PRODUCTOS TUBULARES PARA CAMPO PETROLERO DE ACERO SIN COSTURA, CON ACERO DE BAJA ALEACIÓN Y MÉTODO PARA PRODUCIR UN TUBO DE ACERO SIN COSTURA
CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona con un acero de aleación baja y se relaciona en particular con un acero de aleación baja adecuada para utilizarse en pozos petroleros profundos altamente corrosivos que contienen sulfuro de hidrógeno a alta presión, un tubo sin costura de productos tubulares para campos petroleros y un método para producir el tubo de acero sin costura. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El acero se utiliza en ambientes arduos, a altas temperaturas como pozos petroleros que posee mejor desempeño en términos de resistencia, tenacidad y resistencia amarga. En pozos más profundos el acero debe poseer una resistencia aún más alta y mejor resistencia a agrietamiento por corrosión por esfuerzo. En productos de acero, la fuerza se vuelve más alta ya que incrementa la resistencia del material, lo cual a cambio surge una densidad de dislocación de manera que el contenido de hidrógeno en el producto de acero incrementa haciéndolo quebradizo con el esfuerzo. Por lo tanto, el endurecimiento del producto de acero usualmente causa una mala resistencia al agrietamiento de corrosión por esfuerzo
de sulfuro. En particular cuando el elemento de acero se produce a una fuerza de estiramiento deseada en un acero cuya relación de "fuerza de estiramiento/ resistencia a la tracción" (en adelante llamada "relación de estiramiento") es baja, entonces la resistencia a la tracción y la dureza tiende a ser más alta, así que la resistencia a agrietamiento por corrosión del esfuerzo por sulfuro se deteriora drásticamente. De manera que cuando se eleva la resistencia de un producto de acero, el incremento de la relación de estiramiento es esencial para mantener la dureza baja. Al obtener una relación de estiramiento alta preferentemente se logra al hacer que el producto de acero tenga una estructura martesítica templada uniforme. También es efectivo hacer que el grano de austenita anterior sea más fino. Los documentos de patente 1 y 2 por ejemplo revelan una invención para mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión por esfuerzo de sulfuro en tubos de acero sin costura al suprimir la precipitación de carburo tipo M23C6 en el limite de grano a través de ajustar el balance de los elementos que forman el carburo como V, Nb, Ti, Cr y Mo. El documento de patente 3 revela un método para mejorar la resistencia a agrietamiento por corrosión de esfuerzo por sulfuro al hacer los granos más finos. El documento de patente 4
revela una invención para mejorar la tenacidad de los productos tubulares para campos petroleros de acero sin costura al utilizar una composición química que contenga de 0.0003 a 0.005% de B. [Documento de patente 1] JP 3449311 B [Documento de patente 2] JP 2000-17389 A [Documento de patente 3] JP H9-111343 A [Documento de patente 4] WO 2005/73421 Al REVELACIÓN DE LA INVENCIÓN Problemas a Solucionar con la Invención Los documentos antes descritos, describen la resistencia amarga del acero con baja aleación utilizada en ambientes de sulfuro de hidrógeno de alrededor de 1 atm. Sin embargo el estudio por los presentes inventores encontró que el mecanismo de resistencia amarga en acero de baja aleación en un ambiente de sulfuro de hidrógeno a bajas presiones es de alrededor de 1 atm es diferente de los ambientes de sulfuro de hidrógeno a presiones más altas . Los presentes inventores probaron la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo por sulfuro en varios tipos de acero de baja aleación a través de doblar en cuatro puntos y obtener los siguientes hallazgos. El acero de baja aleación utilizado en esta prueba contiene por % de masa Mn de 0.5 a 1.3%, Cr de 0.2 a 1.1% y Mo de 0
a 0.7%. (1) La tasa de corrosión se incrementa a 2 atm o más y se vuelve especialmente alta de 5 a 10 atm de sulfuro de hidrógeno, pero disminuye a 15 atm de sulfuro de hidrógeno . (2) El agrietamiento por corrosión por resistencia de sulfuro se ha asumido que ocurre en sulfuro de hidrógeno a una presión parcial de alrededor de 1 atm en el pasado. Sin embargo, la presente investigación claramente muestra que tiende a ocurrir en sulfuro de hidrógeno a una presión parcial de 2 atm o más y particularmente de 5 a 10 atm. Inversamente, cuando la presión parcial del sulfuro de hidrógeno se vuelve tan alta como 15 atm entonces difícilmente se presenta el agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Con base en los hallazgos anteriores, los presentes inventores se dieron cuenta que en un acero de baja aleación utilizable en ambientes de sulfuro de hidrógeno de 2 atm o más y particularmente de 5 a 10 atm, la tasa de corrosión en ambientes de sulfuro de hidrógeno de alta presión puede disminuirse al incrementar el contenido de cromo (Cr) de 1.0% o más. En productos tubulares de campo petrolero de acero inoxidable descritos en el documento de patente 4 anterior, el boro (B) se añade para mejorar la dureza con
el propósito de reforzar la resistencia al agrietamiento de corrosión de esfuerzo por sulfuro. Sin embargo, en los casos donde la producción d productos tubulares en campo petrolero de acero sin costura a través de enfriamiento brusco en línea como se describe en la invención del documento de patente 4, la conversión del grano de austenita en granos más finos es difícil. En este caso, cuando B está presente en una aleación con contenido alto de Cr, el carburo del tipo M23C6 en la aleación precipita y engrosa en el límite de grano de austenita anterior durante el tratamiento de calor después del enfriamiento brusco y consecuentemente la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro se deteriora. La presente invención provee tanto dureza como tenacidad en acero sin añadir boro (B) . "Enfriamiento brusco en línea" significa enfriamiento brusco rápido (en adelante llamado "enfriamiento brusco en línea" ) después del calentamiento complementario en línea de tubos sin costura obtenidos por ejemplo a través del método de producción de tubo Mannesmann. Sin embargo, los tratamientos de calor, como templado recocido y normalizado conducido después del enfriamiento rápido puede llevarse a cabo fuera de línea según se necesite. Comparado con el enfriamiento rápido después de
recalentado en un proceso separado, el enfriamiento rápido en línea tiene costos de producción más bajos y es superior en términos de alcanzar la temperatura de enfriamiento rápido comprado con el llamado enfriamiento rápido directo, donde el tubo se enfría rápidamente después de haberse producido. Sin embargo, el enfriamiento rápido en línea anterior, tiende a engrosar el carburo tupo M23C6 en lo límites del grano en el acero de baja aleación. Este carburo grueso en los límites de grano se vuelve más notable en los métodos de producción de acero donde el boro contiene acero (B) . La presente invención se presenta sobre la base de ese conocimiento. Un objetivo de la presente invención es proveer un acero de baja aleación con dureza y tenacidad así como resistencia incrementada a la corrosión por esfuerzo de sulfuro a través de incrementar el contenido de cromo (Cr) y no utilizar un aditivo de boro (B) que se utiliza normalmente en la tecnología convencional productos tubulares de campo petrolero de acero sin costura utilizando acero de baja aleación y un método para producir tubos de acero sin costura. Aunque la obtención de una resistencia al estiramiento (YS) de 654 a 793 MPa (95 a 115 ksi) en el acero de aleación baja es una meta de la presente invención, esta cifra no siempre se satisface.
El acero de baja aleación de la presente invención también se utiliza en ambientes a 2 atm o más y también puede utilizarse en un ambiente de sulfuro de hidrógeno de 5 a 10 atm donde el agrietamiento de corrosión por esfuerzo de sulfuro es muy probable que ocurra. No es necesario decir que el acero también puede utilizarse en ambientes de sulfuro de hidrógeno con una presión más baja o presión más alta. ELEMENTOS PARA SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS La presente invención resuelve los problemas antes mencionados. Una descripción del acero de baja aleación se muestra en (A) a (C) a continuación, un producto tubular de campo petrolero de acero sin costura se muestra en (D) y un método ara producir tubo de acero sin costura se muestra en (E) . (A) Un acero de baja aleación que comprende, por % de masa C: 0.10 a 0.20%, Si: 0.0 a 1-0%, Mn: 0.05 a 1.5%, Cr: 1.0 a 2.0%, Mo: 0.05 a 2.0%, Al: 0.10% o menos Ti: 0.002 a 0.05% y con un valor de Ceq obtenido a través de la siguiente fórmula (1) de 0.65 o más, y el resto siendo Fe e impurezas, donde las impurezas, P es 0.025% o menos, S es 0.010% o menos, N es 0.007% o menos, y B es menos de 0.0003% y el número por área de unidad de precipitados de tipo M23C6 (M: un elemento de metal) cuyo diámetro de grano es 1 µp? o más es 0.1/mm2 o menos.
Ceq = C + (Mn/6) + (Cr+Mo+V) /5 (1) donde C, n, Cr, Mo y V en la fórmula (1) denotan el contenido de los elementos respectivos (% de masa) . (B) El acero de baja aleación de acuerdo con (A), comprende cualquiera o ambos de 0.03 a 0.2% V y 0.002 a 0.04% Nb. (C) El acero de baja aleación de acuerdo con (A) o (B) comprende por lo menos un elemento seleccionado de 0.0003 a 0.005% Ca, 0.0003 a 0.005% g y 0.0003 a 0.005% REM. (D) Un producto tubular de campo petrolero de acero sin costura caracterizado porque utiliza acero de baja aleación descrito en cualquiera de (A) a (C) . (E) Un método para producir un tubo de acero sin costura que comprende los siguientes pasos: (a) perforación en caliente de un lingote de acero que posee la composición química descrita por cualquiera de (A) a (C) y un valor de Ceq obtenido por la siguiente fórmula (1) de 0.65 o más; (b) laminado por alargamiento: produciendo un tubo con una temperatura de laminado final de 800 a 1100°C; (c) calentamiento complementario del tubo de acero resultante en línea con un rango de temperatura del punto de transición de Ar3 a 1000 °C; (d) enfriamiento rápido del tubo de una
temperatura del punto de transición de Ar3 o más alto y entonces (e) templar el tubo a la temperatura del punto de transición de Acx o más bajo. Ceq = C + (Mn/6) + (Cr + Mo + V) /5 fórmula (1) donde C, n, Cr, Mo y V en la fórmula (1) indica el contenido de los elementos respectivos (% de masa) . EFECTO DE LA INVENCIÓN El acero de baja aleación de la presente invención mejora la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro y provee dureza y tenacidad. El acero de baja aleación de la presente invención es efectivo cuando se utiliza en ambientes de sulfuro de hidrógeno a 2 atm o más y especialmente bajo el ambiente de 5 a 10 atm más vulnerable al agrietamiento de corrosión por esfuerzo de sulfuro. MEJOR MODO PARA REALIZAR LA INVENCIÓN El acero de baja aleación de la presente invención como se ya se describió baja la tasa de corrosión del agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro a través de tener un contenido de cromo (Cr) más alto, así como proveer la dureza y tenacidad sin un aditivo de boro (B) , y proveer una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. La razón para limitar cada uno de los componentes se describe a continuación.
C: 0.10 a 0.20% Carbono (o C) es un elemento que intensifica la resistencia del acero. Cuando el contenido de C (carbono) es menor a 0.1%, entonces el templado a baja temperatura es necesario para obtener la resistencia deseada. Este templado consecuentemente baja la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. La resistencia disminuida puede compensarse al elevar la temperatura de templado y mejorar la resistencia a suavizarse por templado, pero necesita añadirse una cantidad alta de elementos caros. Sin embargo, cuando el contenido de C excede de 0.20% la relación de estiramiento se deteriora'. Al intentar lograr la resistencia deseada mientras se mantiene este contenido excesivo de C incrementa la dureza y baja la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. En vista de estas circunstancias, el contenido de C se estableció desde 0.10 a 0.20%. El límite más bajo de contenido de C es preferentemente de 0.14%, El límite de contenido de C más alto es preferentemente de 0.18%. Si: 0.05 a 1.0% El sílice (o Si) es un elemento que posee un efecto desoxidante. Este elemento también intensifica la dureza del acero y mejora la resistencia. Para obtener este efecto, el contenido de Si debe ser de 0.05% o más.
Sin embargo, cuando el contenido excede de 1.0% se disminuye la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Por lo tanto, el contenido de Si fue establecido de 0.05 a 1.0%. El límite de contenido de Si más bajo es preferentemente de 0.1%. El límite superior es preferentemente de 0.6%. Mn: 0.05 a 1.5% El manganeso (o Mn) es un elemento que posee un efecto desoxidante. Este elemento también intensifica la dureza del acero y mejora la resistencia. Para obtener este efecto, el contenido de Mn debe ser de 0.05% o más. Sin embargo, cuando el contenido excede de 1.5% la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro se deteriora. Por lo tanto, el contenido de Mn se estableció de 0.05 a 1.5%. Cr: 1.0 a 2.0% El cromo (o Cr) es un elemento efectivo para intensificar la dureza del acero y mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Para obtener este efecto, el contenido de Cr debe ser de 1.0% o más. Inversamente, un contenido de más de 2.0% causa una resistencia más baja a la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Por lo tanto el contenido de Cr se establece de 1.0 a 2.0%. El límite de contenido de Cr más bajo es preferentemente de
1.1% y más preferentemente de 1.2%. El límite de contenido de Cr más alto es preferentemente de 1.8% Mo: 0.05 a 2.0% El molibdeno (o Mo) es un elemento efectivo que intensifica la dureza del acero y provee alta resistencia. Este elemento también posee el efecto de intensificar la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Para obtener estos efectos, el contenido de Mo debe ser de 0.05% o más. Sin embargo, cuando el contenido de Mo excede de 2.0%, un carburo grueso se forma en el límite de granos de austenita anterior, y la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro se deteriora. Por lo tanto, el contenido de Mo se establece de 0.05 a 2.0%. El contenido preferente está en el rango de 0.1 a 0.8%. Al: 0.10% o menos El aluminio (o Al) es un elemento que tiene un efecto desoxidante. Este elemento también es efectivo para intensificar la tenacidad y docilidad del acero. Sin embargo, cuando el contenido excede de 0.10%, la generación de fallas se hace notable. Por lo tanto, el contenido de Al se establece a 0.10% o menos. El contenido de Al puede tener un nivel de impurezas pero 0.005% o más es preferible. El limite superior de contenido de Al es preferentemente de 0.05%. El contenido de Al en la
presente invención denota el contenido de Al soluble ácido (llamado sol. Al) . Ti: 0.002 a 0.05% El titanio (o Ti) es un elemento efectivo para fijar N en el acero como nitruro y mejora la dureza del acero. Para obtener este efecto, el contenido de Ti debe ser de 0.002% o más. Sin embargo, cuando el contenido de Ti excede de 0.05% se forma un nitruro grueso y el agrietamiento por esfuerzo de sulfuro tiende a presentarse. El contenido de Ti se estableció de 0.002 a 0.05%. El límite inferior es preferentemente de 0.005% y el límite superior es preferentemente de 0.025%. Uno de los aceros de baja aleación de la presente invención tiene una composición química de cada uno de los elementos descritos anteriormente y el resto son Fe e impurezas. El acero de baja aleación de la presente invención puede además comprender cualquiera o los dos de 0.03 a 0.2% V y 0.002 a 0.04% de Nb además de los elementos antes descritos, con el fin de formar precipitados finos como carburos. V: 0.03 a 0.2% Vanadio (V) es un elemento que intensifica la resistencia a acero de baja aleación a través d precipitación como carburo fino durante el templado. Para obtener este efecto, es preferente un contenido de 0.03% o
más. Sin embargo, la tenacidad puede disminuir cuando el contenido de V excede de 0,2%. El contenido por lo tanto se establece preferentemente de 0.03 a 0.2% cuando se añade V. Nb: 0.002 a 0.04% El Nobio (Nb) que forma carbonitruro en regiones de alta temperatura y evita que los granos de cristal se engrosen, es un elemento efectivo para mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Para obtener estos efectos, el contenido de Nb preferentemente es de 0.002% o más. Sin embargo, por el contrario cuando el contenido excede de 0.04%, el carbonitruro se vuelve demasiado grueso, lo cual causa un agrietamiento por esfuerzo de sulfuro fácilmente. Por lo tanto el contenido del aditivo de Nb es preferentemente de 0.002 a 0.04%. El límite superior es preferentemente de 0.02%. Para mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro, el acero de baja aleación de la presente invención puede además contener por lo menos uno de los seleccionados entre 0.0003 a 0.005% Ca, 0.0003 a 0.005% Mg y 0.0003 a 0.005% REM además de cada uno de los elementos descritos anteriormente. Ca: 0.0003 a 0.005% Mg: 0.0003 a 0.005%
REM: 0.0003 a 0.005% Va, Mg y REM reaccionan con S en acero para formar sulfuro lo cual mejora la forma de inclusiones para mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Para obtener estos efectos, uno o más de los seleccionados de Ca, Mg y REM (metales de tierra rara como Ce, La Y, y similares) pueden añadirse. Sin embargo, los efectos antes descritos se hacen notables cuando el contenido de estos elementos es cada uno de 0.0003% o más. Por otro lado, cuando cualquiera de los elementos excede el contenido de 0.005%, la cantidad de inclusiones en el acero se incrementa, y la pureza del acero disminuye de manera que el agrietamiento por esfuerzo de sulfuro tiende a presentarse. Por lo tanto, cuando se añaden estos elementos, sus contenidos respectivos son preferentemente de 0.0003 a 0.005%. En el acero de aleación baja de la presente invención, P, S, N y B en las impurezas deben restringirse dentro del siguiente rango: P: 0.025% o menos El fósforo (o P) es un elemento que está presente en el acero como una impureza. Este elemento disminuye la tenacidad y cuando el contenido excede de 0.25% una caída en la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro se vuelve más notable. En vista de
esto P se estableció a 0.025% o menos. El contenido de P preferentemente es de 0.020% o menos y más preferentemente de 0.015% o menos. S: 0.010% o menos El azufre (o S) es un elemento presente en el acero como impureza. Cuando el contenido de S excede de 0.010%, la degradación de la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro se vuelve más notable. Por lo tanto el contenido de S se establece a 0.010% o menos. El contenido de S es preferentemente de 0.005% o menos . N: 0.007% o menos El nitrógeno (o N) es un elemento presente en el acero como impureza. Forma nitruros a través de enlaces con Al, Ti o Nb. Por lo tanto el contenido de N se limitó a 0.007% o menos . B: menos de 0.0003% El boro (o B) es un elemento presente en el acero como una impureza. Cunado existe un incremento de contenido de Cr en la aleación, entonces el B causa que el carburo del límite tipo M23C6 en la aleación se vuelva grueso, lo cual disminuye la tenacidad y causa una resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro inferior. Por lo tanto el contenido de B se limitó a menos de 0.0003%.
Ceq: 0.65 o más La dureza puede comprobar ser inferior aún si el acero tiene la composición química descrita anteriormente, de manera que en el acero de baja aleación de la presente invención la composición química debe ajustarse Lara lograr un Ceq de 0.65 o más como se expresa por la siguiente fórmula (1) . Ceq = C + (Mn/6) + (Cr + Mo + V) /5 Fórmula (1) donde C, Mn, Cr, Mo y V en la fórmula (1) indican el contenido de los elementos respectivos (% de masa) . Aunque C es un elemento efectivo para mejorar la dureza, cuando el contenido de C se incrementa, la dureza se eleva y YR se deteriora. Por lo tanto, en la presente invención del Ceq obtenido de la expresión relativa (1) para los elementos que mejoran la dureza diferentes a C (Mn, Cr, Mo y V) se utilizan como un índice para asegurar la dureza, En casos donde Ceq obtenido de la fórmula anterior es menor a 0.65, la dureza será insuficiente, especialmente en productos con paredes gruesas, y la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro se deteriorará. De manera que Ceq en la presente invención, se ajusta a 0.65 o más. Ya que el precipitado del tipo de M23C6 con un diámetro de grano de ?µp? o más disminuye la tenacidad y la resistencia amarga, en el acero de aleación baja de la
presente invención el número por área de unidad debe ser, por lo tanto de, 0.1/mm2 o menos. El acero de baja aleación de la presente invención, que tiene principalmente una estructura martensitica templada, con una relación de alta elasticidad y excelente resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro, aunque el acero tiene una estructura de grano grueso como un grano de cristal de austenita definida en JIS G 0551 es No. 7 o menos. De esta forma, utilizando un lingote de acero con la composición química antes descrita como materia prima ofrece un alto grado de libertad cuando se seleccionan los métodos de acero de aleación baja. El método de producción para el acero de aleación baja de la presente invención se describe utilizando un método para producir tubo de acero sin costura como un ejemplo. Un tubo de acero puede producirse a través de perforación y laminado por alargamiento, por ejemplo, a través del método de producción de tubo laminado con mandril Mannesmann, y alimentado sin enfriamiento en instalaciones de tratamiento de calor en un paso, posterior de un laminado de acabado mientras se mantiene la temperatura en un punto de transición de Ar3 o superior, sujeto a enfriamiento rápido y después templado de 600 a 750°C. Este tubo de acero poseerá una relación de alto
estiramiento aún si se selecciona un proceso ahorrador de energía de producción de tubo en línea / tratamiento de calor y también tendrá la fuerza y alta resistencia deseada contra el agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Un tubo de acero puede producirse a través de acabado en caliente, enfriado temporalmente a temperatura ambiente, recalentado en un horno de enfriamiento rápido y sumergido en un rango de temperatura de 900 a 1000° C, después enfriado rápidamente y posteriormente templado de 600 a 750° C. El proceso, es decir el proceso de producción de tubo fuera de línea tiene un efecto de formar una estructura de martensita templada y después un efecto de refinamiento previo de grano de austenita. Correspondientemente puede obtenerse un tubo de acero producido por el proceso anterior tiene una relación de estiramiento mucho más alto, el tubo de acero con resistencia más alta y resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro. Sin embargo, el siguiente método de producción es más deseable. La razón de esto es que el tubo que mantuvo una temperatura alta del tubo fabricado a través de procesos de enfriamiento rápido, retiene fácilmente elementos como V y Mo en un estado de solución sólida y un templado de alta temperatura es ventajoso para mejorar la
resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro debido a que estos elementos se precipitan como carburo fino que incrementa la resistencia del tubo de acero. El método de producción para el tubo de acero sin costura de la presente invención se caracteriza por una temperatura de laminado final para laminación por alargamiento y que el tratamiento de calor que se realiza después del laminado se termina. Cada una de estas características se describe a continuación. (1) Temperatura de laminado final par laminado por alargamiento . Esta temperatura se establece de 800 a 1100° C. Cuando la temperatura es más baja que 800° C, entonces la resistencia de deformación del tubo de acero es más larga, imponiendo el problema de abrasión de herramienta. Por otro lado, cuando la temperatura es superior a 110 °C entonces los granos de cristal se vuelven más gruesos y degradan el agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro- Adicionalmente , el proceso de perforación anterior al laminado por alargamiento puede ser un método convencional como el método de perforación Mannesmann. (2) Tratamiento de calor complementario Después de terminar el laminado por alargamiento, el acero se carga en línea, o concretamente se carga en un
horno de calentamiento complementario provisto en una línea de producción de tubo de acero, y sujeto a calentamiento complementario en un rango de temperatura de punto Ar3 a 1000°C. El propósito de este calentamiento complementario es reducir las variaciones de temperatura en la dirección longitudinal del tubo de acero con el fin de hacer la estructura uniforme. Cuando la temperatura de calentamiento complementaria es más baja que el punto Ar3, inicia la generación de ferrita y no puede obtenerse ninguna estructura enfriada rápidamente uniforme. Por otro lado cuando es superior a 100°C, se acelera el crecimiento del grano de cristal, lo cual empeora la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro debido a los granos más gruesos. El tiempo de calentamiento complementario se establece al tiempo requerido para hacer el grosor de la pared completo del tubo a una temperatura uniforme. Este tiempo requerido puede ser de alrededor de 5 a 10 minutos. Adicionalmente , cuando la temperatura de laminado final para laminado por alargamiento está en el rango de temperatura desde el punto Ar3 a 1000°C, entonces el proceso de calentamiento puede omitirse, pero el calentamiento complementario es preferible debido a que disminuye las variaciones de temperatura en la dirección longitudinal y a lo largo del grosor de pared del tubo.
(3) Enfriado rápido y templado Los procesos antes descritos sirven para enfriar rápidamente el tubo de acero en un rango de temperatura despunto de Ar3 a 1000° C. El enfriado rápido se conduce a una tasa de enfriamiento suficiente para que todo el grosor de pared del tubo se convierta en una estructura martensítica . Ordinariamente, el enfriado rápido puede consistió de enfriado por agua. El templado se conduce a una temperatura más baja que el punto Acx. Preferentemente, el templado se conduce de 600 a 700° C. El tiempo de templado difiere dependiendo del grosor de la pared del tubo y puede ser de alrededor de 20 a 60 minutos. El proceso anterior ofrece un acero de aleación baja con excelentes propiedades y fabricado de martensita templada. Ejemplos Se produjo un lingote de acero de baja aleación con la composición química mostrada en la Tabla 1, y se formó en un tubo de acero sin costura de 273.1 mm en le diámetro exterior y 16.5 mm en el grosor de la pared a través del método de producción de tubo por mandril Mannesmann. La temperatura de este tubo de acero no fue inferior al punto Ar3 durante su formación. El tubo se cargó inmediatamente en un horno de calentamiento complementario, se sumergió a 950° C durante 10 minutos,
después el agua para enfriamiento rápido, se sometió adicionalmente a tratamiento con calor para templado, a través del cual la resistencia de estiramiento (YS) en la dirección longitudinal del tubo de acero se ajustó a alrededor de 110 ksi en una prueba de tensión en dirección del arco especificada por API. La prueba de corrosión en un ambiente de sulfuro de hidrógeno de alta presión a 10 atm se condujo a través del siguiente método. El tubo se acero se formó a lo largo de la dirección longitudinal y se trató con calor como se describió anteriormente. Una pieza de prueba de corrosión por esfuerzo de 2 mm de grosor, 10 mm de ancho y 75 mm de largo se muestreó de cada uno de los materiales de prueba. Al aplicar una cantidad específica de tensión a la pieza de prueba doblando en 4 puntos de acuerdo con el método especificado en ASTM G39, se aplicó un esfuerzo de 90% del esfuerzo de alargamiento descrito anteriormente. Después la pieza de prueba en este estado se colocó en un autoclave junto con las herramientas de prueba, se vació una solución salina desgasificada al 5% en el autoclave dejando una porción de fase de vapor. El gas del sulfuro de hidrógeno a 10 atm se cargó bajo presurización, y este gas de sulfuro de hidrógeno a alta presión se saturó en la fase líquida al agitar la fase líquida. Después de sellar la autoclave, se mantuvo a 25°C durante 720 horas mientras se agitaba el
líquido y después se descomprimió para retirar la pieza de prueba . Después de la prueba, se observó la pieza de prueba visualmente en cuanto a la presencia de agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro (SSC) . En la Tabla 1, "x" en "Resistencia SSC" significa la generación de SSC y "o" no significa ninguna generación de SSC. El número por área de unidad de precipitados del tipo M23C6 (M: un elemento de metal) cuyo diámetro de grano fue de 1 µ?? o más medido de la siguiente manera. Diez piezas de espécimen de réplica de extracción para observación de carburo (área de vista de un espécimen de réplica: 3 mm2) se muestreó desde posiciones arbitrarias en el tubo de acero producido a través de la fabricación, enfriamiento y templado del tubo como se describió anteriormente. Estas piezas se observaron en cada uno de los límites de grano ? anterior a través de TEM, para tamaños de grano de carburo con límite de grano que fue de 1 µp? o más en diámetro. Ya fuera que estos granos fueran del tipo M23C6 o no se determinó a partir del patrón de difracción del carburo. Si eran del tipo M23C6, después el número se contó y se dividió entre el área total de vistas de observación como el número por área de unidad. En la Tabla 1 "o" en el "número de M25C6" indica
el número por área de unidad de precipitados del tipo M23C6 (M: elemento de metal) cuyo diámetro de grano fue de 1 µp? o más fue de 0.1/mm2 o menos. La "x" indica el número de más de 0.1/mm2. Ya sea que se obtuviera una estructura martensítica uniforme o no, se determinó a través del siguiente método. Se produjo un lingote de acero de baja aleación teniendo la composición química mostrada en la Tabla 1. Este lingote se formó en un tubo de acero sin costura de 273.1 mm en el diámetro exterior y 16.5 mm en el grosor de pared a través del método de producción de tubo de mandril Mannesmann. Durante esta formación, la temperatura del tubo de acero no fue inferior al punto Ar3, y se cargó inmediatamente en un horno de calentamiento complementario, se sumergió a 950° C durante 10 minutos, después el agua de enfriamiento rápido para producir un tubo de acero de enfriamiento rápido. La tasa de enfriamiento promedio de 800 a 500° C al momento que el agua de enfriamiento rápido fue de alrededor de 10 °C por segundo en la parte central del grosor de la pared en el centro de la dirección longitudinal del tubo de acero. La dureza en la parte central del grosor de la pared de este tubo de acero con enfriamiento rápido de midió a través de una prueba de dureza Rockwell. La estructura enfriada rápidamente se consideró como satisfactoria cuando el valor
fue superior al valor de dureza Rockwell predico de [(C%x58) + 27] lo cual corresponde a una tasa de martensita del 90%. La estructura enfriada rápidamente se consideró insatisfactoria si estaba abajo del valor de dureza C Rockwell prevista. [Tabla 1]
Tabla 1
* Indica una cifra fuera del rango especificado por la invención
Como se muestra en la Tabla 1, no se presentó ningún agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro (SSC) en los Nos. 1 a 6 satisfaciendo las condiciones especificadas por la presente invención. En los Nos. 7 a 10 el agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro (SSC) se presentó y las condiciones especificadas por la presente invención no se satisficieron. APLICABILIDAD INDUSTRIAL El acero de aleación baja de la presente invención mejora la resistencia al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro y provee dureza y tenacidad. El acero de baja aleación de la presente invención es efectivo cuando se utiliza en ambientes de sulfuro de hidrógeno a 2 atm o más, y especialmente bajo un ambiente de 5 a 10 atm más vulnerable al agrietamiento por corrosión de esfuerzo de sulfuro.