BR112012005005B1

BR112012005005B1 - STAINLESS STEEL DUPLEX

Info

Publication number: BR112012005005B1
Application number: BR112012005005-2A
Authority: BR
Inventors: Hisashi Amaya; Hideki Takabe; Kazuhiro Ogawa
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2023-01-24
Also published as: IN2012DN01250A; AU2010293591B2; MX352395B; CA2770378A1; EP2476771B1; EP2902525B1; MX2012002870A; EP2476771A4; EP2476771A1; JP4640536B1; EP2902525A1; AU2010293591A1; CN102482746A; US20120177529A1; JPWO2011030709A1; WO2011030709A1; BR112012005005A2; CN102482746B; CA2770378C

Abstract

Fornecer um aço inoxidável dúplex excelente na soldabilidade durante a soldagem de grande entrada de calor e excelente na resistênvia ao craqueamento por corrosão por tensão em um ambiente de cloreto que contém gases associados corrosivos. Solução. Um aço inoxidável dúplex que tem uma composição química que consiste, % em massa, em C: 0,003% ou menos,: 0,2 a 1%, Mn: 5,0% ou menos, P: 0,40% ou menos, S: 0,010% ou menos, Al sol.: 0.040% ou menos, Ni: 4 a 8%, Cr: 20 a 28%, Mo: 0,5 a 2,0%, Cu: mais do que 2,0% e 4,0% ou menos de N: 0,1 a 0,35%, e opcionalmente contém um ou mais selecionados dentr V, Ca, Mg, B e um meta(is) terra-rara, com o equilíbrio sendo Fe e impurezas; em que o aço inoxidável dúplex satisfaz as relações das fórmulas (1) e (2) a seguir: 2,2Cr + 7Mo + 3Cu >66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni 12 (Cu + 30N) (2) em que os spimbolos de elementos nas fórmulas (1) e (2), respectivamente, representam os teores (unidade: % de massa) dos elementos no aço.Provide a duplex stainless steel that is excellent in weldability during high heat input welding and excellent in resistance to stress corrosion cracking in a chloride environment that contains corrosive associated gases. Solution. A duplex stainless steel having a chemical composition consisting, % by mass, of C: 0.003% or less, Mn: 5.0% or less, P: 0.40% or less, S: 0.010% or less, Al sol.: 0.040% or less, Ni: 4 to 8%, Cr: 20 to 28%, Mo: 0.5 to 2.0%, Cu: more than 2.0% and 4.0% or less N: 0.1 to 0.35%, and optionally contains one or more selected from V, Ca, Mg, B and a rare earth meta(s), with the balance being Fe and impurities; in which the duplex stainless steel satisfies the relationships of formulas (1) and (2) below: 2.2Cr + 7Mo + 3Cu >66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni 12 (Cu + 30N) (2) in which the spimbolos of elements in formulas (1) and (2), respectively, represent the contents (unit: mass %) of the elements in the steel.

Description

Technical Field

[001] A presente invenção refere-se a um aço inoxidável duplex de ferrita- austenita excelente na resistência ao trincamento por corrosão sob tensão, em particular a um aço inoxidável duplex adequado como um material de aço para tubos de duto que transportam petróleo, gás natural ou similares.[001] The present invention relates to a ferrite-austenite duplex stainless steel excellent in resistance to stress corrosion cracking, in particular to a duplex stainless steel suitable as a steel material for pipeline pipes carrying oil, gas natural or similar.

Background of the Technique

[002] Em petróleo e gás natural produzido de campos de óleo e campos de gás, tais gases corrosivos como o gás dióxido de carbono (CO2) e o sulfeto de hidrogênio (H2S) estão presentes como gases associados. Em tubos de duto que transportam tal petróleo e gás natural altamente corrosivo, trincamento por corrosão sob tensão (SCC), trincamento por tensão por sulfeto (SSC), e a corrosão geral funcionando como um fator para redução de espessura de parede e similares oferecem problemas. Em particular, o trincamento por corrosão sob tensão (SCC) e o trincamento por tensão por sulfeto (SSC) são rápidos na taxa de progressão, por conseguinte, o tempo em que a rachadura penetra nos tubos de duto é curto, e tal penetração ocorre localmente para oferecer problemas mais sérios. Consequentemente, exige-se que os materiais de aço para tais tubos de duto conforme previamente mencionado tenham excelente resistência à corrosão.[002] In oil and natural gas produced from oil fields and gas fields, such corrosive gases as carbon dioxide gas (CO2) and hydrogen sulfide (H2S) are present as associated gases. In pipeline pipes carrying such highly corrosive oil and natural gas, stress corrosion cracking (SCC), sulfide stress cracking (SSC), and general corrosion functioning as a factor for thinning of wall thickness and the like pose problems. . In particular, stress corrosion cracking (SCC) and sulfide stress cracking (SSC) are fast in rate of progression, therefore, the time when the crack penetrates the pipeline pipes is short, and such penetration occurs locally to offer more serious problems. Consequently, steel materials for such pipeline pipes as previously mentioned are required to have excellent corrosion resistance.

[003] Como materiais de aço excelentes na resistência à corrosão, o que é chamado de aços inoxidáveis duplex compostos de fases de ferrita-austenita foi até aqui utilizado. Por exemplo, o Documento de Patente 1 descreve um aço inoxidável duplex que contém Cu em um teor de 1 a 3% e melhorado na resistência à corrosão em ambientes de cloreto e sulfeto. O Documento de Patente 2 descreve um aço inoxidável duplex em que a intensidade, dureza e resistência à água do mar são melhorados mediante a regulação apropriada dos teores de Cr, Ni, Cu, Mo, N e W e mediante o controle da fração de área da fase de ferrita para 40% até 70%. Lista de Citação Documento de Patente 1 WO 96/18751 Documento de Patente 2 JP2003-171743A[003] As steel materials excellent in corrosion resistance, what is called duplex stainless steels composed of ferrite-austenite phases have been used heretofore. For example, Patent Document 1 describes a duplex stainless steel that contains Cu in a content of 1 to 3% and has improved corrosion resistance in chloride and sulfide environments. Patent Document 2 describes a duplex stainless steel in which the strength, hardness and resistance to sea water are improved by properly regulating the Cr, Ni, Cu, Mo, N and W contents and by controlling the area fraction from the ferrite phase to 40% to 70%. Citation List Patent Document 1 WO 96/18751 Patent Document 2 JP2003-171743A

Summary of the Invention Technical problem

[004] No aço inoxidável duplex descrito no Documento de Patente 1, a degradação da resistência à corrosão da zona de solda tende a ocorrer durante a soldagem de grande entrada de calor. No aço inoxidável duplex descrito no Documento de Patente 2, os compostos intermetálicos precipitam na zona de solda durante a soldagem de grande entrada de calor e, por conseguinte, a fragilização e degradação da resistência à corrosão tendem a ocorrer na zona de solda e, adicionalmente, na suposição de o transporte de petróleo ou gás natural insuficiente ser a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão em um ambiente de cloreto que contém gases associados corrosivos tais como o gás dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio.[004] In the duplex stainless steel described in Patent Document 1, degradation of the corrosion resistance of the weld zone tends to occur during welding with high heat input. In the duplex stainless steel described in Patent Document 2, intermetallic compounds precipitate in the weld zone during high heat input welding and therefore embrittlement and corrosion resistance degradation tend to occur in the weld zone and additionally , on the assumption that insufficient oil or natural gas transport is resistance to stress corrosion cracking in a chloride environment that contains corrosive associated gases such as carbon dioxide gas and hydrogen sulfide.

[005] A presente invenção foi realizada com a finalidade de resolver os problemas previamente mencionados, e um objetivo da presente invenção é fornecer um aço inoxidável duplex excelente na soldabilidade durante a soldagem de grande entrada de calor e excelente na resistência ao trincamento por corrosão sob tensão no ambiente de cloreto que contém gases associados corrosivos.[005] The present invention was carried out with the aim of solving the previously mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a duplex stainless steel excellent in weldability during high heat input welding and excellent in resistance to corrosion cracking under voltage in the chloride environment which contains corrosive associated gases.

Solution to the Problem

[006] Os presentes inventores realizaram uma série de vários experimentos e estudos detalhados com a finalidade de realizar em um aço inoxidável duplex a melhora da soldabilidade durante a soldagem de grande entrada de calor e a melhora da resistência ao trincamento por corrosão sob tensão no ambiente de cloreto. Consequentemente, os presentes inventores obtiveram as conclusões de (a) a (f) a seguir. (a) A resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de um aço inoxidável duplex pode ser melhorada mediante a intensificação com Mo do filme de passivação principalmente composto de Cr. Por outro lado, com a finalidade de impedir a precipitação de compostos intermetálicos durante a soldagem de grande entrada de calor, é necessário regular os teores de Cr e Mo. Entretanto, em um ambiente de cloreto de alta temperatura que contém gás dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio, quando os teores de Cr e Mo são reduzidos, é impossível obter qualquer resistência ao trincamento por corrosão sob tensão excelente nas proximidades de uma zona de solda. (b) A fim de melhorar a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão enquanto os teores de Cr e Mo são regulados, é apenas exigido que o filme de passivação principalmente composto de Cr seja capaz de ser intensificado com um elemento que não Mo. Nesta conexão, o Cu é um elemento que tem uma função de reduzir a taxa de corrosão de um material de aço em um ambiente acidífero. Consequentemente, a inclusão de Cu em um teor apropriado além de Cr e Mo permite estabilizar o filme de passivação e intensificar o filme de passivação.[006] The present inventors carried out a series of various experiments and detailed studies with the purpose of performing in a duplex stainless steel the improvement of weldability during welding with high heat input and the improvement of resistance to cracking due to stress corrosion in the environment chloride. Accordingly, the present inventors have reached the conclusions of (a) to (f) below. (a) The stress corrosion cracking resistance of a duplex stainless steel can be improved by enhancing the passivation film mainly composed of Cr with Mo. On the other hand, in order to prevent the precipitation of intermetallic compounds during high heat input welding, it is necessary to regulate the Cr and Mo contents. However, in a high temperature chloride environment containing carbon dioxide gas and hydrogen sulfide, when the Cr and Mo contents are reduced, it is impossible to obtain any excellent stress corrosion cracking resistance in the vicinity of a weld zone. . (b) In order to improve stress corrosion cracking resistance while the Cr and Mo contents are regulated, it is only required that the passivation film mainly composed of Cr be capable of being intensified with an element other than Mo. In this connection, Cu is an element that has a function of reducing the corrosion rate of a steel material in an acidic environment. Consequently, the inclusion of Cu in an appropriate content in addition to Cr and Mo allows stabilizing the passivation film and intensifying the passivation film.

[007] A Figura 4 é um gráfico em que para os aços inoxidáveis duplex que têm várias composições químicas, utilizado nos Exemplos descritos mais adiante, o teor (% em massa) de "Cr" é plotado no eixo geométrico X e o teor (% em massa) de "7Mo + 3Cu" é plotado no eixo geométrico Y. Com a linha reta de “7Mo + 3Cu = -2,2Cr + 66” como um limite, o gráfico pode ser dividido na seção direita superior da "determinação (O) de não ocorrência de trincamento por corrosão sob tensão" e a seção esquerda inferior da "determinação (x) de ocorrência de trincamento por corrosão sob tensão."[007] Figure 4 is a graph in which for duplex stainless steels that have various chemical compositions, used in the Examples described later, the content (% by mass) of "Cr" is plotted on the X axis and the content ( % by mass) of "7Mo + 3Cu" is plotted on the Y-axis. With the straight line of "7Mo + 3Cu = -2.2Cr + 66" as a limit, the graph can be divided into the upper right section of the "determination (O) of non-occurrence of stress corrosion cracking" and the lower left section of the "Determination (x) of occurrence of stress corrosion cracking."

[008] Consequentemente, pode ser derivado que por conter Cr, Mo e Cu de modo a satisfazer a relação da fórmula (1) a seguir, o filme de passivação pode ser intensificado: 2,2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) em que os símbolos de elementos na fórmula (1) respectivamente representam os teores (unidade: % de massa) dos elementos no aço.[008] Consequently, it can be derived that by containing Cr, Mo and Cu in order to satisfy the relationship of formula (1) below, the passivation film can be intensified: 2.2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) where the element symbols in formula (1) respectively represent the contents (unit: % by mass) of the elements in the steel.

[009] Quando o teor de Cu é igual a 2% ou menos % em massa, nenhuma resistência à corrosão suficiente é obtida. Consequentemente, exigido que o Cu esteja contido em um teor que excede 2%. (c) Quando um aço inoxidável duplex é soldado, a microestrutura nas proximidades da zona de solda é aquecida em um curto tempo e depois resfriado em um curto tempo. A fim de impedir a precipitação do composto intermetálico (a fase sigma) em tal microestrutura em que o aquecimento e o resfriamento são conduzidos em um curto tempo, é importante suprimir a nucleação e o crescimento nuclear da fase sigma. (d) A força motriz para a nucleação da fase sigma é aumentada com o aumento do teor de Ni. Consequentemente, quando apenas a supressão da produção da fase sigma é considerada, Ni tem apenas que não estar contido. Entretanto, quando o Ni não está contido, a razão entre a fase de ferrita e a fase austenita amplamente desvia de 1:1, e a dureza e a resistência à corrosão são degradadas. Consequentemente, com a finalidade de suprimir a produção da fase sigma enquanto a degradação da dureza e a degradação da resistência à corrosão são impedidas, exige-se que o Ni esteja contido em um teor apropriado dependendo dos teores de Cu e N. Especificamente, por conter o Ni de modo a satisfazer a relação da fórmula (2) a seguir, a produção da fase sigma pode ser suprimida sem degradar a dureza e a resistência à corrosão: Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) em que os símbolos de elementos na fórmula (2) respectivamente representam os teores (unidade: % de massa) dos elementos no aço.[009] When the Cu content is equal to 2% or less wt%, no sufficient corrosion resistance is obtained. Consequently, Cu is required to be contained in a content that exceeds 2%. (c) When a duplex stainless steel is welded, the microstructure in the vicinity of the weld zone is heated in a short time and then cooled in a short time. In order to prevent precipitation of the intermetallic compound (the sigma phase) in such a microstructure where heating and cooling are conducted in a short time, it is important to suppress nucleation and nuclear growth of the sigma phase. (d) The driving force for sigma phase nucleation is increased with increasing Ni content. Consequently, when only suppression of sigma phase production is considered, Ni has only to be uncontained. However, when Ni is not contained, the ratio between ferrite phase and austenite phase greatly deviates from 1:1, and hardness and corrosion resistance are degraded. Consequently, in order to suppress sigma phase production while preventing hardness degradation and corrosion resistance degradation, Ni is required to be contained at an appropriate level depending on the Cu and N contents. contain Ni so as to satisfy the ratio of formula (2) below, sigma phase production can be suppressed without degrading hardness and corrosion resistance: Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) where the element symbols in formula (2) respectively represent the contents (unit: % by mass) of the elements in the steel.

[0010] O lado esquerdo da fórmula (2) representa a força motriz para a precipitação da fase sigma; dentre os componentes que constituem o aço inoxidável duplex, Cr, Mo e Ni são os elementos para aumentar a força motriz para a nucleação da precipitação da fase sigma; com base em vários testes, verificou-se que os graus de contribuição de Mo e Ni são 11 vezes e 10 vezes o grau de contribuição de Cr, respectivamente.[0010] The left side of formula (2) represents the driving force for sigma phase precipitation; among the components that constitute the duplex stainless steel, Cr, Mo and Ni are the elements to increase the driving force for the nucleation of the sigma phase precipitation; based on various tests, it was found that the contribution grades of Mo and Ni are 11 times and 10 times the contribution grade of Cr, respectively.

[0011] Por outro lado, o lado direito da fórmula (2) inversamente representa a força inibitória contra a precipitação da fase sigma, e com base em vários testes, verificou-se que o grau de contribuição de N é 30 vezes o grau de contribuição de Cu, e a força inibitória de Cu é 12 vezes a força motriz de Cr.[0011] On the other hand, the right side of formula (2) inversely represents the inhibitory force against sigma phase precipitation, and based on various tests, it was found that the degree of contribution of N is 30 times the degree of contribution of Cu, and the inhibitory force of Cu is 12 times the driving force of Cr.

[0012] O mecanismo de manifestação da força inibitória contra a precipitação da fase sigma devido a Cu e N é como segue. A presença de um átomo de Cu ou de um átomo de N nas proximidades de cada um dos átomos de Ni presentes na retícula de cristal suprime a diminuição da energia de interface na interface ferrita/fase austenita, que é o local da nucleação da fase sigma; assim, a quantidade de diminuição da energia livre no momento da reação de precipitação da fase sigma é feita pequena, e, por conseguinte, a força motriz para a nucleação de cristal pode ser feita pequena para estar associada ao mecanismo de manifestação previamente mencionado. Adicionalmente, o Cu precipita na matriz como uma fase concentrada de Cu de uma maneira ultrafina, por conseguinte, um grande número de locais de nucleação da fase sigma é disperso de modo a competir contra a interface ferrita/fase austenita que é o local de nucleação apropriado, e consequentemente, ocorre um efeito para retardar a produção de fase sigma, de outro modo rápido no crescimento, no limite de ferrita/fase austenita. (e) Por conter uma quantidade apropriada de Ni para satisfazer a relação da fórmula previamente mencionada (2), os átomos de Cu e os átomos de N podem ser localizados nas proximidades dos átomos de Ni presentes na retícula de cristal. Neste caso, é possível suprimir a quantidade de diminuição da energia de interface na interface fase ferrita/fase austenita, que é o local de nucleação da fase sigma. Consequentemente, é possível reduzir a quantidade de diminuição da energia livre no momento da reação de precipitação da fase sigma, e é possível reduzir a força motriz para a nucleação da fase sigma. Consequentemente, é possível suprimir a produção da fase sigma. (f) O crescimento nuclear da fase sigma pode ser suprimido por conter uma quantidade apropriada de Cu. Especificamente, a inclusão de uma quantidade apropriada de Cu permite a precipitação de uma fase concentrada de Cu ultrafina na matriz durante a soldagem de grande entrada de calor. A fase concentrada de Cu serve como o local de nucleação da fase sigma, e, por conseguinte, mediante a precipitação de um grande número de fases concentradas de Cu de uma maneira dispersa, as fases concentradas de Cu podem ser feitas para competir contra a interface fase ferrita/fase austenita, que é o local de nucleação apropriado. Consequentemente, o crescimento da fase sigma na interface fase ferrita/fase austenita pode ser retardado.[0012] The mechanism of manifestation of the inhibitory force against sigma phase precipitation due to Cu and N is as follows. The presence of a Cu atom or an N atom in the vicinity of each of the Ni atoms present in the crystal lattice suppresses the decrease in interface energy at the ferrite/austenite phase interface, which is the site of sigma phase nucleation ; thus, the amount of free energy decrease at the time of the sigma phase precipitation reaction is made small, and therefore the driving force for crystal nucleation can be made small to be associated with the previously mentioned manifestation mechanism. Additionally, Cu precipitates in the matrix as a concentrated Cu phase in an ultrafine manner, therefore, a large number of sigma phase nucleation sites are dispersed in order to compete against the ferrite/austenite phase interface which is the nucleation site. appropriate, and consequently, an effect occurs to retard sigma phase production, otherwise rapid in growth, at the ferrite/austenite phase boundary. (e) Because it contains an appropriate amount of Ni to satisfy the relationship of the previously mentioned formula (2), the Cu atoms and the N atoms can be located in close proximity to the Ni atoms present in the crystal lattice. In this case, it is possible to suppress the amount of interface energy decrease at the ferrite phase/austenite phase interface, which is the sigma phase nucleation site. Consequently, it is possible to reduce the amount of free energy decrease at the time of the sigma phase precipitation reaction, and it is possible to reduce the driving force for sigma phase nucleation. Consequently, it is possible to suppress sigma phase production. (f) Nuclear growth of the sigma phase can be suppressed by containing an appropriate amount of Cu. Specifically, the inclusion of an appropriate amount of Cu allows precipitation of an ultrafine concentrated Cu phase in the matrix during high heat input welding. The concentrated Cu phase serves as the nucleation site of the sigma phase, and therefore, by precipitating a large number of concentrated Cu phases in a dispersed manner, the concentrated Cu phases can be made to compete against the interface. ferrite phase/austenite phase, which is the appropriate nucleation site. Consequently, the growth of the sigma phase at the ferrite phase/austenite phase interface can be retarded.

[0013] A presente invenção foi aperfeiçoada com base nas conclusões previamente mencionadas, e a essência da presente invenção reside nos itens de (1) a (4) a seguir, com respeito ao aço inoxidável duplex. (1) Um aço inoxidável duplex que tem uma composição química que consiste, % em massa, em C: 0,03% ou menos, Si: 0,2 a 1%, Mn: 5,0% ou menos, P: 0,040% ou menos, S: 0,010% ou menos, sol, Al: 0,040% ou menos, Ni: 4 a 8%, Cr: 20 a 28%, Mo: 0,5 a 2,0%, Cu: mais do que 2,0% e 4,0% ou menos e N: 0,1 a 0,35%, com o saldo sendo Fe e impurezas; em que o aço inoxidável duplex satisfaz as relações das fórmulas (1) e (2) a seguir: 2,2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) em que os símbolos de elementos nas fórmulas (1) e (2), respectivamente, representam os teores (unidade: % de massa) dos elementos no aço. (2) O aço inoxidável duplex, de acordo com o item (1) acima, que ainda contém, % em massa, V: 1,5% ou menos, em lugar de parte de Fe. (3) O aço inoxidável duplex, de acordo com o item (1) ou (2) acima, que ainda contém, % em massa, um ou mais selecionados dentre Ca: 0,02% ou menos, Mg: 0,02% ou menos e B: 0,02% ou menos, em lugar de parte de Fe. (4) O aço inoxidável duplex, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (3) acima, que ainda contém, % em massa, metal(is) terra-rara: 0,2% ou menos, em lugar de parte de Fe.[0013] The present invention has been perfected based on the previously mentioned findings, and the essence of the present invention lies in items (1) to (4) below, with respect to duplex stainless steel. (1) A duplex stainless steel having a chemical composition consisting, mass %, of C: 0.03% or less, Si: 0.2 to 1%, Mn: 5.0% or less, P: 0.040 % or less, S: 0.010% or less, sol, Al: 0.040% or less, Ni: 4 to 8%, Cr: 20 to 28%, Mo: 0.5 to 2.0%, Cu: more than 2.0% and 4.0% or less and N: 0.1 to 0.35%, with the balance being Fe and impurities; where the duplex stainless steel satisfies the relationships in formulas (1) and (2) below: 2.2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) where the element symbols in formulas (1) and (2), respectively, represent the contents (unit: mass %) of the elements in the steel. (2) The duplex stainless steel, according to item (1) above, which still contains, % by mass, V: 1.5% or less, in place of part of Fe. (3) The duplex stainless steel, according to item (1) or (2) above, which further contains, % by mass, one or more selected from Ca: 0.02% or less, Mg: 0.02% or less and B: 0.02% or less, in place of part of Fe. (4) Duplex stainless steel according to any one of items (1) to (3) above, which further contains, % by mass, rare-earth metal(s): 0.2% or less, in place of part of Fe.

Advantageous Effects of the Invention

[0014] O aço inoxidável duplex, de acordo com a presente invenção, é excelente na soldabilidade durante a soldagem de grande entrada de calor e excelente na resistência ao trincamento por corrosão sob tensão em um ambiente de cloreto.[0014] The duplex stainless steel according to the present invention is excellent in weldability during high heat input welding and excellent in resistance to stress corrosion cracking in a chloride environment.

Brief Description of the Drawings

[0015] A Figura 1 é uma vista que ilustra um material de placa preparado por trabalho mecânico, sendo (a) uma vista plana e (b) uma vista frontal.[0015] Figure 1 is a view illustrating a plate material prepared by mechanical working, being (a) a plan view and (b) a front view.

[0016] A Figura 2 é uma vista que ilustra uma junta de solda, sendo (a) uma vista plana e (b) uma vista frontal.[0016] Figure 2 is a view illustrating a solder joint, being (a) a plan view and (b) a front view.

[0017] A Figura 3 é uma vista em perspectiva oblíqua que ilustra um espécime.[0017] Figure 3 is an oblique perspective view illustrating a specimen.

[0018] A Figura 4 é um gráfico que mostra as relações entre as composições químicas dos aços inoxidáveis duplex de acordo com Exemplos, em que a marca O representa a "determinação de não ocorrência de trincamento por corrosão sob tensão" e a marca x representa a "determinação de ocorrência de trincamento por corrosão sob tensão."[0018] Figure 4 is a graph showing the relationships between the chemical compositions of duplex stainless steels according to Examples, in which the O mark represents the "determination of non-occurrence of stress corrosion cracking" and the x mark represents the "determination of stress corrosion cracking occurrence."

Description of Modalities

[0019] Doravante no presente documento, o efeito funcional da composição química do aço inoxidável duplex de acordo com a presente invenção é descrito, junto com as razões para limitação dos teores na composição química. Nesta conexão, "%" relacionado aos teores significa "% de massa."C: 0,03% ou menos[0019] Hereinafter in the present document, the functional effect of the chemical composition of the duplex stainless steel according to the present invention is described, together with the reasons for limiting the contents in the chemical composition. In this connection, "%" related to grades means "% by mass."C: 0.03% or less

[0020] C é um elemento eficaz na estabilização da fase austenita. Entretanto, quando o teor de C excede 0,03%, os carburetos tendem a precipitar e a resistência à corrosão é degradada. Consequentemente, o teor de C é ajustado em 0,03% ou menos.Si: de 0,2 a 1%[0020] C is an effective element in stabilizing the austenite phase. However, when the C content exceeds 0.03%, the carbides tend to precipitate and the corrosion resistance is degraded. Consequently, the C content is adjusted to 0.03% or less.Si: from 0.2 to 1%

[0021] O Si é capaz de garantir a fluidez do metal fundido durante a soldagem, e, por conseguinte, é um elemento eficaz para impedir os defeitos de solda. A fim de obter este efeito, exige-se que o Si esteja contido em um teor de 0,2% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Si excede 1%, os compostos intermetálicos (tais como a fase sigma) tendem a ser produzidos. Consequentemente, o teor de Si é ajustado em 0,2 a 1%. O teor de Si é preferivelmente 0,2 a 0,5%.Mn: 5.0% ou menos[0021] Si is able to ensure the fluidity of molten metal during welding, and therefore is an effective element to prevent weld defects. In order to obtain this effect, Si is required to be contained at a content of 0.2% or more. On the other hand, when the Si content exceeds 1%, intermetallic compounds (such as sigma phase) tend to be produced. Consequently, the Si content is adjusted to 0.2 to 1%. The Si content is preferably 0.2 to 0.5%.Mn: 5.0% or less

[0022] O Mn é um componente eficaz na melhoria da trabalhabilidade quente através dos efeitos de dessulfurização e desoxidação durante a fusão do aço inoxidável duplex. O Mn também tem uma função de aumentar a solubilidade de N. Entretanto, quando o teor de Mn excede 5,0%, a resistência à corrosão é degradada. Consequentemente, o teor de Mn é ajustado em 5,0% ou menos.P: 0,040% ou menos[0022] Mn is an effective component in improving hot workability through the effects of desulfurization and deoxidation during the melting of duplex stainless steel. Mn also has a function of increasing the solubility of N. However, when the Mn content exceeds 5.0%, the corrosion resistance is degraded. Consequently, the Mn content is set at 5.0% or less.P: 0.040% or less

[0023] P é misturado no aço como uma impureza e degrada a resistência à corrosão e a dureza do aço. Consequentemente, o teor de P é ajustado em 0,040% ou menos.S: 0,010% ou menos[0023] P is mixed into steel as an impurity and degrades the corrosion resistance and hardness of steel. Consequently, the P content is set at 0.040% or less.S: 0.010% or less

[0024] S é misturado no aço como uma impureza e degrada a trabalhabilidade quente do aço. Os sulfetos oferecem as origens da ocorrência de picagem e degradam a resistência à picagem do aço. A fim de evitar estes efeitos adversos, o teor de S é ajustado em 0,010% ou menos. O teor de S é preferivelmente 0,007% ou menos.Sol Al: 0,040% ou menos[0024] S is mixed into the steel as an impurity and degrades the hot workability of the steel. Sulfides provide the origins of pitting occurrence and degrade the pitting strength of steel. In order to avoid these adverse effects, the S content is adjusted to 0.010% or less. The S content is preferably 0.007% or less. Sol Al: 0.040% or less

[0025] O Al é um componente eficaz como desoxidante do aço. Por outro lado, quando o teor de N no aço é grande, o Al precipita como AlN (nitreto de alumínio), e degrada a dureza e a resistência à corrosão do aço. Consequentemente, o teor de Al é ajustado em 0,040% ou menos. O teor de Al conforme referido na presente invenção significa o teor de Al solúvel em ácido (que é chamado de Al sol.). O Al é utilizado como um desoxidante no aço inoxidável duplex de acordo com a presente invenção, pelo fato de o teor de Si como um desoxidante de componente eficaz ser suprimido, e, por conseguinte. Entretanto, quando o aço inoxidável duplex é produzido por fusão a vácuo, não é necessário conter Al.Ni: 4 a 8%[0025] Al is an effective component as a steel deoxidizer. On the other hand, when the N content in steel is large, Al precipitates as AlN (aluminum nitride), and degrades the hardness and corrosion resistance of the steel. Consequently, the Al content is set to 0.040% or less. The Al content as referred to in the present invention means the acid-soluble Al content (which is called Al sol.). Al is used as a deoxidizer in the duplex stainless steel according to the present invention, because the content of Si as an effective component deoxidizer is suppressed, and therefore. However, when duplex stainless steel is produced by vacuum melting, it is not necessary to contain Al.Ni: 4 to 8%

[0026] Ni é um componente eficaz na estabilização da austenita. Quando o teor de Ni excede 8%, a diminuição resultante da quantidade de ferrita dificulta garantir as propriedades fundamentais do aço inoxidável duplex e também facilita a produção de compostos intermetálicos (tais como a fase sigma). Por outro lado,quando o teor de Ni é menor do que 4%, a quantidade de ferrita vem a ser grande em demasia e assim os recursos do aço inoxidável duplex são perdidos. A solubilidade de N na ferrita é pequena, e, por conseguinte, devido à quantidade de ferrita que se torna grande em demasia, os nitretos precipitam e a resistência à corrosão é degradada. Consequentemente, o teor de Ni é ajustado em 4 a 8%.Cr: 20 a 28%[0026] Ni is an effective component in stabilizing austenite. When the Ni content exceeds 8%, the resulting decrease in the amount of ferrite makes it difficult to guarantee the fundamental properties of duplex stainless steel and also facilitates the production of intermetallic compounds (such as sigma phase). On the other hand, when the Ni content is less than 4%, the amount of ferrite becomes too great and thus the features of duplex stainless steel are lost. The solubility of N in ferrite is small, and therefore, due to the amount of ferrite becoming too large, nitrides precipitate and corrosion resistance is degraded. Consequently, the Ni content is adjusted to 4 to 8%.Cr: 20 to 28%

[0027] O Cr é um componente eficaz na manutenção da resistência à corrosão. A fim de obter a resistência ao SCC em um ambiente de cloreto, exige-se que o Cr esteja contido em um teor de 20% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cr excede 28%, a precipitação de compostos intermetálicos (tais como a fase sigma) vem a ser extraordinária, e a degradação da trabalhabilidade quente e a degradação da soldabilidade são causadas. Consequentemente, o teor de Cr é ajustado em 20 a 28%.Mo: 0,5 a 2,0%[0027] Cr is an effective component in maintaining corrosion resistance. In order to achieve SCC resistance in a chloride environment, it is required that Cr be contained at a content of 20% or more. On the other hand, when the Cr content exceeds 28%, precipitation of intermetallic compounds (such as sigma phase) becomes extraordinary, and degradation of hot workability and degradation of weldability are caused. Consequently, the Cr content is adjusted to 20 to 28%.Mo: 0.5 to 2.0%

[0028] O Mo é um elemento extremamente eficaz na melhoria da resistência ao SCC. A fim de obter este efeito, exige-se que o Mo esteja contido em um teor de 0,5% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mo excede 2,0%, a precipitação de compostos intermetálicos é extraordinariamente acelerada durante a soldagem de grande entrada de calor, e a degradação da trabalhabilidade quente e a degradação da soldabilidade são causadas. Consequentemente, o teor de Mo é ajustado em 0,5 a 2,0%. O teor de Mo é preferivelmente de 0,7 a 1,8% e mais preferivelmente de 0,8 a 1,5%.Cu: mais do que 2,0% e 4,0% ou menos[0028] Mo is an extremely effective element in improving resistance to SCC. In order to obtain this effect, Mo is required to be contained in a content of 0.5% or more. On the other hand, when the Mo content exceeds 2.0%, the precipitation of intermetallic compounds is greatly accelerated during high heat input welding, and hot workability degradation and weldability degradation are caused. Consequently, the Mo content is adjusted to 0.5 to 2.0%. The Mo content is preferably from 0.7 to 1.8% and more preferably from 0.8 to 1.5%.Cu: more than 2.0% and 4.0% or less

[0029] O Cu é um componente eficaz na intensificação do filme de passivação, principalmente composto de Cr em um ambiente de cloreto que contém gases acidíferos corrosivos (tal como o gás dióxido de carbono e gás de sulfeto de hidrogênio). Adicionalmente, o Cu precipita na matriz de uma maneira ultrafina durante a soldagem de grande entrada de calor para tornar locais de nucleação de compostos intermetálicos (a fase sigma) de modo a competir contra a interface ferrita/fase austenita que é o local de nucleação apropriado. Consequentemente, ocorre retardo da produção de fase sigma, de outro modo rápido no crescimento, na interface ferrita/fase austenita. A fim de obter estes efeitos, exige-se que o Cu esteja contido em um teor que excede 2,0%. Por outro lado, quando o Cu está contido em um teor que excede 4,0%, a trabalhabilidade quente do aço é prejudicada. Consequentemente, o teor de Cu é ajustado para ser mais do que 2,0% e 4,0% ou menos.N: 0,1 a 0,35%[0029] Cu is an effective component in enhancing the passivation film, mainly composed of Cr in a chloride environment that contains corrosive acidic gases (such as carbon dioxide gas and hydrogen sulfide gas). Additionally, Cu precipitates in the matrix in an ultrafine manner during high heat input soldering to make nucleation sites of intermetallic compounds (the sigma phase) in order to compete against the interface ferrite/austenite phase which is the appropriate nucleation site. . Consequently, sigma phase production, otherwise rapid in growth, is retarded at the ferrite/austenite phase interface. In order to obtain these effects, Cu is required to be contained in a content that exceeds 2.0%. On the other hand, when Cu is contained in a content that exceeds 4.0%, the hot workability of the steel is impaired. Consequently, the Cu content is adjusted to be more than 2.0% and 4.0% or less.N: 0.1 to 0.35%

[0030] O N é um poderoso formador de austenita e é eficaz na melhoria da estabilidade térmica e da resistência à corrosão do aço inoxidável duplex. O aço inoxidável duplex, de acordo com a presente invenção, contém Cr e Mo, que são formadores de ferrita, em grandes quantidades, e, por conseguinte, exige-se que o N esteja contido em um teor de 0,1% ou mais com a finalidade de estabelecer um equilíbrio apropriado entre ferrita e austenita. Por outro lado, quando o teor de N excede 0,35%, a dureza e a resistência à corrosão do aço são degradadas devido à ocorrência de porosidades como defeitos de solda, a produção de nitreto causada pelos efeitos térmicos durante a soldagem ou similares. Consequentemente, o teor de N é ajustado em 0,1 a 0,35%.[0030] N is a powerful austenite former and is effective in improving the thermal stability and corrosion resistance of duplex stainless steel. Duplex stainless steel according to the present invention contains Cr and Mo, which are ferrite formers, in large amounts, and therefore N is required to be contained in a content of 0.1% or more. in order to establish an appropriate balance between ferrite and austenite. On the other hand, when the N content exceeds 0.35%, the hardness and corrosion resistance of the steel are degraded due to the occurrence of porosities such as weld defects, nitride production caused by thermal effects during welding, or the like. Consequently, the N content is adjusted to 0.1 to 0.35%.

[0031] Além da composição química previamente mencionada, Cr, Mo, Ni, Cu e N são exigidos para satisfazer as fórmulas (1) e (2) a seguir: 2,2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) em que os símbolos de elementos nas fórmulas (1) e (2), respectivamente, representam os teores (unidade: % de massa) dos elementos no aço.[0031] In addition to the previously mentioned chemical composition, Cr, Mo, Ni, Cu and N are required to satisfy formulas (1) and (2) below: 2.2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) where the element symbols in formulas (1) and (2), respectively, represent the contents (unit: mass %) of the elements in the steel.

[0032] No aço inoxidável duplex de acordo com a presente invenção, os teores de Cr e Mo são regulados com a finalidade de suprimir a precipitação dos compostos intermetálicos. Consequentemente, com a finalidade de intensificar o filme de passivação principalmente composto de Cr, exige-se que o Cu esteja contido em uma quantidade apropriada em adição ao Mo. Nesta conexão, quando o valor de "2,2Cr + 7Mo + 3Cu" é 66 ou menos, uma resistência suficiente contra o trincamento por corrosão sob tensão (SCC) em um ambiente de cloreto pode não ser garantido como pode ser o caso. Consequentemente, a exigência da fórmula (1) apresentada acima é especificada.[0032] In the duplex stainless steel according to the present invention, the contents of Cr and Mo are regulated in order to suppress the precipitation of intermetallic compounds. Consequently, in order to enhance the passivation film mainly composed of Cr, it is required that Cu is contained in an appropriate amount in addition to Mo. In this connection, when the value of "2.2Cr + 7Mo + 3Cu" is 66 or less, sufficient resistance against stress corrosion cracking (SCC) in a chloride environment cannot be guaranteed as may be the case. Consequently, the requirement of formula (1) presented above is specified.

[0033] Quando o valor de "Cr + 11Mo + 10Ni" é igual a ou maior do que o valor de "12(Cu + 30N)," a produção dos compostos intermetálicos no limite de ferrita/fase austenita durante a soldagem de grande entrada de calor não pode ser suficientemente suprimida como pode ser o caso. Em consideração a este ponto, a exigência da fórmula (2) apresentada acima é especificada.[0033] When the value of "Cr + 11Mo + 10Ni" is equal to or greater than the value of "12(Cu + 30N)," the production of intermetallic compounds in the ferrite/austenite phase limit during large-scale welding heat input cannot be sufficiently suppressed as may be the case. In consideration of this point, the requirement of formula (2) presented above is specified.

[0034] O aço inoxidável duplex, de acordo com a presente invenção, tem a composição química previamente mencionada e o saldo é composto de Fe e impurezas. As impurezas, conforme referido no presente documento, significam os componentes que são misturados devido a vários fatores no processo de produção, incluindo matérias-primas tais como minérios e resíduos quando o aço inoxidável duplex é industrialmente produzido, e são tolerados dentro da faixa não afetando de modo adverso a presente invenção.[0034] The duplex stainless steel according to the present invention has the previously mentioned chemical composition and the balance is composed of Fe and impurities. Impurities, as referred to in this document, mean components that are mixed due to various factors in the production process, including raw materials such as ores and residues when duplex stainless steel is industrially produced, and are tolerated within the range not affecting adversely to the present invention.

[0035] O aço inoxidável duplex, de acordo com a presente invenção, pode conter, além dos elementos previamente mencionados, um ou mais dentre os elementos selecionados a partir de, pelo menos, um grupo do primeiro ao terceiro grupos a seguir. Primeiro grupo: V: 1,5% ou menos Segundo grupo: Ca, Mg, B: 0,02% ou menos Terceiro grupo: metal terra-rara (REM): 0,2% ou menos[0035] The duplex stainless steel, according to the present invention, may contain, in addition to the previously mentioned elements, one or more elements selected from at least one group from the first to the third groups below. First group: V: 1.5% or less Second group: Ca, Mg, B: 0.02% or less Third group: rare earth metal (REM): 0.2% or less

[0036] Doravante no presente documento, estes elementos opcionais são descritos em detalhe. Primeiro grupo: V: 1,5% ou menos[0036] Hereafter in this document, these optional elements are described in detail. First group: V: 1.5% or less

[0037] V pode estar contido caso seja necessário. V é eficaz na melhoria da resistência à corrosão (em particular, a resistência à corrosão em um ambiente acidífero) do aço inoxidável duplex. Mais especificamente, por conter V em combinação com Mo e Cu, a resistência à corrosão por fenda pode ser melhorada. Entretanto, quando o teor de V excede 1,5%, existe uma possibilidade adversa que a quantidade de ferrita seja excessivamente aumentada, e a dureza e a resistência à corrosão sejam degradadas; consequentemente, o teor de V é ajustado em 1,5% ou menos. A fim de exibir de modo estável o efeito de melhora devido a V da resistência à corrosão do aço inoxidável duplex, é preferível conter V em um teor de 0,05% ou mais.[0037] V can be contained if necessary. V is effective in improving the corrosion resistance (in particular, the resistance to corrosion in an acidic environment) of duplex stainless steel. More specifically, by containing V in combination with Mo and Cu, the crevice corrosion resistance can be improved. However, when the V content exceeds 1.5%, there is an adverse possibility that the amount of ferrite will be excessively increased, and the hardness and corrosion resistance will be degraded; consequently, the V content is set to 1.5% or less. In order to stably exhibit the improvement effect due to V on the corrosion resistance of duplex stainless steel, it is preferable to contain V in a content of 0.05% or more.

[0038] Segundo grupo: Um ou mais selecionados dentre Ca: 0,02% ou menos, Mg: 0,02% ou menos e B: 0,02% ou menos[0038] Second group: One or more selected from among Ca: 0.02% or less, Mg: 0.02% or less and B: 0.02% or less

[0039] Um ou mais selecionados dentre Ca, Mg e B pode estar contido, se necessário. Cada um dentre Ca, Mg e B tem um efeito para fixar S (enxofre) e O (oxigênio) para melhorar a trabalhabilidade quente. No aço inoxidável duplex de acordo com a presente invenção, o teor de S é regulado de modo a ser baixo, e, por conseguinte, a trabalhabilidade quente pode ser satisfatória mesmo quando Ca, Mg ou B não está contido. Entretanto, no caso onde trabalhabilidade quente adicional é solicitado sob condições de trabalho severas tal como o caso da produção de tubos sem costura com base em um método rolamento enviesado, é possível ainda melhorar a trabalhabilidade quente do aço inoxidável duplex por conter um ou mais selecionados dentre Ca, Mg e B. Por outro lado, quando o teor de cada um destes elementos excede 0,02%, existe uma possibilidade adversa que a quantidade de inclusões não metálicas (tais como os óxidos e sulfetos de Ca, Mg ou B) seja aumentada e tais inclusões oferecem as origens de picagem e a degradação da resistência à corrosão ocorre. Consequentemente, quando estes elementos estão contidos, o teor de cada um destes elementos é ajustado em 0,02% ou menos. Quando dois selecionados dentre Ca, Mg e B estão contidos, o limite superior do teor total é 0.04%; e quando três de Ca, Mg e B estão contidos, o limite superior do teor total é 0,06%. A fim de exibir de modo estável o efeito de melhora da trabalhabilidade quente devido a Ca, Mg ou B, é preferível conter Ca, Mg e B cada um individual ou em total, em um teor de "S(% de massa) + (1/2)-O(% de massa)" ou mais.Terceiro grupo: metal terra-rara (REM): 0,2% ou menos[0039] One or more selected from Ca, Mg and B may be contained if necessary. Each of Ca, Mg and B has an effect to bind S (sulfur) and O (oxygen) to improve hot workability. In the duplex stainless steel according to the present invention, the S content is set to be low, and therefore the hot workability can be satisfactory even when Ca, Mg or B is not contained. However, in the case where additional hot workability is required under severe working conditions such as the case in the production of seamless tubes based on a bias rolling method, it is possible to further improve the hot workability of the duplex stainless steel by containing one or more selected among Ca, Mg and B. On the other hand, when the content of each of these elements exceeds 0.02%, there is an adverse possibility that the amount of non-metallic inclusions (such as oxides and sulfides of Ca, Mg or B) is increased and such inclusions provide the origins of pitting and corrosion resistance degradation occurs. Consequently, when these elements are contained, the content of each of these elements is adjusted to 0.02% or less. When two selected from among Ca, Mg and B are contained, the upper limit of the total content is 0.04%; and when three of Ca, Mg and B are contained, the upper limit of the total content is 0.06%. In order to stably exhibit the effect of improving hot workability due to Ca, Mg or B, it is preferable to contain Ca, Mg and B each individually or in total in a content of "S(% by mass) + ( 1/2)-O(% mass)" or more. Third group: rare earth metal (REM): 0.2% or less

[0040] O REM pode estar contido caso seja necessário. De modo semelhante a Ca, Mg e B, um metal terra-rara também tem um efeito para fixar S ou O para permitir melhora adicional da trabalhabilidade quente do aço inoxidável duplex. Por outro lado, quando o teor do metal terra-rara excede 0,2%, existe uma possibilidade adversa que a quantidade de inclusões não metálicas (tais como os óxidos e sulfetos do metal terra-rara) seja aumentada e tais inclusões oferecem as origens de picagem e a degradação da resistência à corrosão ocorre. Consequentemente, quando o metal terra-rara está contido, o teor do metal terra- rara é ajustado em 0,2% ou menos. A fim de exibir de modo estável o efeito de melhora da trabalhabilidade quente devido a REM, é preferível conter REM em um teor de "S(% de massa) + (1/2)-O(% de massa)" ou mais.[0040] The REM can be contained if necessary. Similar to Ca, Mg and B, a rare earth metal also has an S or O binding effect to allow further improvement in the hot workability of duplex stainless steel. On the other hand, when the rare earth metal content exceeds 0.2%, there is an adverse possibility that the amount of non-metallic inclusions (such as rare earth metal oxides and sulfides) will be increased and such inclusions offer the origins of chipping and degradation of corrosion resistance occurs. Consequently, when rare earth metal is contained, the rare earth metal content is adjusted to 0.2% or less. In order to stably exhibit the hot workability improvement effect due to REM, it is preferable to contain REM in a content of "S(% by mass) + (1/2)-O(% by mass)" or more.

[0041] O REM, conforme referido no presente documento, é um nome genérico dos 17 elementos que consistem nos 15 elementos lantanídios e Y e Sc, e um ou mais destes elementos pode estar contido. O teor de REM significa o teor total de tais elementos.[0041] REM, as referred to herein, is a generic name for the 17 elements consisting of the 15 lanthanide elements and Y and Sc, and one or more of these elements may be contained. The REM content means the total content of such elements.

[0042] O aço inoxidável duplex, de acordo com a presente invenção, pode ser produzido pelo equipamento de produção e método de produção utilizado para a produção comercial usual. Por exemplo, para a fusão do aço inoxidável duplex, pode ser utilizada uma fornalha elétrica, uma fornalha de descarbonização de sopro de fundo de gás misturado de Ar-O2 (fornalha de AOD), uma fornalha de descarbonização a vácuo (fornalha de VOD) ou similares. O aço fundido obtido por fusão pode ser moldado em lingotes, ou pode ser moldado em tarugos similares à haste ou similares por um método de moldagem contínua.[0042] Duplex stainless steel according to the present invention can be produced by the production equipment and production method used for usual commercial production. For example, for melting duplex stainless steel, an electric furnace, an Ar-O2 mixed gas bottom blowing decarbonization furnace (AOD furnace), a vacuum decarbonization furnace (VOD furnace) can be used. or similar. Cast steel obtained by melting can be cast into ingots, or it can be cast into rod-like billets or the like by a continuous casting method.

Examples

[0043] Os aços inoxidáveis duplex (Presentes Invenções: Nos de Teste 1 a 11, os Comparativos: Nos de Teste 12 a 25) que têm as composições químicas mostradas na Tabela 1 apresentada abaixo foram fundidos mediante a utilização de uma fornalha a vácuo de 150 kg em capacidade, e moldados em lingotes. Em seguida, cada um dos lingotes foi aquecido a 1.250 °C, e forjado em um material de placa com 40 mm de espessura. Subsequentemente, cada um dos materiais de placa foi novamente aquecido a 1.250°C, e enrolado de modo a ter uma espessura de 15 mm mediante enrolamento quente (a temperatura de trabalho: 1.050 °C ou mais alta); depois, cada um dos materiais de placa, após o enrolamento, foi submetido a um tratamento térmico com solução sólida (um tratamento de resfriamento em água após ser mantido em uma condição de encharcamento a 1.070 °C por 30 minutos) para prepare uma placa de aço de teste.

[0043] The duplex stainless steels (Present Inventions: Test Nos 1 to 11, Comparatives: Test Nos 12 to 25) that have the chemical compositions shown in Table 1 below were melted using a vacuum furnace of 150 kg in capacity, and cast into ingots. Then, each of the ingots was heated to 1250 °C, and forged from a 40 mm thick plate material. Subsequently, each of the plate materials was again heated to 1250°C, and rolled to a thickness of 15 mm by hot rolling (the working temperature: 1050°C or higher); then, each of the plate materials, after winding, was subjected to a solid solution heat treatment (a cooling treatment in water after being kept in a soaking condition at 1070 °C for 30 minutes) to prepare a plate of test steel.

[0044] A fim de avaliar a soldabilidade de cada uma destas placas de aço de teste, os primeiros preparados foram materiais de placa de 12 mm de espessura, 100 mm de largura e 200 mm de comprimento, sendo que cada uma tem em uma lateral longa um sulco do tipo V de um ângulo de sulco de 30 graus. A Figura 1 mostra um material de placa 10 que é preparado por trabalho mecânico. Na Figura 1, (a) é uma vista plana e (b) é uma vista frontal.[0044] In order to evaluate the weldability of each of these test steel plates, the first preparations were plate materials 12 mm thick, 100 mm wide and 200 mm long, each having on one side long a V-type groove of a 30 degree groove angle. Figure 1 shows a plate material 10 that is prepared by machining. In Figure 1, (a) is a plan view and (b) is a front view.

[0045] Em seguida, conforme mostrado na Figura 2, para cada um dos aços de teste, dois pedaços do material de placa 10 que têm um formato mostrado na Figura 1 foram preparados e dispostos de modo o sulco esteja voltado para marrar um com o outro; depois, uma junta de solda 20 foi preparada pela realização de uma soldagem de múltiplas camadas com base em soldagem de gás inerte de tungstênio (TIG) de um lado de cada um dos materiais de placa. A Figura 2(a) é uma vista plana e Figure 2(b) é uma vista frontal da junta de solda 20. Como o material de soldagem 30 de cada uma das juntas de solda 20, um material de soldagem de 2 mm de diâmetro externo preparado a partir do No de Teste 1 na Tabela 1 foi utilizado comumente para todos os aços de teste. A soldagem foi realizada sob a condição da quantidade de entrada de calor de 30 kJ/cm, que foi particularmente altamente eficiente para um trabalho de soldagem comum de aço inoxidável.[0045] Then, as shown in Figure 2, for each of the test steels, two pieces of the plate material 10 having a shape shown in Figure 1 were prepared and arranged so that the groove faces to bond with the other; then, a solder joint 20 was prepared by performing multilayer soldering based on tungsten inert gas (TIG) welding on one side of each of the plate materials. Figure 2(a) is a plan view and Figure 2(b) is a front view of the solder joint 20. As the solder material 30 of each of the solder joints 20, a solder material of 2mm diameter External steel prepared from Test No. 1 in Table 1 was commonly used for all test steels. Welding was carried out under the condition of the heat input amount of 30 kJ/cm, which was particularly highly efficient for common stainless steel welding work.

[0046] Em seguida, tirou-se amostra de um espécime do lado posterior (o lado da primeira camada do filete de solda) de cada uma das juntas de solda 20 obtidas conforme descrito acima. Especificamente, sob as condições que se permitiu que o filete de penetração e as escalas durante a soldagem permanecessem, tirou-se amostra de um espécime de 2 mm de espessura, 10 mm de largura e 75 mm de comprimento. A Figura 2 mostra a região a ser tirada amostra como um espécime com uma linha pontilhada.[0046] Then, a specimen was taken from the back side (the side of the first layer of the solder fillet) of each of the solder joints 20 obtained as described above. Specifically, under the conditions that the penetration fillet and scales during welding were allowed to remain, a specimen was taken that was 2 mm thick, 10 mm wide, and 75 mm long. Figure 2 shows the region to be sampled as a specimen with a dotted line.

[0047] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva oblíqua de um espécime de amostra 40. No espécime 40 mostrado na Figura 3, a superfície superior é a superfície enrolada (a superfície inferior da junta de solda na Figura 2). Conforme mostrado na Figura 3, a direção longitudinal do espécime 40 é uma direção perpendicular à linha de solda. Tirou-se amostra de cada um dos espécimes 40 de tal modo que uma dentre as linhas de contorno entre o material de soldagem 30 e o material de placa 10, sobre a superfície (a superfície enrolada) do espécime interessado 40, devia estar localizado no centro da superfície do espécime relacionado 40.[0047] Figure 3 shows an oblique perspective view of a specimen specimen 40. In specimen 40 shown in Figure 3, the upper surface is the rolled surface (the lower surface of the solder joint in Figure 2). As shown in Figure 3, the longitudinal direction of specimen 40 is a direction perpendicular to the weld line. A sample was taken from each of the specimens 40 such that one of the contour lines between the welding material 30 and the plate material 10 on the surface (the rolled surface) of the specimen of interest 40 should be located at the center of surface of related specimen 40.

[0048] Mediante a utilização de cada um dos espécimes obtidos, um teste de dobramento de quatro pontos foi realizado. No teste de dobramento de quatro pontos, uma tensão correspondente à tensão de rendimento do espécime foi aplicada ao espécime em uma solução aquosa de NaCl (150 °C) que tem uma concentração de 25 % de massa para a qual CO2 em 3 MPa foi injetado sob pressão. O tempo de teste do teste de dobramento de quatro pontos foi 720 horas.[0048] By using each of the specimens obtained, a four-point bending test was performed. In the four-point bending test, a stress corresponding to the specimen's yield stress was applied to the specimen in an aqueous NaCl solution (150 °C) having a concentration of 25 mass % to which CO2 at 3 MPa was injected under pressure. The test time of the four-point bending test was 720 hours.

[0049] Após o teste de dobramento de quatro pontos, para cada um dos espécimes, a ocorrência/não ocorrência do trincamento por corrosão sob tensão foi examinada mediante observação visual da aparência exterior e também mediante observação (ampliação de campo de visão: 500 vezes) com um microscópio óptico na direção em seção transversal (a direção perpendicular à superfície superior do espécime na Figura 3). Os resultados da observação são mostrados na Tabela 2. Na Tabela 2, os casos onde nenhum trincamento por corrosão sob tensão ocorreu são marcados com "O" e os casos onde o trincamento por corrosão sob tensão ocorreu são marcados com "x."

[0049] After the four-point bending test, for each of the specimens, the occurrence/non-occurrence of stress corrosion cracking was examined by visual observation of the external appearance and also by observation (magnification of field of view: 500 times ) with an optical microscope in the cross-sectional direction (the direction perpendicular to the upper surface of the specimen in Figure 3). The results of the observation are shown in Table 2. In Table 2, cases where no stress corrosion cracking has occurred are marked with "O" and cases where stress corrosion cracking has occurred are marked with "x."

[0050] Em cada uma das juntas de solda (consulte a Figura 2), a seção transversal perpendicular à linha de solda e a superfície enrolada foi polida como espelho e gravada, e depois uma análise de imagem da seção transversal foi realizada mediante a utilização de um microscópio óptico com uma ampliação de campo de visão de 500 vezes. Assim, a fração de área de uma quantidade de vestígio da fase sigma em HAZ (zona afetada por calor de solda) foi medida, e o caso onde a fração de área da fase sigma é 1% ou mais, foi determinado que a precipitação da fase sigma ocorreu. Os resultados da determinação são mostrados na Tabela 2. Na Tabela 2, os casos determinados que nenhuma precipitação da fase sigma ocorreu são marcados com "O" e os casos determinados que a precipitação da fase sigma ocorreu são marcados com "x."[0050] In each of the solder joints (see Figure 2), the cross section perpendicular to the weld line and the rolled surface was mirror polished and etched, and then an image analysis of the cross section was performed using of an optical microscope with a field of view magnification of 500 times. Thus, the area fraction of a trace amount of the sigma phase in HAZ (solder heat affected zone) was measured, and the case where the area fraction of the sigma phase is 1% or more, it was determined that the precipitation of the sigma phase has occurred. The results of the determination are shown in Table 2. In Table 2, cases determined that no sigma phase precipitation occurred are marked with "O" and cases determined that sigma phase precipitation occurred are marked with "x."

[0051] A Figura 4 é um gráfico que mostra a relação entre “7Mo (% de massa) + 3Cu (% de massa)" e "Cr (% de massa)" para os aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 1, 4, 6, 13 e 20. Nesta conexão, conforme mostrado na Tabela 2, nenhum trincamento por corrosão sob tensão ocorreu nos espécimes preparadas a partir dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 1, 4 e 6, enquanto que o trincamento por corrosão sob tensão ocorreu nos espécimes preparadas a partir dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 13 e 20. Consequentemente, conforme mostrado na Figura 4, quando uma linha limítrofe é desenhada entre os valores “7Mo (% de massa) + 3Cu (% de massa)" dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 1, 4 e 6 e os valores “7Mo (% de massa) + 3Cu (% de massa)" dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 13 e 20, a linha limítrofe é representada pela fórmula (3) a seguir:7Mo (% de massa)+ 3Cu (% de massa) = -2,2Cr (% de massa) + 66 (3)[0051] Figure 4 is a graph showing the relationship between "7Mo (% by mass) + 3Cu (% by mass)" and "Cr (% by mass)" for duplex stainless steels of Test Nos. 1, 4 , 6, 13 and 20. In this connection, as shown in Table 2, no stress corrosion cracking occurred in the specimens prepared from the duplex stainless steels of Test Nos 1, 4 and 6, whereas stress corrosion cracking occurred in the specimens prepared from the duplex stainless steels of Test Nos 13 and 20. Consequently, as shown in Figure 4, when a boundary line is drawn between the values "7Mo (% mass) + 3Cu (% mass)" of the duplex stainless steels of Test Nos 1, 4 and 6 and the values "7Mo (% by mass) + 3Cu (% by mass)" of the duplex stainless steels of Test Nos 13 and 20, the boundary line is represented by the formula (3) as follows:7Mo (% by mass)+ 3Cu (% by mass) = -2.2Cr (% by mass) + 66 (3)

[0052] Da relação mostrada na Figura 4, pode ser visto que no caso onde o valor “7Mo + 3Cu" é maior do que o valor "-2,2Cr + 66", a saber, o caso onde o aço inoxidável duplex satisfaz a relação da fórmula previamente mencionada (1), é possível impedir a ocorrência do trincamento por corrosão sob tensão. Em outras palavras, conforme mostrado nas Tabelas 1 e 2, nenhum trincamento por corrosão sob tensão ocorreu nos espécimes preparadas a partir dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 1 a 11 em que as exigências para a composição química especificada na presente invenção e a relação da fórmula (1) previamente mencionada foram satisfeitas. Por outro lado, o trincamento por corrosão sob tensão ocorreu nos espécimes preparadas a partir dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 12 a 18, 20, 22, 23 e 25. O trincamento por corrosão sob tensão ocorreu nestes aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 19, 21 e 24 provavelmente pelo fato de que os aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 19, 21 e 24 satisfizeram a relação da fórmula (1), mas os teores de Cu (consulte a Tabela 1) nestes aços inoxidáveis duplex não satisfizeram a exigência da presente invenção.[0052] From the relationship shown in Figure 4, it can be seen that in the case where the value "7Mo + 3Cu" is greater than the value "-2.2Cr + 66", namely, the case where duplex stainless steel satisfies the relationship of the previously mentioned formula (1), it is possible to prevent the occurrence of stress corrosion cracking. In other words, as shown in Tables 1 and 2, no stress corrosion cracking occurred in the specimens prepared from the duplex stainless steels of Test Nos. 1 to 11 in which the requirements for the chemical composition specified in the present invention and the ratio of formula (1) previously mentioned were satisfied. On the other hand, stress corrosion cracking occurred in the specimens prepared from the steels duplex stainless steels of Test Nos. 12 to 18, 20, 22, 23 and 25. Stress corrosion cracking occurred in these duplex stainless steels of Test Nos. 19, 21 and 24 probably due to the fact that the duplex stainless steels of Test Nos. Test 19, 21 and 24 satisfied the ratio of formula (1), but the Cu contents (see Table 1) in these duplex stainless steels did not satisfy the requirement of the present invention.

[0053] Além disso, conforme mostrado na Tabela 2, nenhuma quantidade de vestígio da fase sigma precipitou na HAZ nas juntas de solda preparadas a partir dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 1 a 12, 14 a 19, 22, 23 e 25, satisfazendo a relação da fórmula (2) previamente mencionada. Por outro lado, uma quantidade de vestígio da fase sigma precipitou em cada uma das juntas de solda preparada a partir dos aços inoxidáveis duplex de Nos de Teste 13, 20, 21 e 24, não satisfazendo a relação da fórmula (2).[0053] Furthermore, as shown in Table 2, no trace amount of sigma phase precipitated in the HAZ in the weld joints prepared from the duplex stainless steels of Test Nos. 1 to 12, 14 to 19, 22, 23 and 25 , satisfying the relationship of formula (2) previously mentioned. On the other hand, a trace amount of the sigma phase precipitated in each of the solder joints prepared from the duplex stainless steels of Test Nos. 13, 20, 21 and 24, not satisfying the ratio of formula (2).

[0054] Como pode ser visto claramente dos resultados descritos acima, os aços inoxidáveis duplex que satisfazem as exigências da presente invenção podem suprimir a precipitação dos compostos intermetálicos durante a soldagem de grande entrada de calor, e cada um tem uma excelente resistência ao trincamento por corrosão sob tensão em ambientes de cloreto.[0054] As can be clearly seen from the results described above, the duplex stainless steels meeting the requirements of the present invention can suppress the precipitation of intermetallic compounds during high heat input welding, and each has excellent resistance to cracking by stress corrosion in chloride environments.

Industrial Applicability

[0055] Os aços inoxidáveis duplex de acordo com a presente invenção são excelentes em soldabilidade durante a soldagem de grande entrada de calor e excelente na resistência ao trincamento por corrosão sob tensão em ambientes de cloreto. Lista de Sinais de Referência 10: Material de placa 20: Junta de solda 30: Material de soldagem 40: Espécime[0055] The duplex stainless steels according to the present invention are excellent in weldability during high heat input welding and excellent in resistance to stress corrosion cracking in chloride environments. Reference Signal List 10: Plate Material 20: Solder Joint 30: Solder Material 40: Specimen

Claims

1. Duplex stainless steel for use in tubes CHARACTERIZED by the fact that it has a chemical composition whose mass % consists of C: 0.03% or less, Si: 0.2 to 1%, Mn: 5.0% or less , P: 0.040% or less, S: 0.010% or less, sol. Al: 0.040% or less, Ni: 4 to 8%, Cr: 20 to 28%, Mo: 0.5 to 2.0%, Cu: more than 2.0% and 4.0% or less and N : 0.1 to 0.35%, with the balance being Fe and impurities; where the duplex stainless steel satisfies the relationships in formulas (1) and (2) below: 2.2Cr + 7Mo + 3Cu > 66 (1) Cr + 11Mo + 10Ni < 12(Cu + 30N) (2) where the element symbols in formulas (1) and (2), respectively represent the contents (unit: % by mass) of the elements in the steel.

2. Duplex stainless steel, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that it also contains, in % by mass V: 1.5% or less, instead of part of Fe.

3. Duplex stainless steel, according to claim 1 or 2, CHARACTERIZED by the fact that it also contains, in % by mass, one or more selected from among Ca: 0.02% or less, Mg: 0.02% or less and B: 0.02% or less, in place of part of Fe.

4. Duplex stainless steel, according to any one of claims 1 to 3, CHARACTERIZED by the fact that it also contains, in % by mass, rare-earth metal(s): 0.2% or less, instead of part of Fe.