DE3415590C2 - - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Überbegriff des
Patentanspruchs 1.
Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Stahlrohren hoher
Gütestufe mit Legierungsbereichen der Elemente C, Mn, Si, Cr,
V, N, von denen das gegenwärtige eine Auswahl ist (DE-OS 31 27 373).
Von derartigen Stählen ist bekannt, daß bei einer
besonderen Verformungs- und Temperaturführung das fertige Produkt
eine Streckgrenze zwischen 480 und 650 N/mm² besitzt.
Die Besonderheit besteht darin, daß bei der Rohrherstellung
der Hohlkörper nach dem Längswalzen auf Fertigrohrabmessung
eine Zwischenstufenvergütung erfährt, indem er rasch mittels
Wasser bzw. Wasser-Luft-Gemisch auf eine Temperatur um ca.
100°C unter A r₁ abgekühlt wird. Danach erfolgt eine langsame
Abkühlug an Luft. Dieses Produkt entspricht den Qualitätsanforderungen
für Ölfeldrohre nach API-Spezifikation 5A.
Von diesen Ölfeldrohren wird aber weder verlangt noch gewährleistet,
daß das Produkt in schwefelwasserstoffhaltigen Medien
aufgrund zuverlässiger Beständigkeit gegen Spannungsrißkorrosion
eingesetzt werden kann. Hierfür ist für den Einsatz
unter Sauergasbedingungen nach API-Spezifikation 5AC z. B. die
Gütestufe L 80 vorgeschrieben, die gegenüber der Gütestufe
N 80 nach API-Spezifikation 5A eingeschränkte technologische
Eigenschaften und eine Begrenzung der Härte auf max. HRC 22
und ein Vergütungsgefüge aufweist. Das Vergüten besteht aus
einem Abschreckhärten und nachfolgenden Anlassen. Der hohe
Energie- und Zeitaufwand für die Behandlung und die Nacharbeit
des Produktes werden als Nachteil empfunden.
Die Erfindung geht zwar aus von der vorstehenden Stahllegierung
und der Herstellung von Rohren daraus. Sie hat sich die Aufgabe
gestellt, Legierungsbereiche auszuwählen und die Wärmebehandlung
so zu führen, daß ein feinkörniges ferritisches
perlitisches Gefüge erzeugt wird, das vergleichbare Spannungs
rißkorrosionsbeständigkeit wie vergütetes Gefüge mit vergleichbarer
Streckgrenze aufweist. Derartig hergestellte Rohre erfüllen
die besseren technologischen Eigenschaften der L 80-Güte
gegenüber der N 80-Güte.
Aufgrund eines höheren Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit
von vergüteten im Vergleich zu ferritisch-perlitischen
Stählen weisen ferritisch-perlitische Stähle bei gleicher
Streckgrenze eine höhere Zugfestigkeit und damit Härte auf.
Die Gefüge der im Anspruch 1 genannten Stähle weisen maximale
Härten von HRC 26 auf. Gleichzeitig besitzen diese Stähle vergleichbare
Spannungsrißkorrosionsbeständigkeit wie Vergütungsstähle
mit HRC 22. Diese Bedingung ist aber mit den bislang
üblichen Werkstoffen, die die außerdem geforderte mechanische
Festigkeit erreichen, nicht praktiziert und auch nicht in der
Literatur bekannt geworden.
Der gegenwärtige Vorschlag vermeidet das nachträgliche Vergüten
und benennt eine Legierungsauswahl für einen Stahl, der aus
der Warmformgebungshitze an Luft abgekühlt und ggf. während
oder nach dem Warmwalzvorgang eine Normalisierungsbehandlung
erfährt und sowohl Forderungen nach einem engen Streckgrenzbereich
als auch nach hoher Beständigkeit gegen wasserstoffinduzierter
Spannungsrißkorrosion erfüllt. Es ergibt sich somit
eine vereinfachte Herstellung eines Produktes für die Verwendung
in schwefelwasserstoffhaltiger Atmosphäre.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert:
Ein Stahl mit
Ein Stahl mit
0,38 %C
1,53 %Mn
0,37 %Si
0,32 %Cr
0,08 %V
0,034%Nb
0,002%S
RestFe
der somit unter die in Anspruch 1 genannte Zusammensetzung
fällt, ist auf die Walztemperatur 1250°C aufgeheizt und anschließend
auf die Rohrabmessung 139,7 × 7,7 mm gewalzt worden.
Vor dem letzten Walzabschnitt ist auf eine Temperatur von unter
550°C bis zur völligen Gefügeumwandlung abgekühlt und anschließend
wieder auf eine Walztemperatur von 920°C aufgeheizt worden.
Nach dem Fertigwalzen ist aus der Walzhitze an Luft abgekühlt
worden. Es lag ein feinkörniges, ferritisch-perlitisches Gefüge
mit einer Ferritkorngröße nach ASTM von im Mittel 10 vor.
Die Festigkeitskennwerte stellen sich wie folgt dar:
10,2%-Dehngrenze570 N/mm²
Zugfestigkeit810 N/mm²
Die Härte lag bei HRC 23.
Die anschließend durchgeführte Prüfung auf Beständigkeit gegen
wasserstoffinduzierte Spannungsrißkorrosion in einer schwefel
wasserstoffhaltigen Lösung mit pH = 3 ergab nach 1000stündiger
Versuchsdauer eine kritische Grenzspannung für Spannungsrißkorrosion
von 40% der Streckgrenze. Die Grenzspannung liegt
somit, wie aus der beigefügten Figur zu entnehmen ist, im Streuband
für vergütete Kohlenstoff-Mangan-Stähle gleicher Festigkeitsstufe
mit HRC ≦ 22.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Rohren mit einer hohen Beständigkeit
gegen Spannungsrißkorrosion in schwefelwasserstoffhaltigen
Medien und mit folgenden Festigkeitswerten für Dehngrenze
R p 0,2 und Zugfestigkeit R m :
1552 N/mm² ≦ R p 0,2 ≦ 655 N/mm²
655 N/mm² < R m
655 N/mm² < R m
- - bei dem ein Stahl mit einer Zusammensetzung (in Massenprozenten):
0,3 bis 0,45C 1,4 bis 1,8Mn 0,2 bis 0,5Si 0,2 bis 0,5Cr 0,04 bis 0,1V bis 0,06Nb bis 0,003S RestFe verwendet wird und - - die Rohre durch Warmformgebung erzeugt werden
dadurch gekennzeichnet, daß
- - für die Niob- und Vanadingehalte folgende Abhängigkeit gilt:
%V + 2x% Nb ≧ 0,1
und - - die Rohre aus der Warmformgebungswärme unmittelbar an Luft abgekühlt werden, so daß ein ferritisch-perlitisches Gefüge mit einer ASTM-Korngröße feiner als 8 ensteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar
nach der Warmformgebung erfolgende Luftabkühlung erfolgende Luftabkühlung in
einen Temperaturbereich unter 600°C bis Raumtemperatur führt
und sich hierauf eine Normalisierungsbehandlung anschließt, bei
der die Rohre auf über 850°C erwärmt und dann an Luft abgekühlt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre
während der Warmformgebung vor einem letzten Walzabschnitt
auf eine Temperatur unter 600°C bis 400°C abgekühlt, von dieser
Temperatur auf über 850°C erwärmt und fertiggewalzt werden.
Priority Applications (7)
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