DE3415590C2 - - Google Patents

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

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

• - 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.