BR0308848B1

BR0308848B1 - aço de baixa liga e método de produção do mesmo.

Info

Publication number: BR0308848B1
Application number: BRPI0308848-0A
Authority: BR
Inventors: Tomohiko Omura
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2012-01-10
Also published as: CN1327023C; MXPA04009375A; BR0308848A; AU2003227225A1; EP1496131B1; CA2477420A1; WO2003083152A1; US7074283B2; NO20043987L; CN1643174A; DE60323076D1; ATE405684T1; US20040187971A1; EP1496131A1; NO338748B1; CA2477420C; EP1496131A4; AU2003227225B2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AÇO DE BAIXA LIGA E MÉTODO DE PRODUÇÃO DO MESMO".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um aço de baixa liga e, mais particularmente, a um aço de baixa liga com uma forte resistência a corrosão por pite em um ambiente ácido, o que pode suprimir trincamento por corro- são sob tensão induzido por pite. Esse aço de baixa liga é adequado para uso como material de artigos de carcaça e de tubulação para poço de petró- leo e poço de gás, e também de tubos de perfuração, alças de perfuração e hastes de bombeamento para perfuração de poço, e, adicionalmente, tubu- lações ou tubos para instalações petroquímicas, porque ela possui uma forte resistência a corrosão por pite e trincamento por corrosão sob tensão em um ambiente severamente ácido.

A presente invenção também refere-se a um método de produ- ção do aço de baixa liga.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Hoje em dia, as difíceis condições de fontes de energia têm au- mentado a demanda por petróleo bruto e gás natural, incluindo uma grande quantidade de gás corrosivo, tal como sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono, cujo uso tem sido até agora intencionalmente evitado.

Assim, requer-se de materiais para esse fim que eles proporcio- nem uma maior resistência a pite e trincamento por corrosão sob tensão, a fim de satisfazer à exigência de perfuração, transporte e armazenamento nesse ambiente ácido.

Além disso, exige-se dos materiais que eles proporcionem uma maior resistência a fim de satisfazer à exigência de perfuração mais profun- da, transporte mais eficaz e à redução de custo de perfuração, embora um aço de alta resistência seja mais suscetível a trincamento sob tensão por sulfetos. Portanto, exige-se que aço de maior resistência proporcione uma maior resistência a trincamento sob tensão por sulfetos.

Daqui por diante, refere-se a trincamento por corrosão sob ten- são como "SCC" e a trincamento sob tensão por sulfetos como "SSC", respectivamente, neste relatório descritivo.

Os estudos e propostas seguintes foram elaborados a fim de suprimir corrosão por pite, SCC e SSC que poderão ocorrer em um produto de aço de baixa liga tal como tubulações e tubos.

Para suprimir corrosão por pite e SCC induzida por corrosão por pite, fez-se uma tentativa de produzir aço sem impurezas. Contudo, as técni- cas para minimizar o nível de elementos de impureza e para remover inclu- sões usando equipamento, tal como aquecedor um distribuidor (tundish hea- ter) têm seus próprios limites tanto do ponto de vista de técnica quanto tam- bém dos aspectos de custo de produção de aço.

A fim de suprimir SSC, produtos de aço têm sido até agora aper- feiçoados pelo método metalográfico, tal como (1) produzindo-os com menos impurezas, (2) produzindo sua microestrutura rica na fase martensítica, (3) produzindo sua microestrutura de granulação fina e (4) submetendo-os a tratamento térmico para ser revenido a altas temperaturas. No entanto, in- clusões não-metálicas grosseiras nos produtos de aço poderão causar cor- rosão por pite, que poderão freqüentemente induzir SSC. Desse modo, pro- dutos de aço que contêm inclusões não-metálicas grosseiras não podem ser sempre satisfeitos com aperfeiçoamento no método metalográfico acima.

A Publicação de Patente Japonesa Não-Examinada N- 2001- 131698 mostrou que carbonitreto de Ti causou corrosão por pite e assim induziu SSC. A maioria dos produtos de aço de baixa liga contém Ti porque Ti é freqüentemente adicionado para torná-los granulação fina e aumentar sua resistência. O próprio carbonitreto de Ti é insolúvel em um ambiente á- cido e apresenta uma alta resistência à corrosão e alta condutividade elétri- ca. Entretanto, quando imerso em uma solução aquosa, ele atua como sítio catódico para promover a corrosão da matriz de aço circundante. A Publica- ção de Patente Japonesa Não-Examinada mostrou que a suscetibilidade de corrosão por pite dependeu grandemente do tamanho de carbonitreto de Ti precipitado e propôs um método de supressão de corrosão por pite mediante redução do teor de nitrogênio e remoção de inclusões usando um distribui- dor aquecedor (tundish heater). No entanto, essa proposta não é satisfatória para suprimir corrosão por pite, apesar do elevado custo durante produção do aço.

Trata-se de um objetivo da presente invenção, que foi elaborada em vista do estado da técnica acima mencionado, proporcionar um aço de baixa liga excelente em resistência a corrosão por pite que pode evitar a o- corrência de corrosão por pite causada por inclusões e também evitar indu- ção de SSC.

Um outro objetivo da presente invenção é proporcionar um mé- todo de produção do aço de baixa liga.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

O assunto da presente invenção consiste em aço de baixa liga (1) e em um método de produção (2) seguintes.

Aço de baixa liga (1)

Um aço de baixa liga consistindo em, % em massa, C: 0,2- 0,55%, Si: 0,05-0,5%, Mn: 0,1-1%, S: 0,0005-0,01%, O (Oxigênio): 0,0010- 0,01%, Al: 0,005-0,05%, Ca: 0,0003-0,007%, Ti: 0,005-0,05%, Cr: 0,1-1,5%, Mo: 0,1-1% e Nb: 0,005-0,1%, e opcionalmente pelo menos um elemento de formação de liga selecionado de V: 0,03-0,5%, B: 0,0001-0,005% e Zr: 0,005-0,10%, e Fe e impurezas como balanço; em que o teor de impurezas de P e N é P < 0,03% e N < 0,015%; caracterizado por conter compósitos de inclusões não maiores que 7 μm no eixo principal com uma freqüência de aparecimento não menor que 10 pedaços de compósitos por 0,1 mm2 da seção transversal do aço, onde o compósito compreende uma casca externa de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr que circunda um núcleo de oxissulfeto de Al e Ca.

É preferível que o teor de S seja de 0,0010-0,01%.

Método de produção (2)

Um método de produção de um aço de baixa liga como definido em (1) acima, caracterizado por resfriamento do aço a uma taxa de não mais que 500°C/min de 1.500°C a 1.000°C durante lingotamento do aço.

No presente relatório descritivo, a invenção que refere-se a aços de baixa liga (1) acima é referida como "invenção (1)", e a invenção que se refere ao método de produção (2) acima é referida como "invenção (2)". Às vezes, as invenções (1) e (2) são coletivamente referidas como "a presente invenção".

Avaliou-se o compósito de inclusões como segue:

Seleciou-se arbitrariamente uma pluralidade de campos de visão na seção transversal de cada espécime de teste. Em cada campo de visão, mediu-se o número e os eixos principais dos compósitos observados por unidade de área, e especificou-se o compósito cujo eixo principal era maior em cada campo de visão, onde o eixo principal do compósito foi definido como a maior distância entre dois pontos arbitrários em um limite de um compósito em relação à matriz.

Em seguida, calcula-se um valor médio dos eixos principais do compósito especificado, dividindo a soma do valor dos eixos principais pelo número de campos de visão. Como resultado, encontrar o valor médio dos maiores eixos principais dos compósitos na seção transversal de um espé- cime de teste, ao qual refere-se como o valor "do maior eixo principal" em resumo daqui por diante.

Em uma tentativa de atingir o objetivo acima, o inventor efetuou várias investigações com relação às tecnologias de dispersão de inclusões na forma fina que poderão conduzir a precipitação de uma inclusão de com- pósito fino. O inventor concebeu uma idéia que consistiu em formar prelimi- narmente um núcleo de oxissulfeto de Al e Ca e em seguida precipitar um carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr em torno do núcleo. O inventor realizou vários experimentos sob essa idéia e obteve as conclusões (a) a (c) seguintes. (a) O oxissulfeto de Al e Ca atua como núcleo para absorver Ti, Nb

e Zr. Portanto, quando oxissulfeto de Al e Ca é formado previamente, carbo- nitreto de Ti, Nb e/ou Zr pode precipitar em torno do núcleo, resultando em precipitação de um grande número de inclusões de compósitos finos, cada uma das quais tem uma casca externa de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr que circunda o núcleo de um oxissulfeto de Al e Ca.

Daqui por diante tal inclusão de compósito é referida como "in- clusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca". A precipitação da inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca pode suprimir precipitação do carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr que circunda o núcleo de oxido de Al ou similar, ou pode conduzir a precipitação de inclusões finas de carbonitreto não maio- res que 7 μm de tamanho, mesmo que o carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr que circunda o núcleo de óxido de Al precipite.

(b) A inclusão de compósito de carbonitreto fino precipitado com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca poderá não afetar a resistência à corrosão.

(c) A inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissul- feto de Al-Ca pode ser obtida resfriando à taxa de não mais que

500°C/min de 1.500°C a 1.000°C durante o lingotamento do aço de baixa de liga (1) acima. É necessário que a inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca possua um eixo principal de, no máximo, 7 μm.

Baseado nas conclusões de (a) a (c) acima, as invenções (1) e (2) foram completadas.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

A Figura 1 é representação de um exemplo típico da inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca com um eixo principal de não mais que 7 μιτι.

A Figura 2 é uma representação esquemática de sítios de análi- se por EDX de uma inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca apresentando um eixo principal de não mais que 7 μm.

MODALIDADES PREFERIDAS PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

A seguir, a presente invenção é descrita em detalhes. A expres- são "%" para o teor de cada elemento significa "% em massa".

(A) Composição química do aço

C: 0,2-0,55%

C é um elemento eficiente em elevar a capacidade de endureci- mento e aperfeiçoar a resistência, e não menos de 0,2% é exigido. Acima de 0,55%, contudo, conduz a uma alta suscetibilidade à formação de trincas de têmpera e também a uma diminuição de tenacidade. Portanto, o teor de C deve ser de 0,2-0,55%.

Si: 0.05-0.5%

Si é um elemento necessário a desoxidação e seu teor menor que 0,05% é necessário para produzir um efeito de desoxidação satisfatório.

Acima de 0,5%, contudo, reduz dureza e resistência a SSC. Portanto, o teor de Si deve ser de 0,05-0,5%. Uma faixa de teores preferida é de 0,05-0,35%.

Mn: 0.1-1%

Mn é um elemento que apresenta um efeito de elevar a capaci- dade de endurecimento do aço e, a fim de obter esse efeito, um teor não menor que 0,1% é necessário. Acima de 1%, contudo, aumenta a segrega- ção de Mn nos limites de grãos, o que diminui a dureza e resistência a SSC. Portanto, o teor de Mn deve ser de 0,1-1%. Uma faixa de teores preferida é de 0,1-0,5%.

S: 0.0005-0,01%

S, juntamente com Ca, Al e O (oxigênio), forma um núcleo fino de oxissulfeto de Al e Ca que conduz a precipitação de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr em torno do núcleo, o que resulta em precipitação de uma inclu- são de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. Essa inclusão de compósito fino tem o efeito de suprimir a formação de um carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr. A fim de obter esse efeito, um teor de S não menor que 0,0005% é necessário. Acima de 0,01% de S, contudo, diminui a resistência à corrosão por pite e SSC. Portanto, o teor de S deve ser de 0,0005-0,01%. Um teor preferido de S é de 0,0010-0,01%.

O (oxigênio): 0,0010-0,01%

O, juntamente com Ca, Al e S, forma um núcleo fino de oxissul- feto de Al e Ca que conduz a precipitação de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr em torno do núcleo, o que resulta em precipitação de uma inclusão de com- pósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. Esse compó- sito fino tem o efeito de suprimir a formação de um carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr. A fim de obter esse efeito, teor de O não menor que 0,0010% é necessário. Acima de 0,01%, contudo, diminui a resistência à corrosão por pite e SSC; portanto, o teor de O deve ser de 0,0010-0,01%. Al: 0,005-0,05%

Al é um elemento necessário a desoxidação de aço e, quando seu teor situa-se abaixo de 0,005%, esse efeito dificilmente pode ser obtido. Por outro lado, esse efeito satura sob o teor que excede 0,05%, e, adicio- nalmente, óxidos grosseiros à base de Al formam-se abundantemente, le- vando a diminuição de dureza. Além disso, Al, juntamente com Ca, S e O, forma um núcleo fino de oxissulfeto de Al e Ca que conduz a precipitação de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr em torno do núcleo, o que resulta em precipi- tação de uma inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de o- xissulfeto de Al-Ca. Esse compósito fino tem o efeito de suprimir a formação de carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr, portanto o teor de Al deve ser de 0,005-0,05%. O termo "Al" conforme usado nesta invenção denota "Al solú- vel", o que significa Al solúvel em ácido.

Ca: 0,0003-0,007%

Ca é um importante elemento na prática da presente invenção.

Ca, juntamente com Al, S e O, forma um núcleo fino de oxissulfeto de Al e Ca que conduz a precipitação de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr em torno do núcleo, o que resulta em precipitação de uma inclusão de compósito de car- bonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. E o compósito fino tem o efeito de suprimir a formação de carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr. Além disso, o compósito fino aperfeiçoa a resistência à corrosão por pite, SCC e SSC. Se o nível de Ca situa-se abaixo de 0,0003%, entretanto, o efei- to da adição é pobre. Se o nível de Ca excede 0,007%, por outro lado, o o- xissulfeto de Al e Ca torna-se ele próprio grosseiro, o que causa corrosão por pite. Portanto, o teor de Ca deve ser de 0,0003-0,007%.

Ti: 0,005-0,05%

Ti absorve carbono e nitrogênio no aço em torno de um núcleo de oxissulfeto de Al e Ca, o que resulta em precipitação de uma inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. Isso é eficaz em tornar o aço resistente ao tornar os grãos de cristais finos e confe- rir resistência à precipitação. Adicionalmente, em aço contendo boro, Ti é eficaz em suprimir a formação de nitreto de boro, o que resulta em promover o aperfeiçoamento na capacidade de endurecimento devido a B. Para obter esses efeitos, teor de Ti não menor que 0,005% é necessário. Por outro la- do, acima de 0,05% de Ti forma-se carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr, o que poderá causar corrosão por pite, ainda que o teor de Ca situe-se na faixa mencionada acima. Portanto, o teor de Ti deve ser de 0,005-0,05%. Uma faixa de teores preferida é de 0,005-0,03%. Cr: 0.1-1,5%

Cr aperfeiçoa a capacidade de endurecimento e também aumen- ta a resistência ao amolecimento por têmpera, permitindo assim têmpera a altas temperaturas e aperfeiçoamento da resistência a SSC. Esses efeitos podem ser obtidos se o teor de Cr não for menor que 0,1%. Entretanto, se o nível do teor de Cr excede 1,5%, os efeitos acima saturam e o custo aumen- ta. Portanto, o teor de Cr deve ser de 0,1-1,5%. Mo: 0,1-1%

Mo aperfeiçoa a capacidade de endurecimento e também au- menta a resistência ao amolecimento por têmpera, permitindo assim têmpe- ra a altas temperaturas e aperfeiçoamento da resistência a SSC. Em níveis de teores abaixo de 0,1%, contudo, nenhum efeito satisfatório pode ser obti- do. Por outro lado, se o nível de teor de Mo excede 1%, carbeto de Mo aci- cular precipita durante têmpera, causando diminuição de dureza e resistên- cia a SSC. Portanto, o teor de Mo deve ser de 0,1-1%.

Nb: 0,005-0,1%

Nb absorve carbono e nitrogênio no aço em torno do núcleo de oxissulfeto de Al e Ca, o que resulta em precipitação de uma inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. Isso é eficaz em tornar o aço resistente ao tornar os grãos de cristais finos e confe- rir resistência à precipitação.

Quando seu teor é menor que 0,005%, o efeito de adição é po- bre. Por outro lado, sob níveis de teores que excedem 0,1%, o efeito acima satura e o custo aumenta. Portanto, o teor de Nb deve ser de 0,05-0,1%.

Os teores dos elementos de impureza PeN restringem-se con- forme mencionado abaixo. Ρ: não mais de 0,03%

P inevitavelmente existe como impureza em aço. É ativamente dissolvido e assim reduz a resistência à corrosão por pite. Ele também se- grega-se em limites de grãos, causando diminuição de dureza e resistência a SSC. Em particular, quando seu teor excede 0,03%, diminui de dureza e resistência à corrosão por pite e SSC. Portanto, o teor de P deve ser de não mais que 0,03%. É desejável que o teor de P seja o mais baixo possível.

N: não mais de 0,015%

N é um elemento que existe inevitavelmente como impureza em aço. Se N excede 0,015%, ele não conduzirá a precipitação de uma inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca1 mas conduzirá a precipitação de um carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr que poderá causar corrosão por pite. Portanto, o teor de N deve ser de não mais que 0,015%. É desejável que o teor de N seja o mais baixo possível.

Um aço de baixa liga de acordo com a invenção (1) essencial- mente satisfaz à composição química acima mencionada, e opcionalmente contém ainda um ou mais elementos selecionados dos elementos entre V, B e Zr, mencionados abaixo, além da composição química acima mencionada. V, B ou Zr contribui para o aperfeiçoamento da resistência do aço.

V: 0.03-0,5%

V poderia ser adicionado. Se adicionado, entretanto, ele precipi- taria um carbeto fino durante têmpera e assim aumenta a resistência ao a- molecimento por têmpera, por meio do qual se torna possível têmpera a al- tas temperaturas e a resistência a SSC é aperfeiçoada. Para assegurar esse efeito, o teor de V é desejavelmente não menor que 0,03%. Por outro lado, se seu nível de teor excede 0,5%, o efeito acima satura e o custo aumenta. Portanto, quando adicionado, o teor de V é recomendavelmente de 0,03- 0,5%.

B: 0,0001-0,005%

B poderia ser adicionado. Quando adicionado, entretanto, ele é eficaz, mesmo em quantidades de traços, em aperfeiçoar a capacidade de endurecimento do aço. Para assegurar esse efeito, o teor de B é preferenci- almente não menor que 0,0001%. Por outro lado, B acima de 0,005% con- duz à precipitação de um carboboreto grosseiro ao longo dos limites de grãos, levando a diminuição de dureza e resistência a SSC. Portanto, quan- do adicionado, o teor de B é recomendavelmente de 0,001-0,005%, mais preferencialmente de 0,0001-0,003%. Zr: 0,005-0,10%

Zr poderia ser adicionado. Quando adicionado, entretanto, ele absorve carbono e nitrogênio no aço em torno do núcleo de oxissulfeto de Al e Ca, o que conduz a precipitação de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr em torno do núcleo, o que resulta em precipitação de uma inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. Também, ele é eficaz em aumentar a resistência ao tornar os grãos de cristais mais finos e conferir resistência à precipitação, e, adicionalmente, em promover o aperfeiçoamen- to na capacidade de endurecimento devido a B. Para assegurar esses efei- tos, o teor de Zr é preferencialmente de não menos que 0,005%. Por outro lado, acima de 0,10% de Zr forma-se um carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr, o que poderá causar corrosão por pite, ainda que o teor de Ca situe- se na faixa mencionada acima. Portanto, quando adicionado, o teor de Zr é recomendavelmente de 0,005-0,10%. (B) Inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al- Ca no aço

A inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissul- feto de Al-Ca no aço de baixa liga de acordo com a invenção apresenta uma casca externa de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr que circunda um núcleo de um oxissulfeto de Al e Ca. É necessário que o compósito de carbonitreto não seja maior que 7 pm no eixo principal com uma freqüência de aparecimento não menor que 10 pedaços de compósitos por 0,1 mm2 da seção transversal do aço.

O oxissulfeto de Al e Ca poderá conter oxissulfetos de outros elementos além de Al e Ca, eqüivalendo a menos de 50% do total. O carbo- nitreto de Ti, Nb e/ou Zr poderá conter carbonitretos de outros elementos além de Ti, Nb e/ou Zr, eqüivalendo a menos de 50% do total. O óxido de Al imediatamente agrega-se e torna-se grosseiro, portanto ele é ineficaz em produzir dispersões finas. Portanto, conduz a um carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr. Ao contrário, os oxissulfetos de Al e Ca dificilmente se agregam, portanto são eficazes em produzir dispersões finas. Portanto, podem ser um núcleo para formar um carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr1 o que conduz a precipitação de um carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr finamente disperso, que circunda o núcleo.

Adicionalmente, Ca é mais forte em capacidade de formação de oxissulfetos do que Al e, portanto, oxissulfeto de Al e Ca forma-se antes da formação de óxido de Al. Assim, uma inclusão de compósito de carbonitreto fino com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca apresentando uma casca externa de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr1 que circunda um núcleo de oxissulfeto de Al e Ca1 suprime formação de um carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr que circunda um núcleo de óxido de Al. A resistência à corrosão por pite é aper- feiçoada conseqüentemente.

Entretanto, se a inclusão de compósito de carbonitreto com nú- cleo de oxissulfeto de Al-Ca é ela própria bruta, causa corrosão por pite, bem como o carbonitreto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr. Em particular, quando o eixo principal excede 7 pm, a diminuição de resistência à corrosão por pite é notável. Portanto, o eixo principal máximo na inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca tem de ser de não mais que 7 μm.

Por outro lado, se o número desses compósitos é menor que 10 por 0,1 mm2, o núcleo de oxissulfeto de Al e Ca não pode absorver o Ti, Nb e/ou Zr no aço em grau suficiente, mesmo que a inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca não seja maior que 7 μηι no eixo principal. A porção não-absorvida de Ti, Nb e/ou Zr forma um carboni- treto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr, que circunda um núcleo de óxido de Al, de modo que a resistência à formação de pequenos buracos diminui. Portanto, o aço da presente invenção deverá conter 10 ou mais pedaços da inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca por 0,1 mm2. Ao avaliar essas inclusões, seleciona-se arbitrariamente cinco campos de visão na seção transversal de cada espécime de teste. Em cada campo de visão, mede-se o número e os eixos principais dos compósitos observados por 0,1 mm2 e especifica-se o compósito cujo eixo principal era maior em cada campo de visão, onde o eixo principal do compósito foi defi- nido como a maior distância entre dois pontos arbitrários em um limite de um compósito em relação à matriz.

Em seguida, calcula-se o valor médio dos eixos principais do compósito especificado, dividindo a soma do valor dos eixos principais por 5, que é o número de campos de visão. Como resultado, encontra-se o valor do "eixo principal maior", isto é, o valor médio dos eixos principais maiores dos compósitos na seção transversal de um espécime de teste.

O aço de baixa liga de acordo com a invenção (1) satisfaz às exigências acima mencionadas para a inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. É também necessário resfriar à taxa de não mais que 500°C/min de 1.500°C a 1.000°C durante lingotamento, a fim de assegurar um tempo suficiente para permitir que os oxissulfetos de Al e Ca absorvam Ti, Nb e Zr.

EXEMPLOS

Quatorze espécies do aço de baixa liga, apresentando as res- pectivas composições químicas especificadas na Tabela 1, foram derretidas.

Cada espécie de aço (150 toneladas) foi submetida a lingota- mento contínuo em lingotes redondos tendo um diâmetro de 220 mm. Nessa ocasião, a taxa de resfriamento, na faixa de 1.500-1.OOO0C, foi variada, co- mo mostrado na Tabela 2, mediante controle da quantidade de água de res- friamento do molde e para resfriar lingotes durante o lingotamento de 1.500°C a 1.000°C.

Em seguida, os lingotes redondos de aço H e aço I foram cada um preaquecidos até 1.250°C e em seguida submetidos a forjamento a quente e laminação a quente pelos métodos convencionais para produzir chapas de 15 mm de espessura.

Os lingotes redondos de aço A, aço C e aços JaM foram cada um reaquecidos até 1.250°C e em seguida submetidos a laminação a quente pelo método convencional para produzir barras redondas com um diâmetro de 40 mm.

Os lingotes redondos de aço B, aços DaGe aço N foram cada um reaquecidos até 1.250°C e em seguida submetidos a laminação a quente pelo método convencional para produzir tubos inconsúteis com uma espes- sura de parede de 10 mm. Tabela 1

<table>table see original document page 15</column></row><table> Tabela 2

<table>table see original document page 16</column></row><table>

Nota: *mostra-se fora do escopo da presente invenção.

Espécimes de teste, 10 mm de espessura, 10 mm de largura e 10 mm de comprimento, foram cortados das chapas, barras redondas e tu- bos de aço assim obtidos. Eles foram incrustados em uma resina para reve- lar as seções transversais cortadas perpendicularmente na direção de Iami- nação a quente como faces de teste, e as faces de teste foram polidas como espelho e examinadas em relação a inclusão por microscópio eletrônico de varredura sob uma amplificação de 200. Assim, cada face de teste foi obser- vada nos cinco campos de visão sob um microscópio eletrônico de varredura sob uma amplificação de 200. Em seguida, o número, observado por 0,1 mm2 em cada campo, de inclusões de compósito com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca, cujo eixo principal não era maior do que 7 μηη, foi contado e a mé- dia calculada em cinco campos. Adicionalmente, os valores do "maior eixo principal", isto é, a média dos maiores valores em cada campo de eixos prin- cipais da inclusão de compósito com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca e dos outros carbonitretos foram também medidos. A inclusão de compósito com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca foi analisada para determinar sua composi- ção, usando um EDX (microanalisador de raios X do tipo dispersão de energia).

Um exemplo típico da inclusão de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca, com um eixo principal de não mais que 7 μm, é mostrado na Figura 1. A porção de núcleo negra consiste em oxis- sulfeto de Al e Ca e a porção branca de casca externa consiste em carboni- treto de Ti, Nb e/ou Zr.

A Figura 2 é uma ilustração esquemática dos sítios de análise por EDX de uma das inclusões de compósito de carbonitreto com núcleo de oxissulfeto de Al-Ca. A análise por EDX foi realizada em oito sítios, no total, conforme mostrado na figura.

Os resultados do exame de inclusões são mostrados na Tabela 2, juntamente com as taxas de resfriamento entre 1.500°C-1.000°C.

Em seguida, espécimes de teste de corrosão de 3 mm de es- pessura, 10 mm de largura e 40 mm de comprimento foram cortados das chapas, barras redondas e tubos de aço acima, polidos com lixa de esmeril ns 600 e imersos em uma solução aquosa desgaseificada contendo ácido acético a 0,5% e cloreto de sódio a 5% a 25°C por 100 horas, e foram então verificados para determinar se ocorrera ou não corrosão por pite. Os resulta- dos dessa investigação são também mostrados na Tabela 2.

A Tabela 2 também mostra que os testes números 1 a 7 e 14 satisfazem as exigências prescritas na presente invenção, e também ne- nhuma corrosão por pite foi observada, portanto os aços correspondentes também apresentam boa resistência á corrosão por pite. Ao contrário, nos testes números 8 a 13, observou-se corrosão por pite causada pelo carboni- treto grosseiro de Ti, Nb e/ou Zr. APLICABILIDADE INDUSTRIAL

O aço de baixa liga da invenção suprime corrosão por pite cau- sada por inclusões e suprime SSC induzida por corrosão por pite. Portanto, ele pode ser usado como material de revestimento e de tubulação para poço de petróleo e poço de gás, e também de tubos de perfuração, alças de per- furação (drill collars) e hastes de bombeamento para perfuração de poço, e, adicionalmente, tubulações ou tubos para instalações petroquímicas.

Claims

1. Aço de baixa liga consistindo em, % em massa, C: 0,2 a -0,55%, Si: 0,05 a 0,5%, Mn: 0,1 a 1%, S: 0,0005 a 0,01%, O (Oxigênio): -0,0010 a 0,01%, Al: 0,005 a 0,05%, Ca: 0,0003 a 0,007%, Ti: 0,005 a 0,05%, Cr: 0,1 a 1,5%, Mo: 0,1 a 1% e Nb: 0,005 a 0,1%, e opcionalmente pelo me- nos um elemento formador de liga selecionado de V: 0,03 a 0,5%, B: 0,0001 a 0,005% e Zr: 0,005 a 0,10%, e Fe e impurezas como balanço; em que os teores das impurezas PeN são P ≤ 0,03% e N ≤ 0,015%; caracterizado por conter compósitos de inclusões não superiores a 7 pm no eixo principal com uma freqüência de aparecimento não inferior a 10 pedaços de compósitos por 0,1 mm2 da seção transversal do aço, sendo que o compósito compre- ende uma casca externa de carbonitreto de Ti, Nb e/ou Zr que circunda um núcleo de oxissulfeto de Al e Ca.

2. Aço de baixa liga de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado por um teor de S de 0,0010 a 0,01%.

3. Método de produção do aço de baixa liga como definido na reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo resfriamento do aço a uma taxa de não mais do que 500°C/min de 1.500°C a 1.OOO°C durante o lingotamento do aço.