MX2008012240A - Metodo para fabricar conductos y tubos de acero sin costuras. - Google Patents
Metodo para fabricar conductos y tubos de acero sin costuras.Info
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Abstract
Es un problema de la presente invención el proporcionar un método para fabricar los tubos de acero sin costuras que tengan mejores propiedades mecánicas, por medio de un método de fabricación de tubos con un gran efecto de ahorro de energía para llevar a cabo de manera continua los procesos desde el perforado y laminado hasta el termotratamiento. Un método para fabricar conductos y tubos de acero sin costuras que consta de los pasos de un proceso de perforado y laminado, proceso de laminación para elongación, proceso de paso por rodillos acabadores, proceso de recalentado, proceso de temple general instantáneo y proceso de revenido, en donde el proceso de paso por rodillos acabadores se completa con una temperatura del tubo de acero sin costuras no menor a 600°C pero menor a 800°C, se introduce el tubo de acero sin costuras en un horno de recalentado a una temperatura no menor a 400°C y se recalienta con una temperatura no menor a la temperatura de transformación Ac3 pero tampoco mayor a l000C en el proceso de recalentado.
Description
METODO PARA FABRICAR CONDUCTOS Y TUBOS DE ACERO SIN COSTURAS La presente invención trata sobre una técnica para fabricar conductos y tubos de acero sin costuras (de ahora en adelante descrito como "tubos") y, en particular, a un método para fabricar tubos de acero sin costuras de gran resistencia y gran tenacidad. Antecedentes Las industrias de acero, al tener instalaciones grandes y consumir gran cantidad de energía, necesitan un proceso continuo, para poder ahorrar en procesos y energía. En un campo de tubos de acero sin costuras, por ejemplo, se está considerando una tecnología que lleve a cabo de manera continua un termotratamiento , tales como el "temple general instantáneo" y "revenido" , el cual se proporcionó hasta ahora por una instalación de otra línea después del proceso de laminación . Es necesario seleccionar de manera cuidadosa las condiciones del proceso para poder materializar el proceso continuo, ya que los tubos de acero sin costuras requieren de exigencias extremadamente estrictas con respecto a la flabilidad de los productos. Los presentes solicitantes divulgan a continuación algunas condiciones del proceso en términos de ahorro de energía. [Documento de Patente 1] Solicitud de patente W01996/12574 -B publicada nuevamente.
[Documento de Patente 2] Publicación de Patente Japonesa sin Revisar No. 1996-311551-A [Documento de Patente 3] Publicación de Patente Japonesa sin Revisar No. 2001-240913 -A En años recientes, se requieren tubos de acero sin costuras con un desempeño excelente. Sin embargo, como se menciona en los documentos antes mencionados, a una temperatura de terminado de laminación relativamente alta, se hace aparente que el grano cristalizado es todavía muy grueso aún después de llevar a cabo el calentamiento simultáneo posterior y el termotratamiento , y eso es difícil de afrontar con las altas exigencias en especial correspondientes a la tenacidad de los productos. Divulgación de la Invención Problemas a resolver por la Invención Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para fabricar tubos de acero sin costuras con proceso continuo desde un proceso de perforado y laminado hasta el termotratamiento. Formas de resolver los problemas Como se mencionó antes, los inventores de la presente examinaron las técnicas convencionales como se describe en los documentos de patente 1 a 3 en detalle y descubrieron que el tamaño de grano en los productos, fabricados en el proceso continuo, no estaba lo suficientemente refinado. La presente invención se completa al seleccionar de manera óptima cada condición del proceso de perforado y laminado al termotratamiento con base en los hallazgos arriba mencionados. El tema de importancia en la presente invención es un método para fabricar un tubo de acero sin costuras como se describe a continuación. Un método para fabricar conductos y tubos de acero sin costuras que consta de los pasos de un proceso de perforado y laminado, proceso de laminación para elongación, proceso de paso por rodillos acabadores, proceso de recalentado, proceso de temple general instantáneo y proceso de revenido, en donde el proceso de paso por rodillos acabadores se completa con una temperatura del tubo de acero sin costuras no menor a 600°C pero menor a 800°C, se introduce el tubo de acero sin costuras en un horno de recalentado a una temperatura no menor a 400°C y se recaí ienta con una temperatura no menor a la temperatura de transformación Ac3 pero tampoco mayor a 1000 °C en el proceso de recalentado. Efecto de la Invención De acuerdo con la presente invención, se pueden fabricar tubos de acero sin costuras de gran resistencia y gran tenacidad en el proceso continuo desde el proceso de perforado y laminado hasta el termotratamiento.
Mejor forma de llevar a cabo la Invención La Fig. 1 es una vista que muestra una configuración en línea para llevar a cabo el método de acuerdo con la presente invención. Como se muestra en la Fig. 1, los aparatos de un horno de calentado para tochos 1 a una máquina de estirado 8 se encuentran diseñados en una línea continua única. Mientras se hace referencia a la Fig. 1, se describe cada proceso de la presente invención. (1) Proceso de perforado y laminado, proceso de laminado para estiramiento, y proceso de paso por rodillos acabadores Se calienta un tocho en el horno de calentado 1 y se perfora mediante una perforadora, por ejemplo, una máquina perforadora de rodillos inclinados (perforadora) 2 para convertirse en una estructura laminar hueca. Como proceso de perforado y laminado, se pueden aplicar otros tipos de proceso de perforado y laminado incluyendo el método de perforado y laminado tipo Mannesmann. Los requisitos para el perforado y laminado no están sujetos a ningunas limitaciones. Se puede utilizar un tocho fabricado de un lingote agujerado mediante una máquina para agujerear o, por ejemplo, el así llamado tocho cilindrico, el cual se obtiene por colada continua mediante un molde de colada de sección circular. La estructura laminar hueca se lamina mediante el uso de una máquina de laminado para estirar 3 y una máquina de pasada por rodillos acabadores 4. La máquina de laminado para estirar incluye un laminador de mandril, y la máquina de pasada por rodillos acabadores 4 incluye un calibrador de tamaño, y un reductor de estiramiento. (2) Temperatura del tubo de acero sin costuras cuando se completa el proceso de paso por rodillos acabadores La temperatura debe encontrarse en un rango de no menos de 600°C pero no más de 800°C. Ya que, si se da la condición de que la temperatura del tubo de acero sin costuras es menor a 600 °C cuando se completa el proceso de paso por rodillos acabadores, se aplica una carga excesiva a los rodillos acabadores, lo cual resulta en un proceso de paso por rodillos acabadores difícil. Por otra parte, cuando la temperatura del tubo de acero no es de 800°C o más, hay un afinado estructural insuficiente de los granos cristalizados de los productos aún si los tubos de acero sin costuras se fabrican mediante el recalentado descrito a continuación y mediante "revenido y temple general instantáneo directos" . Si la temperatura del tubo de acero sin costuras puede ajustarse de manera que se encuentre en un rango no menor de 600 °C pero sí menor a 800°C cuando se completa el proceso de paso por rodillos acabadores, se inhibe el crecimiento de los granos de la estructura del producto y se obtiene una estructura con grano cristalizado fino. Del mismo modo, como se definirá más adelante en la forma de realización, es posible obtener los productos con propiedades excelentes tal como lo es la tenacidad. (3) Enfriado y recalentado después del proceso de paso por rodillos acabadores Después de que se ha completado el proceso de paso por rodillos acabadores, los tubos de acero sin costuras se recalientan en un horno de recalentado 5. Aunque la temperatura de los tubos de acero sin costuras disminuye después de completar el proceso de paso de rodillos acabadores para cambiarlo al proceso de recalentado, la temperatura debe estar en un rango no menor a 400°C pero menor a 800°C. En otras palabras, los tubos de acero sin costuras deben ser introducidos en el horno de recalentado mientras la temperatura de los tubos de acero sin costuras se encuentra en un rango no menor a 400°C pero menor a 800 °C. Cuando la temperatura del tubo de acero sin costuras disminuye a 400°C después del proceso de paso por rodillos acabadores, se cede la transformación de martensita en la estructura del producto y después se transforma de manera inversa en austenita durante el recalentado sucesivo. Por lo tanto, los tubos de acero sin costuras se curvan y deforman. Además, ya que los tubos de acero sin costuras deben permanecer por más tiempo en el horno de recalentado, no sólo disminuye la productividad, sino que también aumenta la cantidad de energía requerida para recalentar.
Con el supuesto de que el horno de recalentado se encuentra en una línea única, de manera que es posible evitar que la temperatura del tubo de acero descienda en la medida de lo posible después de completar el proceso de paso por rodillos acabadores para cambiarlo hacia el recalentado, los requisitos de la temperatura de introducción del horno de recalentado arriba descrito pueden hacerse fácilmente. Además, se puede evitar que la temperatura del tubo de acero sin costuras disminuya si se proporciona un medio de transporte, el cual conecte el proceso de paso por rodillos acabadores y el recalentado, con una cubierta de aislamiento térmico. La temperatura de recalentado no debe ser menor al punto de transformación Ac3 y no debe ser mayor a 1000°C. De preferencia, debe estar en el rango entre 850 a 1000°C. Se requiere que la temperatura no sea menor al punto de transformación Ac3 para transformar la estructura del producto a austenita antes de proceder al siguiente proceso de temple general instantáneo. Además, la razón por la que se establece que 1000°C sea el límite máximo se describe a continuación: porque el grano cristalizado en la estructura de producto se vuelve grueso cuando el producto se calienta a más de 1000°C, y esto causa que la tenacidad del producto disminuya después del proceso de temple general instantáneo. Además, como la ferrita se separa en la estructura del producto antes del tratamiento de enfriado con agua cuando la temperatura inicial el proceso de temple general instantáneo es menor al punto de transformación Ac3, no se obtiene un suficiente endurecimiento de enfriamiento, y esto causa que la resistencia y la tenacidad del producto se deteriore. La razón por la que se prefiere que 850°C sea el límite mínimo de la temperatura de recalentado es para evitar los efectos perjudiciales arriba mencionados. El tiempo de calentado puede ser suficiente para formar una estructura de austenita sobre todo el producto de acuerdo con el espesor del producto y otros aspectos. (4) Proceso de temple general instantáneo y proceso de revenido A los tubos de acero sin costuras salidos del horno de recalentado se les deja a no menos del punto de transformación Ac3 mediante el recalentado. Por consiguiente, los tubos de acero sin costuras se introducen de forma inmediata en una máquina de enfriamiento brusco 6, por ejemplo, "aparato de enfriamiento con agua", antes del temple general instantáneo. Por otro lado, se prefiere el uso de un aparato de enfriamiento brusco capaz de enfriar de manera simultánea tanto la parte interna como la parte externa de los tubos de acero sin costuras, para poder templar de manera uniforme los tubos de acero sin costuras gruesos. Para el revenido, se introducen los tubos de acero sin costuras en una máquina de revenido 7, después del temple general instantáneo. La condición del revenido puede decidirse dependiendo del material y la calidad requerida del tubo de acero. Los tubos de acero sin costuras se estiran mediante una máquina de estiramiento 8 después del termotratamiento arriba mencionado. Además, este tratamiento de estiramiento puede realizarse de manera autónoma. (5) Composición química del tubo de acero sin costuras No existe limitación alguna en la composición química del tubo de acero sin costuras fabricado de acuerdo con la presente invención. En general, se puede utilizar todo tipo de acero utilizado para accesorios tubulares para pozos petroleros y conductos de tubería. Formas de realización Un tocho cuya composición consta de C:0.27%, S:0.2%, Mn: 0.6%, Cr: 0.6%, o: 0.05%, V: 0.05%, y cuyos sobrantes son Fe e impurezas se utilizó para fabricar los tubos de acero sin costuras de 177.8 mm en O.D. y 10.36 mm de grosor en una línea de fabricación como se muestra en la Fig. 1. La temperatura de calentado del tocho, la temperatura del tubo de acero sin costuras cuando se completó el paso por rodillos acabadores, la temperatura del tubo de acero sin costuras cuando se introdujo dicho tubo de acero sin costuras en el horno de recalentado, la temperatura de recalentado y la temperatura de revenido se cambiaron como se muestra en la Tabla 1. Además, al tubo de acero sin costuras que se sacó del horno de recalentado se le templó de manera inmediata mediante enfriamiento con agua. Las cifras del tamaño de grano cristalizado (de acuerdo con JIS G 0551) y la propiedad 5 mecánica del tubo de acero sin costuras fabricado se muestran en la Tabla 1. Tabla 1 Temp. de transición en el Temp. (°C) Resistencia Temp. (°C) Ensayo de del tubo de del tubo de Resilicncia acero sin Cifras del Temp. acero sin Charpy costuras Temp. (°C) Temp. tamaño del (°C) de costuras División No. cuando se de (°C) de grano calentado cuando se terminó el recalentado revenido cristalizado del tocho introdujo en TS paso por * YS el horno de rodillos recalentado acabadores (ksi) (ksi)
1 1250 790 695 950 700 7.5 96.3 1 13.0 -80
Presente 2 1250 702 601 950 700 7.8 95.5 1 1 1.8 Invención -82 3 1250 750 505 950 700 8.0 96.3 1 12.5 -95
Ejemplo 4 1250 951 848 950 700 5.5 96.2 1 16.1 -46
Comparativo 5 1250 1033 91 1 950 700 5.6 97.0 1 17.1 -42 * Cifras del tamaño de grano cristalizado definido según JIS Q 0551 Como se muestra en la Tabla 1, los Nos. 1 a 3 fueron las condiciones del proceso de paso por rodillos acabadores y el posterior tratamiento de calentado que satisfacen la presente invención. Estas cifras de tamaño del grano cristalizado se encuentran en un rango de 7.5 a 8.0 , es decir que los cristales se encuentran estructuralmente refinados. Por lo tanto, los tubos de acero sin costuras son superiores en tenacidad y también tienen alta resistencia.
En los ejemplos comparativos, en donde la temperatura del tubo de acero sin costuras es excesivamente alta cuando se completa el proceso de paso por rodillos acabadores y cuando los tubos de acero sin costuras se introducen en el horno de recalentado, se muestra que la temperatura de transición del ensayo de resiliencia Charpy es más alto de manera significativa debido al tamaño del cristal grueso. Es decir, la propiedad física es inferior en tenacidad . Aplicaciones industriales De acuerdo con el método de la presente invención, se puede fabricar un tubo de acero sin costuras que consta de grano cristalizado fino y que tiene una propiedad mecánica superior de manera significativa. Es más, de acuerdo con el método de la presente invención, el consumo de energía puede reducirse y los costos de fabricación pueden disminuir de sobremanera, ya que todos los procesos desde el calentamiento del tocho hasta el termotratamiento se realizan de manera continua en una línea única de fabricación. Los tubos de acero sin costuras fabricados de acuerdo al método de la presente invención se utilizan de preferencia para accesorios tubulares para pozos petroleros y de ese modo requieren de una tenacidad a bajas temperaturas superior. Breve descripción de los dibujos La Fig. 1 es una vista que muestra un ejemplo de una fila de instalaciones de acuerdo con el método de la presente invención. Números de referencia de la descripción 1. Horno de calentado de tocho 2. Máquina perforadora de rodillos inclinados (perforadora) 3. Máquina de laminado para estiramiento continuo
4. Máquina de paso por rodillos acabadores 5. Horno de recalentado 6. Máquina de temple general instantáneo 7. Máquina de revenido 8. Máquina de estirado
DIBUJO: gura 1 1. Horno de calentado de tocho 2. Máquina perforadora de rodillos inclinados (perforadora) 3. Máquina de laminado para estiramiento continuo
(laminador de mandril) 4. Máquina de paso por rodillos acabadores (calibrador de tamaño, reductor de estiramiento) 5. Horno de recalentado 6. Máquina de temple general instantáneo 7. Máquina de revenido 8. Máquina de estirado
Claims (1)
1. Un método para fabricar conductos y tubos de acero sin costuras que consta de los pasos de un proceso de perforado y laminado, proceso de laminación para elongación, proceso de paso por rodillos acabadores, proceso de recalentado, proceso de temple general instantáneo y proceso de revenido, en donde el proceso de paso por rodillos acabadores se completa con una temperatura del tubo de acero sin costuras no menor a 600°C pero menor a 800°C, se introduce el tubo de acero sin costuras en un horno de recalentado a una temperatura no menor a 400 °C y se recaíienta con una temperatura no menor a la temperatura de transformación Ac3 pero tampoco mayor a 1000 °C en el proceso de recalentado.
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