BR112012016055B1 - Tubo de aço soldado espesso execelente em rigidez à baixa temperatura, método para fabricação de tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, e placa de aço para fabricar tubo de aço soldado espesso. - Google Patents

Tubo de aço soldado espesso execelente em rigidez à baixa temperatura, método para fabricação de tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, e placa de aço para fabricar tubo de aço soldado espesso. Download PDF

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Takuya Hara
Naoki Doi
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Abstract

tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, método para fabricação de tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, e placa de aço para fabricar tudo de aço soldado espesso. a presente invenção refere-se a um tubo de aço soldado espesso execelente em igidez à baixa temperatura em que os conteúdos de mn e mo satisfazem a (expressão 1) abaixo, o pcm obtido pela (expressão 2) abaixo é de 0,16 a 0,19, e uma estrutura de metal de uma placa de aço de material de base consiste em ferrita sendo de 30 a 95% em uma razão de área e uma estrutura de transformação d ebaixa temperatura, e em uma estrutura de metal de uma haz de grão bruto, uma razão de área de contorno do grão de ferrita é 1,5% ou mais, a razão de área total do contorno do grão de ferrita e da ferrita intragranular não é menos do que 11% nem mais do que 90%, em razão de área de ma é 10% ou menos, e seu equilíbrio é composto de bainita. 1,2325 < (0,85 x [mn]) < 1,5215...(expressão 1) e pcm = [c] + [si]/30 + ([mn] + [cu] + [cr])/20 + [ni]/60 + [mo]/15 + [v]/10...(expressão 2)

Description

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura adequada para um tubo de condução para transportar óleo bruto e gás natural, ou o similar.
Antecedentes da Técnica [002] É exigido um tubo de aço para um tubo de condução usado para uma tubulação que transporta óleo bruto e gás natural por uma longa distância para alcançar um aumento em resistência ou espessura em termos de eficiência de transporte. Para aumentar a resistência do aço, é eficiente utilizar bainita, e foram desenvolvidos tubos de aço soldados de alta resistência com X80 do relatório descritivo do Instituto Americano de Petróleo (API) e maior.
[003] No caso de quando está aumentando a espessura do tubo de aço para um tubo de condução, uma diminuição em rigidez de uma porção de solda, particularmente, uma zona termicamente afetada da solda (Heat Affected Zone (HAZ daqui por diante)) se torna um problema. No caso de quando uma placa espessa é formada em uma conformação de tubo por um processo UO, e porções de borda da placa espessa são ressaltadas umas das outras para serem soldadas por costura, é empregada a soldagem de arco submerso com uma grande quantidade de entrada de calor. Na soldagem de arco submerso acima, a rigidez diminui devido ao engrossamento de uma estrutura da HAZ e formação de uma estrutura mista de martensita e austenita (constituintes Martensita-Austenita (MA daqui por diante)) em particuPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 4/65
2/50 lar.
[004] Particularmente, no caso quando soldando por costura a placa delgada espessa pela soldagem do arco submerso de uma superfície interna e uma superfície externa da placa, a HAZ, que é primeiramente soldada, na proximidade de uma linha de fusão de solda é reaquecida por entrada de calor da soldagem a ser executada mais tarde. Como acima, no caso quando a soldagem do arco submerso é executada uma pluralidade de vezes, existe às vezes um caso em que a estrutura grossa da HAZ se torna uma origem de fratura, e a rigidez diminui notadamente.
[005] Adicionalmente, em um tubo de aço soldado com alta resistência com X80 ou maior, é utilizada bainita para aumentar sua resistência, e, por conseguinte, uma diminuição na rigidez de um material de base e uma HAZ se torna um problema. Com respeito a tal problema, para aperfeiçoar a rigidez do material de base, foi proposto um método de utilização de ferrita poligonal. Adicionalmente, para aperfeiçoar a rigidez da HAZ, foi proposto um método para utilizar transformação intragranular para fazer uma estrutura fina (por exemplo, Documentos de Patente de 1 a 4). Adicionalmente, foi proposto um método para aperfeiçoar a rigidez de uma HAZ através da adição de B (por exemplo, Documento de Patente 5).
Documento da Técnica Anterior [006] Documento de Patente 1 Publicação da Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. 2008-156754 [007] Documento de Patente 2 Publicação da Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. 2008-163455 [008] Documento de Patente 3 Publicação da Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. 2008-163456 [009] Documento de Patente 4 Publicação da Patente Japonesa Aberta à Inspeção Pública No. 2009-149917
Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 5/65
3/50 [0010] Documento de Patente 5 Publicação Internacional WO2008/069289A1
Descrição da Invenção
Problemas a Serem Solucionados pela Invenção [0011] Em que é chamado para propósitos gerais de tubos de condução com X60 a 70, segurar rigidez à baixa temperatura se torna um desafio. Isso é porque o desenvolvimento de um campo de óleo e um campo de gás progride em um distrito frio tal como o Círculo Ártico, por exemplo. Em um distrito frio, a temperatura do ar cai a -40oC ou aproximadamente, de maneira que em consideração a variações, a rigidez à baixa temperatura a -60oC é exigida ao tubo de aço para um tubo de condução.
[0012] Adicionalmente, quando o tubo de aço para um tubo de condução é espessado em termos de eficiência de transporte, a entrada de calor de soldagem por costura tem que ser aumentada, e, por conseguinte, devido ao engrossamento da estrutura da HAZ e formação de MA, a rigidez à baixa temperatura diminui. Adicionalmente, para espessar o tubo de aço para um tubo de condução, a espessura de uma placa de aço de material de base tem que ser aumentada, de modo que uma velocidade de espessamento depois da laminação a quente na fabricação da placa de aço de material de base diminui. Dessa maneira, para alcançar um aumento na resistência do tubo de aço soldado espesso através da utilização de bainita, muitas ligas têm que ser adicionadas se comparado com um tubo de aço de alta resistência delgado.
[0013] No entanto, quando uma quantidade de adição de liga é aumentada, na HAZ, MA uma origem de fratura é formada facilmente. Adicionalmente, quando uma quantidade de adição de liga é aumentada, mesmo que a resistência da placa de aço de material de base esteja no mesmo nível que aquele de um tubo de aço soldado para proPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 6/65
4/50 pósitos gerais, a capacidade de endurecimento é aumentada igualmente para uma placa de aço de alta resistência, e, por conseguinte, a rigidez da HAZ se torna igual àquela de um tubo de aço soldado de alta resistência. Dessa maneira, no caso quando o tubo de aço para propósitos gerais para um tubo de condução é espessado, se comparado com um tubo de aço soldado de alta resistência delgado, se torna difícil segurar a rigidez à baixa temperatura na HAZ. Adicionalmente, na especificação principal de um tubo de condução, é definido que a adição de B seja possibilitada em tubos de condução com X100 e maior, e, por conseguinte, no que é chamado de tubos de condução para propósitos gerais com X60 a 70, não é permitida a adição de B. [0014] A presente invenção foi feita em consideração a tais circunstâncias, e é para fornecer um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura tendo uma rigidez de 25 a 45 mm, um método de fabricação dele, e uma placa de aço para fabricar um tubo de aço soldado espesso. Incidentalmente, o tubo de aço soldado espesso, da presente invenção, objetiva ter resistência limite na direção de tração correspondendo à direção circunferencial sendo de 400 a 635 MPa e a energia absorvida Charpy em uma zona afetada por calor de solda em -60oC sendo 60 J ou mais.
Meios para Solucionar os Problemas [0015] O presente inventor investigou, de modo a aperfeiçoar rigidez à baixa temperatura de uma HAZ de um tubo de aço soldado espesso tendo uma quantidade de adição de liga maior do que aquela de um tubo de aço soldado espesso, um método de controlar uma estrutura da HAZ de acordo com os componentes de uma placa de aço de material de base e condições de soldagem. Como um resultado, foi aprendido que se entre os elementos que aumentam a capacidade de endurecimento, os conteúdos de Mn e Mo em particular são otimizados e a entrada de calor de soldagem é feita apropriada de acordo
Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 7/65
5/50 com a espessura, a rigidez à baixa temperatura da HAZ pode ser assegurada. O ponto principal da presente invenção é como a seguir.
(1) [0016] Um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura tendo uma espessura de 25 a 45 mm que é formado de uma placa de aço de material de base formada em uma conformação de tubo sendo soldado por costura e tem HAZ de grão bruto, em que a placa de aço de material de base tem uma composição química contendo, % em massa,
C: 0,03% a 0,085%,
Mn: 1,45% a 1,85%,
Ti: 0,005 a 0,020%,
Nb: 0,005 a 0,050%, e
O: 0,0005 a 0,005%, e
Si: limitado a 0,15% ou menos,
Al: limitado a 0,015% ou menos,
P: limitado a 0,02% ou menos,
S: limitado a 0,005% ou menos, e
Mo: limitado a 0,20% ou menos, e tendo os conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1) abaixo, um Pcm obtido por (Expressão 2) abaixo sendo de 0,16 a 0,19, e um equilíbrio sem composto de Fe e impurezas inevitáveis, uma estrutura de metal da placa de aço de material de base consiste em ferrita sendo de 30 a 95% em uma razão de área e uma estrutura de transformação de temperatura baixa, e em uma estrutura de metal da HAZ de grão bruto, uma razão de área de contorno de grão ferrita é de 1,5% ou mais, a razão de área total do contorno de grão de ferrita e ferrita intragranular não é de menos do que 11% nem mais do que 90%, uma razão de área de MA
Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 8/65
6/50 é de 10% ou menos, e seu equilíbrio é composto de bainita.
1,2325 (0,85 x [Mn] - [Mo]) 1,5215 ... (Expressão 1)
Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2) [0017] Na (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
[0018] Na (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
(2) [0019] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (1), em que um tamanho de grão da ferrita na estrutura de metal da placa de aço de material de base é de 2 a 15 pm.
(3) [0020] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (1), em que a bainita na estrutura de metal da HAZ por soldagem consiste em bainita conformada em ripa e bainita massiva, e uma razão de área da bainita conformada em ripa é de 20% ou menos.
(4) [0021] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (1), em que a placa de aço de material de base contém ainda um ou ambos de, em % de massa,
Cu: 0,70% ou menos, e
Ni: 0,70% ou menos.
(5) [0022] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baiPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 9/65
7/50 xa temperatura de acordo com (1), em que a placa de aço de material de base ainda contém um tipo ou dois tipos ou mais de, em % de massa,
Cr: 1,00% ou menos,
V: 0,10% ou menos,
Zr: 0,050% ou menos, e
Ta: 0,050% ou menos.
(6) [0023] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (1), em que a placa de aço de material de base ainda contém um tipo ou dois tipos ou mais de, em % de massa,
Mg: 0,0100% ou menos,
Ca: 0,0050% ou menos, e
REM: 0,0050% ou menos.
(7) [0024] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (1), em que a resistência limite em uma direção de tração correspondendo a uma direção circunferencial do tubo de aço soldado espesso é de 400 a 635 MPa, e a energia absorvida Charpy da HAZ de grão bruto em -60oC é 60 J ou mais.
(8) [0025] O tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (1), em que um metal de solda do tubo de aço soldado espesso contém, % em massa
C: 0,04% a 0,09%,
Si: 0,01% a 0,35%,
Mn: 1,5% a 2,0%,
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8/50
Al: 0,002% a 0,030%,
Ti: 0,003% a 0,030%, e
O: 0,0005% a 0,030%, e
P: limitado a 0,02% ou menos, e
S: limitado a 0,005% ou menos, e ainda contém um tipo ou dois tipos ou mais de, em % de massa,
Ni: 0,2% a 1,0%,
Cr + Mo + V: 0,2% a 1,0%, e
B: 0,0001 a 0,0050%, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis.
(9) [0026] Um método de fabricação de um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura incluindo:
formar uma placa de aço de material de base obtida em uma maneira que um aço tendo uma composição química, em % de massa,
C: 0,03% a 0,085%,
Mn: 1,45% a 1,85%,
Ti: 0,005 a 0,020%
Nb: 0,005 a 0,050%, e
O: 0,0005 a 0,005%, e
Si: limitado a 0,15% ou menos,
Al: limitado a 0,015% ou menos,
P: limitado a 0,02% ou menos,
S: limitado a 0,005% ou menos, e
Mo: limitado a 0,20% ou menos, e tendo os conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1) abaixo, um Pcm obtido por (Expressão 2) abaixo sendo de 0,16 a 0,19, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis em molde, um lingote de aço é aquecido de 950 a 1.150oC, é submetido a
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9/50 laminação a quente em uma temperatura de término de Ar3 ou maior, e a água é resfriada para baixo a 600oC ou mais baixo, em uma conformação de tubo; e quando as porções de borda da placa de aço de material de base estão sendo unidas para serem soldadas por costura através de soldagem de arco submerso de uma superfície interna e superfície externa da placa de aço de material de base, soldando por costura as porções de borda da placa de aço de material de base de modo que a entrada de calor Ji [kJ/cm] da soldagem de arco submerso da superfície interna, a entrada de calor Jo [kJ/cm] da soldagem de arco submerso da superfície externa, e uma espessura de placa t [mm] satisfaçam relações de (Expressão 3) e (Expressão 4) abaixo.
1,2325 _ (0,85 x [Mn] - [Mo]) _ 1,5215 ... (Expressão 1)
Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2) em (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
-2,3 Δ Ji - 1,75 t Δ 27,8 ... (Expressão 3)
-9,6 Δ Jo - 2,42 t Δ 20,6 ... (Expressão 4) (10) [0027] O método de fabricação do tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (9), em que a laminação a quente é executada em uma razão de redução a 900oC ou mais baixo ajustada como 2,0 ou mais.
(11) [0028] O método de fabricação do tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com (9), em que um processo da formação de placa de aço de material de base em uma conformação de tubo é um processo UO em que a placa
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10/50 de aço de material de base é formada em uma conformação de C, uma conformação de U, e uma conformação de O por ordem, o método de fabricação do tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura incluindo ainda:
expandir o tubo de aço soldado espesso obtido depois da soldagem por costura das porções de borda da placa de aço de material de base.
(12) [0029] Uma placa de aço para um tubo de aço soldado espesso usado para fabricar um tubo de aço soldado espesso e tendo uma espessura de 25 a 45 mm, a placa de aço para o tubo de aço soldado espesso incluindo:
uma composição química contendo, em % de massa,
C: 0,03% a 0,085%,
Mn: 1,45% a 1,85%,
Ti: 0,005 a 0,020%,
Nb: 0,005 a 0,050%, e
O: 0,0005 a 0,005%, e
Si: limitado a 0,15% ou menos,
Al: limitado a 0,015% ou menos,
P: limitado a 0,02% ou menos,
S: limitado a 0,005% ou menos, e
Mo: limitado a 0,20% ou menos, e tendo os conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1) abaixo, um Pcm obtido por (Expressão 2) abaixo sendo de 0,16 a 0,19, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis.
1,2325 (0,85 x [Mn] - [Mo]) 1,5215 ... (Expressão 1)
Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2) [0030] Em (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V]
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11/50 denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
(13) [0031] A placa de aço para o tubo de aço soldado espesso de acordo com (12) em que, um tamanho de grão de ferrita em uma estrutura de metal é de 2 a 15 pm.
Efeito da Invenção [0032] De acordo com a presente invenção, é possível fornecer um tubo de aço soldado espesso tendo uma espessura de 25 a 45 mm e tendo excelente rigidez de HAZ em uma temperatura baixa de -60oC, e a presente invenção contribui para a indústria um tanto extraordinariamente.
Breve Descrição dos Desenhos [0033] A figura 1 é uma vista esquemática para explanar uma estrutura de uma HAZ de um tubo de aço soldado espesso, e é uma vista para explanar a definição de uma HAZ de grão bruto.
[0034] A figura 2 é uma vista esquemática para explanar uma estrutura da HAZ de grão bruto do tubo de aço soldado espesso, e é uma vista para explanar MA e bainita conformada em ripa na proximidade de um contorno de grão de austenita anterior;
[0035] A figura 3 é uma vista esquemática para explanar uma estrutura de metal da HAZ de grão bruto do tubo de aço soldado espesso da presente invenção, e é uma vista para explanar ferrita em contorno de grau e ferrita intragranular na HAZ de grão bruto;
[0036] A figura 4 é uma vista para explanar uma posição da qual é obtida uma peça de teste de ranhura em V em que a rigidez da HAZ de grão bruto é avaliada;
[0037] A figura 5 é um gráfico mostrando uma relação entre 0,85 x [Mn] - [Mo] e energia absorvida Charpy na HAZ de grão bruto em Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 14/65
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60oC.
[0038] A figura 6 é uma vista para explanar uma posição da qual é obtida uma peça de teste de barra redonda;
[0039] A figura 7 é uma fotografia mostrando uma estrutura de metal de uma HAZ de grão bruto de um exemplo da presente invenção; [0040] A figura 8 é uma fotografia mostrando uma estrutura de metal de uma HAZ de grão bruto de um exemplo comparativo;
[0041] A figura 9 é uma vista esquemática da estrutura de metal na figura 7; e [0042] A figura 10 é uma vista esquemática da estrutura de metal na figura 8.
Melhor Modo para Executar a Invenção [0043] O presente inventor investigou como a seguir de modo a obter um tubo de aço soldado espesso tendo rigidez à baixa temperatura excelente. O presente inventor primeiramente examinou uma estrutura de uma zona termicamente afetada da solda (HAZ) de um tubo de aço soldado espesso.
[0044] A figura 1 é uma vista esquemática para explanar a estrutura da HAZ do tubo de aço soldado espesso, e é uma vista para explanar a definição de uma HAZ de grão bruto. O tubo de aço soldado espesso é fabricado em uma maneira que, por exemplo, as porções de borda de uma placa de aço de material de base A formada em conformação de tubo por um processo UO em que uma placa de aço é formada em uma conformação em C, uma conformação em U, e uma conformação em O em ordem são soldadas por costura uma a outra. A figura 1 mostra uma porção de uma seção transversal do tubo de aço soldado espesso incluindo a HAZ.
[0045] Na figura 1, o número 1 denota um metal de solda da superfície externa (metal de solda) do tubo de aço soldado espesso, o número 2 denota um metal de solda da superfície interna (metal de
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13/50 solda), o número 5 denota a HAZ da placa de aço de material de base A, e o número 3 denota uma linha de fusão de solda entre a placa de aço de material de base A e os metais de solda 1 e 2. Um contorno entre os metais de solda 1, 2 e a placa de aço de material de base A que não é fundido quando está sendo soldado é a linha de fusão de solda 3. Uma faixa de uma distância predeterminada da linha de fusão de solda 3 para o interior da placa de aço de material de base A ao longo da direção circunferencial do tubo de aço soldado espesso corresponde à HAZ. Na HAZ 5, uma região da linha de fusão de solda 3 até 0,3 mm em direção à lateral da placa de aço de material de base A corresponde à HAZ de grão bruto 4.
[0046] Como um resultado da investigação, o presente inventor encontrou que na HAZ na proximidade da linha de fusão de solda 3, os grãos de austenita anteriores são engrossados. Incidentalmente, os grãos de austenita anteriores são uns em que os grãos de austenita gerados na soldagem por costura são transformados em ferrita e uma estrutura de transformação de baixa temperatura. O tamanho do grão dos grãos de austenita anteriores é igual àquele dos grãos de austenita gerados na soldagem por costura. Particularmente, na HAZ de grão bruto 4 sendo a região da linha de fusão de solda 3 até 0,3 mm em direção à lateral da placa de aço de material de base da HAZ 5, o tamanho do grão dos grãos de austenita anteriores se torna 100 pm ou mais, e os grãos de austenita anteriores com o tamanho de grão grande de 200 a 300 pm foram também observados. Na HAZ 5 (HAZ 4 de grão bruto) variando da linha de fusão de solda 3 até 0,3 mm em direção à lateral da placa de aço de material de base A, um a três dos grãos de austenita anteriores é/são contido(s).
[0047] Em outras palavras, na presente invenção, a HAZ de grão bruto 4 é uma região onde a placa de aço de material de base A é aquecida até uma faixa de temperatura da austenita sendo soldada e
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14/50 onde, desse modo, o tamanho do grão dos grãos de austenita anteriores se torna 100 pm ou mais. Os presentes inventores obtiveram uma peça de teste da HAZ 5 do tubo de aço soldado espesso e rigidez avaliada em -60oC, como um resultado, eles aprenderam que a fratura por fragilidade ocorre facilmente na HAZ de grão bruto 4.
[0048] A figura 2 é uma vista esquemática para explanar uma estrutura da HAZ de grão bruto 4 do tubo de aço soldado espesso, e é uma vista para explanar MA e bainita conformada em ripa na proximidade do contorno de grãos de austenita anterior. Na figura 2, o número 6 denota um contorno do grão de austenita anterior, o número 17 denota a bainita conformada em ripa, e o número denota MA. A figura 2 mostra o estado s onde na HAZ de grão bruto 4, dois grãos de austenita anteriores G1 e G2 entram em contato um com o outro através do contorno do grão de austenita anterior 6. Como descrito acima, na HAZ de grão bruto 4, os grãos de austenita gerados na soldagem por costura são transformados nos grãos de austenita anteriores antes de resfriar. Então, entre os grãos de austenita anteriores G1 e G2 adjacentes um ao outro, o contorno do grão de austenita anterior 6 aparece como um traço. Na HAZ de grão bruto 4, a bainita conformada em ripa 7 e a MA 8 são formadas no contorno do grão de austenita anterior 6 e dentro dos grãos de austenita anteriores.
[0049] Para alcançar tanto a resistência quanto a rigidez do material de base, um grande número de elementos da capacidade de endurecimento como Mn e Mo são adicionados ao tubo de aço soldado espesso. Por essa razão, na HAZ de grão bruto 4, como mostrado na figura 2, a bainita conformada em ripa 7 é facilmente formada do contorno do grão de austenita anterior 6.
[0050] A bainita conformada em ripa 7 mostrada na figura 2 é uma estrutura formada pela cementita sendo formada na ferrita conformada em ripa. No caso quando uma velocidade de resfriamento da zona
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15/50 termicamente afetada de grão bruto 4 depois da soldagem ser lenta, C é concentrada na bainita conformada em ripa 7 formada, e, por conseguinte, como mostrado na figura 2, é formada a MA 8 de martensita e a austenita.
[0051] O presente inventor examinou a correspondência de um estado de distribuição da MA 8 e uma origem de fratura por fragilidade na zona termicamente afetada de grão bruto 4, em detalhes. Como um resultado, o presente inventor verificou que na MA 8 mostrada na figura 2, a MA 9 adjacente ao contorno do grão de austenita anterior 6 se torna a origem da fratura.
[0052] A bainita conformada em ripa 7 formada em direção ao interior dos respectivos grãos de austenita anteriores G1 e G2 através do contorno do grão de austenita anterior 6 significantemente difere em orientação de cristal um do outro. Por esta razão, o contorno do grão de austenita anterior 6 se torna um contorno de grão inclinado de ângulo largo. Dessa maneira, é concebível que a MA 9 adjacente ao contorno do grão de austenita anterior 6 seja provavelmente a origem da fratura. Perceba que o contorno do grão inclinado de ângulo largo é definido para ser um contorno de grão tendo uma diferença de orientação de 15o ou mais, e pode ser determinado por análise de EBSP. [0053] Por outro lado, foi verificado que a MA 8 formada na bainita conformada em ripa 7 no interior do grão de austenita anterior não se torna a origem da fratura por fragilidade. Isso é concebível porque como mostrado na figura 2, a MA 8 e a MA 8 formada no interior do grão de austenita anterior são substancialmente as mesmas em orientação de cristal uma com a outra, e o contorno do grão existente entre a MA 8 e a MA 8 não se torna um contorno do grão inclinado de ângulo largo.
[0054] O presente inventor ainda investigou e verificou que para obter um tubo de aço soldado espesso tendo rigidez a temperatura
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16/50 baixa excelente, é necessário que em uma estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4, uma razão de área de contorno de grão de ferrita deve ser de 1,5% ou mais, a razão de área total do contorno do grão de ferrita e ferrita intragranular deve ser não menos do que 11% nem mais do que 90%, uma razão de área da MA 8 deve ser 10% ou menos, e um equilíbrio da estrutura de metal deve ser bainita.
[0055] A figura 3 é uma vista esquemática para explanar a estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 do tubo de aço soldado espesso da presente invenção. Como mostrado na figura 3, na HAZ de grão bruto 4 do tubo de aço soldado espesso da presente invenção, o contorno do grão de ferrita 10 formado no contorno do grão de austenita anterior 6 e ferrita intragranular 11 formada dentro do grão de austenita anterior são contidos. O contorno do grão de ferrita 10 é ferrita formada em uma maneira que quando o grão de austenita por reaquecimento no momento de soldagem é resfriado, um núcleo formado na posição do contorno do grão de austenita anterior 6 cresce em grão. A ferrita intragranular 11 é ferrita formada como um núcleo com uma inclusão fina dentro do grão de austenita anterior quando o grão de austenita é resfriado.
[0056] O contorno do grão de ferrita 10 formado no contorno do grão de austenita anterior 6 na HAZ de grão bruto 4 se torna resistente contra a propagação da rachadura da fratura. Como descrito acima, na HAZ de grão bruto 4, a bainita conformada em ripa 7 e a MA 9 são formadas do contorno do grão de austenita anterior 6 em direção ao interior dos respectivos grãos de austenita anterior G1 e G2 em um estado onde suas orientações de cristal são diferentes umas das outras. Como acima, pela existência do contorno do grão de ferrita 10, o contorno do grão de ferrita 10 entra entre a bainita conformada em ripa 7 e a MA 9 diferente na orientação de cristal uma da outra na posição do contorno do grão de austenita anterior 6. O contorno do grão de
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17/50 ferrita 10 se torna a resistência contra a propagação da rachadura, e, por conseguinte, a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto 4 é aperfeiçoada.
[0057] Para efetivamente aperfeiçoar a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto 4 em -60oC, a razão da área da contorno do grão de ferrita 10 é exigida ser de 1,5% ou mais. A razão da área do contorno do grão de ferrita 10 é definida como uma razão de área do contorno do grão de ferrita 10 para aparecer em uma estrutura em seção transversal da HAZ de grão bruto 4 (uma razão de área de ferrita em contato com o contorno do grão de austenita anterior 6) como mostrado na figura 3. Se a razão da área do contorno do grão de ferrita 10 for menos do que 1,5%, o contorno do grão de ferrita 10 não é suficiente como a resistência contra a propagação da fratura, e, por conseguinte, a razão da área é exigida ser de 1,5% ou mais.
[0058] Adicionalmente, a ferrita intragranular 11 na HAZ de grão bruto 4 que é formada de óxido dentro do grão de austenita anterior é fina, se torna a resistência contra a propagação de rachadura da fratura, e aumenta a resistência à fratura por fragilidade para, desse modo, aperfeiçoar a rigidez à baixa temperatura. Adicionalmente, com a formação da ferrita intragranular 11, a cementita precipita, e, desse modo, a formação da MA 8 grossa é suprimida.
[0059] Quando o contorno do grão de ferrita 10 no contorno do grão de austenita anterior 6 e da ferrita intragranular 11 existe adequadamente, o tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez em -60oC é, desse modo, obtido. No tubo de aço soldado espesso da presente invenção, para assegurar a rigidez em -60oC, a razão da área total do contorno do grão de ferrita 10 e da ferrita intragranular 11 é exigida ser 11% ou mais na estrutura de metal da HAZ de grão bruto
4. Perceba que é desejável que uma razão da área da ferrita intragranular 11 na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 deve ser 0,5%
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18/50 ou mais.
[0060] Conforme as razões de área do contorno do grão de ferrita 10 e da ferrita intragranular 11 na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 aumentam, a rigidez à baixa temperatura da HAZ 5 é aperfeiçoada. No entanto, quando o total das razões de área do contorno do grão de ferrita 10 e da ferrita intragranular 11 excede 90%, a resistência diminui. Por essa razão, na presente invenção, o limite superior do total das razões de área do contorno do grão de ferrita 10 e da ferrita intragranular 11 na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 é ajustado para 90% ou menos, e é preferivelmente ajustado para 80% ou menos.
[0061] Adicionalmente, a bainita contida na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 consiste na bainita conformada em ripa 7 mostrada na figura 2 e a bainita massiva (não mostrada). A bainita conformada em ripa 7 é uma estrutura em que a cementita é formada em ferrita conformada em ripa. A bainita conformada em ripa 7 e a bainita conformada em ripa 7 adjacentes uma a outra são formadas na mesma orientação de cristal, de modo que a bainita conformada em ripa 7 contida na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 se torna uma estrutura grossa para, desse modo, deteriorar a rigidez. Dessa maneira, na presente invenção, uma razão de área da bainita conformada em ripa 7 na HAZ de grão bruto 4 é preferivelmente ajustada para 20% ou menos. A bainita massiva é também chamada bainita granular, e é uma estrutura em que a cementita é formada em ferrita massiva.
[0062] Adicionalmente, o presente inventor investigou componentes de uma liga da placa de aço de material de base A de modo a controlar a estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 de modo que o contorno do grão de ferrita 10 e a ferrita intragranular 11 sejam formadas adequadamente e a MA 8 seja suprimida.
[0063] A bainita e a MA 8 formadas na HAZ 5 diminuem a rigidez.
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Por essa razão, os componentes da liga da placa de aço de material de base A foram investigados prestando atenção a, entre elementos que aperfeiçoam a capacidade de endurecimento, Mn que é contida em grandes quantidades e Mo que tem um efeito destacado na capacidade de endurecimento.
[0064] Mn é útil como um elemento barato que aperfeiçoa a resistência da placa de aço de material de base, e tem um efeito relativamente pequeno de suprimir a formação de ferrita na HAZ 5. Por outro lado, Mo é um elemento útil para aperfeiçoar a resistência do material de base em somas de minuto, mas notavelmente suprime a formação de ferrita na HAZ 5. Por essa razão, o conteúdo de Mo deve ser suprimido de modo a assegurar a rigidez da HAZ 5.
[0065] O presente inventor fabricou uma pluralidade de placas de material de base tendo espessuras de placa de 25 a 45 mm diferentes em conteúdos de Mn e Mo de modo a determinar os conteúdos de Mn e Mo. Então, o presente inventor usou cada uma das placas de aço de material de base e fabricou uma junta por soldagem de arco submerso, e avaliou a rigidez à baixa temperatura. A soldagem de arco submerso foi executada camada por camada de uma superfície frontal e uma superfície traseira. A rigidez à baixa temperatura foi avaliada em uma maneira a executar um teste de impacto Charpy em -60oC com base em JIS Z 2242 e medir a energia absorvida Charpy de uma peça de teste de ranhura em V. As peças de teste de ranhura em V foram feitas com base em JIS Z 3128.
[0066] A figura 4 é uma vista para explanar posições das quais as peças de teste de ranhura em V são obtidas. Na figura 4, o número 1 denota um metal de solda da superfície externa (metal de solda), o número 2 denota um metal de solda da superfície interna (metal de solda), e o número 3 denota uma linha de fusão de solda entre a placa de aço de material de base A e os metais de solda 1 e 2. Como mosPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 22/65
20/50 trado na figura 4, a direção longitudinal de uma peça de teste de ranhura em V 15 e a direção de largura da placa de aço de material de base A (a direção circunferencial do tubo de aço soldado espesso) estão em acordo. A peça de teste de ranhura em V 15 é cortada de modo que o meio da peça de teste de ranhura em V 15 esteja posicionado na linha de fusão de solda 3. Desse modo, uma ranhura em V 16 formada no meio da peça de teste de ranhura em V 15 atravessa a linha de fusão de solda 3. Adicionalmente, as peças de teste de ranhura em V 15 são obtidas respectivamente em uma profundidade de 2 mm do lado da superfície externa e do lado da superfície interna da placa de aço de material de base A (o tubo de aço soldado espesso). [0067] Então, como um resultado do teste de impacto Charpy com as peças de teste de ranhura em V 15 acima, o presente inventor verificou que no caso dos conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1) abaixo, a rigidez à baixa temperatura da HAZ 5, particularmente, a HAZ de grão bruto 4 pode ser assegurada.
1,2325 1 (0,85 x [Mn] - [Mo]) 1 1,5215 ... (Expressão 1) [0068] Na (Expressão 1), [Mn] e [Mo] denotam os conteúdos de Mn e Mo [% de massa] respectivamente.
[0069] Com as respectivas peças de teste de ranhura em V 15 feitas de tipos de aço respectivos em que (0,85 x [Mn] - [Mo]) é de 1,1 a 1,6, a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto 4 foi examinada. Seus resultados na figura 5 foram obtidos. Quando (0,85 x [Mn] [Mo]) for menos do que o valor limite inferior de (Expressão 1), a influência de Mo que suprime a formação de da contorno do grão de ferrita 10 na HAZ de grão bruto 4 é aumentada. Por outro lado, quando (0,85 x [Mn] - [Mo]) excede o valor limite superior de (Expressão 1), o efeito de aperfeiçoar a capacidade de endurecimento por Mn é aumentado. Por essa razão quando (0,85 x [Mn] - [Mo]) cai da faixa de (Expressão 1), o contorno do grão de ferrita 10 não é adequadamente
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21/50 formado na HAZ de grão bruto 4 e a energia absorvida Charpy da HAZ de grão bruto 4 em -60oC se torna menos do que 60 J, resultando em que a rigidez à baixa temperatura da HAZ 5 diminui.
[0070] Adicionalmente, o óxido de Ti é adequado para o núcleo de formação da ferrita intragranular 11 na HAZ de grão bruto 4. Dessa maneira, na presente invenção, para fazer a razão de área da ferrita intragranular na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 se torna 0,5% ou mais, o limite superior do conteúdo de Al nos componentes da liga da placa de aço de material de base A é limitado a 0,015% ou menos e Ti é contido de 0,005 a 0,02%, e, desse modo, óxidos Ti finos são formados.
[0071] Adicionalmente, Si e Al são elementos que promovem a formação da MA 8. Na presente invenção, para fazer a razão de área da MA 8 na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 se torna 10% ou menos, o limite superior do conteúdo de Al nos componentes da liga da placa de aço de material de base A é limitado a 0,015% ou menos e o conteúdo de Si é limitado a 0,15% ou menos.
[0072] Adicionalmente, quando um Pcm, da placa de aço de material de base A, obtido pela (Expressão 2) abaixo excede 0,19, a ferrita intragranular 11 não é adequadamente formada na HAZ de grão bruto 4 para, desse modo, fazer a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto 4 insuficiente. O Pcm é um índice de soldabilidade em geral, mas é uma expressão de relação de componentes de liga que afeta a capacidade de endurecimento e também afeta uma estrutura de metal do tubo de aço soldado espesso. Quando a capacidade de endurecimento aumenta, a bainita conformada em ripa 7 na HAZ de grão bruto 4 é facilmente formada. Quando o Pcm excede 0,19, a razão de área da bainita conformada em ripa 7 na estrutura de metal da HAZ de grão bruto 4 algumas vezes não se torna 20% ou menos, e, por conseguinte, não é preferível que o Pcm exceda 0,19.
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Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2) [0073] Na (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
[0074] Perceba que quando Mo cujo conteúdo é limitado e Si, Ni, Cu, Cr, e V que são seletivamente contidos não são contidos intencionalmente, cada um dos conteúdos dos elementos acima são ajustados como zero no (Expressão 1) e (Expressão 2) acima, e o cálculo é executado.
Estrutura de metal de placa de aço de material de base [0075] A seguir, será explanada a estrutura de metal da placa de aço de material de base do tubo de aço soldado espesso da presente invenção. De maneira que a resistência do tubo de aço soldado espesso tendo uma espessura de 25 a 45 mm da presente invenção pode se tornar grau X60 ou maior na especificação API, uma estrutura de transformação à baixa temperatura é exigida para ser formada na estrutura de metal da placa de aço de material de base. A estrutura de transformação à baixa temperatura é um nome genérico de martensita, bainita e MA, em geral. No entanto, uma vez que a velocidade de resfriamento depois de laminação a quente for lenta, na placa de aço de material de base da presente invenção, a martensita não é facilmente formada e a estrutura de transformação à baixa temperatura é muitas vezes composta de uma ou de ambas, bainita e MA. Por outro lado, quando a estrutura de metal da placa de aço de material de base é composta somente da estrutura de transformação à baixa temperatura, por exemplo, uma fase única de bainita, uma superfície de fratura inclinada é formada e a rigidez deteriora, e, por conseguinte, a ferrita é exigida para ser formada na estrutura de metal da placa de aço de material de base.
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23/50 [0076] Na presente invenção, para assegurar a rigidez em -60oC, a estrutura de metal da placa de aço de material de base consiste em ferrita sendo de 30 a 95% em uma razão de área e a estrutura de transformação à baixa temperatura sendo seu equilíbrio. A razão de área da ferrita é ajustada a 30% ou mais de modo a aperfeiçoar a rigidez, e é ajustada a 95% ou menos de modo a assegurar a resistência. A MA da estrutura de transformação à baixa temperatura é uma estrutura que adversamente afeta a rigidez, e, por conseguinte, a razão de área da MA é preferivelmente ajustada para contorno do grão de ferrita 10% ou menos. No entanto, os grãos de cristal da placa de aço de material de base são mais finos do que aqueles da HAZ, de modo que nenhum problema é muitas vezes causado pelo efeito adverso da MA. Uma vez que na estrutura de metal da placa de aço de material de base do tubo de aço soldado espesso, a razão de área da ferrita é 50% ou mais e uma razão de área de bainita é 50% ou menos, o equilíbrio entre a resistência e a rigidez é ainda aperfeiçoada.
[0077] Quando o tamanho do grão da ferrita contida na estrutura de metal da placa de aço de material de base é bruto, a separação é executada notadamente, e a rigidez da placa de aço de material de base algumas vezes deteriora. Dessa maneira, para assegurar a rigidez a -60oC, o tamanho do grão da ferrita da placa de aço de material de base é preferivelmente ajustado para 15 pm ou menos. Para aperfeiçoar a rigidez à baixa temperatura, o tamanho do grão da ferrita da placa de aço de material de base é desejavelmente feito fino. No entanto, a espessura do tubo de aço soldado espesso da presente invenção é de 25 mm ou mais. Na placa de aço tendo uma espessura de placa de 25 mm ou mais, existem limites para uma razão de redução e uma velocidade de resfriamento em laminação a quente. Dessa maneira, em termos de custo de fabricação, o limite inferior do tamanho do grão da ferrita na placa de aço de material de base é preferiPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 26/65
24/50 velmente 2 pm ou mais.
Componentes de placa de aço de material de base [0078] A seguir, serão explanados os componentes da placa de aço de material de base do tubo de aço soldado espesso da presente invenção. Perceba que a notação de % no % de massa dos dispositivos dos componentes a não ser que de outro modo percebido.
[0079] A estrutura de metal da placa de aço de material de base é significantemente relacionada com a capacidade de endurecimento, e é avaliada de acordo com o Pcm obtido por (Expressão 2) acima dos conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa] na presente invenção. Na presente invenção, o Pcm é ajustado para de 0,16 a 0,19 nos componentes da liga da placa de aço de material de base para alcançar tanto a resistência quando a rigidez à baixa temperatura da placa de aço de material de base e a HAZ do tubo de aço soldado espesso para satisfazer a especificação da grade X60 ou maior.
[0080] C é um elemento que aperfeiçoa a resistência do aço. Na presente invenção, o conteúdo de C é limitado para fazer uma estrutura mista de ferrita e bainita, e, desse modo, a resistência e a rigidez da placa de aço de material de base são ambas alcançadas. Quando o conteúdo de C é menor do que 0,03%, a resistência se torna insuficiente. Quando o conteúdo de C excede 0,085%, a rigidez deteriora. Por essa razão, na presente invenção, a quantidade ótima de C está na faixa de 0,03 a 0,085%.
[0081] Si é um elemento desoxidante, mas é um elemento que promove a formação da MA na HAZ. Quando o conteúdo de Si excede 0,15%, a formação da MA se torna notável, e, por conseguinte, a rigidez deteriora. por essa razão, na presente invenção, o conteúdo de Si é ajustado para 0,15% ou menos. Para suprimir a formação da MA, o conteúdo de Si é preferivelmente 0,10% ou menos.
[0082] Mn é usado como um desoxidante, e é exigido para assePetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 27/65
25/50 gurar a resistência e a rigidez da placa de aço de material de base. Para promover a formação da bainita para, desse modo, obter a resistência, Mn é exigido estar contido em 1,45% ou mais. Preferivelmente, Mn está contido em 1,50% ou mais. Por outro lado, para formar o contorno do grão de ferrita na HAZ de grão bruto, na presente invenção, o limite superior do conteúdo de Mn é ajustado para 1,85% ou menos. Preferivelmente, o conteúdo de Mn é 1,80% ou menos.
[0083] P é um elemento de impureza, e quando o conteúdo de P excede 0,02%, a rigidez da placa de aço de material de base deteriora. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo de P é 0,02% ou menos. [0084] S é um elemento de impureza, e quando o conteúdo de S excede 0,005%, sulfeto bruto é formado para, desse modo, deteriorar a rigidez da placa de aço de material de base. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo de S é 0,005% ou menos.
[0085] Al é usado como um desoxidante, mas na presente invenção, o óxido Ti é utilizado como o núcleo de formação da ferrita intragranular, e, por conseguinte, o limite superior do conteúdo de Al é limitado a 0,015% ou menos. Adicionalmente, Al promove a formação da MA na HAZ de grão bruto, de modo que o limite superior do conteúdo de Al seja preferivelmente limitado a 0,010% ou menos.
[0086] Ti é um elemento importante para finamente dispersar óxidos de Ti que eficientemente funcionam como núcleos de formação para transformação intragranular. Para exibir o efeito acima, o conteúdo de Ti é ajustado a 0,005% ou mais na presente invenção. No entanto, quando o conteúdo de Ti excede 0,020%, são formados carbonitretos brutos de Ti, e, desse modo, a rigidez deteriora. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo de Ti é ajustado para 0,020% ou menos. O limite superior preferível do conteúdo de Ti é 0,015% ou menos.
[0087] Nb é um importante elemento para fazer grãos finos da estrutura da placa de aço de material de base, formar carbonitretos finos,
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26/50 e, desse modo, assegurar a resistência e a rigidez. Para exibir o efeito acima, Nb é exigido para ser contido 0,005% ou mais. No entanto, quando o conteúdo de Nb excede 0,050%, são formados carbonitretos brutos, e, desse modo, a rigidez deteriora. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo de Nb é ajustado para 0,050% ou menos. Nb é um elemento que aumenta a capacidade de endurecimento do aço, e para promover a formação do contorno do grão de ferrita na HAZ de grão bruto, o limite superior do conteúdo Nb é preferivelmente ajustado para 0,025% ou menos.
[0088] Mo é um elemento que aperfeiçoa a capacidade de endurecimento, e é eficiente para alcançar tanto a resistência quanto a rigidez da placa de aço de material de base tendo uma espessura espessa em particular. No entanto, na presente invenção, para formar o contorno do grão de ferrita na HAZ de grão bruto, o limite superior do conteúdo de Mo é limitado a 0,20% ou menos. Adicionalmente, para suprimir a formação da MA na HAZ de grão bruto, o conteúdo de Mo é preferivelmente ajustado para 0,15% ou menos.
[0089] O (oxigênio) é um elemento para ser inevitavelmente contido no aço. Na presente invenção, para formar óxidos de Ti contribuindo para a formação da ferrita intragranular, o conteúdo de O da placa de aço de material de base é ajustado para 0,0005% a 0,005%. Isto é, quando o conteúdo de O for menor do que 0,0005%, um número suficiente de peças de óxidos de Ti não são formados, e quando o conteúdo de O excede 0,005%, os óxidos de Ti bruto são formados, e, desse modo a rigidez deteriore. Perceba que o conteúdo de O da placa de aço de material de base é igual à quantidade de oxigênio para permanecer no aço no momento de fusão quando os óxidos são formados. [0090] Adicionalmente, como um elemento que aperfeiçoa a resistência e a rigidez, um tipo ou dois tipos ou mais de Cu, Ni, Cr, V, Zr e Ta podem também estar contidos na placa de aço de material de base.
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Adicionalmente, no caso quando os conteúdos desses elementos são menos do que os limites inferiores preferíveis, nenhum efeito adverso é causado pelos elementos em particular.
[0091] Cu e Ni são elementos eficientes que aumentam a resistência sem deteriorar a rigidez, e para obter o efeito acima, os limites inferiores dos conteúdos de Cu e Ni são preferivelmente ajustados para 0,05% ou mais. Por outro lado, os limites superiores dos conteúdos de Cu e Ni são preferivelmente ajustados para 0,70% ou menos de modo a suprimir rachadura no momento de aquecimento e soldagem do lingote de aço.
[0092] Cr, V, Zr e Ta são elementos que formam carbeto e nitritos e aperfeiçoam a resistência do aço por resistência à precipitação, e um tipo ou dois tipos ou mais de Cr, V, Zr e Ta podem ser também contidos. Para aumentar a efetividade, o limite inferior do conteúdo de Cr é preferivelmente ajustado para 0,02% ou mais, o limite inferior do conteúdo de V é preferivelmente ajustado para 0,01% ou mais, e os limites inferiores dos conteúdos de Zr e Ta são preferivelmente ambos ajustados para 0,0001% ou mais. Por outro lado, quando Cr é adicionado excessivamente, existe às vezes um caso que por aperfeiçoamento da capacidade de endurecimento, a resistência aumenta e a rigidez deteriora, de modo que o limite superior do conteúdo de Cr é preferivelmente ajustado para 1,00% ou menos. Adicionalmente, quando V, Zr e Ta são adicionados excessivamente, existe às vezes um caso em que o carbeto e nitritos são embrutecidos e a rigidez deteriora, de modo que o limite superior do conteúdo de V é preferivelmente ajustado para 0,10 ou menos, e os limites superiores dos conteúdos de Zr e Ta são preferivelmente ambos ajustados para 0,050% ou menos.
[0093] Além do mais, para controlar formas de inclusões para alcançar o aperfeiçoamento da rigidez, um tipo ou dois tipos ou mais de Mg, Ca, e REM podem também estar contidos na placa de aço de maPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 30/65
28/50 terial de base. Adicionalmente, no caso quando os conteúdos desses elementos são também menos do que os limites inferiores preferíveis, nenhum efeito adverso é causado pelos elementos em particular.
[0094] Mg é um elemento que exibe um efeito de fazer óxidos finos e controlar a forma de sulfito. Particularmente, óxidos finos de Mg atuam como núcleos de formação para transformação intragranular, e ainda exibem um efeito para suprimir o embrutecimento do tamanho do grão como partículas de pinos. Para obter esses efeitos, Mg é preferivelmente contido 0,0001% ou mais. Por outro lado, quando o conteúdo de Mg excede 0,0100% óxidos brutos são formados para, desse modo, deteriorar a rigidez da placa de aço de material de base e da HAZ, do tubo de aço, e, por conseguinte, o limite superior do conteúdo de Mg é preferivelmente ajustado para 0,0100% ou menos.
[0095] Ca e REM são úteis para controlar a forma de sulfito, e são elementos que formam sulfito para, desse modo, suprimir a formação de MnS estirado na direção de laminação, e aperfeiçoar a propriedade na direção da espessura de placa na placa de aço de material de base, particularmente, resistência à fissura lamelar. Para obter o efeito acima, os limites inferiores dos conteúdos de Ca e REM são preferivelmente ambos ajustados para 0,0001% ou mais. Por outro lado, quando os conteúdos de Ca e REM excedem 0,0050%, óxidos brutos são aumentados para, desse modo, deteriorar a rigidez, e, por conseguinte, os limites superiores dos conteúdos de Ca e REM são preferivelmente ajustados para 0,0050% ou menos.
[0096] Adicionalmente, a espessura de placa de aço de material de base do tubo de aço soldado espesso da presente invenção é 25 mm ou mais. Para impedir que placa de aço de material de base seja fraturada devido à pressão interna, quando a placa de aço de material de base usada como um tubo de condução, a espessura de placa de aço de material de base é preferivelmente ajustada a 30 mm ou mais.
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Por outro lado, quando a espessura de placa de aço de material de base excede 45 mm, muitas ligas são exigidas para serem adicionadas para aperfeiçoar a resistência, e, por conseguinte, se torna difícil assegurar a resistência e a rigidez à baixa temperatura. Dessa maneira, o limite superior da espessura da placa de aço de material de base do tubo de aço soldado espesso da presente invenção é ajustado para 45 mm ou menos.
[0097] A presente invenção é objetivada nos tubos de aço soldados com X60 para 70, sendo o que é chamado de tubos de condução para propósitos gerais, e a resistência limite na direção da tração correspondente à direção circunferencial do tubo de aço soldado é preferivelmente ajustada para 400 MPa ou mais. Perceba quer normalmente, a direção correspondente à direção circunferencial do tubo de aço é a direção da largura da placa de aço de material de base. Adicionalmente, o tubo de aço soldado espesso da presente invenção é suposto para ser usado em um distrito frio, e a energia absorvida Charpy da HAZ em -60oC é preferivelmente 40 J ou mais, e é mais preferivelmente 80 J ou mais.
Composição química de metal de solda [0098] Adicionalmente, será descrita uma composição química do metal de solda.
[0099] C é um elemento extremamente eficiente para aperfeiçoar a resistência do metal de solda, e C é preferivelmente 0,04% ou mais. No entanto, quando o conteúdo de C é muito, a rachadura a frio por solda ocorre facilmente, e existe às vezes um caso que a HAZ em que é chamada de uma porção transversal em T onde a porção soldada localmente e o cruzamento de soldagem por costura endurece e a rigidez deteriora. Por essa razão, o limite superior do conteúdo de C do metal de solda é preferivelmente ajustado para 0,09% ou menos. [00100] Si impede a ocorrência de um respiradouro sendo um defeiPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 32/65
30/50 to de solda, de modo que Si é preferivelmente contido 0,01% ou mais. Por outro lado, quando Si é adicionado excessivamente, a rigidez à baixa temperatura do metal de solda diminui, e, por conseguinte, o limite superior do conteúdo de Si é preferivelmente ajustado para 0,35% ou menos. Particularmente no caso quando a soldagem é executada uma pluralidade de vezes, a rigidez à baixa temperatura do metal de solda reaquecido algumas vezes deteriora notavelmente, e, por conseguinte, o limite superior do conteúdo de Si é mais preferivelmente ajustado para 0,30% ou menos.
[00101] Mn é um elemento eficiente para assegurar o equilíbrio entre a resistência e a rigidez do metal de solda, e o limite inferior do conteúdo de Mn é preferivelmente ajustado para 1,5% ou mais. No entanto, quando Mn é contido em grandes quantidades, a segregação é promovida, a rigidez à baixa temperatura do metal de solda deteriora, e também se torna difícil para fabricar um fio de soldagem para ser usado para a soldagem, e, por conseguinte, o limite superior do conteúdo de Mn é preferivelmente ajustado para 2,0% ou menos.
[00102] Al é um elemento para ser adicionado de modo que, quando fabricando o fio de soldagem, o refinamento e a solidificação podem ser executados com sucesso. Para utilizar óxidos com base em Ti finos para suprimir o embrutecimento do tamanho do grão do metal de solda, o conteúdo de Al do metal de solda é preferivelmente ajustado para 0,002% ou mais. No entanto, Al é um elemento que promove a formação da MA, de modo que o limite superior preferível do conteúdo de Al do metal de solda é 0,030% ou menos.
[00103] Ti forma óxidos finos para serem núcleos de formação para transformação intragranular para contribuir para fazer o tamanho do grão do metal de solda fino. Ti é preferivelmente contido em 0,003% ou mais. Por outro lado, quando Ti é contido em grandes quantidades, uma grande quantidade de carbeto de Ti é formada, e, desse modo a
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31/50 rigidez à baixa temperatura é algumas vezes deteriorada. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo de Ti é preferivelmente ajustado para 0,030%.
[00104] O é uma impureza, e a quantidade de oxigênio para permanecer finalmente no metal de solda é muitas vezes 0,0005% ou mais. No entanto, no caso quando O excedendo a 0,030% permanece no metal de solda, óxidos brutos são formados, e, por conseguinte, a rigidez do metal de solda algumas vezes diminui. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo de O no metal de solda é preferivelmente ajustado para 0,030% ou menos. Normalmente, o conteúdo de O no metal de solda é ajustado por fluxo a ser usado para a soldagem de arco submerso.
[00105] P e S são impurezas, e para diminuir a deterioração da rigidez à baixa temperatura do metal de solda e suscetibilidade á rachadura por frio, o limite superior do conteúdo de P é preferivelmente ajustado para 0,02% ou menos, e o limite superior do conteúdo de S é preferivelmente ajustado para 0,005% ou menos. Perceba que em termos de rigidez à baixa temperatura, o limite superior mais preferível do conteúdo de P é 0,01% ou menos.
[00106] O metal de solda preferivelmente contém ainda um tipo ou dois tipos ou mais de Ni, Cr, Mo e V seletivamente.
[00107] Ni é um elemento que aumenta a capacidade de endurecimento do metal de solda para assegurar a resistência e ainda aperfeiçoa a rigidez à baixa temperatura. Para obter um efeito de Ni, Ni sendo 0,2% ou mais é preferivelmente contido. Por outro lado, quando o conteúdo de Ni é muito, algumas vezes ocorre rachadura a quente, e, por conseguinte, o limite superior da quantidade de Ni é preferivelmente ajustado para 1,0% ou menos.
[00108] Cr, Mo e V são todos elementos que aumentam a capacidade de endurecimento, e aumentam a resistência do metal de solda,
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32/50 um tipo ou dois tipos ou mais desses elementos é/são preferivelmente contido(s) 0,2% ou mais no total. Por outro lado, quando Cr, Mo e V estão excessivamente contidos, a capacidade de endurecer do metal de solda é muito aumentada e, por conseguinte, a rigidez à baixa temperatura algumas vezes deteriora. Dessa maneira, o limite superior do conteúdo total de um tipo ou dois tipos ou mais de Cr, Mo e V é preferivelmente ajustado para 1,0%.
[00109] O metal de solda pode também conter B para ainda aumentar a capacidade de endurecer. B é um elemento que notavelmente aumenta a capacidade de endurecer do metal de solda, e para assegurar a resistência, B é preferivelmente contido 0,0001% ou mais. Por outro lado, quando B está contido excessivamente, a rigidez do metal de solda algumas vezes deteriora, e, por conseguinte, o limite superior do conteúdo de B é preferivelmente ajustado para 0,0050% ou menos. [00110] O metal de solda algumas vezes contém elementos diferentes dos elementos acima, que são, por exemplo, Nb sendo um elemento essencial da placa de aço de material de base, Cu, Zr, Ta, Mg, Ca e REM que são adicionados ao material de base seletivamente, e assim por diante, devido à diluição da placa de aço de material de base. Adicionalmente, o metal de solda algumas vezes contém os elementos Zr, Nb, Mg e o similar que são adicionados de acordo com a necessidade de modo que o refinamento e solidificação do fio de soldagem podem ser executados com sucesso. Esses elementos são impurezas a serem inevitavelmente contidos.
Método para fabricar o tubo de aço soldado espesso [00111] A seguir, será explanado um método de fabricação do tubo de aço soldado espesso da presente invenção será explanado. Primeiramente, um método de fabricação da placa de aço de material de base será explanado.
[00112] Um aço ajustado para conter os componentes da placa de
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33/50 aço de material de base acima descritos é fundido, e então é moldado, e o lingote de aço é obtido. A moldagem é possibilitada para ser executada por um método ordinário, mas em termos de produtividade, a moldagem contínua é preferível. O lingote de aço é aquecido para laminação a quente.
[00113] Na laminação a quente, o lingote de aço é aquecido a uma faixa de temperatura onde a estrutura do aço é transformada em austenita. Nos componentes químicos da placa de aço de material de base na presente invenção, Ac3 em que a estrutura do aço é transformada em austenita não excede 950oC, de modo que a temperatura de aquecimento da laminação a quente é ajustada para 950oC ou maior. O limite superior da temperatura de aquecimento do lingote de aço é ajustado para 1150oC ou menor de modo a fazer os grãos de cristal da placa de aço de material de base finos. Adicionalmente, para promover transformação de ferrita depois da laminação a quente em temperaturas baixas e aumentar uma quantidade de distorção a ser acumulada. Dessa maneira, a temperatura de aquecimento da laminação a quente é preferivelmente diminuída, e o limite superior mais preferível da temperatura de aquecimento do lingote de aço é 1100oC ou menor.
[00114] A laminação a quente pode também ser iniciada depois do lingote de aço ser tirado de uma fornalha de aquecimento. Dessa maneira, a temperatura de início da laminação não é definida em particular.
[00115] A temperatura de acabamento da laminação a quente é ajustada para Ac3 ou maior porque a laminação a quente é executada em uma temperatura em que a estrutura do aço se torna uma fase única ou maior de austenita. Quando a laminação a quente é executada na temperatura de acabamento menor do que Ac3, a ferrita trabalhada é formada, e, desse modo, a rigidez diminui, ou é formada uma estrutura agregada em que orientações especificadas são coletadas,
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34/50 resultando em que a anisotropia do material da placa de aço de material de base algumas vezes se torna perceptível.
[00116] Em termos de fazer os grãos de cristal da placa de aço de material de base finos, uma razão de redução da laminação a quente em temperaturas em excesso de 900oC correspondendo a uma faixa de temperatura onde a recristalização é promovida (faixa de temperatura de recristalização) é preferível ajustar para 2,0 ou mais. A razão de redução na faixa de temperatura de recristalização é a razão da espessura do lingote de aço e a espessura da placa obtida depois da laminação final em temperaturas em excesso de 900oC.
[00117] Quando a razão de redução em baixas temperaturas é aumentada na laminação a quente que está sendo executada, os grãos de cristal podem ser feitos finos. Particularmente, temperaturas de 900oC ou mais baixas correspondem a uma faixa de temperatura onde a recristalização é suprimida (faixa de não cristalização), e para promover transformação da ferrita depois do resfriamento da água, a razão de redução da laminação a quente em 900oC ou inferior é preferivelmente aumentada. Para fazer o tamanho do grão da ferrita da placa de aço de material de base se tornar 15 pm ou menos, a razão de redução da laminação a quente em 900oC ou inferior é preferivelmente ajustada para 2,5 ou mais. Para ainda fazer o tamanho do grão da ferrita fina, a razão de redução da laminação a quente em 900oC ou inferior é preferivelmente ajustada para linha de fusão de solda 3,0 ou mais. A razão de redução em 900oC ou inferior é a razão da espessura de placa antes da laminação iniciar em 900oC ou inferior dividida pela espessura de placa depois que a laminação a quente termina.
[00118] Perceba que a espessura da placa depois da laminação final em temperaturas em excesso de 900oC e a espessura da placa antes da laminação em 900oC ou inferior se tornam eventualmente o mesmo valor numérico. Adicionalmente, os limites superiores das raPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 37/65
35/50 zões de redução da laminação a quente na faixa de não cristalização e da laminação a quente na faixa de recristalização não são definidos, mas quando considerando a espessura de placa do lingote de aço antes da laminação e a espessura de placa da placa de aço depois da laminação, os limites superiores são 12,0 ou menos normalmente. [00119] Depois da laminação a quente terminar, o resfriamento da água é executado de modo a transformar a estrutura da placa de aço de material de base em uma estrutura mista de ferrita e bainita. Quando a temperatura de interrupção do resfriamento da água é muito alta, é formada perlita, e, por conseguinte, a temperatura de interrupção do resfriamento da água é ajustada para 600oC ou inferior. É também possível que o limite inferior da temperatura de interrupção do resfriamento da água não seja definido e a placa de aço de material de base seja resfriada para temperatura ambiente, mas quando os defeitos do hidrogênio são considerados, o limite inferior da temperatura de interrupção do resfriamento da água é preferivelmente ajustado para 150oC ou maior.
[00120] A placa de aço de material de base obtida como acima é formada em uma conformação de tubo, porções de borda (costuras) da placa de aço de material de base conformada em tubo são unidas para serem soldadas por costura por soldagem de arco submerso da superfície interna e da superfície externa, e o tubo de aço soldado espesso é formado. Na presente invenção, um processo UOE, em que a placa de aço de material de base é formada por pressão em uma conformação em C, uma conformação em U e uma conformação em O em ordem (um processo UO), e as porções de borda da placa de aço de material de base são unidas para serem soldadas por costura através de soldagem de arco submerso, e então o tubo de aço soldado espesso obtido é expandido por um expansor ou o similar, é preferivelmente empregado.
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36/50 [00121] No método de fabricação do tubo de aço soldado espesso da presente invenção, o processo em que as porções de borda da placa de aço de material de base são unidas para serem soldadas em arco submerso é preferivelmente um processo em que as porções de borda da placa de aço de material de base são unidas, a soldagem de arco submerso é executada a partir da superfície interna, e então a soldagem de arco submerso é executada a partir da superfície externa.
[00122] A entrada de calor da soldagem de arco submerso significantemente afeta a estrutura da HAZ de grão bruto. Adicionalmente, na presente invenção, a velocidade de resfriamento depois da soldagem é ajustada mais lenta que o usual, de modo que a entrada de calor da soldagem de arco submerso é ajustada para ser intencionalmente maior.
[00123] O presente inventor investigou uma relação entre a entrada de calor da soldagem de arco submerso e a espessura da placa de aço de material de base em termos do fato de que a velocidade de resfriamento da HAZ de grão bruto depois da soldagem afeta a formação da ferrita e da MA em direção ao contorno do grão de austenita anterior na HAZ de grão bruto. O presente inventor usou as placas de aço de material de base cada uma tendo uma espessura da placa de 25 a 40 mm, executou a soldagem de arco submerso da superfície frontal e da superfície traseira em cada uma das placas de aço de material de base, camada por camada, e fabricou uma pluralidade de juntas. Então o presente inventor observou a estrutura de uma HAZ de grão bruto de cada da pluralidade de juntas e examinou a relação entre a entrada de calor da soldagem de arco submerso, a espessura da placa da placa de aço de material de base, e a estrutura da HAZ de grão bruto.
[00124] O presente inventor ajustou a entrada de calor do lado a ser
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37/50 soldado primeiramente para a entrada de calor de solda da superfície interna Ji [J/cm], ajustou a entrada de calor do lado a ser posteriormente soldado à entrada de calor da solda da superfície externa Jo [J/cm], e organizou a relação entre a entrada de calor de solda da superfície interna Ji [J/cm], entrada de calor da solda da superfície externa Jo [J/cm], e uma espessura da placa t, e então avaliou a influência na estrutura da HAZ de grão bruto. Como um resultado, o presente inventor aprendeu que as relações de (Expressão 3) e (Expressão 4) abaixo são exigidas para serem satisfeitas para assegurar o contorno do grão de ferrita na HAZ de grão bruto e suprimir a formação da MA.
-2,3 b Ji - 1,75 t b 27,8 ... (Expressão 3)
-9,6 b Jo - 2,42 t 20,6 ... (Expressão 4) [00125] A razão pela qual a (Expressão 3) e a (Expressão 4) acima são exigidas para controlar a estrutura da HAZ de grão bruto é concebível como a seguir.
[00126] Quando (Ji - 1,75 t) e/ou (Jo - 2,42 t) se torna/tornam pequena(s), a velocidade de resfriamento depois da soldagem se torna rápida. Quando (Ji - 1,75 t) e/ou (Jo - 2,42 t) são/é menor(s) do que a faixa/faixas acima descrita(s), não é possível assegurar o contorno do grão de ferrita. Por outro lado quando (Ji - 1,75 t) e/ou (Jo - 2,42 t) se torna/tornam grande(s), a velocidade de resfriamento depois da soldagem se torna lenta. Quando (Ji - 1,75 t) e/ou (Jo - 2,42 t) excedem/excede a(s) faixa/faixas acima descrita(s), a MA é facilmente formada e, por conseguinte, se torna impossível suprimir a formação de MA.
[00127] Quando (Ji - 1,75 t) está dentro da faixa da (Expressão 3) acima e (Jo - 2,42 t) está dentro da faixa da (Expressão 4) acima, o contorno do grão de ferrita e a ferrita intragranular na estrutura de metal da HAZ de grão bruto são assegurados e a formação da MA é suprimida.
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38/50 [00128] Isto é, para assegurar o contorno do grão de ferrita sendo 0,1% ou mais em uma razão de área na estrutura de metal da HAZ de grão bruto, (Ji - 1,75 t) é exigida ser ajustada para -2,3 ou mais, e (Jo 2,42 t) é exigida ser ajustada para -9,6 ou mais. Adicionalmente, para fazer a razão de área da MA se tornar 10% ou menos na estrutura de metal da HAZ de grão bruto, (Ji - 1,75 t) é exigida ser ajustada para 27,8 ou menos, e (Jo - 2,42 t) é exigida ser ajustada para 20,6 ou menos.
[00129] Adicionalmente, o fio de soldagem preferivelmente contém os seguintes componentes para fazer a composição química do metal de solda estar dentro da faixa acima descrita em consideração à diluição dos componentes pela placa de aço de material de base. Isto é, o fio de soldagem tem uma composição química contendo, % em massa, C: de 0,01 a 0,12%, Si: de 0,05 a 0,5%, Mn: de 1,0 a 2,5%, Ni: de 2,0 a 8,5%, e ainda contém Al: 0,1% ou menos e Ti: 0,05% ou menos, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis. Adicionalmente, o fio de soldagem pode conter B: de 0,001 a 0,005%, e pode também conter um tipo ou dois tipos ou mais de Cr, Mo e V em uma faixa de Cr + ,P + V: de 1,0 a 5,0%.
[00130] Ainda, na presente invenção, para aperfeiçoar a circularidade do tubo de aço soldado espesso, o tubo de aço soldado espesso obtido depois da placa de aço de material de base ser soldada por costura é preferivelmente expandido. No caso de aperfeiçoar a circularidade do tubo de aço soldado espesso por expansão, o tubo de aço soldado espesso é exigido ser deformado até uma sua região plástica, de modo que uma razão de expansão seja preferivelmente ajustada para 0,7% ou mais. A razão de expansão é uma em que o valor obtido dividindo uma diferença entre o comprimento circunferencial externo do tubo de aço soldado espesso depois de ser expandido e o comprimento circunferencial externo do tubo de aço soldado espesso antes
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39/50 de ser expandido pelo comprimento circunferencial externo do tubo de aço soldado espesso antes de ser expandido é expresso em percentagem. Quando a razão de expansão excede 2%, a rigidez tanto da placa de aço de material de base quanto do metal de solda deteriora devido à deformação plástica. Dessa maneira, a razão de expansão é preferivelmente ajustada de 0,7 para 2,0%.
Exemplo [00131] Daqui por diante, o efeito da presente invenção será explanado concretamente de acordo com os exemplos.
[00132] Aços de tipos de aço de A a R tendo componentes químicos na Tabela 1 foi moldado para obter lingotes de aço tendo uma espessura de 240 mm. Os tipos de aço de A a M são exemplos da presente invenção, e os tipos de aço de N a R são exemplos comparativos. Perceba que na Tabela 1, (Expressão 1) é 0,85 x [Mn] - [Mo] ([Mn] e [Mo] denotam os conteúdos de Mn e Mo [% de massa]). Cada espaço branco significa que nenhum elemento é adicionado intencionalmente. Cada realce significa que o valor está fora da faixa da presente invenção.
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Tabela 1
No DE FABRICAÇÃO COMPOSIÇÃO (% em massa) EXPRESSÃO 1 Pcm Nota
C Si Mil P S Al Ti Nh Mo o Cu Ni Cr, V, Zr, Ta OUTRO
A 0051 0,06 1,82 0,009 0,0020 0,005 0,012 0,012 0,14 0,0040 0,27 0,27 Mg:0,0022 1,4070 0,171 EXEMPLO DA PRESENTE INVENÇÃO
B 0,061 0,05 1,64 0,007 0,OO2 O 0,009 0,010 0,010 00035 0,26 0,26 Cr:0,23 1,3940 0,174
C 0,032 0,07 1,84 0,007 0,0018 0,015 0,007 0,038 0,20 0,0048 0:028, V:0,070 Ca: 0,0006, REM:0,0010 1,3640 0,161
D 0,048 0,06 178 0,008 0,0011 0,011 0,014 0 022 0,0012 0,10 0,10 Ct;030, Ta: 0,0003 1,5130 0,161
E 0,061 0,04 1,65 0,012 0,OO3 2 0,006 0,019 0,048 0,0018 0,50 0,50 Mg:0,00l6 1,4025 0,178
F 0,084 0,05 1,46 0,018 0,0020 0,003 0,012 0,016 0,0031 0,25 0,25 Cr:0,22 1,2410 0,186
G 0,063 0,06 1,84 0,009 0,0035 0,005 0,011 0,012 0,06 0,002Í 1,5040 0,161
H 0,055 0,06 1,75 0,009 0,0012 0,006 0,015 0,021 0,0024 0,20 0,20 V:O-30, Zr:0,040 1,4875 0,161
I 0,058 0,08 1,75 0,008 0,0005 0,006 0009 0,006 0,12 0,0035 0,20 Ca:0,00l0, REM:0,0008 1,3675 0,160
J 0,050 0,06 1,68 0,010 0,0022 0,006 0,012 001,3 0,0035 0,40 0,25 1,4280 0,1 ou
K 0061 0,05 1,65 0,008 0,0013 0,008 0,011 0,012 0,08 0,0035 Ci:0,3 1,3225 0,166
L 0066 0,06 1,83 0,009 0,0020 0,004 0-011 0-013 0,17 0,0038 Mg:0,0021 1,3855 0,171
M 0071 0,09 1,52 0,007 0,0048 0,002 0,012 0,021 0,0032 0,25 0,25 Cr:0,20 1,2920 0,177 Exemplo Comparativo
N 0,060 1,78 0,009 0,0018 0,013 0,014 0,030 0,18 0,0025 0,18 CaLO,0006, REM:0,0010 1,3330 0,170
1,55 0,010 0,0020 0,015 0,013 0,020 0,0027 0,60 0,21 1,3 175 0,198
P 0,07: fj,Ofi 1,84 0,010 0,0018 0,07 0,012 0 040 0,01 0,0038 0,60 REM;0,0010 1 5540 0,177
Q 0,0M o,os 1,67 0,010 0,0025 0,105 0,010 0,007 0,20 0,003? 12195 0,165
R 0,051 0,O8 1,84 0,018 0,0048 n,:>17 0,010 0,015 0 09 0,0045 Cr:0,60 1,4740 0 -37
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41/50 [00133] Cada um desses lingotes de aço foi usado para ser aquecido à temperatura de aquecimento da laminação a quente mostrada na Tabela 2, e a razão de redução da laminação a quente em 900oC ou inferior mostrada na Tabela 2, a laminação a quente foi executada na temperatura de acabamento de Ac3 ou maior. O resfriamento da água começou na temperatura de início de não maior do que a temperatura imediatamente depois o final da laminação a quente nem menor do que 750oC, e cada dos lingotes de aço foi resfriado por água até a temperatura de interrupção do resfriamento da água mostrada na Tabela 2, e cada uma das placas de aço de material de base foi obtida. Perceba que as espessuras das placas de aço de material de base depois da laminação a quente na faixa de temperatura de recristalização de temperaturas em excesso de 900oC foi de 25 a 45 mm. Perceba que na Tabela 2, a razão de redução é a razão da espessura da placa antes da laminação a quente a 900oC ou inferior e a espessura da placa depois da laminação a quente terminar Cada realce significa que o valor está fora da faixa da presente invenção. Adicionalmente, a espessura da placa é a espessura da placa no momento de soldagem antes da expansão.
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Tabela 2
N° DE FABRICAÇÃO TIPO DE AÇO TEMPERATURA DE AQUECIMENTO °C RAZÃO DE REDUÇÃO TEMPERATURA DE INTERRUPÇÃO DE RESFRIAMENTO DE ÁGUA °C ESPESSURA DA PLACA mm ENTRADA DE CALOR DE SOLDA NA SUPERFÍCIE INTERNA kJ/cm ENTRADA DE CALOR DE SOLDA NA SUPERFÍCIE EXTERNA kJ/cm Ji-1,75t Jo-2,42t NOTA
1 A 1000 3,7 260 30 56 67 3,5 -5,6
2 13 1020 3,4 450 36 71 93 8,0 5,9
3 C 1 [30 4,3 350 27 65 S5 17,8 19,7 m X
4 D 1080 3,3 320 30 56 66 3,5 -6,6
5 E 1000 3,5 420 38 66 83 -0,5 -9,0 “0
6 F 960 2,3 595 25 58 72 14,3 11,5 < ° m o
7 G 1025 4,2 400 39 67 105 -1,3 10,6 H >
S 11 1050 3,6 480 32 73 92 17,0 14,6
9 1 1035 3,8 430 30 55 64 2,5 -8,6 ω
10 J 1040 3,6 420 29 52 66 1,3 -4,2
11 K 1040 3,6 430 29 53 68 2,3 -2,2 m
12 L 1040 3,6 420 29 53 67 2,3 -3,2
13 M 970 4,5 580 26 4-1 71 -1,5 8,1
14 N 1150 3,5 350 32 60 72 4,0 -5,4 o Sm
15 0 1050 2,5 350 32 60 72 4,0 -5,4
16 P 1050 3,5 450 32 60 72 4,0 -5,4 Im
17 Q 1050 3,5 450 32 60 72 4,0 -5,4 > §
18 R 1050 3,5 450 32 60 72 4,0 -5,4
19 G 1050 3,5 450 32 43 65 13,0 -12,4 <° Q
20 G 1050 3,5 450 32 92 105 36,0 27,6
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43/50 [00134] A seguir, cada uma das placas de aço de material de base obtidas foi formada em uma conformação de tubo pelo processo UO, e as porções de borda da placa de aço de material de base foram unidas e a soldagem de arco submerso foi executada de uma superfície interna da placa de aço de material de base com entrada de calor mostrada na Tabela 2, e então a soldagem de arco submerso foi executada de uma superfície externa da placa de aço de material de base com entrada de calor mostrada na Tabela 2, e, desse modo, a placa de aço de material de base foi soldada por costura. Cada um dos tubos de aço soldados espessos foi expandido, e foram obtidos os tubos de aço soldados espessos na fabricação No. 1 a 20 cada um tendo um diâmetro externo de 1016 mm. Entre os tubos de aço soldados espessos de fabricação No. 1 a 20, fabricação No. 1 a 13 são exemplos da presente invenção, e fabricação No. 14 a 20 são exemplos comparativos.
[00135] Na soldagem de arco submerso, foi usado um fio de soldagem tendo uma composição química contendo, % em massa, C: de 0,01 a 0,12%, Si: de 0,05 a 0,5%, Mn: de 1,0 a 2,5%, Al: 0,1% ou menos, Ti: 0,05% ou menos, e ainda contendo, conforme necessário, Ni: de 2,0 a 8,5% e um tipo ou dois tipos ou mais de Cr, Mo, e V em uma faixa de Cr + Mo + V: de 1,0 a 5,0%, e contendo B: de 0,0001 a 0,005%, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis, em consideração à diluição pela placa de aço de material de base.
[00136] Foram obtidas amostras de metais de solda dos tubos de aço soldados espessos na fabricação No. 1 a 20, e cada um foi submetido à análise de componente, e os resultados da análise do componente são mostrados na Tabela 3.
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Tabela 3
No DE FABRICAÇÃO TIPO DE PLACA COMPOSIÇÃO DE METAL DE SOLDA (% de massa) NOTA
C Si Mn P S Al Ti U Ni Cr+Mo+V B
1 A 0,061 0,08 1,71 0,008 0,0037 0,013 0,010 0,020 0,72 0,36 0,0004 EXEMPLO DA PRESENTE INVENÇÃO
2 B 0,065 0,18 1,68 0,009 0,0021 0,016 0,013 0,017 0,45 0,0006
3 C 0,043 013 1,98 0,009 00035 0,008 0,016 0,029 1,00
4 D 0,052 0,08 1,73 0,008 0,0022 0,013 0,020 0,022 0,72 0,0039
5 E 0,065 0,10 1,68 0,007 0,0024 0,018 0,004 0,023 0,35 0,30
6 F 0,089 0,12 1,51 0,009 0,0012 0,028 0,012 0,005 0,80 0,10 0,0010
7 G 0,067 0,18 1,71 0,007 0,0007 0,013 0,018 0,023 0,45
8 H 0,055 0 70 1,78 0,008 0,0049 0,018 0,029 0,001 0,30 0,0005
9 I 0 062 0,25 1,67 0,009 0,0032 0,008 0,013 0,018 0,50 0,25 0,0049
10 J 0,052 0,24 1,67 0,009 0,0032 0,008 0,013 0,018 0,50 0,25 0,0049
J 1 K 0,064 0,25 1,71 0,009 0,0032 0,008 0,012 0,022 0,40 0J25 0,0049
12 L 0,071 0,26 1,78 0,009 0,0032 0,008 0,013 0,020 0,30 0,25 0,0049
13 M 0,075 0,34 1,72 0,008 0,0025 0,002 0,011 0,016 0,30
14 N 0,062 0,12 1,71 0,008 0,0023 0,013 0,011 0,022 0,30 0,0011 EXEMPLO COMPARATIVO
15 O 0,062 0,11 1,68 0,008 0,0032 0,009 0,013 0,020 0,45 0,0004
16 P 0,063 0,13 1,70 0,009 0,0012 0,014 0,012 0,018 0,30 0,21
17 Q 0,061 0,08 1,65 0,010 0,0022 0,016 0,012 0,019 0,10
18 R 0,058 0,12 1,58 0,012 0,0026 0013 0,011 0,022 0,0003
19 G 0,067 0,18 1,71 0,007 0,0007 0,013 0,018 0,023 0,45
20 G 0,067 0,18 1,71 0,007 0,0007 0,013 0,018 0,023 0,45
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45/50 [00137] As peças de teste de ranhura em V foram feitas dos tubos de aço soldados espessos na fabricação No. 1 a 20 com base em JIS Z 3128, e foram submetidas a um teste de impacto Charpy em -60oC com base no JIS Z 2242, e, desse modo, a energia absorvida Charpy de cada HAZ de grão bruto (rigidez em -60oC de cada HAZ de grão bruto) foi obtida. Seus resultados são mostrados na Tabela 4. Perceba que a peça de teste de ranhura em V com sua direção longitudinal correspondendo à direção circunferencial do tubo de aço soldado espesso foi obtida da placa de aço de material de base na posição de 2 mm para baixo na direção da espessura da placa da superfície sendo o lado que foi soldado posteriormente (a superfície externa). Ainda, similarmente à peça de teste de ranhura em V 15 mostrada na figura 4, uma ranhura em V 16 em uma peça de teste de ranhura em V 15 foi fornecida de modo a cruzar uma linha de fusão de solda 3 em uma porção de meio do fundo da ranhura em V 16. Incidentalmente, na Tabela 4, cada realce significa que o valor está fora da faixa da presente invenção.
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Tabela 4
No DE FABRICAÇÃO TIPO DE PLACA ESTRUTURA DE METAL DE MATERIAL DE BASE ESTRUTURA DE METAL DE ZONA TERMICAMENTE AFETADA DE GRÃO BRUTO MATERIAL DE BASE ESTRUTURA DE METAL DE ZONA TERMICAMENTE AFETADA DE GRÃO BRUTO notA
RAZÃO DE ÁREA (%) TAMANHO DO GRÃO DE FERRITA (pm) RAZÃO DE ÁREA (%) FORÇA DE RENDIMEN- TO (MPa) RESISTÊNCIA LIMITE -60C (J)
ferritA MA bainItA CONTORNO DO GRÃO DE FERRITA FERRITA INTRAGRA- NULAR MA BAINITA BAINITA CONFORMA DA EM RIPA
1 A 75 6 19 4,9 19,6 1,8 73,7 4,5 533 102 EXEMPLO DA PRESENTE INVENÇÃO
2 B 81 2 17 10,1 11,4 33,2 2,5 52,9 5,5 485 245
3 C 73 5 22 4,2 6,9 15,2 2,3 75,6 9,4 581 97
4 D 72 8 20 13,7 4,1 7,8 4,9 83,2 5,7 548 85
5 E 78 3 19 13,5 12 9 51,9 6,9 28,3 17,2 476 88
6 F 81 2 17 16,4 7,8 18,2 2,3 71,7 10,5 454 105
7 G 78 5 17 3,2 14,8 42,7 5,6 36,9 19,7 448 225
8 H 78 3 19 7,8 5,6 39,0 5,1 50,3 7,6 483 225
9 I 82 3 15 6,6 1,7 19,2 2,4 76,6 2,6 492 235
10 J 77 3 20 8,2 3,5 18,0 3,3 75,2 3,5 550 95
11 K 80 4 16 7,7 4,1 16,5 2,2 77,2 3,8 534 105
12 L 81 5 14 8,8 3,3 17,3 1,1 78,3 4,2 520 133
13 M 80 4 16 4,6 1,5 48,5 6,4 43,7 2,3 467 135
14 N 71 7 22 13,6 3,0 4,8 12,3 79,9 18,2 488 12 EXEMPLO COMPARATIVO
15 O 80 3 17 16,8 12,5 0 9,5 78,0 21,5 655 18
16 P 87 6 7 13,4 1,3% 5,2 9,8 85,0 18,3 592 8
17 Q 81 3 16 13,5 0,6% 18,3 6,8 74,9 8,2 483 7
18 R 82 5 13 13,8 11,8 0 14,3 73,9 16,1 467 11
19 G 78 5 17 3,2 0 18,3 8,9 72,8 11,3 448 7
20 G 78 5 17 3,2 0 15,2 14,3 70,5 10,7 448 4
46/50
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47/50 [00138] Cada peça de teste de barra redonda com sua direção longitudinal correspondendo à direção circunferencial do tubo de aço foi obtida dos tubos de aço soldados espessos na fabricação No. 1 a 20, e a resistência limite na direção de tração correspondendo à direção circunferencial da placa de aço de material de base (a resistência limite da placa de aço de material de base) foi obtida. Como mostrada na figura 6, a posição da qual a peça de teste de barra redonda foi obtida foi ajustada à posição do meio da espessura da placa de aço de material de base (a posição de t/2 com respeito à espessura t) de uma porção de 90o ou 270o à parte na direção circunferencial da posição soldada por costura em torno de um centro O da seção transversal do tubo de aço soldado espesso 20 como um eixo de rotação, e o diâmetro de uma porção paralela da peça de teste de barra redonda foi ajustada para 6 mm. Os resultados da resistência limite são mostrados na Tabela 4.
[00139] Cada uma das microestruturas de porções de meio da espessura de placa das placas de aço de material de base dos tubos de aço soldados espessos na fabricação No. 1 a 20 foi observada por um microscópio ótico para medir as razões de área de ferrita, bainita, e MA e confirmar a estrutura de equilíbrio. O tamanho do grão da ferrita foi também medido com um microscópio ótico. Seus resultados são mostrados na Tabela 4. O tamanho do grão da ferrita da placa de aço de material de base é o valor médio dos tamanhos de grão medidos por um método de interceptação em seções transversais perpendiculares à superfície frontal da placa de aço (a superfície frontal do tubo de aço soldado) e paralelas à direção longitudinal do tubo de aço (seções transversais em L) em posições de t/4 e 3t/4 com respeito à espessura t da porção de 90o ou 270o à parte na direção circunferencial da posição soldada por costura.
[00140] Cada peça pequena foi obtida das adjacências dos metais
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48/50 de solda dos tubos de aço soldados espessos na fabricação No. 1 a 20, e uma estrutura de metal da zona termicamente afetada de grão bruto foi observada por um microscópio ótico para medir razões de área de ferrita, bainita e MA formadas em um contorno do grão de austenita anterior e em um grão de austenita anterior. Ainda, uma razão de área de bainita conformada em ripa foi também medida por um microscópio ótico. Seus resultados são mostrados na Tabela 4.
[00141] Na fabricação No. 1 a 13, a estrutura de metal da placa de aço de material de base contém ferrita sendo de 30 a 95% em uma razão de área com os tamanhos de grão de 15 pm ou menos, e bainita, a estrutura de metal da HAZ de grão bruto contém contorno do grão de ferrita sendo de 0,1% ou mais em uma razão de área e ferrita intragranular sendo 0,5% ou mais em uma razão de área, e o total de razões de área do contorno do grão de ferrita e da ferrita intragranular é de 90% ou menos, uma razão de área de uma estrutura mista de martensita e austenita (MA) é de 10% ou menos, e seu equilíbrio é composto de bainita, e a resistência limite na direção de tração correspondendo à direção circunferencial da placa de aço de material de base é 635 MPa ou menos, e a energia absorvida da HAZ de grão bruto em -60oC é 60 J ou mais, e a espessura à baixa temperatura é excelente.
[00142] Em No de Fabricação 14, o conteúdo de Si da placa de aço de material de base é grande, e, por conseguinte, MA em excesso de 10% em uma razão de área é formada na HAZ de grão bruto, resultando em que a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto é diminuída.
[00143] A fabricação No. 15 é um exemplo onde o Pcm é alto, a resistência é muito alta, e, por conseguinte, a ferrita intragranular não é formada na HAZ de grão bruto, resultando em que a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto é diminuída.
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49/50 [00144] A fabricação No. 16 é um exemplo onde o equilíbrio de Mn e Mo excede o limite superior de (Expressão 1). Por outro lado, o No de Fabricação 17 é um exemplo onde o equilíbrio de Mn e Mo não satisfaz o limite inferior de (Expressão 1). Tanto na fabricação No. 16 quanto na 17, a (Expressão 1) não é satisfeita, de modo que o contorno do grão de ferrita não é formado de 1,5% ou mais na HAZ de grão bruto e, por conseguinte, a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto é diminuída.
[00145] A fabricação No. 18 é um exemplo onde a quantidade de Al é excessiva, e, por conseguinte, nenhuma ferrita intragranular é formada na HAZ de grão bruto e MA em excesso de 10% em uma razão de área é formada na HAZ de grão bruto, resultando em que a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto é diminuída.
[00146] A fabricação No. 19 é um exemplo onde a entrada de calor da soldagem de arco submerso é pequena, e nenhum contorno do grão de ferrita é formado na zona termicamente afetada de grão bruto, e, por conseguinte, a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto é diminuída.
[00147] Por outro lado, o No de Fabricação 20 é um exemplo onde a entrada de calor da soldagem de arco submerso é grande, e nenhum contorno do grão de ferrita é formado na HAZ de grão bruto e MA em excesso de 10% em uma razão de área é formada na HAZ de grão bruto, resultando em que a rigidez à baixa temperatura da HAZ de grão bruto é diminuída.
[00148] A figura 7 é uma fotografia mostrando a estrutura de metal da HAZ de grão bruto da peça pequena que é obtida na proximidade do metal de solda do tubo de aço soldado espesso no No de Fabricação 1 e é observada por um microscópio ótico. A figura 8 é uma fotografia mostrando a estrutura de metal da HAZ de grão bruto da peça pequena que é obtida na proximidade do metal de solda do tubo de
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50/50 aço soldado espesso no No de Fabricação 17 e é observada por um microscópio ótico. Como mostrado na figura 9, no exemplo da presente invenção do No de Fabricação 1, na HAZ de grão bruto, o contorno do grão de ferrita 10 foi formado em contornos dos grãos de austenita anteriores 6 e os contornos dos grãos de austenita anteriores 6 eram obscuros. Por outro lado, como mostrado na figura 10, no exemplo comparativo de No de Fabricação 17, na HAZ de grão bruto, o contorno do grão de ferrita 10 não foi formado em contornos dos grãos de austenita anteriores 6 e os contornos dos grãos de austenita anteriores 6 eram evidentes.
LISTAGEM DE NÚMERO DE REFERÊNCIA metal de solda da superfície externa metal de solda da superfície interna linha de fusão de solda
HAZ de grão bruto
HAZ contorno do grão de austenita anterior bainita conformada em ripa
MA
MA para ser uma origem de fratura contorno do grão de ferrita ferrita intragranular peça de teste de ranhura em V ranhura em V tubo de aço soldado espesso
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Claims (10)

  1. reivindicações
    1. Tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, caracterizado pelo fato de que apresenta uma espessura de 25 a 45 mm que é formado de uma placa de aço de material de base formada em uma conformação de tubo sendo soldado por costura e tem HAZ de grão bruto, sendo que a placa de aço de material de base apresenta uma composição com componente que consiste em, em % em massa,
    C: 0,03% a 0,085%,
    Mn: 1,45% a 1,85%,
    Ti: 0,005 a 0,020%,
    Nb: 0,005 a 0,050%, e
    O: 0,0005 a 0,005%, e
    Si: limitado a 0,15% ou menos,
    Al: limitado a 0,015% ou menos,
    P: limitado a 0,02% ou menos,
    S: limitado a 0,005% ou menos, e
    Mo: limitado a 0,20% ou menos, e opcionalmente contendo ainda um tipo ou dois tipos ou mais de, % em massa,
    Cu: 0,70% ou menos, e
    Ni: 0,70% ou menos.
    Cr: 1,00% ou menos,
    V: 0,10% ou menos,
    Zr: 0,050% ou menos, e
    Ta: 0,050% ou menos
    Mg: 0,0100% ou menos,
    Ca: 0,0050% ou menos, e
    REM: 0,0050% ou menos, e tendo os conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1)
    Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 54/65
  2. 2/7 abaixo, um Pcm obtido por (Expressão 2) abaixo sendo de 0,16 a 0,19, e um equilíbrio tendo composto de Fe e impurezas inevitáveis, uma estrutura de metal da placa de aço de material de base consiste em ferrita sendo de 30 a 95% em uma razão de área e uma estrutura de transformação à baixa temperatura, e em uma estrutura de metal da HAZ de grão bruto, uma razão de área de contorno de grão ferrita é de 1,5% ou mais, a razão de área total do contorno de grão de ferrita e ferrita intragranular não é de menos do que 11% nem mais do que 90%, uma razão de área de MA é de 10% ou menos, e seu equilíbrio é composto de bainita.
    1,2325 (0,85 x [Mn] - [Mo]) 1,5215 ... (Expressão 1)
    Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2)
    Na (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
    2. Tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um tamanho de grão da ferrita na estrutura de metal da placa de aço de material de base é de 2 a 15 pm.
  3. 3. Tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bainita na estrutura de metal da HAZ de grão bruto consiste em bainita conformada em ripa e bainita massiva, e uma razão de área da bainita conformada em ripa é de 20% ou menos.
  4. 4. Tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resistência limite em uma direção de tração que corresponde a uma direção circunferencial do tubo de aço soldado espesso é de 400 a 635 MPa, e a energia absorvida Charpy da HAZ de grão
    Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 55/65
    3/7 bruto em -60oC é 60 J ou mais.
  5. 5. Tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    um metal de solda do tubo de aço soldado espesso que
    consiste em, em % em massa C: 0,04% a 0,09%, Si: 0,01% a 0,35%, Mn: 1,5% a 2,0%, Al: 0,002% a 0,030%, Ti: 0,003% a 0,030%, e O: 0,0005% a 0,030%, e P: limitado a 0,02% ou menos, e S: limitado a 0,005% ou menos, e ainda contém um tipo
    ou dois tipos ou mais de, em % de massa,
    Ni: 0,2% a 1,0%,
    Cr + Mo + V: 0,2% a 1,0%, e
    B: 0,0001 a 0,0050%, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis.
  6. 6. Método de fabricação de um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, caracterizado pelo fato de que apresenta uma espessura de 25 a 45 mm que compreende:
    formar uma placa de aço de material de base obtida de uma maneira que um aço tendo uma composição componente que consiste em, em % de massa,
    C: 0,03% a 0,085%, Mn: 1,45% a 1,85%, Ti: 0,005 a 0,020% Nb: 0,005 a 0,050%, e O: 0,0005 a 0,005%, e
    Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 56/65
    4/7
    Si: limitado a 0,15% ou menos,
    Al: limitado a 0,015% ou menos,
    P: limitado a 0,02% ou menos,
    S: limitado a 0,005% ou menos, e
    Mo: limitado a 0,20% ou menos, e opcionalmente contendo ainda um tipo ou dois tipos ou mais de, % em massa,
    Cu: 0,70% ou menos, e
    Ni: 0,70% ou menos.
    Cr: 1,00% ou menos,
    V: 0,10% ou menos,
    Zr: 0,050% ou menos, e
    Ta: 0,050% ou menos
    Mg: 0,0100% ou menos,
    Ca: 0,0050% ou menos, e
    REM: 0,0050% ou menos, e tendo os conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1) abaixo, um Pcm obtido por (Expressão 2) abaixo sendo de 0,16 a 0,19, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis em molde, um lingote de aço obtido é aquecido de 950 a 1150oC, é submetido à laminação a quente em uma temperatura de término de Ar3 ou maior, e a água é resfriada para baixo a 600oC ou mais baixo, em uma conformação de tubo; e quando as porções de extremidade da placa de aço de material de base estão sendo unidas para serem soldadas por costura através de soldagem de arco submerso de uma superfície interna e superfície externa da placa de aço de material de base, soldando por costura as porções de extremidade da placa de aço de material de base de modo que a entrada de calor Ji [kJ/cm] da soldagem de arco submerso da superfície interna, a entrada de calor Jo [kJ/cm] da solPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 57/65
    5/7 dagem de arco submerso da superfície externa, e uma espessura de placa t [mm] satisfaçam relações de (Expressão 3) e (Expressão 4) abaixo.
    1,2325 (0,85 x [Mn] - [Mo]) 1,5215 ... (Expressão 1)
    Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2) onde [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
    -2,3 Ji - 1,75 t 27,8 ... (Expressão 3)
    -9,6 Jo - 2,42 t 20,6 ... (Expressão 4)
  7. 7. Método de fabricação de um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a laminação a quente é executada em uma razão de laminação em 900oC ou menor ajustada como 2,0 ou mais.
  8. 8. Método de fabricação de um tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que:
    um processo da dita formação de placa de aço de material de base em uma conformação de tubo é um processo UO em que a placa de aço de material de base é formada em uma conformação de C, uma conformação de U, e uma conformação de O por ordem, o método de fabricação do tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura compreendendo ainda:
    expandir o tubo de aço soldado espesso obtido depois da dita soldagem por costura das porções de extremidade da placa de aço de material de base.
  9. 9. Placa de aço para um tubo de aço soldado espesso usado para fabricação de um tubo de aço soldado espesso, caracterizado
    Petição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 58/65
    6/7 pelo fato de que apresenta uma espessura de 25 a 45 mm, a placa de aço para o tubo de aço soldado espesso compreendendo:
    uma composição componente que consiste em, % de massa,
    C: 0,03% a 0,085%, Mn: 1,45% a 1,85%, Ti: 0,005 a 0,020%, Nb: 0,005 a 0,050%, e O: 0,0005 a 0,005%, e Si: limitado a 0,15% ou menos, Al: limitado a 0,015% ou menos, P: limitado a 0,02% ou menos, S: limitado a 0,005% ou menos, e Mo: limitado a 0,20% ou menos, e opcionalmente contendo ainda um tipo ou dois tipos ou mais de, % em massa, Cu: 0,70% ou menos, e Ni: 0,70% ou menos. Cr: 1,00% ou menos, V: 0,10% ou menos, Zr: 0,050% ou menos, e Ta: 0,050% ou menos Mg: 0,0100% ou menos, Ca: 0,0050% ou menos, e
    REM: 0,0050% ou menos, e tendo os conteúdos de Mn e Mo satisfazendo (Expressão 1) abaixo, um Pcm obtido por (Expressão 2) abaixo sendo de 0,16 a 0,19, e um equilíbrio sendo composto de Fe e impurezas inevitáveis, uma estrutura de metal consiste em ferrita sendo de 30 a 95% em uma razão de área e uma estrutura de transformação de baiPetição 870190010598, de 31/01/2019, pág. 59/65
    7/7 xa temperatura,
    1,2325 (0,85 x [Mn] - [Mo]) 1,5215 ... (Expressão 1)
    Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cu] + [Cr])/20 + [Ni]/60 + [Mo]/15 + [V]/10 ...(Expressão 2)
    Em (Expressão 2), [C], [Si], [Mn], [Cu], [Cr], [Ni], [Mo], e [V] denotam os conteúdos de C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, e V [% de massa], respectivamente.
  10. 10. Placa de aço para um tubo de aço soldado espesso, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que tamanho de grão de ferrita na estrutura de metal é de 2 a 15 pm.
BR112012016055-9A 2010-09-14 2011-09-13 Tubo de aço soldado espesso execelente em rigidez à baixa temperatura, método para fabricação de tubo de aço soldado espesso excelente em rigidez à baixa temperatura, e placa de aço para fabricar tubo de aço soldado espesso. BR112012016055B1 (pt)

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