do próprio tratamento térmico não poderá ser obtido.

[0067] Se a diferença de temperatura da placa de aço na etapa de tratamento térmico for de 50°C ou menor, a amplitude da resistência da placa de aço é eficazmente suprimida. Como um resultado, mesmo se a resistência da placa de aço variar depois do tratamento térmico, a quantidade da variação irá se tornar pequena e dentro da faixa per- missível quando usada para uma tubulação de grande resistência.

[0068] A temperatura-alvo é de preferência de 400°C ou mais. Por exemplo, quando a placa de aço antes do tratamento térmico for X70 ou mais (força de alongamento YS) de 485 MPa ou mais e limite de tensão de 570 MPa ou mais) do tipo que inclui uma mistura de M-A (mistura martenstita - austenita), aquecimento até 400°C ou mais na etapa de tratamento térmico faz com que as fases duras de M-A se rompam em cementita fina, assim é possível melhorar eficazmente a tenacidade à baixa temperatura.

[0069] Além disso, a temperatura-alvo é de preferência de 450°C ou menor. Neste caso, a quantidade de redução dos deslocamentos (esforço) na placa de aço devido à etapa de tratamento térmico se torna menor e a capacidade de deformação pode ser melhorada muito mais.

[0070] Na etapa de tratamento térmico da presente modalidade, a placa de aço é aquecida até atingir a temperatura-alvo, então o resfriamento da placa de aço é iniciado sucessivamente e a placa de aço é resfriada até 200°C ou menos, assim a etapa de tratamento térmico pode ser realizada com eficiência, pode ser obtida uma alta produtividade e pode ser obtida uma boa capacidade de deformação.

[0071] A placa de aço que é aquecida até atingir a temperatura- alvo pode ser resfriada por resfriamento com ar, resfriamento com água ou por outro método. O método de resfriamento não é particularmente limitado, porém se não for necessário o resfriamento com ar, um sistema de resfriamento com água, é preferível dessa maneira.

[0072] Na etapa de tratamento térmico da presente modalidade, a placa de aço é aquecida até atingir a temperatura-alvo, então sucessivamente, é iniciado o resfriamento da placa de aço. Esta etapa de tratamento térmico pode ser realizada fazendo com que a placa de aço passe através do interior de um forno para aquecimento obtido à temperatura-alvo ou a uma temperatura mais alta. O forno para aquecimento usado na etapa de tratamento térmico da presente modalidade precisa apenas ser um que possa aquecer uma placa de aço pela taxa de elevação de temperatura mencionada até atingir a temperatura-alvo e que permita que a placa de aço comece a ser resfriada sucessivamente após o aquecimento e não seja particularmente limitada.

[0073] Quando se realiza a etapa de tratamento térmico fazendo com que a placa de aço passe através do interior de um forno para aquecimento no qual foi obtida a temperatura-alvo ou temperatura mais alta, é fácil carregar e descarregar a placa de aço para dentro e do interior do forno para aquecimento e portanto a etapa de tratamento térmico pode ser realizado em um breve período de tempo com uma boa eficiência. Além disso, neste caso, é possível obter um grande número de placas de aço sucessivamente passadas através do interior de forno para aquecimento e por aquele método permitir que um grande número de placas de aço seja eficazmente sujeita à etapa de tratamento térmico em um breve período de tempo, assim pode ser obtida uma alta produtividade.

[0074] Obtendo-se no interior do forno para aquecimento a tempe ratura-alvo ou uma temperatura mais alta, na etapa de tratamento térmico, é possível aquecer facilmente a placa de aço por uma taxa de elevação de temperatura de alta velocidade de 0,1 até 1,5°C/segundo até uma temperatura-alvo de 200 a 520°C.

[0075] Além disso, realizando-se a etapa de tratamento térmico fazendo com que a placa de aço passe através do interior de um forno para aquecimento, é possível carregar a placa de aço ao forno para aquecimento, aquecê-la até atingir a temperatura-alvo, então imediatamente descarregar a placa de aço do interior do forno para aquecimento, assim é possível aquecer facilmente a placa de aço, então iniciar sucessivamente o resfriamento da placa de aço.

[0076] Além disso, quando se faz com que a placa de aço passe através do interior de um forno para aquecimento de modo a realizar uma etapa de tratamento térmico, por ajuste da temperatura dentro do forno para aquecimento e da velocidade da placa de aço que está sendo passada através do forno para aquecimento (velocidade de passagem da placa), é possível controlar facilmente com uma grande precisão a taxa de elevação de temperatura e a temperatura-alvo na etapa de tratamento térmico, a diferença de temperatura da placa de aço e outras condições de tratamento térmico.

[0077] Especificamente, por exemplo, tornando-se mais alta a temperatura do interior do forno para aquecimento, é possível aumentar a taxa de aumento da temperatura ou elevar a temperatura alvo. Tornando-se mais baixa a temperatura do interior do forno para aquecimento, é possível diminuir a taxa de elevação de temperatura ou abaixar a temperatura-alvo. Além disso, retardando a velocidade de passagem pela placa, é possível reduzir a diferença na temperatura na temperatura da superfície da placa de aço.

[0078] A temperatura no interior do forno para aquecimento preci sa apenas ser a temperatura-alvo ou mais alta e não é particularmente limitada, porém de preferência está na faixa de desde 200 até 900°C. Se tornando a temperatura no interior do forno para aquecimento como a faixa acima é possível obter facilmente a taxa de elevação de temperatura de 0,1 até 1,5°C/segundo e é possível obter a temperatura-alvo de 200 até 520°C. Se a temperatura no interior do forno para aquecimento for menor do que a faixa acima, a temperatura no interior do forno para aquecimento se torna menor do que a temperatura-alvo, assim não é mais possível tornar a temperatura da placa de aço como a temperatura-alvo. Além disso, se a temperatura no interior do forno para aquecimento exceder a faixa acima, torna-se difícil tornar a taxa de elevação de temperatura 1,5°C/segundo ou menos, assim isto não é preferido.

[0079] Além disso, como os meios de aquecimento instalados no forno para aquecimento, podem ser usados queimadores a gás, aquecimento por indução (IH) etc. Embora não particularmente limitado, é preferível usar queimadores a gás, pois eles permitem um fácil controle da temperatura dentro do forno para aquecimento.

[0080] Na presente modalidade, a placa de aço é aquecida por uma taxa de elevação de temperatura de desde 0,1 até 1,5°C/segundo até a temperatura-alvo de 200 a 520°C, então sucessivamente a placa de aço começa a ser resfriada e a placa de aço é resfriada até atingir 200°C ou menor durante a etapa de tratamento térmico. Nesta ocasião, se aquecimento até atingir a temperatura-alvo é conseguido, então manter a placa de aço à temperatura-alvo durante um período de tempo predeterminado, então começar o resfriamento da placa de aço, comparado com a presente modalidade, torna-se necessário um tempo extra da quantidade de tempo de manutenção quando se mantém a placa de aço à temperatura-alvo durante um período de tempo predeterminado, assim o tempo necessário para a etapa de tratamento térmico se torna mais longo e a produtividade se deteriora.

[0081] Se for mantida a placa de aço à temperatura-alvo durante um período de tempo predeterminado, o tempo no qual é obtida a placa de aço à temperatura-alvo se torna mais longo pela quantidade daquele tempo de manutenção, assim a quantidade de redução dos deslocamentos (esforço) na placa de aço devido à etapa de tratamento térmico se torna maior e não se torna mais possível reduzir suficien- temente o carbono em solução sólida. Por esta razão não pode ser obtida uma boa capacidade de deformação.

[0082] Além disso, para manter a placa de aço à temperatura-alvo durante um período de tempo predeterminado, é difícil ajustar o forno para aquecimento ou outra aparelhagem para tratamento térmico usado quando se aquece até uma temperatura-alvo a uma temperatura mais alta do que a temperatura alvo. Como resultado, torna-se difícil tornar a taxa de elevação de temperatura 0,1°C/s ou a uma velocidade mais alta, de modo que o tempo necessário para a etapa de tratamento térmico facilmente se torna longo.

[0083] Quando se passa a placa de aço através do interior de um forno para aquecimento obtido (à temperatura-alvo ou a uma temperatura mais alta para realizar a etapa de tratamento térmico, o forno para aquecimento de preferência não é fornecido na linha contínua para a produção da placa de aço (em linha) e é de preferência fornecido fora de linha. Isto é, é preferível fornecer o forno para aquecimento fora de linha, tratar com aquecimento fora de linha a placa de aço obtida por laminação e resfriamento em linha, então retorná-la em linha depois do tratamento térmico.

[0084] A etapa de tratamento térmico da presente modalidade, como explicado acima, possui produtividade superior em comparação com o caso de aquecimento até que se atinja a temperatura-alvo, então se mantendo a temperatura-alvo durante um período de tempo predeterminado e então iniciando o resfriamento da placa de aço. No entanto, se for fornecido o forno para aquecimento em linha, a produtividade se deteriora em comparação com o caso de não se realizar a etapa de tratamento térmico. Portanto, se for fornecido o forno para aquecimento fora de linha, é possível reduzir a queda de produtividade causada pela etapa de tratamento térmico.

[0085] A placa de aço obtida depois da etapa de tratamento térmi- co da presente modalidade é de preferência usada como um material para tubulação de grande resistência. Para usar a placa de aço da presente modalidade para a produção de tubulação de grande resistência, por exemplo, a placa de aço é formada por prensagem em um formato predeterminado e é soldada por submersão, soldagem por arco etc. para obter a tubulação de grande resistência, em seguida é depois expandida para um formato predeterminado para obter a tubulação de grande resistência

[0086] A tubulação de grande resistência obtida desta maneira po de ser revestida de acordo com a necessidade. Além disso, o tubo de aço depois da solda e antes da expansão pode, se necessário, ser tratado por aquecimento com a finalidade de melhorar a tenacidade à baixa temperatura.

Exemplos

[0087] A seguir, serão explicados os exemplos da presente inven ção. Nota-se que os exemplos apresentados aqui a seguir servem para confirmar a processabilidade e o efeito da presente invenção. A presente invenção não está limitada aos exemplos apresentados aqui a seguir.

(Exemplo 1)

[0088] Lingotes de aço que possuem os ingredientes químicos apresentados na Tabela 1 ou na Tabela 4 e as espessuras (espessuras da prancha) apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5 de 240 mm foram fundidos e moldados para obter placas de aço.

[0089] A seguir, as placas de aço foram reaquecidas às tempera turas de aquecimento de 1100 até 1210°C apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5, foram laminadas a quente até espessuras de transporte de 70 a 100 mm apresentadas na Tabela 2 na região de temperatura de recristalização de 950°C ou mais alta, então foram laminadas a quente até espessuras de placa de 12 a 25 mm apresentadas na Ta- bela 2 ou na Tabela 5 na região de temperatura de não recristalização de 880 a 750°C para obter placas de aço. Depois disso, as placas de aço começaram a ser resfriadas por resfriamento com água nas temperaturas de início de resfriamento de 650 até 800°C apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5. O resfriamento foi interrompido nas temperaturas de interrupção de resfriamento de 200 a 500°C apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5.

[0090] A condição de laminação de recristalização e a condição de laminação de não recristalização e a taxa média de resfriamento na parte central das placas de aço a 600 até 400°C são apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5.

[0091] A seguir, entre as placas de aço obtidas por laminação e resfriamento, as placas de aço dos Aços 1, 2, 8, 14, 19, 20 e 39 foram desempenadas por um nivelador a frio.

[0092] Além disso, as placas de aço foram aquecidas pelas taxas de elevação de temperatura apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5 até atingir as temperaturas alvo apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5 (temperaturas da superfície da placa de aço), então sucessivamente as placas de aço começaram a ser resfriadas. As placas de aço foram resfriadas até 200°C ou menos nesta etapa de tratamento térmico. A diferença de temperatura (diferença de temperatura na placa de aço) entre a temperatura no forno para aquecimento usado na etapa de tratamento térmico (ajuste da temperatura do forno) e a temperatura da superfície das placas de aço é apresentada na Tabela 2 ou na Tabela 5. Além disso, o Aço 38 foi aquecido até a temperatura-alvo apresentada na Tabela 5, então mantida à temperatura-alvo durante 10 minutos, então foi iniciado o resfriamento da placa de aço. Foi des-coberta a diferença de temperatura pela medida da temperatura da superfície da placa de aço por um observador térmico.

[0093] A seguir, as placas de aço que foram obtidas depois da etapa de tratamento térmico foram prensadas em formatos predeterminados e soldadas por solda com arco submerso pelas entradas de calor apresentadas na Tabela 2 ou na Tabela 5 de 2,0 até 4,0 kJ/mm para obter tubos de aço. Parte dos tubos de aço foram tratados com calor nos limites das temperaturas apresentadas na Tabela 2, então foram expandidas para fornecer formatos predeterminados e obter tu-bulações.

[0094] As tubulações, os materiais base e as zonas afetadas pelo calor desta maneira foram avaliados pelos itens apresentados na Tabela 3 ou pela Tabela 6. Tabela 1. Tabela 2. Tabela 3. Tabela 4. Tabela 5. Tabela 6.

Produtividade notavelmente deteriorada

[0095] Nota-se que, a resistência à tração do material base (resis tência à tração da placa de aço) foi medida para um corpo de prova considerado na direção do comprimento desde a posição de 3 horas do relógio quando se define a zona de solda da tubulação como zero hora.

[0096] Além disso, a tubulação foi tratada a quente a uma tempe ratura de 210°C simulando a carga térmica quando se aplica um re-vestimento (tempo de retenção, 5 minutos, então resfriamento com ar). Antes e depois disso, foram considerados os corpos de prova sendo os mesmos como no teste de tração do material base e foi realizado um teste de tração da tubulação (resistência à tração do placa de aço) (resistência à tração depois de aquecimento até 210°C).

[0097] Além disso, o material base e a zona afetada pelo calor da solda foram sujeitos a um teste de Charpy para encontrar a energia de absorção em um teste de Charpy com impacto com entalhe de 2 mmV a - 30°C. Nota-se que, a posição em que os corpos de prova foram colocados no teste de Charpy na zona afetada pelo calor da solda era a parte central a ^ da espessura do metal da solda.

[0098] Além disso, para o material base, foi usado um testador de ruptura do peso em queda para realizar um teste de DWTT (Teste de Ruptura de Queda do Peso) para encontrar a taxa de fratura a - 20°C.

[0099] Os Aços 1 a 19 apresentados na Tabela 3 e os Aços 20 a 22 e 39 apresentados na Tabela 6 são Exemplos da invenção.

[00100] Como apresentado na Tabela 3 e na Tabela 6, a resistência da placa de aço e do tubo de aço dos exemplos da invenção era de X60 ou mais alto (força de alongamento (YS) de 435 MPa ou mais alto e a resistência à tração de 520 MPa ou mais alta) e a variação na resistência da placa de aço era de 50 MPa ou menor. Além disso, nos Aços 1 a 19 apresentados na Tabela 3 e nos Aços 20 a 22 e 39 apre sentados na Tabela 6, foi confirmado que a energia de Charpy do tubo de aço era de 230 J ou mais, a taxa de fratura de DWTT era de 90% ou mais, a energia de absorção de Charpy da zona afetada pelo calor da solda era de 90 J ou mais e a capacidade de deformação era excelente.

[00101] Nota-se que a variação da resistência na placa de aço foi definida como a diferença entre o maior valor e o menor valor quando se trabalham três corpos de prova cada um com espessura total baseados em API de um total de nove localizações próximas à borda e no meio da largura da parte do topo, da parte central e da parte do fundo de uma placa de aço e se realizam testes de tração.

[00102] Em oposição a isto, os Aços 23 a 38 são exemplos compa-rativos.

[00103] Os Aços 23 a 32 são exemplos comparativos com quantidades de adição de um dos elementos básicos ou dos elementos opcionais nas faixas da presente invenção. Devido à adição excessiva de elementos, a tenacidade era baixa.

[00104] Além disso, os Aços 33 a 38 são exemplos comparativos com condições de tratamento térmico fora das faixas da presente invenção. O aumento na resistência da placa de aço e do tubo de aço era grande de 100 MPa ou mais.

[00105] O Aço 33 é um exemplo comparativo com uma taxa de elevação de temperatura acima da faixa da presente invenção. A diferença de temperatura da placa de aço era grande e o aumento da resistência era grande de 170 MPa.

[00106] Além disso, o Aço 34 é um exemplo comparativo com uma taxa de elevação de temperatura menor do que a faixa da presente invenção. A produtividade da chapa de metal era extremamente fraca.

[00107] O Aço 36 é um exemplo comparativo com uma temperatura-alvo menor do que a faixa da presente invenção. A variação da re- sistência da placa de aço e tubo de aço é grande e a capacidade de deformação é insuficiente.

[00108] Além disso, o Aço 35 é um exemplo comparativo com uma temperatura-alvo acima da faixa da presente invenção. A resistência não atinge o alvo.

[00109] Além disso, o Aço 37 é um exemplo comparativo com uma taxa de elevação de temperatura, temperatura-alvo e a diferença de temperatura fora das faixas da presente invenção. A variação da resis-tência do tubo de aço é grande.

[00110] Além disso, o Aço 38 é um exemplo comparativo que é aquecido até atingir a temperatura alvo, então é mantido à temperatura-alvo durante 10 minutos, então a placa de aço começa a ser resfriada. A produtividade é extremamente inferior.

Aplicabilidade Industrial

[00111] Como explicado antes, de acordo com a presente invenção, é possível produzir eficientemente uma placa de aço que possua uma resistência à tração de uma de 520 MPa ou mais alta, possui excelente capacidade de deformação e possui pequena variação na resistência. Consequentemente, a presente invenção possui uma grande apli-cabilidade industrial na indústria de metal ferroso e na indústria de fa-bricação de tubos de aço.

Claims (5)

1. Método de produção de placa de aço para uso em tubu-lação de grande resistência, caracterizado pelo fato de que compreende: uma etapa de laminação e resfriamento de uma placa de aço que consiste, em% em massa, C: 0,02 até 0,10%, Si: 0,01 até 0,50%, Mn: 1,5 até 2,5%, P: 0,01% ou menos, S: 0,0030% ou menos, Nb: 0,0001 até 0,2%, Al: 0,0005 até 0,03%, e Ti: 0,003 até 0,030%, opcionalmente um ou mais de Mo: 0,01 até 1,0%, Cu: 0,01 até 1,5%, Ni: 0,01 até 1,5%, Cr: 0,01 até 1,5%, V: 0,01 até 0,10%, B: 0,0001 até 0,0030%, W: 0,01 até 1,0%, Zr: 0,0001 até 0,050%, e Ta: 0,0001 até 0,050%, Mg: 0,0001 até 0,010%, Ca: 0,0001 até 0,005%, Terras Raras: 0,0001 até 0,005%, Y: 0,0001 até 0,005%, Hf: 0,0001 até 0,005%, e Re: 0,0001 até 0,005%, e um restante de ferro e de impurezas inevitáveis de modo a obter uma placa de aço X60 ou superior; uma etapa de tratamento térmico de aquecimento da placa de aço, em que a etapa de tratamento térmico é uma etapa de aquecimento da placa de aço por uma taxa de elevação de temperatura de 0,1 até 1,5°C/segundo até atingir uma temperatura-alvo de 200 até 520°C, então sucessivamente iniciar o resfriamento da placa de aço e resfriando até que a placa de aço se torne a 200°C ou menor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de aço apresenta uma resistência à tração de 570 MPa ou mais.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteri-zado pelo fato de que a placa de aço apresenta uma espessura da placa de 40 mm ou menor.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratamento térmico é uma etapa de passar a placa de aço através do interior de um forno para aquecimento obtido à temperatura-alvo ou a uma temperatura mais alta.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma etapa de alisamento da placa de aço por um nivelador a frio antes da etapa de tratamento térmico.