BR112013017649B1

BR112013017649B1 - Método de correção de extremidade de tubo sem costura feito de aço inoxidável com alto teor de cr

Info

Publication number: BR112013017649B1
Application number: BR112013017649-0A
Authority: BR
Inventors: Toshio Mochizuki
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2020-06-16
Also published as: MX2013009236A; JPWO2012111307A1; WO2012111307A1; CN103370152A; EP2676747B1; MX342971B; US9468967B2; EP2676747A4; US20130333429A1; JP5035489B1; BR112013017649A2; CN103370152B; EP2676747A1; KR20130122975A; BR112013017649B8

Abstract

método de correção de extremidade de tubo sem costura feito de aço inoxidável com alto teor de cr trata-se de um método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura para corrigir um diâmetro interno de extremidade de tubo de um tubo sem costura feito de um aço inoxidável com alto teor de cr que contém 8 a 35% de massa de cr, e 0,1 a 10% de massa de ni que inclui: uma etapa de correção de extremidade de tubo, após a fabricação de tubo a quente e tratamento térmico, de pressionar um tampão para dentro da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura para a correção de diâmetro interno de modo a expandir a porção de extremidade de tubo enquanto a crosta de óxido permanece acumulada sobre uma superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura, sendo que a crosta de óxido é gerada durante a fabricação de tubo ou o tratamento térmico; e uma etapa de formação de película lubrificante pelo menos sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura ou sobre uma superfície do tampão para formar uma película lubrificante sobre essa. isso torna possível impedir que defeitos de corrosão sejam gerados sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo no caso de produzir o tubo sem costura do aço inoxidável com alto teor de cr.

Description

“MÉTODO DE CORREÇÃO DE EXTREMIDADE DE TUBO SEM COSTURA FEITO DE AÇO INOXIDÁVEL COM ALTO TEOR DE CR”.

CAMPO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura que corrige um diâmetro interno de extremidade de tubo de um tubo sem costura feito de um aço inoxidável com alto teor de Cr como um aço inoxidável martensítico e um aço inoxidável duplex.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os tubos sem costura produzidos por trabalho a quente como o processo de fabricação de tubo por extrusão a quente e o processo de fabricação de tubo Mannesmann como tubos de condução são geralmente usados em tubulações para transportar petróleo e gás natural. Na instalação de tubulações, os tubos sem costura são conectados ao unir sucessivamente suas faces de extremidade por soldagem. Para essa soldagem, exige-se que os tubos sem costura para uso em tubulações possuam excelente precisão dimensional de suas extremidades de tubos, particularmente precisão dimensional de seus diâmetros internos. Os tubos sem costura produzidos da mesma maneira são geralmente usados como tubos de poço de petróleo para poços de petróleo e poços de gás (coletivamente referidos como poços de petróleo, mais adiante), e também exige-se que esses possuam excelente precisão dimensional de suas extremidades de tubo.

Recentemente, há uma tendência a exigir precisão dimensional aumentada nos diâmetros internos de extremidades de tubo de tubos sem costura, e a tolerância dimensional aceitável desses está cada vez menor. Consequentemente, em tubos sem costura para uso nas tubulações e tubos de poço de petróleo, exige-se que os diâmetros internos de suas extremidades de tubo sejam corrigidos. Essa correção de extremidade de tubo é realizada ao pressionar um tampão para dentro de uma porção de extremidade de tubo de um tubo sem costura para a correção do diâmetro interno de modo expandir a

2/23 porção de extremidade de tubo.

As técnicas anteriores relativas à correção de extremidade de tubo de tubos sem costura são conforme exposto a seguir.

A Literatura de Patente 1 descreve um lubrificante para trabalho a frio feito de sabão alcalino, esse também pode ser aplicado para a expansão de tubo (correção de extremidade de tubo) em uma porção de extremidade de tubo através do uso de um tampão. Essa Literatura de Patente também descreve uma técnica que aplica uma solução de sabão alcalino ou uma pasta de sabão alcalino aquosa a uma superfície que será processada para um tubo sem costura, ou uma superfície de uma ferramenta (uma superfície interna da porção de extremidade de tubo ou a superfície do tampão no caso de correção de extremidade de tubo) para formar uma película de sabão alcalino sólido, e então realiza o trabalho a frio (correção de extremidade de tubo). Na técnica descrita nessa Literatura de Patente, no trabalho a frio do tubo sem costura, a película de lubrificação do sabão alcalino sólido é formada sobre a superfície que será processada para reduzir a carga durante o trabalho a frio, e após o trabalho a frio, a película de lubrificação solúvel em água pode ser facilmente removida ao limpar a superfície processada com água ou água quente.

Literatura de Patente 2 descreve um tampão que inclui uma porção afilada de dois passos cujo diâmetro aumenta gradualmente a partir da ponta do tampão, e uma porção de diâmetro constante que possui um diâmetro constante que se estende um após o outro a partir da extremidade posterior da porção afilada, em que uma relação dimensional entre o diâmetro da porção de diâmetro constante, e um ângulo de inclinação e um comprimento axial de cada porção afilada é otimizada. A técnica descrita nessa Literatura de Patente usa o tampão que possui um formato otimizado dessa maneira na correção de extremidade de tubo para suprimir um fenômeno que o diâmetro interno da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura se torna excessivamente maior que o diâmetro da porção de diâmetro constante do tampão (superestimado), aumentando assim a precisão dimensional da extremidade de

3/23 diâmetro interno de tubo.

Entretanto, visto que as tubulações ficam expostas a gases corrosivos como gás dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio, exige-se que os tubos sem costura para uso em tubulações possuam resistência à corrosão e resistência ao craqueamento por corrosão induzida por estresse, e exige-se ainda que esses possuam excelentes propriedades como soldabilidade, dureza, e resistência. As mesmas propriedades são exigidas em tubos sem costura para uso em poços de petróleo. Aços inoxidáveis martensiticos como aços com 13% de Cr (13% de Cr-0,2% de C) especificados por API (American Petroleum Institute) são geralmente usados em tubos sem costura para uso em tubulações. Recentemente, para aumentar adicionalmente a resistência à corrosão, aços tratados com 13% de Cr contendo uma quantidade extremamente pequena de C, e contendo Ni em vez de C foram colocados em uso prático. Os aços inoxidáveis duplex à base de austenita-ferrita contendo uma grande quantidade de Cr como aços com 22% de Cr e aços com 25% de Cr são geralmente usados em tubos sem costura para uso em poços de petróleo.

Na produção de um tubo sem costura feito de um aço inoxidável martensítico representado por um aço tratado com 13% de Cr, o tratamento térmico é realizado após a fabricação de tubo a quente. Também é necessário realizar tratamentos subsequentes como jateamento com granalha e decapagem ácida. A crosta de óxido gerada durante a fabricação de tubo a quente e/ou o tratamento térmico é acumulada em camadas nas superfícies internas e externas do tubo sem costura após o tratamento térmico, e essa crosta de óxido acumulada atrapalha a resistência à corrosão exigida no tubo sem costura, e por esse motivo, os tratamentos acima são realizados para remover a crosta de óxido.

Também exige-se que os tubos sem costura feitos de aços tratados com 13% de Cr possuam baixa tolerância dimensional em diâmetros internos de extremidades de tubo, e, assim, a correção de extremidade de tubo

4/23 se torna essencial. Na produção de um tubo sem costura de um aço inoxidável martensítico, a correção de extremidade de tubo é realizada após a remoção da crosta de óxido (veja a Literatura de Patente 3, por exemplo).

No caso da produção de um tubo sem costura de um aço inoxidável duplex, os mesmos tratamentos são aplicados como na produção do tubo sem costura de um aço inoxidável martensítico, e a correção de extremidade de tubo também é realizada.

LISTA DE CITAÇÃO

LITERATURA DE PATENTE

Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido Internacional No. W02007/132851

Literatura de Patente 2: Publicação de Pedido Internacional No. W02007/114176

Literatura de Patente 3: Publicação de Pedido Internacional japonês No. 2010-142810

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

PROBLEMA TÉCNICO

Infelizmente, como descrito posteriormente, descobriu-se que um aço inoxidável tratado com 13% de Cr (aço inoxidável martensítico) como um aço inoxidável com alto teor de Cr é usado para fabricar um tubo sem costura, e tratamentos de jateamento com granalha e decapagem ácida são aplicados a esse tubo sem costura pra remover a crosta de óxido, e então, esse tubo sem costura é submetido à correção de extremidade de tubo; como resultado disso, defeitos de corrosão são gerados sobre a superfície interna do tubo mesmo que o lubrificante de sabão alcalino descrito na Literatura de Patente 1 seja usado. Considera-se que uma película de sabão alcalino sólido que proporciona um efeito lubrificante seja removida devido à pressão de um tampão durante a correção de extremidade de tubo, de modo que a superfície interna da porção de extremidade de tubo entre em contato direto com a superfície do tampão, isso gera atrito excessivo entre essas.

5/23

Um objetivo da presente invenção, que foi realizada para solucionar os problemas encontrados na técnica anterior, é proporcionar um método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura com as seguintes características, no caso de produzir um tubo sem costura feito de um aço inoxidável com alto teor de Cr como um aço inoxidável martensítico como um aço tratado com 13% de Cr e como um aço inoxidável duplex:

- Impedir que defeitos de corrosão sejam gerados sobre uma superfície interna de uma porção de extremidade de tubo durante a correção de extremidade de tubo.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

Os sumários da presente invenção são conforme exposto a seguir.

O método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura para corrigir um diâmetro interno de extremidade de tubo de um tubo sem costura feito de um aço inoxidável com alto teor de Cr contendo 8 a 35% de massa de Cr, e 0,1 a 10% de massa de Ni, inclui:

uma etapa de correção de extremidade de tubo, após a fabricação de tubo a quente e tratamento térmico, de pressionar um tampão para dentro de uma porção de extremidade de tubo do tubo sem costura para a correção de diâmetro interno de modo a expandir a porção de extremidade de tubo enquanto a crosta de óxido permanece acumulada sobre uma superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura, sendo que a crosta de óxido é gerada durante a fabricação de tubo ou o tratamento térmico; e uma etapa de formação de película lubrificante, antes da etapa de correção de extremidade de tubo, de aplicar lubrificante pelo menos sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura ou sobre uma superfície do tampão, para formar uma película lubrificante sobre essa.

O método de correção de extremidade de tubo descrito acima é

6/23 preferido no caso onde o aço inoxidável com alto teor de Cr é um aço inoxidável martensítico que contém 8 a 18% de massa de Cr, e 0,1 a 10% de massa de Ni.

O método de correção de extremidade de tubo descrito acima também é preferido no caso onde o aço inoxidável com alto teor de Cr é um aço inoxidável duplex que contém 20 a 35% de massa de Cr, e 3a 10% de massa de Ni.

No método de correção de extremidade de tubo descrito acima, uma solução de sabão alcalino ou pasta de sabão alcalino aquoso pode ser preferivelmente usada como o lubrificante aplicado na etapa de formação de película lubrificante.

No método de correção de extremidade de tubo descrito acima, tratamentos de jateamento com granalha e decapagem ácida podem ser preferivelmente aplicados ao tubo sem costura após a etapa de correção de extremidade de tubo.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

O método de correção de extremidade de tubo do tubo sem costura da presente invenção possui o seguinte efeito significativo:

Mesmo no caso de se produzir um tubo sem costura feito de um aço inoxidável martensítico representado por um aço tratado com 13% de Cr, é possível impedir que defeitos de corrosão sejam gerados sobre a superfície interna de uma porção de extremidade de tubo durante a correção de extremidade de tubo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[FIGURA 1] A Figura 1 é um fluxograma que mostra o método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura da presente invenção.

[FIGURA 2] A Figura 2 é um diagrama esquemático que mostra o procedimento da correção de extremidade de tubo no método de correção de extremidade de tubo do tubo sem costura da presente invenção, a Figura 2(a)

7/23 mostra um estado antes da correção, a Figura 2(b) mostra um estado durante a correção, e a Figura 2(c) mostra um estado após a correção.

[FIGURA 3] A Figura 3 é um desenho que mostra a presença ou ausência de crosta de óxido sobre uma superfície interna de uma porção de extremidade de tubo de cada invólucro, e a carga de processamento durante a correção de extremidade de tubo para cada tipo de lubrificante como resultado de um teste no Exemplo.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

Para atingir o objetivo anteriormente mencionado, o presente inventor realizou vários testes da correção de extremidade de tubo sob várias condições, e estudou com base na hipótese de produzir um tubo sem costura de um aço inoxidável com alto teor de Cr representado por um aço inoxidável martensítico (aço tratado com 13% de Cr) ou um aço inoxidável duplex. Como resultado dos testes, as descobertas (a) to (c) abaixo foram obtidas.

(a) É possível impedir que defeitos de corrosão sejam gerados sobre uma superfície interna de uma porção de extremidade de tubo do tubo sem costura sem realizar tratamentos de jateamento com granalha e decapagem ácida após os processos de fabricação de tubo a quente e tratamento térmico, e aplicar lubrificante pelo menos sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura ou sobre uma superfície de um tampão enquanto a crosta de óxido permanece acumulada sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura, que é gerada durante a fabricação de tubo a quente and/ou o tratamento térmico, e formar uma película lubrificante sobre essa, e então realizar a correção de extremidade de tubo.

(b) É possível reduzir significativamente a carga durante a correção de extremidade de tubo utilizando o lubrificante de sabão alcalino descrito na Literatura de Patente 1 como o lubrificante mostrado em (a) acima, assim impedindo de forma mais segura a geração de defeitos de corrosão.

(c) O acúmulo da crosta de óxido sobre as superfícies internas e

8/23 externas do tubo sem costura atrapalha a resistência à corrosão exigida do tubo sem costura, de tal modo que exige-se remover completamente a crosta de óxido. Para esse propósito, tratamentos de jateamento com granalha e decapagem ácida podem ser aplicados ao tubo sem costura após a correção de extremidade de tubo. Através dos tratamentos, é possível remover a crosta de óxido bem como a película lubrificante ao mesmo tempo.

A presente invenção foi realizada com base nas descobertas acima de (a) a (c). A seguir, será fornecida a descrição da modalidade preferida do método de correção de extremidade de tubo do tubo sem costura da presente invenção.

1. Composição Química de Tubo Sem Costura

Uma composição específica do aço inoxidável com alto teor de Cr empregada na presente invenção é conforme exposto a seguir. O símbolo % em teor de composição denota % de massa na descrição a seguir.

(1) Aço tratado com 13% de Cr (aço inoxidável martensítico)

Cr: 8,0 a 18,0%

Cr é um elemento eficaz para aumentar a resistência à corrosão em um ambiente submetido a um gás dióxido de carbono, e o teor de Cr não deve ser menor que 8,0% para o propósito de impedir a corrosão por pites e em frestas. O teor de Cr maior que 18,0% não só satura seu efeito de aumentar a resistência à corrosão, e causa aumento no custo, como também produz ferrita δ durante o aquecimento para trabalho a quente, isso deteriora a trabalhabilidade a quente. Consequentemente, a faixa preferida do teor de Cr é ajustada para 8,0 a 18,0%. A faixa mais preferida desse é 12,0% a 13,5%.

Ni: 0,1 a 10,0%

Ni é um elemento de estabilização de austenita, e possui o efeito de aumentar significativamente a trabalhabilidade a quente. O teor de Ni menor que 0,1% não pode obter o efeito de aumentar a resistência à corrosão, e o teor de Ni maior que 10,0% não só satura seu efeito, e causa aumento no custo, como também causa o aumento de proporção de austenita na

9/23 microestrutura, isso resulta na redução de YR. Consequentemente, a faixa preferida do teor de Ni é ajustada para 0,1 a 10,0%. A faixa mais preferida desse é 0,5 a 2,0%.

O aço tratado com 13% de Cr usado na presente invenção pode conter ainda os seguintes elementos exceto os elementos de liga acima.

C: 0,01 a 0,1%

C é um elemento eficaz para aumentar a resistência. O teor de C menor que 0,01% não pode obter a resistência preferida, e o teor de C maior que 0,1% causa um aumento excessivo na resistência, isso resulta em deterioração significativa de dureza. Consequentemente, o teor de C é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,01 a 0,1%. A faixa mais preferida desse é 0,02% a 0,06%.

Si: 0,05 a 1,0%

Si é um elemento eficaz como um desoxidante, porém o teor de Si menor que 0,05% exibe um efeito meramente insatisfatório apesar do aditivo. O teor de Si maior que 1,0% particularmente deteriora a dureza. Consequentemente, o teor de Si é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,05% a 1,0%.

Mn: 0,05% a 1,5%

Mn é um elemento eficaz para aumentar a resistência. Mn é um elemento de formação de austenita, e possui o efeito de suprimir a precipitação de ferrita δ durante o arrefecimento, e estabiliza a microestrutura para formar martensita. O teor de Mn menor que 0,05% obtém apenas um pequeno efeito. Por outro lado, o teor de Mn maior que 1,5% deteriora a dureza e a resistência à corrosão. Consequentemente, o teor de Mn é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,05 a 1,5%.

Cu: 0,1 a 5,0%

Cu possui o efeito de aumentar a resistência à corrosão em um ambiente submetido a CI2, H2S, e gás dióxido de carbono. Cu é um elemento de estabilização de austenita, e possui o efeito de suprimir a formação de

10/23 ferrita δ durante o aquecimento para trabalho a quente, e aumentar a trabalhabilidade a quente. O teor de Cu menor que 0,1% não pode obter o efeito acima. Cu é um metal de baixo ponto de fusão, e o teor excessivo de Cu particularmente deteriora a trabalhabilidade a quente, e particularmente o teor de Cu maior que 5,0% deteriora significativamente a trabalhabilidade a quente. Consequentemente, o teor de Cu é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,1% a 5,0%.

Mo: 0,1 a 3,0%

Mo é eficaz para aumentar a resistência à corrosão em um ambiente submetido a gás dióxido de carbono, similar a Cr, e particularmente possui o efeito de proteger uma película resistente à corrosão. O teor de Mo menor que 0,1%, entretanto, não pode obter um efeito suficiente. Por outro lado, o teor de Mo maior que 3,0% deteriora a trabalhabilidade a quente. Consequentemente, o teor de Mo é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0.1 to 3.0%.

V: 0,01 a 0,20%

V possui o efeito de formar carboneto, e aumentar a resistência. O teor de V menor que 0,01% exibe apenas um efeito insatisfatório apesar da adição, e por outro lado, o teor de V maior que 0,20% deteriora significativamente a dureza. Consequentemente, o teor de V é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,01 a 0,20%.

Al: menor que 0,05%

Pode ser desnecessário adicionar Al. Entretanto, Al é um elemento eficaz como um desoxidante, e o teor de Al é ajustado para ser maior que 0,0005% se adicionado como um desoxidante, porém o teor de Al maior que 0,05% deteriora a dureza do aço. Consequentemente, o teor de Al é preferivelmente ajustado para ser menor que 0,05%.

N: menor que 0,1%

Pode ser desnecessário adicionar N, pois N deteriora a dureza, porém N é um elemento eficaz para suprimir a precipitação de ferrita δ durante

11/23 o arrefecimento, e estabiliza a microestrutura de metal de aço para formar martensita, e assim N pode ser adicionado se necessário. O teor de N maior que 0,1% deteriora significativamente a dureza. O teor de N maior que 0,1% provavelmente causa rachaduras de solda durante a soldagem. Consequentemente, o teor de N é preferivelmente ajustado para ser menor que 0,1%.

P: menor que 0,03%

P é um elemento contido em aço como uma impureza, e provavelmente se segrega em contornos de grão, e deteriora a dureza. Particularmente, o teor de P menor que 0,03% deteriora significativamente a dureza. Consequentemente, o teor de P em impurezas é, de preferência, limitado para ser menor que 0,03%.

S: menor que 0,01%

S é um elemento contido em aço como uma impureza, e deteriora a trabalhabilidade a quente e dureza. Particularmente, o teor de S maior que 0,01% deteriora significativamente a trabalhabilidade a quente e dureza. Consequentemente, o teor de S em impurezas é preferivelmente limitado para ser menor que 0,01%.

(2) Aço inoxidável duplex

Cr: 20 a 35%

Cr é um componente básico eficaz para manter a resistência à corrosão, e aumentar a resistência. Para obter esse efeito, o teor de Cr deve ser maior que 20%. O teor de Cr maior que 35%, entretanto, provavelmente causa a precipitação de fase a, resultando em deterioração de resistência à corrosão e dureza. Consequentemente, o teor de Cr é ajustado para ser 20 a 35%. O teor de Cr é preferivelmente ajustado para ser maior que 23% para obter maior resistência. À luz de manter a dureza, o teor de Cr é preferivelmente ajustado para ser menor que 28%.

Ni: 3 a 10%

Ni é um elemento para estabilizar a fase de austenita, e é contido

12/23 para obter uma microestrutura de duas fases. O teor de Ni menor que 3% geralmente forma a fase de ferrita, de tal modo que a microestrutura de duas fases não pode ser obtida. Por outro lado, o teor de Ni maior que 10% geralmente forma a fase de austenita, de tal modo que a microestrutura de duas fases não pode ser obtida, e Ni é um elemento dispendioso que afeta adversamente a eficiência econômica; assim o teor de Ni é ajustado para 3 a 10%. O limite superior desse é preferivelmente ajustado para 8%.

O aço inoxidável duplex empregado na presente invenção pode conter ainda os seguintes elementos exceto os elementos de liga acima.

C: menor que 0,03%

C é um elemento que possui o efeito de estabilizar a fase de austenita, aumentar a resistência, e precipitar o carboneto no momento de aquecimento durante o tratamento térmico, obtendo assim a microestrutura fina. No teor de C maior que 0,03%, a precipitação de carboneto se torna excessiva devido à influência térmica durante o tratamento térmico e soldagem, resultando na deterioração de resistência à corrosão e trabalhabilidade de aço. Consequentemente, o limite superior do teor de C é ajustado para 0,03%. O limite superior preferido é 0,02%.

Si: menor que 1%

Si é um elemento eficaz como um desoxidante, e possui o efeito de precipitar um composto intermetálico no momento de aquecimento durante o tratamento térmico para obter a microestrutura fina, e assim Si pode ser adicionado se necessário. O teor de Si maior que 0,05% obtém o efeito acima. No teor de Si maior que 1%, a precipitação do composto intermetálico se torna excessiva devido à influência térmica durante o tratamento térmico e soldagem, resultando na deterioração de resistência à corrosão e trabalhabilidade de aço; portanto, o teor de Si é ajustado para menos de 1%. A faixa preferida é menor que 0,7%.

Mn: 0,1 a 2%

Mn é um elemento eficaz como um desoxidante, similarmente a

13/23

Si, e imobiliza S inevitavelmente contido em aço como sulfeto para melhorar a trabalhabilidade a quente. O teor de Mn maior que 0,1% obtém seu efeito. O teor de Mn maior que 2% não só deteriora a trabalhabilidade a quente, como também causa a influência adversa à resistência à corrosão. Consequentemente, o teor de Mn é ajustado para 0,1 a 2%. O teor de Mn preferido está dentro de uma faixa de 0,3 a 1,5%.

Mo: 0 a 4% (não incluindo a adição)

Mo é um elemento para aumentar a resistência à corrosão por pites e resistência à corrosão em frestas através de endurecimento por solução sólida, e assim Mo pode ser adicionado se necessário. Para obter esse efeito, o teor de Mo é preferivelmente ajustado para ser maior que 0,5%. Por outro lado, o teor excessivo de Mo provavelmente causa a precipitação da fase a, isso deteriora a dureza. Consequentemente, o teor de Mo é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,5 a 4%.

W: 0 a 6% (não incluindo a adição)

W é um elemento para aumentar a resistência à corrosão por pites e resistência à corrosão em frestas, e também aumentar a resistência através de endurecimento por solução sólida, similarmente a Mo, e assim W pode ser adicionado se necessário. Para obter esse efeito, o teor de W é preferivelmente ajustado para ser maior que 0,5%. Por outro lado, o teor excessivo de W provavelmente causa a precipitação da fase a, isso deteriora a dureza. Consequentemente, o teor de W é preferivelmente ajustado para estar dentro de uma faixa de 0,5 a 6%.

Pode ser desnecessário adicionar Mo e W, e cada ou ambos Mo: 0,5 a 4% e W: 0,5 a 6% podem ser adicionados.

Cu: 0 a 3% (não incluindo a adição)

Cu é um elemento para aumentar a resistência à corrosão e resistência à corrosão intergranular, e pode ser adicionado se necessário. Para obter esse efeito, o teor de Cu é preferivelmente ajustado para ser maior que 0,1%, e com mais preferência, maior que 0,3%. O teor de Cu maior que 3%

14/23 satura esse efeito, e particularmente deteriora a trabalhabilidade a quente e dureza. Consequentemente, se Cu for adicionado, o teor de Cu é preferivelmente ajustado para 0,1 a 3%. O teor de Cu mais preferido é 0,3 a 2%.

N: 0,15 a 0,35%

N é um elemento para aumentar a estabilização de austenita, e aumentar a resistência à corrosão por pites e em frestas do aço inoxidável duplex. N é um elemento importante para estabilizar a fase de austenita, e aumentar a resistência, similarmente a C. O teor de N menor que 0,15% não pode obter seu efeito suficiente. Por outro lado, o teor de N maior que 0,35% deteriora a dureza e trabalhabilidade a quente; portanto, o teor de N é ajustado para 0,15 a 0,35%. Para obter maior resistência, o teor de N é preferivelmente ajustado para ser maior que 0,17%. O teor de N mais preferido é 0,2 a 0,3%.

P, S, O contidos como impurezas são preferivelmente limitados de modo que P: menor que 0,04%, S: menor que 0,03%, e O: menor que 0,010%, pelos seguintes motivos.

P: menor que 0,04%

P está contido como uma impureza, e o teor de P maior que 0,04% deteriora a trabalhabilidade a quente, e também deteriora a resistência à corrosão e dureza. Consequentemente, o limite superior do teor de P é preferivelmente ajustado para 0,04%,

S: menor que 0,03%

S está contido como uma impureza, similarmente a P, e no teor de S maior que 0,03%, não só a trabalhabilidade a quente é significativamente deteriorada, como também o sulfeto causa o início de corrosão, que atrapalha a resistência à corrosão por pites. Consequentemente, o limite superior do teor de S é preferivelmente ajustado para 0,03%.

O: menor que 0,010%

O aço inoxidável duplex contém uma grande quantidade de N como 0,15 a 0,35%, de tal modo que a trabalhabilidade a quente

15/23 provavelmente é deteriorada. Consequentemente, o teor de O é preferivelmente ajustado para ser menor que 0,010%.

O aço inoxidável duplex pode conter ainda Ca, Mg, e um ou mais entre metais de terras raras (REM) exceto os elementos acima. O motivo para conter esses elementos, e cada teor desse são conforme exposto a seguir.

Ca: menor que 0,01%, Mg: menor que 0,01%, e um ou mais entre metais de terra rara: menor que 0,2%

Esses componentes podem ser adicionados se necessário. Qualquer um desses componentes possui o efeito de imobilizar S que atrapalha a trabalhabilidade a quente como sulfeto, e melhorar a trabalhabilidade a quente se adicionado. O teor de Ca e o teor de Mg maiores que 0,01%, e o teor de REM maior que 0,2% geram óxido grosso, e particularmente deterioram a trabalhabilidade a quente. Consequentemente, os limites superiores do teor de Ca e do teor de Mg são ajustados para 0,01%, e o limite superior do teor de REM é ajustado para 0,2%. Para obter seguramente o efeito vantajoso de melhorar a trabalhabilidade a quente, prefere-se conter Ca: maior que 0,0005% e Mg: maior que 0,0005%, e conter REM : maior que 0,001%, respectivamente. Nota-se que REM denota 17 elementos inclusive Y e Sc além de 15 elementos da série lantanídeo.

2. Método de Correção de Extremidade de Tubo

A Figura 1 é um fluxograma que mostra o método de correção de extremidade de tubo do tubo sem costura da presente invenção. Como mostrado nesse desenho, o tubo sem costura é produzido por trabalho a quente como o processo de fabricação de tubo por extrusão a quente e o processo de fabricação de tubo de Mannesmann, e esse tubo sem costura é submetido a tratamento térmico para formar a microestrutura de martensita na etapa de fabricação de tubo a quente e tratamento térmico da etapa #5, e, então, o lubrificante é aplicado sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura na etapa de aplicação de lubrificante da etapa #10. Nessa etapa, o tubo sem costura não é submetido a tratamentos

16/23 de jateamento com granalha e decapagem ácida, de tal modo que a crosta de óxido ainda está acumulada sobre as superfícies internas e externas do tubo sem costura. Especificamente, o lubrificante é aplicado sobre a crosta de óxido da superfície interna da porção de extremidade de tubo. O lubrificante que será aplicado será descrito em detalhes a seguir.

O método de aplicação do lubrificante não é especificamente limitado. Por exemplo, esse método pode ser empregado para aplicar diretamente o lubrificante com uma escova, ou imergir o tubo sem costura em um banho cheio de lubrificante. Um método para aspergir o lubrificante através de um bocal também pode ser empregado.

Então, na etapa de formação de película lubrificante da etapa #15, o tubo sem costura é seco para formar a película lubrificante sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo. O método de secagem nessa etapa pode ser a secagem natural ou secagem forçada utilizando um soprador ou similar. Essa etapa permite que o lubrificante se adira firmemente sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo.

Na etapa de aplicação de lubrificante da etapa #10 e na etapa de formação de película lubrificante da etapa #15, desde que a crosta de óxido seja acumulada sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo, a formação da película lubrificante sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo pode ser substituída ao aplicar o lubrificante sobre a superfície de um tampão usado na etapa de correção de extremidade de tubo da etapa #20 para formar a película lubrificante sobre o tampão. A película lubrificante pode ser formada sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo e a superfície do tampão.

Após a etapa de formação de película lubrificante, na etapa de correção de extremidade de tubo da etapa #20, a correção de extremidade de tubo é realizada para corrigir a extremidade de tubo diâmetro interno do tubo sem costura.

A Figura 2 é um diagrama esquemático que mostra o

17/23 procedimento da correção de extremidade de tubo no método de correção de extremidade de tubo do tubo sem costura da presente invenção, a Figura 2(a) mostra um estado antes da correção, a Figura 2(b) mostra um estado durante a correção, e a Figura 2(c) mostra um estado após a correção. Na correção de extremidade de tubo, como mostrado na Figura 2(a), o tubo sem costura 1 é fixado por um guia de mandril 2. Nesse estado, um tampão 3 para a correção de diâmetro interno unido a uma haste de cilindro 4 que é uma fonte de acionamento é movido em direção à porção de extremidade de tubo 1a em uma direção axial do tubo sem costura 1 para ser inserido na porção de extremidade de tubo 1a.

Como mostrado na Figura 2(b), o tampão 3 é induzido para uma posição predeterminada da porção de extremidade de tubo 1a do tubo sem costura 1 para expandir a porção de extremidade de tubo 1a do tubo sem costura 1. Por meio desse processo, o diâmetro interno da extremidade de tubo do tubo sem costura 1 é corrigido para possuir aproximadamente o mesmo diâmetro que o diâmetro máximo do tampão 3. Então, como mostrado na Figura 2(c), o tampão 3 é movido para trás e extraído do tubo sem costura 1 para completar a correção de extremidade de tubo.

Embora a crosta de óxido gerada durante a fabricação de tubo a quente e/ou tratamento térmico permaneça acumulada sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo 1a do tubo sem costura 1, o lubrificante é aplicado pelo menos sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo 1a do tubo sem costura 1 ou sobre a superfície do tampão 3, e a película lubrificante é formada sobre a mesma, e, então, a correção de extremidade de tubo é realizada dessa maneira, impedindo assim que defeitos de corrosão sejam gerados sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo 1a.

Isso se deve aos seguintes motivos. Se o lubrificante for aplicado sobre a crosta de óxido acumulada sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo 1a, o lubrificante penetra na crosta de óxido, formando

18/23 assim a película lubrificante que se adere firmemente à crosta. Por outro lado, no caso de aplicar o lubrificante sobre a superfície do tampão 3, mesmo que a película lubrificante formada sobre a superfície do tampão 3 seja removida devido à pressão do tampão 3 durante a correção de extremidade de tubo, o lubrificante é aprisionado e permanece sobre a crosta de óxido. Em ambos os casos acima, a crosta de óxido e a película lubrificante proporcionam um efeito sinérgico sobre a excelente lubrificação para impedir o contato direto entre a superfície interna da porção de extremidade de tubo 1a e a superfície do tampão 3, reduzindo assim de forma segura o atrito entre essas.

Com referência à Figura 1 novamente, a descrição será continuada. Após a correção de extremidade de tubo, na etapa de jateamento com granalha e decapagem ácida da etapa #25, o tratamento por jateamento com granalha de aço de jateamento ou alumina no tubo sem costura é realizado, e, então, o tratamento por decapagem é realizado ao imergir o tubo sem costura no respectivo banho cheio de ácido sulfúrico e ácido hidrofluórico nítrico. Por meio desse processo, a crosta de óxido acumulada sobre as superfícies internas e externas do tubo sem costura bem como a película lubrificante sobre essas é completamente removida ao mesmo tempo. Consequentemente, é possível garantir a resistência à corrosão exigida do tubo sem costura, e também impedir a deterioração de qualidade causada pela película lubrificante restante.

3. Lubrificante

No método de correção de extremidade de tubo da presente invenção, o lubrificante feito de sabão alcalino pode ser usado como o lubrificante. O sabão alcalino é sal de metal álcali (sal de sódio ou sal de potássio) de ácido graxo de cadeia longa, e desde que esse sal de metal álcali seja um ácido graxo de cadeia linear, o ácido graxo saturado ou ácido graxo insaturado pode ser selecionado. Prefere-se usar um ou mais entre sal de sódio e sal de potássio de ácido graxo de cadeia linear com número de carbono 10 a 18. Exemplos de ácido graxo de cadeia linear podem incluir ácido

19/23 capricho (C9H19COOH), ácido láurico (CnH₂3COOH), mirístico (C13H27COOH), ácido palmítico (C₁₅H₃₁COOH), ácido palmitoleico (C15H29COOH), ácido margárico (C₁₆H₃₃COOH), ácido esteárico (Ci₇H₃₅COOH), ácido oleico (C₁₇H₃₃COOH), e ácido linoleico (Ci₇H₃₁COOH).

Visto que o sabão alcalino é solúvel, é fácil aplicar esse sabão alcalino ao tubo sem costura e/ou ao tampão ao dissolver o sabão alcalino em água para formar uma solução de sabão alcalino. A solução de sabão alcalino aplicada é seca em um estado sólido, e se adere uniformemente sobre a superfície interna do tubo sem costura e/ou sobre a superfície do tampão para formar uma película de sabão alcalino sólido sobre essa.

Em vez de aplicar a solução de sabão alcalino, o sabão alcalino pode ser transformado em um estado de pasta contendo umidade e alguma fluidez, e essa pasta de sabão alcalino aquosa pode ser aplicada ao tubo sem costura e/ou ao tampão. A pasta de sabão alcalino aquosa entra em um estado sólido por secagem, similarmente à solução de sabão alcalino.

Se o lubrificante de sabão alcalino for usado como o lubrificante na correção de extremidade de tubo, é possível reduzir significativamente a carga de processamento, impedindo assim de forma mais segura a geração de defeitos de corrosão.

Os lubrificantes à base de sal de amino solúveis em água contendo principalmente sal de amino de ácido graxo e combinados com óleos e gorduras bem como óleos minerais, ou óleos de corte convencionalmente usados em rosqueamento de tubos de poço de petróleo podem ser usados como um exemplo de outros lubrificantes. Prefere-se usar sabão alcalino em vez de lubrificantes à base de sal de amino e óleos de corte à luz do efeito de reduzir a carga de processamento da correção de extremidade de tubo.

EXEMPLO

Um teste de correção de extremidade de tubo foi realizado utilizando tubos sem costura para uso no teste, que são produzidos através de fabricação de tubo a quente e tratamento térmico (mais adiante, referidos como

20/23 tubos de teste) sob várias condições.

[Condição de Teste]

As especificações dos tubos de teste são conforme exposto a seguir.

(1) Aço tratado com 13% de Cr (aço inoxidável martensítico) • Material: DNV-especificado SMLS13Cr-2.5Mo • Propriedades mecânicas: grau 5LC-LC80 especificado por API • Dimensão: diâmetro externo de 298,5 mm, espessura de parede de 15,9 mm, comprimento de 12,0 m (2) Aço inoxidável duplex • Material: C: 0.016%, Si: 0,33%, Mn: 0,47%, P: 0,019%, S: 0,0005%, Cr: 24,72%, Ni: 6,55%, Mo: 3,08%, W: 2,13%, Cu: 0,46% and N: 0,275% em % de massa, o equilíbrio sendo Fe e impurezas • Propriedades mecânicas: equivalente a LC80-2507 especificado por API • Dimensão: diâmetro externo de 273,1 mm, espessura de parede de 25,6 mm, comprimento de 12,0 m

Os tubos de teste do Exemplo Inventivo da presente invenção foram preparados sem aplicar o tratamento de jateamento com granalha e tratamento de decapagem ácida para deixar a crosta de óxido acumulada sobre as superfícies internas e externas de cada tubo. Os tubos de teste do Exemplo Comparativo foram preparados ao aplicar o tratamento de jateamento com granalha e decapagem ácida para remover completamente a crosta de óxido acumulada sobre as superfícies internas e externas de cada tubo. Os lubrificantes de três tipos, que são óleo de corte, lubrificante à base de sal amino, e solução de sabão alcalino, foram preparados, e cada um é respectivamente aplicado a uma superfície interna de uma porção de extremidade de tubo de cada tubo do Exemplo Inventivo da presente invenção, e do Exemplo Comparativo, para formar uma película de cada lubrificante sobre essa. Ácido esteárico Na foi usado como o sabão alcalino. As condições

21/23 de teste são mostradas na Tabela 1 abaixo.

[Tabela 1]

Tabela 1

Teste No.	Grau de Material	Escala de Óxido	Lubrificante	Condição de Superfície Interna de Porção de Extremidade de Tubo após a Correção	Categoria
1	Aço com 13% de Cr	Não	Óleo de Corte	X	Exemplo Comparativo
2	Aço com 13% de Cr	Não	Lubrificante à Base de Sal de Amino	X	Exemplo Comparativo
3	Aço com 13% de Cr	Não	Solução de Sabão Alcalino	Δ	Exemplo Comparativo
4	Aço com 13% de Cr	Sim	Óleo de Corte	O	Exemplo Inventivo
5	Aço com 13% de Cr	Sim	Lubrificante à Base de Sal de Amino	O	Exemplo Inventivo
6	Aço com 13% de Cr	Sim	Solução de Sabão Alcalino	O	Exemplo Inventivo
7	aço inoxidável duplex	Sim	Solução de Sabão Alcalino	o	Exemplo Inventivo

A correção de extremidade de tubo foi aplicada a cada tubo de teste do Exemplo Inventivo e Exemplo Comparativo, que possui três tipos dos lubrificantes formados. A correção de extremidade de tubo foi conduzida três vezes para cada condição. Esse tampão de três passos foi usado na correção de extremidade de tubo que inclui uma porção afilada cujo diâmetro se expande gradualmente a partir da ponta do tampão, e uma porção de diâmetro 10 constante que possui um diâmetro constante que se estende um após o outro a partir da extremidade posterior da porção afilada. A faixa na qual o tampão é induzido para dentro do tubo durante a correção de extremidade de tubo foi ajustada para 150 mm a partir da extremidade de tubo de cada tubo de teste.

[Método de Avaliação]

A carga de processamento durante a correção de extremidade de tubo foi medida, e foi comparada entre as condições. A observação visual também foi conduzida sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo após a correção de extremidade de tubo para investigar sua condição de superfície (a presença ou ausência de defeitos de corrosão). O resultado de

22/23 investigação é mostrado na Figura 3 abaixo e na Tabela 1 acima.

Os símbolos na coluna de Condição de Superfície Interna de Porção de Extremidade de Tubo após a Correção na Tabela 1 denotam o seguinte.

O: Satisfatório representa que nenhum defeito de corrosão foi observado.

Δ: Aceitável representa que apenas pequenos defeitos de corrosão foram observados.

x: Insatisfatório representa que defeitos de corrosão foram observados.

[Resultado de Teste]

A Figura 3 mostra a presença ou ausência de crosta de óxido sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo de cada invólucro, e a carga de processamento durante a correção de extremidade de tubo para cada tipo de lubrificante como resultado do teste no Exemplo.

O resultado da Figura 3 mostra o seguinte. Como mostrado na Figura 3, comparado com a correção de extremidade de tubo do Exemplo Comparativo, isto é, a correção de extremidade de tubo aplicada aos tubos de teste cuja crosta de óxido foi removida (veja os círculos sólidos · na figura), na correção de extremidade de tubo do Exemplo Inventivo da presente invenção, isto é, a correção de extremidade de tubo aplicada aos tubos de teste cuja crosta de óxido foi deixada sobre as superfícies internas de suas porções de extremidade de tubo (veja os círculos delineados O, e triângulos delineados Δ na figura), a carga de processamento foi reduzida em cerca de 50% para cada tipo dos lubrificantes. Especialmente, a carga de processamento foi significativamente reduzida no caso de utilizar o sabão alcalino como o lubrificante.

O resultado da Tabela 1 mostra o seguinte. Defeitos de corrosão não foram gerados em cada tipo de lubrificante na correção de extremidade de tubo do Exemplo Inventivo da presente invenção, isto é, a correção de

23/23 extremidade de tubo de Teste Nos. 4 a 7 que foi aplicada a cada tubo de teste com a crosta de óxido acumulada sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo de teste. Nota-se que apenas imperfeições foram confirmadas, porém essas imperfeições são muito pequenas, e desapareceram através dos tratamentos de jateamento com granalha e decapagem ácida realizados após a correção de extremidade de tubo. Por outro lado, os defeitos de corrosão foram gerados em cada tipo de lubrificante na correção de extremidade de tubo do Exemplo Comparativo, isto é, a correção de extremidade de tubo de Teste Nos. 1 a 3 que foi aplicada a cada tubo de teste cuja crosta de óxido foi removida.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

A presente invenção é efetivamente aplicável à produção de tubos sem costura para uso em tubulações, particularmente no caso de empregar aços inoxidáveis martensíticos representados por aços tratados com 13% de Cr. A presente invenção também é efetivamente aplicável à produção de tubos sem costura para uso em tubos de poço de petróleo, particularmente no caso de empregar aços inoxidáveis duplex.

LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS

1: Tubo sem costura,

1a: Porção de extremidade de tubo,

2: Guia de mandril,

3: Tampão,

4: Haste de cilindro

Claims

1. Método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura (1) para corrigir um diâmetro interno de extremidade de tubo de um tubo sem costura feito de um aço inoxidável com alto teor de Cr contendo 8 a 35% de massa de Cr, e 0,1 a 10% de massa de Ni, CARACTERIZADO pelo fato de que o método de correção de extremidade de tubo compreende:

uma etapa de correção de extremidade de tubo (#20), após a fabricação de tubo a quente e tratamento térmico (#5), de pressionar um tampão (3) para a correção de diâmetro interno para dentro da porção de extremidade de tubo (1a) do tubo sem costura para expandir a porção de extremidade de tubo enquanto a crosta de óxido permanece acumulada sobre uma superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura, sendo que a crosta de óxido é gerada durante a fabricação de tubo ou o tratamento térmico; e uma etapa de formação de película lubrificante (#15), antes da etapa de correção de extremidade de tubo, de aplicar um lubrificante pelo menos sobre a superfície interna da porção de extremidade de tubo do tubo sem costura ou sobre uma superfície do tampão para formar uma película lubrificante sobre essa, em que tratamentos de jateamento com granalha e decapagem ácida são aplicados ao tubo sem costura após a etapa de correção de extremidade de tubo (#25).

2. Método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aço inoxidável com alto teor de Cr é um aço inoxidável martensítico que contém 8 a 18% de massa de Cr, e 0,1 a 10% de massa de Ni.

3. Método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que

Petição 870200005679, de 13/01/2020, pág. 7/26

2/2 o aço inoxidável com alto teor de Cr é um aço inoxidável duplex que contém 20 a 35% de massa de Cr, e 3 a 10% de massa de Ni.

4. Método de correção de extremidade de tubo de um tubo sem costura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de sabão alcalino ou pasta de sabão alcalino aquosa é usada como o lubrificante aplicado na etapa de formação de película lubrificante.