BR0314819B1

BR0314819B1 - tubo de aço sem costura de alta resistência, excelente em resistência à fratura por hidrogênio induzido e seu método de produção.

Info

Publication number: BR0314819B1
Application number: BRPI0314819-0A
Authority: BR
Inventors: Nobutoshi Murao; Nobuyuki Hisamune; Hajime Osako; Kunio Kondo
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2011-07-12
Also published as: CA2500518A1; JP2004176172A; NO20051405L; EP1546417A1; AU2003264947B2; ATE555220T1; CA2500518C; EP1546417B1; MXPA05003412A; AR041434A1; NO339589B1; AU2003264947A1; WO2004031420A1; BR0314819A

Description

Relatório Descritivo cia Patente cie invenção para "TUBO DEAÇO SEM COSTURA DE ALTA RESISTÊNCIA, EXCELENTE EM RESIS-TÊNCIA À FRATURA POR HIDROGÊNIO INDUZIDO E SEU MÉTODO DEPRODUÇÃO".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costuraexcelente em resistência à fratura por hidrogênio induzido (doravante referi-do como "resistência HIC"), que é usado como tubo para oleoduto tendo um grau 5L-X70 ou mais alto da American Petroleum Institute (API) Standard emnível de resistência.

Técnica Relativa

Em anos recentes, as condições de um poço de petróleo para opetróleo bruto e de um poço de gás para gás natural (doravante referidos em geral como "poços de petróleo e similares") tornaram-se severas e o trans-porte de petróleo bruto e de gás natural tem sido executado sob um ambi-ente severo. Como a profundidade da água é aumentada, a condição depoço para poços de petróleo e similares tendem a conter CO2, H2S1 Cl", esimilares no ambiente, e o H2S está também freqüentemente contido no pe- tróleo bruto e no gás natural.

Quando os poços de óleo e similares estão no fundo do mar, àmedida que a profundidade da água é aumentada é necessária uma tubula-ção afastada da costa com alta resistência e com uma parede espessa parasuportar a pressão da água no fundo do mar. Como tubulação afastada da costa, em tal profundidade do mar, são usados geralmente tubos de açosem costura.

Em uma tubulação usada para o transporte de petróleo bruto ougás natural contendo muito H2S, são gerados não apenas a corrosão deuma superfície do material de aço devido ao H2S, mas também um fenôme- no de fratura do material de aço tal como fratura por hidrogênio induzido ouempolamento por hidrogênio induzido ou similar (doravante referidos como"HIC" em geral) devido à absorção do hidrogênio gerado pela corrosão noaço. Esta HiC é diferente da fraíura por corrosão por tensão de sulfeto, queé convencionalmente reconhecida em um aço de alta resistência, e não de-pende da tensão externa de forma que a ocorrência de HIC é reconhecidasem tensão externa.

Quando tal HIC ocorre em uma tubulação de transporte, podelevar a um acidente de ruptura da tubulação. Como resultado tende a ocorreruma ruptura ambiental em grande escala devido ao vazamento de petróleobruto ou gás natural. Conseqüentemente, nas tubulações de transporte parapetróleo bruto e gás natural, é um ponto importante evitar-se a ocorrência deHIC.

A HIC acima mencionada é um fenômeno de fratura do materialde aço em que inclusões existentes no aço tais como MnS1 AI2O3, Cao, Case similares são mudadas, durante a laminação de um material de aço, paraoutras alongadas na direção da laminação ou em grupos comprimidos, ohidrogênio absorvido nas interfaces entre essas inclusões e a matriz de açoé acumulado e gaseificado, as rachaduras são geradas pela pressão do gásdo hidrogênio acumulado, e essas rachaduras se propagam no aço.

Para evitar a HIC, que apresenta tal comportamento no aço, fo-ram propostos vários materiais de aço para uma tubulação. Por exemplo, opedido de Patente japonesa aberta à inspeção pública n° S50-97515 propõeum aço para uma tubulação no qual é adicionado Cu: 0,2 - 0,8% ao açotendo uma resistência do grau X42 - X80 no padrão API para formar um fil-me anticorrosivo evitando portanto que o hidrogênio seja absorvido na matrizde aço.

Além disso, o pedido de Patente Japonesa aberta à inspeçãopública n° S53-106318 propõe um material de aço para uma tubulação naqual Ca: mais de 0,005% - 0,020% ou menos, que é comparativamente umagrande quantidade, é adicionado ao aço e a inclusão no aço (MnS) é tornadaesferóide por um controle de forma pelo tratamento de Ca reduzindo por-tanto a sensibilidade à fratura. Mesmo atualmente o aço resistente à HICtem sido produzido com base nessas tecnologias propostas.

Além disso, uma vez que o principal uso do aço resistente à HICé urna tubulação de transporte para petróieo bruto e gás natural, a soldabili-dade é importante. Assim um aço de baixo carbono é aplicado ao aço resis-tente à HIC, mas é difícil obter-se um aço de alta resistência devido ao baixoteor de C do aço. Por outro lado, conforme mencionado acima, os consumi-dores requerem materiais de alta resistência. Assim, para satisfazer a ne-cessidade, as seguintes etapas foram executadas: após a laminação deacabamento de um tubo de aço por laminação a quente, o tubo de aço éaquecido e resfriado bruscamente, e subseqüentemente recozido.

Tais tratamentos de têmpera e resfriamento brusco de um tubode aço laminado é eficaz para evitar uma microestrutura na forma de atadurade ferrita e perlita na qual a HIC tende a ocorrer.

Conforme mencionado acima, no material de aço para uma tu-bulação a soldabilidade é importante e é necessária uma alta resistência.

Assim, após a laminação a quente, um tubo de aço laminado é freqüente-mente submetido a ser temperado e resfriado bruscamente. Além disso, naprodução de um tubo de aço sem costura, desses pontos de vista de umasupressão de um aumento nos custos do equipamento e de eficiência deprodução, foi considerado adotar-se um tratamento aplicando-se têmpera eresfriamento brusco após o enxágüe, sem resfriar um tubo de aço laminadoe acabado até o ponto Ar3, conectando-se diretamente uma linha de lamina-ção de tubos a uma linha de tratamento térmico (doravante algumas vezesreferido somente como "resfriamento brusco/têmpera em linha (QT)").

Conseqüentemente, para melhorar a resistência à HIC de ummaterial de aço de alta resistência para uma tubulação, um tubo de aço semcostura de um material de alta resistência foi produzido temperando-se eresfriamento bruscamente após a imersão sem resfriar o tubo de aço até oponto Ar3 após a laminação a quente pelo uso de um aço previamente pro-posto no qual as inclusões (MnS) têm a forma controlada pelo tratamentocom Ca. Entretanto, foi observada a ocorrência de HIC mostrando uma for-ma de uma fratura intergranular. Assim, mesmo se o aço resistente à HICproposto no pedido de Patente japonesa aberta à inspeção pública n° S53-106318 acima descrita e similares for aplicado a um aço de alta resistência,a resistência à HiC não é necessariamente melhorada.

RESUMO DA INVENÇÃO

A presente invenção foi feita em consideração à produção de umtubo de aço sem costura tendo alta resistência e resistência à HIC1 e umobjetivo da presente invenção é fornecer um tubo de aço sem costura de altaresistência, que possa apresentar excelente resistência à HIC e seu métodode produção.

Os presentes inventores conferiram os conhecimentos sobrecomportamentos da HIC1 que ocorre em uma tubulação, para resolver o pro-blema acima mencionado.

Conforme explicado acima, a HIC é uma quebra do aço por fra-tura por hidrogênio induzido ou empolamento por hidrogênio induzido, que égerado pelos fatos de que o hidrogênio gerado pela corrosão é absorvido noaço e acumula na interface entre as inclusões no aço e a matriz do aço e segaseifica, e que a pressão do gás é aumentada mais do que o limite de elas-ticidade do aço para gerar rachaduras, que se propagam no aço.

Portanto, em uma tecnologia convencional, um controle da formadas inclusões e similares, por exemplo, foram executados de forma que ohidrogênio absorvido dificilmente se gaseifica. Entretanto, para o aço de altaresistência tendo o grau 5L-X70 ou maior da API todos os pontos de partidada HIC não estão nas inclusões, e uma fratura HIC mostra uma fratura decorrosão por tensão de sulfeto em forma de fratura, e pode apresentar umaforma de fratura intergranular.

Então a relação entre a resistência à HIC do aço e a sua micro-estrutura resfriada bruscamente foram posteriormente revistas. Como resul-tado, foi recentemente descoberto que mesmo em uma microestrutura bai-nita e/ou martensita resfriada bruscamente, a fragilidade dos limites dosgrãos é evitada precipitando-se ferrita nos limites dos grãos e mesmo seocorrer uma fenda diminuta no aço, a propagação da fratura pode ser supri-mida onde um tubo de aço tendo uma excelente resistência à HIC possa serobtido.

A presente invenção foi completada com base no conhecimentoacima mencionado e a essência cia presente invenção são os tubos de açosem costura (1) e (2) a seguir e o método de produção seguinte do tubo deaço sem costura de alta resistência.

(1) Um tubo de aço sem costura de alta resistência excelente emresistência à HIC1 caracterizado por consistir, em massa percentual, C: 0,03- 0,11%, Si: 0,05 - 0,5%, Mn: 0,8 - 1,6%, P: 0,025% ou menos, S: 0,003%ou menos, Ti: 0,002 - 0,017%, Al: 0,001 - 0,1%, Cr: 0,05 - 0,5%, Mo: 0,02 -0,3%, V: 0,02 - 0,20%, Ca: 0,0005 - 0,005%, N: 0,008% ou menos e O (oxi-gênio): 0,004% ou menos, e o saldo sendo Fe e impurezas, e também ca- racterizado pelo fato de que a microestrutura do aço é bainita e/ou marten-sita, a ferrita é precipitada nos limites dos grãos e o limite superior de esco-amento é de 483 MPa ou mais.

(2) Um tubo de aço sem costura de alta resistência, em adiçãoao tubo de aço sem costura (1) acima mencionado, também preferivelmente contendo, em massa percentual, pelo menos um entre Cu: 0,05 - 0,5% e Ni:0,05 - 0,5%.

(3) Um método de produção de um tubo de aço sem costura dealta resistência excelente em resistência à HIC, caracterizado pelo fato deque após a laminação de uma barra tendo uma composição descrita nositens (1) ou (2) mencionados acima até um tubo de aço sem costura por la-minação a quente, o mencionado tubo de aço sem costura é imediatamenteimerso e então resfriado a uma temperatura de partida de resfriamento brus-co de (ponto Ar3 + 50°C) até HOO0C e a uma taxa de resfriamento de 5°C/sou mais, e então o mencionado tubo de aço sem costura é recozido a 550°C até os pontos Aci, onde é produzido um tubo de aço sem costura cuja mi-croestrutura do aço é bainita e/ou martensita, a ferrita é precipitada nos li-mites dos grãos e o limite de escoamento é de 483 MPa ou mais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista mostrando uma fotografia de uma micro- estrutura de um tubo de aço sem costura com HIC inferior; e

A Figura 2 é uma vista mostrando uma fotografia de uma micro-estrutura de um tubo de aço sem costura excelente em resistência à HIC.DESCRIÇÃO DETALHADA DA MQDALiDADE PREFERIDA

Serão explicadas as razões para definir uma composição quími-ca, uma microestrutura de tubo de aço e um método de produção comoaqueles descritos acima na presente invenção. Inicialmente será descrita arazão para definir a composição química de um tubo de aço sem costuraconforme a presente invenção. Nas descrições a seguir, a composição quí-mica é apresentada em% em massa.

1. Composição química do açoC: 0,03-0,11%C (carbono) é um elemento necessário para aumentar a tempe-rabilidade e para aumentar a resistência do aço. Quando o teor de C é demenos de 0,03%, a temperabilidade é diminuída, e é difícil de se assegurar aalta resistência. Por outro lado, quando o teor de C excede 0,11%, em umcaso onde o QT é aplicado, o aço tende a ter uma microestrutura completa-mente temperada tal como uma bainita e/ou martensita ou similar, onde aresistência à HIC do aço não é apenas diminuída mas também a soldabili-dade é diminuída.

Si: 0,05 - 0,5%

Si (silício) é adicionado ao aço com o propósito de desoxidaçãodo aço, e contribui para um aumento na resistência e um aumento da resis-tência ao amolecimento durante o recozimento do aço. Para se obter essesefeitos, a adição de 0,05% ou mais de Si é necessária. Entretanto, uma vezque a adição de Si em excesso diminui a dureza do aço, o teor de Si foiajustado para 0,5% ou menos.

Mn: 0,8-1,6%

Mn (manganês) é um elemento eficaz para aumentar a tempera-bilidade do aço para aumentar a sua resistência e para aumentar a viabilida-de a quente do aço. Particularmente para aumentar a viabilidade a quentedo aço são necessários 0,8% ou mais de Mn. Entretanto, uma vez que aadição em excesso de Mn diminui a dureza e a soldabilidade do aço, o teorde Mn foi ajustado para 1,6% ou menos.Ρ: 0,025% ou menos

P (fósforo) existe no aço como impureza. Uma vez que a segre-gação do P nos limites dos grãos deteriora aço, o teor de P foi ajustado para0,025% ou menos. O teor de P é preferivelmente 0,015% ou menos, e maispreferivelmente de 0,009% ou menos.

S: 0,003% ou menos

S (enxofre) existe no aço como impureza. Uma vez que o S gerasulfetos tais como MnS e similares e deteriora a resistência à HIC1 o teor deS foi ajustado para 0,003% ou menos. O teor de S é preferivelmente 0,002%ou menos, e mais preferivelmente 0,001% ou menos.

Ti: 0,002-0,017%

Ti (titânio) é um elemento eficaz para prevenir fraturas na barra.

Para apresentar esse efeito, é necessário um teor de Ti de 0,002% ou mais.

Por outro lado, uma vez que uma adição excessiva de Ti deteriora a durezado aço, o teor de Ti foi ajustado para 0,017% ou menos, e preferivelmente0,010% ou menos.

Al: 0,001-0,10%

Al (alumínio) é um elemento indispensável para desoxidação doaço. Quando o teor de Al é muito pequeno, a desoxidação torna-se insufici-ente e são gerados defeitos de superfície na barra para deteriorar as pro-priedades do aço. Assim, o teor de Al foi ajustado para 0,001% ou mais. Poroutro lado, uma adição excessiva de Al gera fraturas na barra, que levam àdeterioração das propriedades do aço. Assim, o teor de Al foi ajustado para0,10% ou menos, e preferivelmente para 0,040% ou menos.

Cr: 0.05 - 0.5%

Cr (cromo) é um elemento para aumentar a resistência do aço.O efeito significativo pode ser obtido pela adição de 0,05% ou mais de Cr.

Entretanto, uma vez que uma adição excessiva de Cr satura o efeito, o teorde Cr foi ajustado para 0,5% ou menos.

Mo: 0,02 - 0,3%

Mo (molibdênio) é um elemento para aumentar a resistência doaço. O efeito significativo pode ser obtido pela adição de 0,02% ou mais deMo. Entretanto, urna vez que urna adição excessiva cie Mo satura o efeito, oteor de Mo foi ajustado para 0,3% ou menos.

V: 0,02 - 0,20%

V (vanádio) é um elemento para aumentar a resistência do aço.

O efeito significativo pode ser obtido pela adição de 0,02% ou mais de V.Entretanto, uma vez que uma adição excessiva de V satura o efeito, o teorde V foi ajustado para 0,20% ou menos e preferivelmente 0,09% ou menos.

Ca: 0,0005 - 0,005%

Ca (cálcio) é usado para controle da forma das inclusões. Paraaumentar a resistência à HIC tornando as inclusões de MnS esféricas, é ne-cessário um teor de Ca de 0,0005% ou mais. Por outro lado, quando o teorde Ca excede 0,005%, o efeito é saturado e posteriormente o efeito nãopode ser exibido. Adicionalmente, as inclusões de Ca tendem a ser em gru-pos de forma que a resistência à HIC é diminuída. Conseqüentemente, olimite superior do teor de Ca foi ajustado para 0,005%.

N: 0,008% ou menos

N (nitrogênio) existe no aço como impureza. Quando o teor de Né aumentado, são geradas fraturas na barra de forma que as propriedadesdo aço se deterioram. Assim, o teor de N foi ajustado para 0,008% ou me-nos. Preferivelmente o teor de N é de 0,006% ou menos.

O (oxigênio): 0,004% ou menos

O teor de O significa o teor total de oxigênio solúvel no aço e deoxigênio nas inclusões oxidas. Esse teor de O é substancialmente o mesmoque o teor de O nas inclusões óxidas no aço suficientemente desoxidado. Portanto, à medida que o teor de O é aumentado, existem inclusões óxidasaumentadas no aço diminuindo portanto a resistência à HIC. Conseqüente-mente, teores menores de O são melhores e o teor de O foi ajustado para0,004% ou menos.

Cu (cobre): 0,05 - 0,5%, Ni (níquel): 0,05 - 0,5%

Esses elementos são para aumentar a resistência do aço. As-sim, quando a resistência do aço deve ser garantida, um dos elementos oumesmo ambos podem estar contidos. O efeito torna-se significativo a cadateor de Cu, Ni ue 0,05% ou mais. Entreíanto, uma vez que uma adição ex-cessiva de qualquer elemento satura o efeito, o teor de cada elemento foiajustado para 0,5% ou menos.

Nb: O teor de Nb (nióbio) não influencia na resistência à HIC ena resistência do aço. Assim o elemento Nb pode ser considerado como umelemento impureza, e seu teor não é definido na presente invenção. Entre-tanto, quando o teor de Nb excede 0,1%, efeitos indesejáveis tais como de-terioração da dureza do aço tornam-se significativos. Assim, a faixa de teorde Nb é preferivelmente de 0,1% ou menos.

2. Microestrutura do tubo de aço e seu método de produção

No tubo de aço sem costura da presente invenção, uma micro-estrutura do tubo de aço deve ser uma microestrutura temperada tal comouma bainita e/ou uma martensita para garantir a resistência do grau 5L-X70ou mais pelo uso de um aço de comparativamente baixo C conforme mos-trado pelas composições químicas acima mencionadas. Para se obter a mi-croestrutura é preferivelmente aplicado o QT na linha.

Entretanto, uma vez que apenas uma bainita e/ou uma marten-sita totalmente temperadas tendem a gerar a HIC, que apresenta a forma deuma fratura intergranular tal como fratura por corrosão por tensão de sulfeto,é importante precipitar-se ferrita nos limites dos grãos.

Na presente invenção a precipitação de ferrita nos limites dosgrãos de bainita e/ou martensita tem o efeito de evitar a geração de HIC, queapresenta uma forma de uma fratura intergranular tal como uma fratura porcorrosão por tensão de sulfeto, enquanto garante a resistência do grau 5L-X70 ou maior.

A Figura 1 é uma vista mostrando uma fotografia da microestru-tura de um tubo de aço sem costura inferior em resistência à HIC. A micro-estrutura na Figura 1 é uma estrutura causticada por um nital e apresentauma bainita e/ou martensita plenamente temperada na qual os limites dosgrãos da austenita anterior podem ser claramente reconhecidos. No caso detal microestrutura, tende a ser gerado uma HIC que apresenta a forma deuma fratura intergranular, tal como fratura por corrosão por tensão de sulfe-to.

Ao contrário, a Figura 2 é uma vista mostrando uma fotografia damicroestrutura de um tubo de aço sem costura excelente em resistência àHIC relativa à presente invenção. A Figura 2 mostra uma microestruturacausticada por um nital como na Figura 1. Como uma fase ferrita é geradanos limites dos grãos, os limites dos grãos austeníticos anteriores não sãoclaros na microestrutura. No caso de tal microestrutura, a HIC, que mostrauma forma de fratura intergranular, não ocorreu.

Na presente invenção, definindo-se a microestrutura acima des-crita enquanto se usa uma barra contendo a composição química definidapela presente invenção como um material, pode ser obtido um tubo de açosem costura excelente na performance almejada, isto é, a HIC. Um métodode produção preferível para se obter o tubo de aço sem costura que satisfa-ça a microestrutura e a alta resistência simultaneamente é mostrado a se- guir.

Isto é, após aquecer-se e laminar-se uma barra até a forma deum tubo de aço por trabalho a quente, o tubo de aço obtido é imerso imedi-atamente até uma temperatura de (ponto Ar3 + 50°C) ou mais pelo uso deum forno de imersão sem resfriá-lo até o ponto Ar3 e é resfriado brusca- mente.

Quando a temperatura de partida do resfriamento brusco("quenching") for menor que (ponto Ar3 + 50°C), é gerada uma variação naresistência. Por outro lado, quando a temperatura de partida do resfriamentobrusco é aumentada, a dureza do tubo de aço é significativamente diminuí- da. Assim, a temperatura de partida do resfriamento brusco deve ser 11OO0Cou menos. Portanto, a temperatura de partida do resfriamento brusco éajustada para (ponto Ar3 + 50°C) até 1100°C.

O resfriamento brusco do tubo de aço laminado e acabado éexecutado resfriando-se o mesmo até a temperatura ambiente, por exemplo, enquanto mantém a taxa de resfriamento de 5°C/s. Quando a taxa de resfri-amento durante esse resfriamento brusco for menor que 5°C/s, uma micro-estrutura incluindo martensita e bainita necessária para se obter a resistên-cia necessária não pode ser garantida. Assim, a taxa de resfriamento de5°C/s ou mais pode ser mantida.

Para evitar a redução da resistência em uma zona afetada pelocalor de soldagem, uma temperatura de recozimento de 550°C ou mais énecessária. Entretanto, quando a temperatura de resfriamento brusco exce-de o ponto Aci, a resistência do tubo de aço é diminuída. Conseqüente-mente, o recozimento deve ser executado sob uma condição de temperaturade 550°C até o ponto Ac1.

A presente invenção não limita as etapas de produção até a la-minação de acabamento de um tubo de aço a partir de uma barra, que é ummaterial de partida. Alternativamente, adotando-se, por exemplo, um Iamina-dor com mandril Mannesmann para processar uma barra lingotada por umamáquina de Iingotamento contínuo ou uma barra obtida pela laminação emum laminador de blocos, é aquecida após o lingotamento e uma carcaça ocaé obtida por um Iaminador inclinado. Após isto, uma barra de mandril é inse-rida no tubo para laminá-lo, é executada uma laminação de acabamentopelo uso de um calibrador ou de um redutor.

Nota-se que mesmo em outros métodos de produção diferentesdos métodos descritos no mencionado item (3) da presente invenção, umtubo de aço sem costura tendo as composições químicas e a microestruturadefinidas nos mencionados itens (1) e (2) da presente invenção pode obter aresistência à HIC da presente invenção.

Exemplo 1

Alguns tipos de aço, tendo composições químicas mostradas naTabela 1, foram fundidos por um conversor. As barras produzidas pelo Iin-gotamento contínuo foram aquecidas até 1100°C ou mais e uma carcaçaoca foi obtida pelo uso de uma broca de cilindro inclinado. Essas carcaçasocas foram laminadas e acabadas até tubos de aço por um laminador demandril e um calibrador. Após isto e sem resfriar os tubos de aço até o pontoAr3 ou menos, eles foram imersos a 950°C e submetidos ao tratamento deresfriamento brusco e o recozimento para produzir tubos de aço sem costu-ra. Os tamanhos dos tubos de aço e as condições do tratamento térmicoestão mostrados na Tabeia 2. Nesse caso, a taxa de resfriamento foi ajusta-da para 30°C/s.

Os espécimes do ensaio de tração da JIS 12 foram tirados dostubos de aço obtidos como ensaios de tração e foram medidos o limite deresistência à tração (TS) e o limite de elasticidade (YS). Nota-se que os en-saios de tração foram executados de acordo com a JIS Z 2241.

Além disso, espécimes tendo espessuras de 12 a 20 mm, largu-ras de 20mm e comprimentos de 100 mm foram tiradas para os testes deresistência à HIC. Os espécimes foram imersos em uma solução aquosa deH2S saturado 0,5% CH3COOH - 5% NaCI (temperatura de 25°C, pH = 2,7 -4,0, o assim chamado ambiente NACE) por 96 horas, e as razões de área defratura (CAR (%)) foram medidas. Esses resultados estão mostrados na Ta-bela 2.

Além disso, após os testes de resistência à HIC, as seçõestransversais dos espécimes do teste de HIC foram cortados e suas microes-truturas foram observadas em um microscópio ótico. Os resultados obtidosda observação estão mostrados na Tabela 2.

Como pode ser visto na Tabela 2, todas as folhas de nos 1 a 14de acordo com o exemplo da presente invenção satisfazem a resistência dograu 5L-X70, e têm uma excelente condição de CAR=0%.

Por outro lado, o aço de n° 15 em exemplos comparativos temteores de C e de O que estão fora da definição da presente invenção, e aferrita não é precipitada na interface e por isso um resultado deteriorado deCAR = 12,6% foi obtido. Também o teor de C do aço n° 16 está fora dos va-Iores especificados da presente invenção, e a ferrita não existe nos limitesdos grãos, por isso um resultado deteriorado de CAR = 7,9% foi obtido.

Além disso, o aço n° 17 nos exemplos comparativos tem um teorde O fora dos valores especificados da presente invenção e um resultadodeteriorado de CAR = 6,2% foi obtido pela inclusão. O aço n° 18 tem um teorde Ca fora da definição da presente invenção e um resultado deteriorado deCAR = 3,6% foi obtido devido à inclusão.<table>table see original document page 14</column></row><table><table>table see original document page 15</column></row><table><table>table see original document page 16</column></row><table>Nos exemplos comparativos, o aço de n° 19 tem teor de Mn forados valores especificados da presente invenção e não existe ferrita na inter-face e por isso um resultado deteriorado de CAR = 10,8% foi obtido, Alémdisso, o aço de n° 20 tem teor de C fora dos valores especificados da pre-sente invenção, portanto não pode satisfazer a resistência do grau 5L-X70,mesmo se o resultado de CAR = 0% foi excelente.

Além disso, nos exemplos comparativos, o aço n° 21 tem umteor de Ca fora dos valores especificados da presente invenção e um resul-tado deteriorado de CAR = 9,4% foi obtido devido às inclusões.

Exemplo 2

Para confirmar os efeitos de condições de tratamento térmico, oaço de n° 3 na Tabela 1 foi fundido por um conversor, e uma barra produzidapor Iingotamento contínuo foi aquecida até HOO0C ou mais e uma carcaçaoca foi obtida pelo uso de um Iaminador inclinado. A carcaça oca foi Iamina- da e acabada até um tubo de aço por um mandril e um calibrador. Após istoo tubo de aço foi resfriado em uma faixa de 920°C até 20°C, e os tubos deaço sem costura foram produzidos mudando-se a temperatura de partida doresfriamento, a taxa de resfriamento e a temperatura de recozimento. Ostamanhos dos tubos de aço produzidos e as condições de tratamento térmi-co estão mostrados na Tabela 3. Nesse caso, o ponto Ar3 do aço testado n°3 foi 768°C, e o seu ponto Aci foi 745°C.

Como no exemplo 1, os espécimes de teste de tração da JIS 12foram tirados e como testes de limite de resistência à tração (TS) e limite deelasticidade (YS) foram medidos. Posteriormente, testes de resistência à HIC foram executados sob as mesmas condições como no Exemplo 1, e arazão de área de fraturas (CAR (%)) foi medida. Além disso, após o teste deresistência à HIC, as seções transversais dos espécimes de teste de HICforam cortados e a observação da sua microestrutura foi executada em ummicroscópio ótico. Esses resultados estão mostrados na Tabela 3.<table>table see original document page 18</column></row><table>Como é aparente dos resultados cia Tabela 3, os aços cios testesnos 22 a 28 conforme os exemplos da presente invenção satisfazem as con-dições de tratamento térmico especificadas na presente invenção, e todos osseus aços satisfazem a resistência do grau 5L-X70, e têm uma excelentecondição de CAR = 0%.

Por outro lado, o aço do teste n° 29, nos exemplos comparativosadota uma temperatura de resfriamento brusco que está fora dos valoresespecificados da presente invenção, e a ferrita não é precipitada nos limitesdos grãos por isso um resultado deteriorado de CAR = 7,4% foi obtido. Tam-bém o aço do teste n° 30 adota uma temperatura de recozimento que estáfora dos valores especificados da presente invenção e a resistência nãopode satisfazer o grau 5L-X70.

Também, nos exemplos comparativos, o aço do teste n° 31adota uma taxa de resfriamento fora dos valores especificados da presenteinvenção e a microestrutura do aço é uma microestrutura ferrita-perlita, porisso a resistência do aço não pode satisfazer o grau 5L-X70.

Além disso, uma vez que no aço do teste n° 32 a temperatura departida do resfriamento brusco foi de menos que (ponto Ar3 + 50°C), a re-sistência do aço não pode satisfazer o grau 5L-X70.

Além disso, nos exemplos comparativos o aço do teste n° 33 nãopode garantir uma temperatura de recozimento de 550°C ou mais, um testeadicional de soldagem foi executado e foi descoberto que a resistência foireduzida em uma zona da soldagem afetada pelo calor.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

No tubo de aço sem costura e no seu método de produção con-forme a presente invenção, as composições químicas dos aços, a microes-trutura do aço, e a precipitação de ferrita nos limites dos grãos nos aços sãoespecificados. Conseqüentemente, o aço pode obter alta resistência e umaexcelente e estável resistência à HIC. Também, especificando-se as condi-ções em um caso onde um QT na linha é aplicado a uma tubulação tendouma excelente resistência à HIC e alto limite de escoamento de 483 MPa oumais pode ser fornecido sem inibir o custo ou sem economia de custo doprocesso cie tratamento térmico e a meinoria cia produtividade. Portanto, otubo de aço sem costura e seu método de produção da presente invençãopodem ser amplamente utilizados em campos técnicos que requeiram umtubo de aço sem costura de alta resistência e excelente em resistência à HIC.

Claims

1. Tubo de aço sem costura de alta resistência excelente emresistência à fratura por hidrogênio induzido, caracterizado pelo fato de queconsiste, em % em massa, em C: 0,03 - 0,11%, Si: 0,05 - 0,5%, Mn: 0,8 --1,6%, P: 0,025% ou menos, S: 0,003% ou menos, Ti: 0,002 - 0,017%, Al:-0,001 - 0,10%, Cr: 0,05 - 0,5%, Mo: 0,02 - 0,3%, V: 0,02 - 0,20%, Ca: --0.0005 - 0,005%, N: 0,008% ou menos, e O (oxigênio): 0,004% ou menos, eo saldo sendo Fe e impurezas, e também caracterizado pelo fato de que amicroestrutura do aço é bainita e/ou martensita, a ferrita é precipitada noslimites dos grãos e o limite de escoamento é de 483 MPa ou mais.

2. Tubo de aço sem costura de alta resistência excelente emresistência à fratura por hidrogênio induzido de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que contém, ainda, em % em massa, pelo me-nos um entre Cu: 0,05 - 0,5% e Ni: 0,05 - 0,5%.

3. Método de produção de um tubo de aço sem costura de altaresistência excelente em resistência à fratura por hidrogênio induzido, carac-terizado pelo fato de que, após a laminação de uma barra tendo uma com-posição, como definida na reivindicação 1, em um tubo de aço por laminaçãoa quente, o mencionado tubo de aço sem costura é imediatamente imerso eentão resfriado a uma temperatura de partida de têmpera de (ponto Ar3 +-50°C) até 11OO°C e a uma taxa de resfriamento de 5°C/s ou mais, e, em se-guida, o mencionado tubo de aço sem costura é recozido a 550°C até ospontos Ac-i, onde é produzido um tubo de aço sem costura no qual a micro-estrutura do aço é bainita e/ou martensita, a ferrita é precipitada nos limitesdos grãos e o limite de escoamento é de 483 MPa.

4.

Método de produção de um tubo de aço sem costura de altaresistência excelente em resistência à fratura por indução de hidrogênio, ca-racterizado pelo fato de que, após a laminação da barra tendo uma compo-sição, como definida na reivindicação 2, até um tubo de aço sem costura porlaminação a quente, o mencionado tubo de aço sem costura é imediata-mente imerso e então resfriado a uma temperatura de partida de têmpera(ponto Ar3 + 50°C) até 1100°C e a uma taxa de resfriamento de 5°C/s oumais, e então o mencionado tubo de aço sem costura é recozido a 550°C atéos pontos Aci, onde é produzido um tubo de aço sem costura no qual a mi-croestrutura do aço é bainita e/ou martensita, a ferrita é precipitada nos limi-tes dos grãos e o limite de escoamento é de 483 MPa.