BR112014001630B1 - OIL WELL STEEL PIPE WHICH HAS RESISTANCE TO SULPHIDE TREATING - Google Patents
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(54) Título: TUBO DE AÇO DE POÇO DE PETRÓLEO QUE POSSUI RESISTÊNCIA AO TRINCAMENTO SOB TENSÃO POR SULFETO (73) Titular: NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION. Endereço: 6-1, MARUNOUCHI 2-CHOME, CHIYODA-KU, ΤΟΚΥΟ 100-8071, JAPÃO(JP) (72) Inventor: ATSUSHI SOMA; TOMOHIKO OMURA; YUJI ARAI; MITSUHIRO NUMATA; TORU TAKAYAMA; MASANAO SEO(54) Title: PETROLEUM WELL STEEL TUBE THAT HAS RESISTANCE TO CRACKING UNDER TENSION BY SULPHIDE (73) Holder: NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION. Address: 6-1, MARUNOUCHI 2-CHOME, CHIYODA-KU, ΤΟΚΥΟ 100-8071, JAPAN (JP) (72) Inventor: ATSUSHI SOMA; TOMOHIKO OMURA; YUJI ARAI; MITSUHIRO NUMATA; TORU TAKAYAMA; MASANAO SEO
Prazo de Validade: 20 (vinte) anos contados a partir de 17/08/2012, observadas as condições legaisValidity Term: 20 (twenty) years from 08/17/2012, subject to legal conditions
Expedida em: 02/10/2018Issued on: 10/02/2018
Assinado digitalmente por:Digitally signed by:
Liane Elizabeth Caldeira LageLiane Elizabeth Caldeira Lage
Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos IntegradosDirector of Patents, Computer Programs and Topographies of Integrated Circuits
1/26 “TUBO DE ACO DE POÇO DE PETRÓLEO QUE POSSUI RESISTÊNCIA AO TRINCAMENTO SOB TENSÃO POR SULFETO”1/26 "OIL WELL STEEL TUBE THAT HAS RESISTANCE TO CRACKING UNDER TENSION BY SULPHIDE"
Campo da Técnica [0001] A presente invenção refere-se a um tubo de aço e, em particular, a um tubo de aço de poço de petróleo.Field of the Technique [0001] The present invention relates to a steel tube and, in particular, an oil well steel tube.
Antecedentes da Técnica [0002] Os tubos de aço de poço de petróleo são usados como um invólucro ou uma tubulação de um poço de petróleo ou um poço de gás. Um poço de petróleo e um poço de gás são referidos a seguir simplesmente como um poço de petróleo. Com o aumento da profundidade de poços de petróleo, exige-se que os tubos de poço de petróleo possuam uma resistência maior. Convencionalmente, os tubos de poço de petróleo de grau 80 ksi (com um limite elástico de 80 a 95 ksi, isto é, 551 a 654 MPa) ou grau 95 ksi (com um limite elástico de 95 a 110 ksi, isto é, 654 a 758 MPa) foram principalmente usados. Entretanto, recentemente o uso de tubos de poço de petróleo de grau 110 ksi vem aumentando (com um limite elástico de 110 a 125 ksi, isto é, 758 a 861 MPa).Background of the Technique [0002] Oil well steel tubes are used as a casing or pipe for an oil well or a gas well. An oil well and a gas well are referred to below simply as an oil well. With the increase in the depth of oil wells, oil well tubes are required to have greater resistance. Conventionally, grade 80 ksi oil well tubes (with an elastic limit of 80 to 95 ksi, ie 551 to 654 MPa) or grade 95 ksi (with an elastic limit of 95 to 110 ksi, ie 654 758 MPa) were mainly used. However, recently the use of 110 ksi grade oil well tubes has been increasing (with an elastic limit of 110 to 125 ksi, that is, 758 to 861 MPa).
[0003] Muitos poços de petróleo profundos recentemente desenvolvidos contêm sulfeto de hidrogênio corrosivo. Nesse ambiente, se a resistência de aço for aumentada, a suscetibilidade de aço ao trincamento sob tensão por sulfeto (mais adiante referido como SSC) é aumentada. No caso de aumentar a resistência de um tubo de poço de petróleo usado em um ambiente contendo sulfeto de hidrogênio, portanto, uma resistência ao trincamento sob tensão por sulfeto (resistência SSC) é desejada.[0003] Many recently developed deep oil wells contain corrosive hydrogen sulfide. In this environment, if the strength of steel is increased, the susceptibility of steel to cracking under stress by sulfide (hereinafter referred to as SSC) is increased. In case of increasing the resistance of an oil well pipe used in an environment containing hydrogen sulfide, therefore, a resistance to cracking under tension by sulfide (SSC resistance) is desired.
[0004] Por exemplo, as técnicas descritas abaixo foram propostas como uma técnica para aprimorar a resistência SC de aço. As técnicas propostas incluem:[0004] For example, the techniques described below have been proposed as a technique to improve the SC resistance of steel. The proposed techniques include:
• aumentar a proporção de martensita na microestrutura de aço para 80% ou mais;• increase the proportion of martensite in the steel microstructure to 80% or more;
• realizar a têmpera em aço a uma alta temperatura para de 25/07/2018, pág. 6/35• tempering steel at a high temperature for 07/25/2018, p. 6/35
2/26 produzir carbonetos em esferas de aço;2/26 producing carbides in steel balls;
• adquirir maior limpeza de aço;• acquire more steel cleaning;
• tornar a microestrutura de aço mais fina; e • suprimir o coeficiente de difusão de hidrogênio e a densidade de discordância em aço.• make the steel microstructure thinner; and • suppress the hydrogen diffusion coefficient and the density of discrepancy in steel.
[0005] Ademais, a resistência SSC de aço pode ser aumentada ao controlar as inclusões não metálicas. JP2001-131698A (Documento de Patente 1), JP2004-332059A (Documento de Patente 2) e JP2001-73086A (Documento de Patente 3) propõem técnicas para aumentar a resistência SSC ao controlar as inclusões não metálicas.[0005] In addition, the SSC strength of steel can be increased by controlling non-metallic inclusions. JP2001-131698A (Patent Document 1), JP2004-332059A (Patent Document 2) and JP2001-73086A (Patent Document 3) propose techniques to increase SSC resistance when controlling non-metallic inclusions.
[0006] O Documento de Patente 1 descreve particulares descritos abaixo. Em um caso onde nitreto de Ti é grosseiramente formado mesmo em um aço de baixa liga, o nitreto de Ti grosseiramente formado atua como um ponto de partida de pite. A geração de pites induz SSC. Portanto, o nitreto de Ti se torna mais fino. Nesse caso, a resistência SSC do aço é aumentada.[0006] Patent Document 1 describes particulars described below. In a case where Ti nitride is coarsely formed even in a low alloy steel, the coarsely formed Ti nitride acts as a starting point for pitting. The generation of pites induces SSC. Therefore, Ti nitride becomes thinner. In this case, the SSC resistance of the steel is increased.
[0007] O Documento de Patente 2 descreve particulares descritos abaixo. Em um aço de baixa liga, as inclusões à base de Nb que satisfazem a seguinte expressão estão contidas em uma taxa de dez ou mais partículas por 1 mm2 de área de corte.[0007] Patent Document 2 describes particulars described below. In low-alloy steel, Nb-based inclusions that satisfy the following expression are contained at a rate of ten or more particles per 1 mm 2 of cut area.
θΝΒ x bNB ^150θΝΒ x bNB ^ 150
Nessa expressão, Θνβ é o comprimento do eixo geométrico maior (pm) de uma inclusão à base de Nb, e bue é o teor (% de massa) de Nb na inclusão à base de Nb. As inclusões à base de Nb que possuem Θνβ menor que 1 pm são ignoradas. Nesse caso, a ocorrência de pites no aço de baixa liga é suprimida e a resistência SSC é aumentada.In this expression, Θνβ is the length of the major geometric axis (pm) of an inclusion based on Nb, and bue is the content (% of mass) of Nb in the inclusion based on Nb. Inclusions based on Nb that have Θνβ less than 1 pm are ignored. In this case, the occurrence of pits in low alloy steel is suppressed and the SSC resistance is increased.
[0008] O Documento de Patente 3 descreve particulares descritos abaixo. A composição química de um aço satisfaz a seguinte expressão:[0008] Patent Document 3 describes particulars described below. The chemical composition of a steel satisfies the following expression:
(1 + 4.3 x [V] + 3.4 x [Nb] + 2.5 x [Ti])/(7.8 [Cr] x [Mo]) > 1 de 25/07/2018, pág. 7/35(1 + 4.3 x [V] + 3.4 x [Nb] + 2.5 x [Ti]) / (7.8 [Cr] x [Mo])> 1 of 7/25/2018, p. 7/35
3/263/26
Para [V], [Nb], [Ti], [Cd θ [Mo], os teores dos elementos correspondentes (em % em peso) são substituídos. Nesse caso, a geração de carboneto M23C6 é suprimida. Ademais, a resistência SSC do aço é aumentada ao tornar o carboneto esférico.For [V], [Nb], [Ti], [Cd θ [Mo], the contents of the corresponding elements (in% by weight) are replaced. In that case, the generation of M 2 3C 6 carbide is suppressed. In addition, the SSC strength of steel is increased by making the carbide spherical.
Sumário da Invenção [0009] De acordo com o Documento de Patente 1, as inclusões são removidas no momento de fundição ao causar a flutuação das inclusões com um aquecedor de distribuidor para suprimir o nitreto de Ti grosso. Entretanto, a flutuação e remoção de nitreto de Ti no momento da fundição é um tanto difícil em operação real. Ademais, diz-se que realizar apenas a flutuação e remoção de nitreto de Ti é insuficiente para suprimir a geração de pites.Summary of the Invention [0009] According to Patent Document 1, inclusions are removed at the time of casting by causing the inclusions to fluctuate with a distributor heater to suppress coarse Ti nitride. However, flotation and removal of Ti nitride at the time of casting is somewhat difficult in real operation. In addition, it is said that performing only the flotation and removal of Ti nitride is insufficient to suppress the generation of pits.
[0010] De acordo com o Documento de Patente 2, apenas a resistência a furos de um elemento de aço conforme laminado é avaliada. O Documento de Patente 2 não explica completamente qual efeito é obtido em relação à resistência SSC estreitamente relacionada à resistência de um produto.[0010] According to Patent Document 2, only the puncture resistance of a steel element as laminated is assessed. Patent Document 2 does not fully explain what effect is obtained in relation to SSC resistance closely related to the strength of a product.
[0011] Na composição do aço descrita no Documento de Patente 3, o teor de um dos elementos Cr e Mo é reduzido para o mais baixo possível enquanto o teor de Nb e/ou o teor de Ti é aumentado. Em alguns casos, isso pode causar temperabilidade instável. Ademais, o SSC devido a pites, resultantes de inclusões à base de Nb e/ou inclusões à base de Ti, não foi suficientemente considerado.[0011] In the steel composition described in Patent Document 3, the content of one of the elements Cr and Mo is reduced to the lowest possible level while the content of Nb and / or the content of Ti is increased. In some cases, this can cause unstable temperability. Furthermore, SSC due to pits, resulting from Nb-based inclusions and / or Ti-based inclusions, was not sufficiently considered.
[0012] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um tubo de aço de poço de petróleo com resistência a SSC.[0012] An object of the present invention is to provide an oil well steel tube with SSC resistance.
[0013] O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção contém, por porcentagem de massa, C: 0,15 a 0,35%, Si: 0,1 a 0,75%, Mn: 0,1 a 1,0%, Cr: 0,1 a 1,7%, Mo: 0,1 a 1,2%, Ti: 0,01 a 0,05%, Nb: 0,010 a 0,030%, e Al: 0,01 a 0,1%, o equilíbrio sendo Fe e impurezas. Os teores de P, S, N e O nas impurezas são P: no máximo 0,03%, de 25/07/2018, pág. 8/35[0013] The oil well steel tube according to the present invention contains, by mass percentage, C: 0.15 to 0.35%, Si: 0.1 to 0.75%, Mn: 0, 1 to 1.0%, Cr: 0.1 to 1.7%, Mo: 0.1 to 1.2%, Ti: 0.01 to 0.05%, Nb: 0.010 to 0.030%, and Al: 0.01 to 0.1%, the balance being Fe and impurities. The contents of P, S, N and O in impurities are P: maximum 0.03%, from 07/25/2018, p. 8/35
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S: no máximo 0,01%, N: no máximo 0,007%, e O: no máximo 0,01%. O teor de Ti e o teor de Nb em um resíduo extraído utilizando uma solução de bromo-metanol satisfazem a expressão (1):S: maximum 0.01%, N: maximum 0.007%, and O: maximum 0.01%. The Ti content and the Nb content in a residue extracted using a bromo-methanol solution satisfy the expression (1):
100 x [Nb]/([Ti] + [Nb]) < 27,5. (1)100 x [Nb] / ([Ti] + [Nb]) <27.5. (1)
Para [Ti] e [Nb], o teor de Ti (% de massa) e o teor de Nb (% de massa) no resíduo são substituídos.For [Ti] and [Nb], the Ti content (% by mass) and the Nb content (% by mass) in the residue are replaced.
[0014] O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção possui resistência a SSC.[0014] The oil well steel tube according to the present invention has resistance to SSC.
[0015] O tubo de aço de poço de petróleo descrito acima pode conter V: no máximo 0,50% em vez de alguma parte de Fe.[0015] The oil well steel tube described above can contain V: at most 0.50% instead of some part of Fe.
[0016] O tubo de aço de poço de petróleo descrito acima pode conter B: no máximo 0,0050% em vez de alguma parte de Fe.[0016] The oil well steel tube described above can contain B: at most 0.0050% instead of some part of Fe.
[017] O tubo de aço de poço de petróleo descrito acima pode conter Ca: no máximo 0,0050% em vez de alguma parte de Fe.[017] The oil well steel tube described above may contain Ca: at most 0.0050% instead of some part of Fe.
Breve Descrição do Desenho [0018] [Figura 1] A Figura 1 é um gráfico que mostra a relação entre o teor de Ti e o teor de Nb em um resíduo extraído utilizando uma solução de bromo-metanol e o número de partículas grossas de carbonitretos e nitretos em aço (inclusões grossas, isto é, aquelas que possuem um comprimento de inclusão de 20 pm ou maior).Brief Description of the Drawing [0018] [Figure 1] Figure 1 is a graph showing the relationship between the Ti content and the Nb content in a residue extracted using a bromo-methanol solution and the number of coarse particles of carbonitrides and steel nitrides (thick inclusions, that is, those that have an inclusion length of 20 pm or greater).
Descrição de Modalidades [0019] Os presentes inventores examinaram e estudaram a resistência a SSC de tubos de aço de poço de petróleo para obter as descobertas descritas abaixo.Description of Modalities [0019] The present inventors examined and studied the SSC resistance of oil well steel tubes to obtain the findings described below.
[0020] (A) Carbo-nitretos e nitretos nas inclusões formadas em um tubo de aço de poço de petróleo de baixa liga que possuem a composição química descrita acima causam uma redução na resistência a SSC como comparado com carbonetos. Quando os carbonetos forem engrossados de modo que a estrutura cristalina dos carbonetos se torne o tipo M23C6, os carbonetos causam uma redução na resistência a SSC do aço. No tubo de[0020] (A) Carbo-nitrides and nitrides in the inclusions formed in a low alloy oil well steel tube that have the chemical composition described above cause a reduction in resistance to SSC as compared to carbides. When the carbides are thickened so that the crystalline structure of the carbides becomes the M23C6 type, the carbides cause a reduction in the SSC resistance of the steel. In the tube
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 9/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 9/35
5/26 aço de poço de petróleo que possui a composição química descrita acima, entretanto, os teores de elementos de liga são baixos. Portanto, os carbonetos não são facilmente engrossados e a estrutura cristalina dos carbonetos não se torna facilmente o tipo M23C6. Portanto, os carbonetos do não afetam facilmente a resistência a SSC.5/26 oil well steel that has the chemical composition described above, however, the levels of alloying elements are low. Therefore, carbides are not easily thickened and the crystalline structure of carbides does not easily become the M23C6 type. Therefore, carbides do not easily affect SSC resistance.
[0021] (B) Ti e Nb formam carbo-nitretos ou nitretos. Os Carbonitretos e nitretos finos contendo Ti e Nb fazem com que os grãos de cristal sejam mais finos. Portanto, prefere-se conter determinadas quantidades de Ti e Nb. Por outro lado, se o número de partículas grossas de carbo-nitretos e nitretos for aumentado, a resistência a SSC do aço é reduzida. Portanto, embora os carbo-nitretos e nitretos no aço sejam necessários para tornar os grãos de cristal mais finos, prefere-se suprimir o número de partículas grossas dos carbo-nitretos e nitretos para aumentar a resistência a SSC.[0021] (B) Ti and Nb form carbo-nitrides or nitrides. Carbonitrides and fine nitrides containing Ti and Nb cause the crystal grains to be finer. Therefore, it is preferred to contain certain amounts of Ti and Nb. On the other hand, if the number of coarse particles of carbo-nitrides and nitrides is increased, the SSC resistance of the steel is reduced. Therefore, although carbo-nitrides and nitrides in steel are necessary to make crystal grains thinner, it is preferred to suppress the number of coarse particles of carbo-nitrides and nitrides to increase resistance to SSC.
[0022] (C) No tubo de aço de poço de petróleo de baixa liga que possui a composição química descrita acima, se o teor de Ti e o teor de Nb em um resíduo extraído utilizando uma solução de bromo-metanol satisfizerem a expressa o (1), a resistência a SSC do tubo de aço de poço de petróleo é aumentada.[0022] (C) In the low alloy oil well steel tube that has the chemical composition described above, if the Ti content and the Nb content in a residue extracted using a bromo-methanol solution satisfy the expression o (1), the SSC resistance of the oil well steel pipe is increased.
100 x [Nb]/([Ti] + [Nb]) < 27.5 (1)100 x [Nb] / ([Ti] + [Nb]) <27.5 (1)
Para [Ti] e [Nb], o teor de Ti (% de massa) e o teor de Nb (% de massa) no resíduo são substituídos.For [Ti] and [Nb], the Ti content (% by mass) and the Nb content (% by mass) in the residue are replaced.
[0023] A Figura 1 é um gráfico que mostra a relação entre um valor F1 em um resíduo obtido utilizando a extração de bromo-metanol e o número de partículas de carbo-nitretos e nitretos com um comprimento de inclusão de 20 pm ou maior. F1 é definido pela seguinte expressão:[0023] Figure 1 is a graph showing the relationship between an F1 value in a residue obtained using bromo-methanol extraction and the number of particles of carbo-nitrides and nitrides with an inclusion length of 20 pm or greater. F1 is defined by the following expression:
F1 = 100 x [Nb]/([Ti] + [Nb]).F1 = 100 x [Nb] / ([Ti] + [Nb]).
[0024] A Figura 1 é um resultado de um método descrito abaixo. Como mostrado nos exemplos posteriormente descritos, uma pluralidade de tubos de aço que possui uma pluralidade de composições químicas foi produzida. Para determinar o valor F1 de cada tubo de aço, um espécime (1[0024] Figure 1 is a result of a method described below. As shown in the examples described below, a plurality of steel tubes that have a plurality of chemical compositions have been produced. To determine the F1 value of each steel tube, a specimen (1
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 10/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 10/35
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g) para a extração de bromo-metanol foi amostrado. Ademais, para determinar o número de partículas de carbo-nitretos e nitretos no aço, um espécime para observação microscópica foi amostrado a partir de uma posição arbitrária em cada tubo de aço.g) for the extraction of bromo-methanol was sampled. In addition, to determine the number of particles of carbo-nitrides and nitrides in the steel, a specimen for microscopic observation was sampled from an arbitrary position in each steel tube.
[0025] O espécime para a extração de bromo-metanol foi dissolvido utilizando uma solução de metanol contendo 10 por cento de volume (% de vol) de bromo (mais adiante referida como solução de bromometanol) para obter um resíduo. Mais especificamente, o espécime para a extração de bromo-metanol foi imerso na solução de bromo-metanol e dissolvido. A solução de bromo-metanol em que o espécime foi dissolvido foi filtrado utilizando um filtro. Um resíduo ligado ao filtro. O filtro ao qual o resíduo foi ligado foi dissolvido utilizando H2SO4 para obter o resíduo. O resíduo contém substancialmente carbo-nitretos, nitretos e óxidos.[0025] The specimen for the extraction of bromo-methanol was dissolved using a methanol solution containing 10 volume percent (% vol) of bromine (hereinafter referred to as bromomethanol solution) to obtain a residue. More specifically, the specimen for the extraction of bromo-methanol was immersed in the bromo-methanol solution and dissolved. The bromo-methanol solution in which the specimen was dissolved was filtered using a filter. A residue attached to the filter. The filter to which the residue was attached was dissolved using H2SO4 to obtain the residue. The residue contains substantially carbo-nitrides, nitrides and oxides.
[0026] O resíduo foi decomposto por um método de acidólise pressurizada. No método de acidólise pressurizada, o resíduo e um ácido para decomposição foram contidos em um recipiente de politetrafluoroetileno (PTFE). Como o ácido para decomposição, um ácido misto contendo HCl, HNO3 e H2O (HCl : HNO3 : H2O = 1 : 1 : 8) foi usado. O recipiente foi hermeticamente vedado e aquecido a 220°C durante 8 horas para decompor o resíduo no recipiente. O resíduo decomposto foi deixado esfriar. A solução de ácido derivada foi então fixada em um determinado volume e o teor de Ti e o teor de Nb foram analisados pelo método de análise de espectrometria de emissão por plasma indutivamente acoplado por radiofrequência (ICP). O valor F1 descrito acima foi determinado com base nos teores de Ti e Nb obtidos. A maior parte dos carbo-nitretos e nitretos formados na composição química descrita acima consiste em uma inclusão à base de Ti ou uma inclusão à base de Nb. Portanto, o valor F1 é visto como uma medida que indica a proporção do teor de Nb nos carbo-nitretos e nitretos.[0026] The residue was decomposed by a pressurized acidolysis method. In the pressurized acidolysis method, the residue and an acid for decomposition were contained in a polytetrafluoroethylene (PTFE) container. As the acid for decomposition, a mixed acid containing HCl, HNO3 and H 2 O (HCl: HNO3: H 2 O = 1: 1: 8) was used. The vessel was hermetically sealed and heated to 220 ° C for 8 hours to decompose the residue in the vessel. The decomposed residue was allowed to cool. The derived acid solution was then fixed in a certain volume and the Ti and Nb contents were analyzed by the method of analysis of radiofrequency coupled plasma emission spectrometry (ICP). The F1 value described above was determined based on the obtained Ti and Nb contents. Most of the carbo-nitrides and nitrides formed in the chemical composition described above consist of a Ti-based inclusion or an Nb-based inclusion. Therefore, the F1 value is seen as a measure that indicates the proportion of Nb content in carbo-nitrides and nitrides.
[0027] Ademais, utilizando-se o espécime para observação microscópica, o número de partículas dos carbo-nitretos e nitretos no aço foi[0027] Furthermore, using the specimen for microscopic observation, the number of particles of carbo-nitrides and nitrides in steel was
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 11/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 11/35
7/26 determinado por um método descrito abaixo. A superfície do espécime foi primeiramente polida. Uma região arbitrária (100 mm2) na superfície polida foi selecionada. A região selecionada foi observada através de um microscópio óptico 200 a 1000*.7/26 determined by a method described below. The specimen surface was first polished. An arbitrary region (100 mm 2 ) on the polished surface was selected. The selected region was observed through an optical microscope 200 to 1000 *.
[0028] O tamanho de cada carbo-nitreto e nitreto foi determinado por um método descrito abaixo. O comprimento do eixo geométrico maior de cada carbo-nitreto e nitreto foi definido como comprimento de inclusão que será usado para a medida do tamanho dos carbo-nitretos e nitretos. Quando a distância entre as inclusões (carbo-nitretos e nitretos) adjacentes for 40 pm ou menos, as inclusões são referidas como uma partícula contínua de inclusões.[0028] The size of each carbo-nitride and nitride was determined by a method described below. The length of the major geometric axis of each carbo-nitride and nitride was defined as the inclusion length that will be used to measure the size of the carbo-nitrides and nitrides. When the distance between adjacent inclusions (carbo-nitrides and nitrides) is 40 pm or less, the inclusions are referred to as a continuous particle of inclusions.
[0029] Então, o número de partículas dos carbo-nitretos e nitretos que possuem um comprimento de inclusão de 20 pm ou maior (mais adiante referidas como inclusões grosas ou partículas grossas de inclusões) na região foi determinado. O número LN1Oo de partículas grossas de inclusões por 100 mm2 foi determinado com base na seguinte expressão:[0029] Then, the number of particles of carbo-nitrides and nitrides that have an inclusion length of 20 pm or greater (hereinafter referred to as thick inclusions or coarse inclusions particles) in the region was determined. The LN 10O number of inclusions coarse particles per 100 mm 2 was determined based on the following expression:
LN-ioo = o número de partículas grossas de inclusões medido/(a área da região (mm2)) χ 100 (mm2).LN-ioo = the number of measured coarse particles measured / (the area of the region (mm 2 )) χ 100 (mm 2 ).
[0030] Utilizando-se o valor medido obtido, a Figura 1 que 20 mostra a relação entre o número LN100 de partículas grossas de inclusões e[0030] Using the measured value obtained, Figure 1 which 20 shows the relationship between the LN100 number of inclusions coarse particles and
F1 foi preparada.F1 has been prepared.
[0031] Com referência à Figura 1, o número LN100 de partículas grossas de inclusões é muito menor quando o valor F1 for 27,5 ou menor do que quando o valor F1 for maior que 27,5. Portanto, uma resistência a SSC pode ser obtida quando o valor F1 for 27,5 ou menor.[0031] With reference to Figure 1, the LN100 number of coarse particles of inclusions is much lower when the F1 value is 27.5 or less than when the F1 value is greater than 27.5. Therefore, a resistance to SSC can be obtained when the F1 value is 27.5 or less.
[0032] O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção foi completado com base nas descobertas descritas acima. O tubo de aço de poço de petróleo na presente invenção será descrito abaixo em detalhes. Na seguinte descrição, % na expressão dos teores de elementos que constituem uma composição química denota % de massa.[0032] The oil well steel tube according to the present invention has been completed based on the findings described above. The oil well steel tube in the present invention will be described in detail below. In the following description,% in the expression of the contents of elements that constitute a chemical composition denotes% of mass.
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 12/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 12/35
8/26 [0033] [Composição química]8/26 [0033] [Chemical composition]
O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção possui uma composição química descrita abaixo.The oil well steel tube according to the present invention has a chemical composition described below.
C: 0,15 a 0,35% [0034] O carbono (C) aumenta a temperabilidade e aumenta a resistência do aço. Por outro lado, se o teor de C for excessivamente alto, a suscetibilidade de aço ao trincamento por resfriamento é aumentada. Ademais, a dureza do aço é reduzida. Consequentemente, o teor de C é 0,15 a 0,35%. Com referência ao limite inferior do teor de C, o teor de C é preferivelmente maior que 0,15%, com mais preferência, igual ou maior que 0,20%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,22%. Com referência ao limite superior do teor de C, o teor de C é preferivelmente menor que 0,35%, com mais preferência, igual ou menor que 0,33%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,32%.C: 0.15 to 0.35% [0034] Carbon (C) increases the hardenability and increases the strength of the steel. On the other hand, if the C content is excessively high, the susceptibility of steel to cooling cracking is increased. In addition, the hardness of the steel is reduced. Consequently, the C content is 0.15 to 0.35%. With reference to the lower limit of the C content, the C content is preferably greater than 0.15%, more preferably equal to or greater than 0.20%, even more preferably equal to or greater than 0.22%. With reference to the upper limit of the C content, the C content is preferably less than 0.35%, more preferably equal to or less than 0.33%, even more preferably equal to or less than 0.32%.
[0035] Si: 0,1 a 0,75%[0035] Si: 0.1 to 0.75%
O silício (Si) desoxida o aço. Por outro lado, se o teor de Si for excessivamente alto, a dureza e trabalhabilidade a quente de aço são reduzidas. Consequentemente, o teor de Si é 0,1 a 0,75%. Com referência ao limite inferior do teor de Si, o teor de Si é preferivelmente maior que 0,1%, com mais preferência, igual ou maior que 0,15%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,20%. Com referência ao limite superior do teor de Si, o teor de Si é preferivelmente menor que 0,75%, com mais preferência, igual ou menor que 0,50%, com mais preferência, igual ou menor que 0,35%.Silicon (Si) deoxides steel. On the other hand, if the Si content is excessively high, the hardness and hot workability of steel are reduced. Consequently, the Si content is 0.1 to 0.75%. With reference to the lower limit of the Si content, the Si content is preferably greater than 0.1%, more preferably equal to or greater than 0.15%, with even more preference equal to or greater than 0.20%. With reference to the upper limit of the Si content, the Si content is preferably less than 0.75%, more preferably equal to or less than 0.50%, more preferably equal to or less than 0.35%.
[0036] Mn: 0,1 a 1,0%[0036] Mn: 0.1 to 1.0%
Manganês (Mn) aumenta a temperabilidade de aço e aumenta a resistência de aço. Por outro lado, se o teor de Mn for excessivamente alto, o pite ocorre facilmente em aço. Ademais, Mn se segrega em contornos de grão para reduzir a dureza e a resistência a SSC de aço. Consequentemente, o teor de Mn é 0,1 a 1,0%. Com referência ao limite inferior do teor de Μη, o teor de Mn é preferivelmente maior que 0,1%, com mais preferência, igual ou de 25/07/2018, pág. 13/35Manganese (Mn) increases the hardenability of steel and increases the strength of steel. On the other hand, if the Mn content is excessively high, pitting occurs easily on steel. In addition, Mn is segregated into grain boundaries to reduce the hardness and resistance to SSC of steel. Consequently, the Mn content is 0.1 to 1.0%. With reference to the lower limit of the Μη content, the Mn content is preferably greater than 0.1%, with more preference, equal to or from 7/25/2018, p. 13/35
9/26 maior que 0,15%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,2%. Com referência ao limite superior do teor de Μη, o teor de Mn é preferivelmente menor que 1,0%, com mais preferência, igual ou menor que 0,7%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,6%.9/26 greater than 0.15%, with even more preference, equal to or greater than 0.2%. With reference to the upper limit of the Μη content, the Mn content is preferably less than 1.0%, with more preference, equal to or less than 0.7%, with even more preference, equal to or less than 0.6%.
[0037] Cr: 0,1 a 1,7%[0037] Cr: 0.1 to 1.7%
Cromo (Cr) aumenta a temperabilidade e a resistência ao amolecimento por têmpera de aço. Portanto, Cr facilita a execução de têmpera em alta temperatura em aço. Cr aumenta ainda a resistência a SSC de aço. Por outro lado, se o teor de Cr for excessivamente alto, os carbonetos à base de M7C3 e os carbonetos à base de M23C6 são formados e a resistência a SSC de aço é reduzida. Consequentemente, o teor de Cr é 0,1 a 1,7%. Com referência ao limite inferior do teor de Cr, o teor de Cr é preferivelmente maior que 0,1%, com mais preferência, igual ou maior que 0,3%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,4%. Com referência ao limite superior do teor de Cr, o teor de Cr é preferivelmente menor que 1,7%, com mais preferência, igual ou menor que 1,5%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 1,2%.Chromium (Cr) increases hardenability and resistance to softening by tempering steel. Therefore, Cr facilitates the execution of high temperature tempering on steel. Cr further increases the resistance to steel SSC. On the other hand, if the Cr content is excessively high, carbides based on M7C3 and carbides based on M23C6 are formed and the resistance to steel SSC is reduced. Consequently, the Cr content is 0.1 to 1.7%. With reference to the lower limit of the Cr content, the Cr content is preferably greater than 0.1%, more preferably equal to or greater than 0.3%, even more preferably equal to or greater than 0.4%. With reference to the upper limit of the Cr content, the Cr content is preferably less than 1.7%, more preferably equal to or less than 1.5%, even more preferably equal to or less than 1.2%.
[0038] Mo: 0,1 a 1,2%[0038] Mo: 0.1 to 1.2%
Molibdênio (Mo) aumenta a temperabilidade e a resistência ao amolecimento por têmpera de aço. Portanto, Mo facilita a execução de têmpera em alta temperatura em aço. Mo aumenta ainda a resistência a SSC de aço. Por outro lado, se o teor de Mo for excessivamente alto, os efeitos descritos acima são saturados. Consequentemente, o teor de Mo é 0,1 a 1,2%. Com referência ao limite inferior do teor de Mo, o teor de Mo é preferivelmente maior que 0,1%, com mais preferência, igual ou maior que 0,2%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,4%. Com referência ao limite superior do teor de Mo, o teor de Mo é preferivelmente menor que 1,2%, com mais preferência, igual ou menor que 1,0%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,9%.Molybdenum (Mo) increases hardenability and resistance to softening by steel tempering. Therefore, Mo facilitates the execution of high temperature tempering on steel. Mo further increases the resistance to steel SSC. On the other hand, if the Mo content is excessively high, the effects described above are saturated. Consequently, the Mo content is 0.1 to 1.2%. With reference to the lower limit of the Mo content, the Mo content is preferably greater than 0.1%, more preferably equal to or greater than 0.2%, even more preferably equal to or greater than 0.4%. With reference to the upper limit of the Mo content, the Mo content is preferably less than 1.2%, more preferably equal to or less than 1.0%, with even more preference equal to or less than 0.9%.
[0039] Ti: 0,01 a 0,05% de 25/07/2018, pág. 14/35[0039] Ti: 0.01 to 0.05% from 7/25/2018, p. 14/35
10/2610/26
Titânio (Ti) se liga a N no aço para formar nitreto de Ti e/ou carbo-nitreto de Ti. O nitreto de Ti e/ou carbo-nitreto de Ti faz com que os grãos de cristal de aço sejam mais finos. Ademais, se boro (B) for incluído, Ti suprime a formação de nitreto de B. Portanto, a temperabilidade devido a B é aumentada. Por outro lado, se o teor de Ti for excessivamente alto, nitreto de Ti e/ou carbo-nitreto de Ti é grosseiramente formado, resultando em uma redução na resistência a SSC de aço. Consequentemente, o teor de Ti é 0,01 a 0,05%. Com referência ao limite inferior do teor de Ti, o teor de Ti é preferivelmente maior que 0,01%, com mais preferência, igual ou maior queTitanium (Ti) binds to N in steel to form Ti nitride and / or Ti carbo-nitride. Ti nitride and / or Ti carbo-nitride makes the steel crystal grains finer. In addition, if boron (B) is included, Ti suppresses the formation of B nitride. Therefore, the hardenability due to B is increased. On the other hand, if the Ti content is excessively high, Ti nitride and / or Ti carbo-nitride is coarsely formed, resulting in a reduction in the SSC resistance of steel. Consequently, the Ti content is 0.01 to 0.05%. With reference to the lower limit of the Ti content, the Ti content is preferably greater than 0.01%, more preferably equal to or greater than
0,011%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,012%. Com referência ao limite superior do teor de Ti, o teor de Ti é preferivelmente menor que 0,05%, com mais preferência, igual ou menor que 0,03%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,025%.0.011%, with even more preference, equal to or greater than 0.012%. With reference to the upper limit of the Ti content, the Ti content is preferably less than 0.05%, more preferably equal to or less than 0.03%, even more preferably equal to or less than 0.025%.
[0040] Nb: 0,010 a 0,030%[0040] Nb: 0.010 to 0.030%
Nióbio se liga a C e N para formar carbo-nitreto de Nb e nitreto de Nb. O Nb e Ti ou Al pode formar ainda um carbo-nitreto compósito. Essas inclusões, se forem finas, fazem com que os grãos de cristal sejam mais finos. Por outro lado, se o teor de Nb for excessivamente alto, inclusões grosas à base de Nb são produzidas em excesso para reduzir a resistência aNiobium binds to C and N to form Nb carbo-nitride and Nb nitride. Nb and Ti or Al can also form a composite carbo-nitride. These inclusions, if they are thin, make the crystal grains thinner. On the other hand, if the Nb content is excessively high, thick inclusions based on Nb are produced in excess to reduce resistance to
SSC de aço. Consequentemente, o teor de Nb é 0,010 to 0,030%. Com referência ao limite inferior do teor de Nb, o teor de Nb é preferivelmente maior que 0,010%, com mais preferência, igual ou maior que 0,011%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,012%. Com referência ao limite superior do teor de Nb, o teor de Nb é preferivelmente menor que 0,03%, com mais preferência, igual ou menor que 0,020%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,015%.Steel SSC. Consequently, the Nb content is 0.010 to 0.030%. With reference to the lower limit of the Nb content, the Nb content is preferably greater than 0.010%, more preferably equal to or greater than 0.011%, even more preferably equal to or greater than 0.012%. With reference to the upper limit of the Nb content, the Nb content is preferably less than 0.03%, more preferably equal to or less than 0.020%, even more preferably equal to or less than 0.015%.
[0041] Al: 0,01 a 0,1%[0041] Al: 0.01 to 0.1%
Alumínio (Al) desoxida o aço. Por outro lado, se o teor de Al for excessivamente alto, os óxidos à base de A são grosseiramente formados para reduzir a dureza do aço. Consequentemente, o teor de Al é 0,01 a 0,1%.Aluminum (Al) deoxides the steel. On the other hand, if the Al content is excessively high, the oxides based on A are coarsely formed to reduce the hardness of the steel. Consequently, the Al content is 0.01 to 0.1%.
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 15/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 15/35
11/2611/26
Com referência ao limite inferior do teor de Al, o teor de Al é preferivelmente maior que 0,01%, com mais preferência, igual ou maior que 0,015%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,020%. Com referência ao limite superior do teor de Al, o teor de Al é preferivelmente menor que 0,1%, com mais preferência, igual ou menor que 0,07%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,05%. O teor de Al referido no presente relatório descritivo denota o teor de Al solúvel em ácido (Al sol.).With reference to the lower limit of the Al content, the Al content is preferably greater than 0.01%, more preferably equal to or greater than 0.015%, even more preferably equal to or greater than 0.020%. With reference to the upper limit of the Al content, the Al content is preferably less than 0.1%, more preferably equal to or less than 0.07%, even more preferably equal to or less than 0.05%. The content of Al referred to in this specification describes the content of acid-soluble Al (Al sol.).
[0042] O equilíbrio no tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção é Fe e impurezas. Impurezas no presente relatório descritivo denotam elementos misturados a partir de um minério ou sucatas usadas como uma matéria-prima de aço ou um ambiente de processo de produção ou similares. Na presente invenção, os teores de P, S, N e O como impurezas são suprimidos como descrito abaixo.[0042] The balance in the oil well steel tube according to the present invention is Fe and impurities. Impurities in this specification describe elements mixed from an ore or scrap used as a raw material for steel or a production process environment or the like. In the present invention, the contents of P, S, N and O as impurities are suppressed as described below.
[0043] P: 0,03% ou menos[0043] P: 0.03% or less
Fósforo (P) é uma impureza. P se segrega em contornos de grão para tornar os contornos de grão frágeis. Portanto, P reduz a dureza e resistência a SSC de aço. Por esse motivo, prefere-se ajustar o teor de P para o mais baixo possível. O teor de P é igual ou menor que 0,03%. O teor de P é preferivelmente menor que 0,03%, com mais preferência, igual ou menor que 0,02%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,015%. [0044] S: 0,01% ou menosPhosphorus (P) is an impurity. P segregates into grain outlines to make grain outlines fragile. Therefore, P reduces the hardness and resistance to SSC of steel. For this reason, it is preferred to adjust the P content as low as possible. The P content is equal to or less than 0.03%. The P content is preferably less than 0.03%, more preferably equal to or less than 0.02%, even more preferably equal to or less than 0.015%. [0044] S: 0.01% or less
Enxofre (S) é uma impureza. S se liga a Mn para formar um sulfeto à base de Mn, que é facilmente solúvel. Portanto, S causa reduções em dureza e resistência a SSC de aço. Por esse motivo, prefere-se ajustar o teor de S para o mais baixo possível. O teor de S é igual ou menor que 0,01%. O teor de S é preferivelmente menor que 0,01%, com mais preferência, igual ou menor que 0,05%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,002%.Sulfur (S) is an impurity. S binds to Mn to form an Mn-based sulfide, which is easily soluble. Therefore, S causes reductions in hardness and SSC resistance of steel. For this reason, it is preferred to adjust the S content as low as possible. The S content is equal to or less than 0.01%. The S content is preferably less than 0.01%, more preferably equal to or less than 0.05%, even more preferably equal to or less than 0.002%.
[0045] N: 0,007% ou menos[0045] N: 0.007% or less
Nitrogênio (N) é uma impureza. N engrossa as inclusões à baseNitrogen (N) is an impurity. N thickens the inclusions at the base
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 16/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 16/35
12/26 de Nb e/ou inclusões à base de Ti. As inclusões à base de Nb e inclusões à base de Ti engrossadas causam uma redução na resistência ao pite de aço e, então, uma redução na resistência a SSC. Portanto, prefere-se ajustar o teor de N para o mais baixo possível. O teor de N é igual ou menor que 0,007%. O teor de N é preferivelmente menor que 0,007%, com mais preferência, igual ou menor que 0,005%. N pode estar contido em pelo menos 0,001%.12/26 Nb and / or Ti-based inclusions. Nb-based inclusions and thickened Ti-based inclusions cause a reduction in steel pitting resistance and then a reduction in SSC resistance. Therefore, it is preferred to adjust the N content as low as possible. The N content is equal to or less than 0.007%. The N content is preferably less than 0.007%, more preferably equal to or less than 0.005%. It cannot be contained by at least 0.001%.
[0046] O: 0,01% ou menos[0046] O: 0.01% or less
Óxido (O) é uma impureza. O forma óxidos em forma grossa para reduzir a resistência a pites de aço. Portanto, prefere-se ajustar o teor deOxide (O) is an impurity. O forms oxides in coarse form to reduce resistance to steel pits. Therefore, it is preferred to adjust the
O para o mais baixo possível. O teor de O é igual ou menor que 0,01%. O teor de O é preferivelmente menor que 0,01%, com mais preferência, igual ou menor que 0,003%, e com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,0015%.O for as low as possible. The O content is equal to or less than 0.01%. The O content is preferably less than 0.01%, more preferably equal to or less than 0.003%, and even more preferably equal to or less than 0.0015%.
[Elementos opcionais referentes] [0047] O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode conter ainda V em vez de alguma parte de Fe.[Referring to optional elements] [0047] The oil well steel tube according to the present invention may still contain V instead of some part of Fe.
[0048] V: 0,50% ou menos[0048] V: 0.50% or less
Vanádio (V) é um elemento opcional. V forma carbonetos finos em um processo de têmpera para aumentar a resistência ao amolecimento por têmpera. Então, permite-se que a têmpera em altas temperaturas aumente a dureza e resistência a SSC de aço. Se ainda uma pequena quantidade de V estiver contida, o efeito descrito acima pode ser obtido. Por outro lado, se o teor de V for excessivamente alto, o efeito descrito acima é saturado. Consequentemente, o teor de V é 0,50% ou menos. Com referência ao limite inferior preferido do teor de V, o teor de V é preferivelmente igual ou maior que 0,01%, com mais preferência, igual ou maior que 0,03%, com ainda mais preferência, igual ou maior que 0,05%. Com referência ao limite superior do teor de V, o teor de V é preferivelmente menor que 0,50%, com mais preferência, igual ou menor que 0,2%, com ainda mais preferência, igual ou menor que 0,15%.Vanadium (V) is an optional element. V forms fine carbides in a quenching process to increase resistance to quenching softening. So, tempering at high temperatures is allowed to increase the hardness and resistance to SSC of steel. If a small amount of V is still contained, the effect described above can be obtained. On the other hand, if the V content is excessively high, the effect described above is saturated. Consequently, the V content is 0.50% or less. With reference to the preferred lower limit of the V content, the V content is preferably equal to or greater than 0.01%, more preferably equal to or greater than 0.03%, even more preferably equal to or greater than 0, 05%. With reference to the upper limit of the V content, the V content is preferably less than 0.50%, more preferably equal to or less than 0.2%, even more preferably equal to or less than 0.15%.
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 17/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 17/35
13/26 [0049] O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode conter ainda B em vez de alguma parte de Fe.13/26 [0049] The oil well steel tube according to the present invention can still contain B instead of some part of Fe.
[0050] B: 0,0050% ou menos[0050] B: 0.0050% or less
Boro (B) é um elemento opcional. B aumenta a temperabilidade de aço. Se ainda uma pequena quantidade de B estiver contida, o efeito descrito acima pode ser obtido. Por outro lado, se o teor de B for excessivamente alto, o efeito descrito acima é saturado. Consequentemente, o teor de B é 0,0050% ou menos. Com referência ao limite inferior preferido do teor de B, o teor de B é preferivelmente igual ou maior que 0,0001%, com mais preferência, igual ou maior que 0,0005%. Com referência ao limite inferior do teor de C, o teor de B é preferivelmente menor que 0,0050%, com mais preferência, igual ou menor que 0,0025%.Boron (B) is an optional element. B increases the hardenability of steel. If a small amount of B is still contained, the effect described above can be obtained. On the other hand, if the B content is excessively high, the effect described above is saturated. Consequently, the B content is 0.0050% or less. With reference to the preferred lower limit of the B content, the B content is preferably equal to or greater than 0.0001%, more preferably equal to or greater than 0.0005%. With reference to the lower limit of the C content, the B content is preferably less than 0.0050%, more preferably, equal to or less than 0.0025%.
[0051] O tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode conter ainda Ca em vez de alguma parte de Fe.[0051] The oil well steel tube according to the present invention may still contain Ca instead of some part of Fe.
[0052] Ca: 0,0050% ou menos[0052] Ca: 0.0050% or less
Cálcio (Ca) é um elemento opcional. Ca suprime a produção de inclusões grossas à base de Al e forma sulfetos de ácido finos à base de AlCa. No caso de produzir um produto de aço (uma placa ou um tarugo redondo ou similares) por fundição contínua, portanto, Ca inibe o entupimento de um bocal de um aparelho de fundição contínua com inclusões grossas à base de Al. Se até uma pequena quantidade de Ca estiver contida, o efeito descrito acima pode ser obtido. Por outro lado, se o teor de Ca for excessivamente alto, a resistência a pite de aço é reduzida. Consequentemente, o teor de Ca é 0,0050% ou menos. Com referência ao limite inferior preferido do teor de Ca, o teor de Ca é preferivelmente igual ou maior que 0,0003%, com mais preferência, igual ou maior que 0,0005%. Com referência ao limite superior do teor de Ca, o teor de Ca é preferivelmente menor que 0,0050%, com mais preferência, igual ou menor que 0,0030%.Calcium (Ca) is an optional element. Ca suppresses the production of thick Al-based inclusions and forms fine acid sulfides based on AlCa. In the case of producing a steel product (a plate or a round billet or the like) by continuous casting, therefore, Ca inhibits the clogging of a nozzle of a continuous casting apparatus with thick inclusions based on Al. If even a small amount of Ca is contained, the effect described above can be obtained. On the other hand, if the Ca content is excessively high, the resistance to steel pitting is reduced. Consequently, the Ca content is 0.0050% or less. With reference to the preferred lower limit of the Ca content, the Ca content is preferably equal to or greater than 0.0003%, more preferably equal to or greater than 0.0005%. With reference to the upper limit of the Ca content, the Ca content is preferably less than 0.0050%, more preferably equal to or less than 0.0030%.
[0053] A composição química do tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode satisfazer a seguinte de 25/07/2018, pág. 18/35[0053] The chemical composition of the oil well steel tube according to the present invention can satisfy the following of 07/25/2018, p. 18/35
14/26 expressão (A):14/26 expression (A):
(1 + 4.3 x [V] + 3.4 x [Nb] + 2.5 x [Ti])/(7.8 x [Cr] x [Mo]) < 1, (A) Os teores (% de massa) dos elementos correspondentes aos símbolos dos elementos em Q são substituídos pelos símbolos dos elementos em Q. Se V não estiver contido, [0] é substituído por [V].(1 + 4.3 x [V] + 3.4 x [Nb] + 2.5 x [Ti]) / (7.8 x [Cr] x [Mo]) <1, (A) The contents (% of mass) of the elements corresponding to symbols of elements in Q are replaced by symbols of elements in Q. If V is not contained, [0] is replaced by [V].
[0054] No aço descrito em JP2001-73086A (Documento de[0054] In the steel described in JP2001-73086A (Document of
Patente 3), o lado esquerdo da expressão acima (A) é maior que 1 como uma condição. Em contrapartida, em relação ao tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção, o lado esquerdo da expressão acima pode ser 1 ou menor. Quando o teor de Ti e o teor de Nb forem menores, é mais fácil controlar o número de partículas grossas de carbo-nitretos e nitretos, e a resistência a SSC é aumentada. Em relação ao tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção, portanto, prefere-se que o lado esquerdo da expressão (A) seja 1 ou menor. Com mais preferência, o lado esquerdo da expressão (A) é 0,85 ou menor. Ainda de preferência, o lado esquerdo da expressão (A) é 0,65 ou menor.Patent 3), the left side of the above expression (A) is greater than 1 as a condition. In contrast, in relation to the oil well steel tube according to the present invention, the left side of the above expression can be 1 or less. When the Ti content and the Nb content are lower, it is easier to control the number of coarse particles of carbo-nitrides and nitrides, and the resistance to SSC is increased. In relation to the oil well steel tube according to the present invention, therefore, it is preferred that the left side of the expression (A) is 1 or less. More preferably, the left side of the expression (A) is 0.85 or less. Preferably still, the left side of the expression (A) is 0.65 or less.
[Expressão referente (1)] [0055] Ademais, em relação ao tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção, o teor de Ti e o teor de Nb em um resíduo obtido por meio da extração de bromo-metanol satisfaz a expressão (1)·[Referring expression (1)] [0055] In addition, in relation to the oil well steel tube according to the present invention, the Ti content and the Nb content in a residue obtained through the extraction of bromo-methanol satisfies expression (1) ·
100 x [Nb]/([Ti] + [Nb]) < 27.5 (1)100 x [Nb] / ([Ti] + [Nb]) <27.5 (1)
Para [Ti] e [Nb], o teor de Ti (% de massa) e o teor de Nb (% de massa) no resíduo são substituídos.For [Ti] and [Nb], the Ti content (% by mass) and the Nb content (% by mass) in the residue are replaced.
[0056] Como descrito acima, na composição química de acordo com a presente invenção, os carbonetos não afetam facilmente a resistência a SSC. No tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção, carbo-nitretos e nitretos grossos causam uma redução na resistência a SSC. Os carbo-nitretos e nitretos em forma fina no aço tornam os grãos de cristal mais finos. Mesmo que o número de partículas finas de[0056] As described above, in the chemical composition according to the present invention, carbides do not easily affect SSC resistance. In the oil well steel tube according to the present invention, carbo-nitrides and thick nitrides cause a reduction in resistance to SSC. Carb-nitrides and nitrides in fine form in steel make crystal grains finer. Even though the number of fine particles of
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 19/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 19/35
15/26 carbo-nitretos e nitretos seja pequeno, os grãos de cristal se tornam mais finos até certo ponto. Por outro lado, o número de partículas grossas de carbo-nitretos e nitretos é aumentado, a resistência a SSC do aço é reduzida, como descrito acima. Portanto, uma resistência a SSC pode ser obtida se o número de partículas grossas de carbo-nitretos e nitretos for suprimido.15/26 carbo-nitrides and nitrides are small, the crystal grains become thinner to some extent. On the other hand, the number of coarse particles of carbo-nitrides and nitrides is increased, the SSC resistance of steel is reduced, as described above. Therefore, a resistance to SSC can be obtained if the number of coarse particles of carbo-nitrides and nitrides is suppressed.
[0057] A extração de bromo-metanol é realizada como descrito abaixo. Uma amostra é obtida de uma posição arbitrária no tubo de aço de poço de petróleo. O formato da amostra não é restritivamente especificado. O peso da amostra é 1 g. A amostra é imersa em uma solução de metanol contendo 10 por cento de volume (% de vol) de bromo (mais adiante referido como solução de bromo-metanol) que será dissolvida. A solução de bromometanol em que a amostra é dissolvida é filtrada utilizando um filtro (por exemplo, um filtro Nuclepore que possui um tamanho de poro de 0,2 pm). Nesse momento, um resíduo se fixa no filtro. O filtro ao qual o resíduo é fixado é dissolvido utilizando H2SO4 para extrair o resíduo. Os carbonetos no aço são dissolvidos na solução de bromo-metanol. Portanto, o resíduo contém substancialmente carbo-nitretos, nitretos e óxidos.[0057] The extraction of bromo-methanol is carried out as described below. A sample is obtained from an arbitrary position in the oil well steel tube. The sample format is not strictly specified. The sample weight is 1 g. The sample is immersed in a methanol solution containing 10 percent volume (% vol) of bromine (hereinafter referred to as bromine-methanol solution) that will be dissolved. The bromomethanol solution in which the sample is dissolved is filtered using a filter (for example, a Nuclepore filter that has a pore size of 0.2 pm). At that moment, a residue settles on the filter. The filter to which the residue is attached is dissolved using H 2 SO 4 to extract the residue. The carbides in the steel are dissolved in the bromine-methanol solution. Therefore, the residue contains substantially carbo-nitrides, nitrides and oxides.
[0058] O resíduo é decomposto, por exemplo, por um método de acidólise pressurizada. No método de acidólise pressurizada, o resíduo e um ácido para decomposição estão contidos em um recipiente (por exemplo, um recipiente de PTFE). O ácido para decomposição é, por exemplo, um ácido misto contendo HCI, HNO3 e H2O (HCI : HNO3: H2O = 1:1:8). O recipiente é hermeticamente vedado e aquecido a 220°C durante 8 horas. Através do processo descrito acima, o resíduo é decomposto no recipiente.[0058] The waste is decomposed, for example, by a pressurized acidolysis method. In the pressurized acidolysis method, the residue and an acid for decomposition are contained in a container (for example, a PTFE container). The decomposition acid is, for example, a mixed acid containing HCI, HNO3 and H 2 O (HCI: HNO3: H 2 O = 1: 1: 8). The container is hermetically sealed and heated to 220 ° C for 8 hours. Through the process described above, the residue is decomposed in the container.
[0059] Um método de fusão de álcali também pode ser usado para decompor o resíduo em vez do método de acidólise pressurizada mencionado acima. No método de fusão álcali, o resíduo e um agente de fusão são colocados em um cadinho de platina. O agente de fusão é, por exemplo, LiBO2. O cadinho de platina é aquecido a 1000°C em um forno elétrico para decompor o resíduo no cadinho de platina. O resíduo pode ser de 25/07/2018, pág. 20/35[0059] An alkali fusion method can also be used to decompose the residue instead of the pressurized acidolysis method mentioned above. In the alkali fusion method, the residue and a fusion agent are placed in a platinum crucible. The melting agent is, for example, LiBO 2 . The platinum crucible is heated to 1000 ° C in an electric oven to decompose the residue in the platinum crucible. The residue can be from 07/25/2018, p. 20/35
16/26 facilmente dissolvido em uma solução de ácido.16/26 easily dissolved in an acid solution.
[0060] O resíduo decomposto pelo método de acidólise pressurizada é resfriado por resfriamento não forçado. A solução de ácido derivada é então fixada em um determinado volume e o teor de Ti e o teor de Nb são analisados por um método de análise espectroquímica de emissão por ICP. O valor F1 é determinado com base no teor de Ti e no teor de Nb obtidos pelo processo descrito acima.[0060] The waste decomposed by the pressurized acidolysis method is cooled by non-forced cooling. The derived acid solution is then fixed at a given volume and the Ti and Nb content are analyzed by an ICP emission spectrum analysis method. The F1 value is determined based on the Ti content and the Nb content obtained by the process described above.
F1 = 100 x [Nb]/([Ti] + [Nb]) [0061] Como descrito acima, na composição química na presente invenção, a maior parte dos carbo-nitretos e nitretos consiste em inclusões à base de Ti e inclusões à base de Nb. Consequentemente, F1 é uma medida que indica a concentração de Nb nos carbo-nitretos e nitretos.F1 = 100 x [Nb] / ([Ti] + [Nb]) [0061] As described above, in the chemical composition of the present invention, most carbo-nitrides and nitrides consist of Ti-based inclusions and inclusions at Nb base. Consequently, F1 is a measure that indicates the concentration of Nb in carbo-nitrides and nitrides.
[0062] Como mostrado na Figura 1, quando o valor F1 for 27,5 ou menor, o número de partículas grossas de inclusões no aço (o número de partículas de carbo-nitretos e nitretos que possuem um comprimento de inclusão de 20 pm ou mais) pode ser reduzido. Como resultado, a resistência a SSC do aço é aumentada.[0062] As shown in Figure 1, when the F1 value is 27.5 or less, the number of coarse particles of inclusions in the steel (the number of particles of carbo-nitrides and nitrides that have an inclusion length of 20 pm or more) can be reduced. As a result, the SSC resistance of steel is increased.
[0063] No tubo de aço de poço de petróleo na presente invenção, o número de partículas grossas de inclusões é preferivelmente 35 partículas/100 mm2 ou menos.[0063] In the oil well steel tube in the present invention, the number of coarse particles of inclusions is preferably 35 particles / 100 mm 2 or less.
[0064] [Outras características do tubo de aço de poço de petróleo na presente invenção] [Limite elástico][0064] [Other characteristics of the oil well steel tube in the present invention] [Elastic limit]
De preferência, o tubo de aço de poço de petróleo na presente invenção possui um limite de escoamento de 654 MPa ou mais. Limite de escoamento referido aqui designa 0,2% de yield stress. Com mais preferência, o limite de escoamento do tubo de aço de poço de petróleo é 758 MPa ou maior.Preferably, the oil well steel tube in the present invention has a flow limit of 654 MPa or more. Flow limit referred to here refers to 0.2% yield stress. More preferably, the flow limit of the oil well steel tube is 758 MPa or greater.
[0065] [Razão elástica preferida][0065] [Preferred elastic ratio]
The tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente de 25/07/2018, pág. 21/35The oil well steel tube according to the present of 25/07/2018, p. 21/35
17/26 invenção possui alta resistência. Portanto, se a resistência à tração for excessivamente alta em relação ao limite de escoamento, a resistência a SSC é reduzida. Consequentemente, uma razão elástica preferida é 87,0% ou maior. A razão elástica YR (%) é a razão do limite de escoamento YS para a resistência à tração TS (YR = YS/TS x 100).17/26 invention has high strength. Therefore, if the tensile strength is excessively high in relation to the yield limit, the resistance to SSC is reduced. Consequently, a preferred elastic ratio is 87.0% or greater. The elastic ratio YR (%) is the ratio of the yield limit YS to the tensile strength TS (YR = YS / TS x 100).
[0066] [Tamanho de grão austenítico][0066] [Austenitic grain size]
Um número de tamanho de grão austenítico preferido do tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção é 7,5 ou maior. O número de tamanho de grão austenítico referido no presente relatório descritivo é a medida de acordo com ASTM E112. Quando o número de tamanho de grão austenítico for menor que 7,5, a dureza e a resistência a SSC do aço são reduzidas.A preferred austenitic grain size number of the oil well steel tube according to the present invention is 7.5 or greater. The austenitic grain size number referred to in this specification is measured according to ASTM E112. When the number of austenitic grain size is less than 7.5, the hardness and SSC resistance of the steel is reduced.
[0067] [Processo de produção][0067] [Production process]
Um exemplo do processo de produção do tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente invenção será descrito. O processo de produção não é limitado àquele descrito abaixo.An example of the oil well steel pipe production process according to the present invention will be described. The production process is not limited to that described below.
[0068] [Processo de produção de tarugo redondo][0068] [Round billet production process]
Primeiramente, o refino primário é realizado em gusa com um conversor ou um forno eletrônico. Ademais, o refino secundário é realizado em aço fundido que foi submetido ao refino primário, e os elementos de liga são adicionados ao aço fundido. O aço fundido que possui a composição química descrita acima é produzido por esse processo.First, the primary refining is carried out in pig iron with a converter or an electronic oven. In addition, the secondary refining is made of cast steel that has been subjected to primary refining, and the alloying elements are added to the molten steel. The molten steel that has the chemical composition described above is produced by this process.
[0069] O aço fundido é despejado em um funil, e uma placa ou um tarugo redondo ou similar é produzido por um processo de fundição contínua. Alternativamente, um lingote é produzido a partir do aço fundido por um processo de fabricação de lingote. A placa ou similar, ou o lingote é submetido ao desbastamento para produzir um tarugo redondo.[0069] The molten steel is poured into a funnel, and a round or similar billet or plate is produced by a continuous casting process. Alternatively, an ingot is produced from molten steel by an ingot-making process. The slab or the like, or the ingot is subjected to roughing to produce a round billet.
[0070] De preferência, no caso de produzir uma placa ou um tarugo redondo ou similar por um processo de fundição contínua, a temperatura do aço fundido no funil é mantida a 1520°C ou maior. Nesse[0070] Preferably, in the case of producing a round or similar billet or billet by a continuous casting process, the temperature of the molten steel in the hopper is maintained at 1520 ° C or higher. In that
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18/26 caso, as inclusões, isto é, impurezas, no aço fundido se coagulam e flutuam no funil. A remoção das inclusões é, desse modo, permitida.18/26 case, the inclusions, that is, impurities, in the molten steel coagulate and float in the funnel. Removing inclusions is therefore permitted.
[0071] De preferência, a taxa de resfriamento da placa fundida ou despejada, tarugo redondo ou similar, ou lingote é 50°C/minuto ou maior.[0071] Preferably, the cooling rate of the molten or poured plate, round billet or similar, or ingot is 50 ° C / minute or greater.
Nesse caso, o engrossamento das inclusões é suprimido.In this case, the thickening of the inclusions is suppressed.
[0072] [Processo de trabalho a quente][0072] [Hot work process]
O tarugo redondo é submetido ao trabalho a quente que será formado em um invólucro oco. Primeiro, o tarugo redondo é aquecido em um forno de aquecimento. O trabalho a quente é realizado no tarugo redondo extraído do forno de aquecimento para produzir um invólucro oco (um tubo de aço sem costura). Por exemplo, um processo Mannesmann é realizado como o trabalho a quente para produzir um invólucro oco. Nesse caso, a perfuração-laminação é realizada no tarugo redondo com uma máquina de perfuração. O alongamento a quente é adicionalmente realizado no tarugo redondo laminado por perfuração com um laminador de mandril, um redutor, um laminador de dimensionamento ou similar para formar um invólucro oco. Um invólucro oco pode ser formado a partir do tarugo redondo por um processo de trabalho a quente diferente.The round billet is subjected to hot work that will be formed in a hollow shell. First, the round billet is heated in a heating oven. Hot work is carried out on the round billet extracted from the heating furnace to produce a hollow shell (a seamless steel tube). For example, a Mannesmann process is performed like hot work to produce a hollow shell. In this case, drilling-rolling is carried out on the round billet with a drilling machine. Hot elongation is additionally carried out on the round billet laminated by drilling with a mandrel mill, a reducer, a dimension mill or the like to form a hollow shell. A hollow shell can be formed from the round billet by a different hot-working process.
[0073] De preferência, no forno de aquecimento no processo de trabalho a quente, a temperatura de aquecimento e o tempo de aquecimento do tarugo redondo satisfazem a seguinte expressão (2):[0073] Preferably, in the heating furnace in the hot working process, the heating temperature and heating time of the round billet satisfy the following expression (2):
(T + 273) x (20 + log (t)) < 30600, (2)(T + 273) x (20 + log (t)) <30600, (2)
Uma temperatura de aquecimento (°C) é substituída por T na expressão (2), e um tempo de aquecimento (h) é substituído por t.A heating temperature (° C) is replaced by T in expression (2), and a heating time (h) is replaced by t.
[0074] Em alguns casos, o forno de aquecimento é dividido em uma pluralidade de zonas. O forno de aquecimento é dividido em uma zona de pré-aquecimento, uma zona de aquecimento e uma zona de imersão, por exemplo. As zonas ficam dispostas em uma fileira, e o tarugo redondo é aquecido enquanto é movido em ordem da zona de pré-aquecimento, a zona de aquecimento e a zona de imersão. A temperatura de aquecimento e o[0074] In some cases, the heating oven is divided into a plurality of zones. The heating furnace is divided into a preheating zone, a heating zone and an immersion zone, for example. The zones are arranged in a row, and the round billet is heated while being moved in order of the preheating zone, the heating zone and the immersion zone. The heating temperature and the
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 23/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 23/35
19/26 tempo de aquecimento de uma das zonas podem ser diferentes daqueles das outras zonas. Em um caso onde o forno de aquecimento é dividido em uma pluralidade de zonas, a média das temperaturas de aquecimento das zonas é definida como a temperatura de aquecimento T (°C) do forno de aquecimento.19/26 heating time in one of the zones may differ from those in the other zones. In a case where the heating furnace is divided into a plurality of zones, the average heating temperatures of the zones are defined as the heating temperature T (° C) of the heating furnace.
Ademais, o valor do acúmulo dos tempos de aquecimento das zonas é definido como o tempo de aquecimento t (h) do forno de aquecimento.In addition, the value of the accumulation of the heating times of the zones is defined as the heating time t (h) of the heating oven.
[0075] F2 = (T + 273) x (20 + log (t)) é definido. Quando o valor F2 for maior que 30600, o valor F1 é excessivamente grande, excedendo 27,5. Portanto, a resistência a SSC do aço é reduzida. Se o valor F2 satisfizer a expressão (2), uma resistência a SSC pode ser obtida. O limite inferior do valor F2 é preferivelmente igual ou maior que 28500, com mais preferência, igual ou maior que 29200. Se o valor F2 for excessivamente pequeno, uma temperatura do tarugo redondo adequada para perfuração não pode ser facilmente atingida. A temperatura de imersão do tarugo redondo (a temperatura na zona de imersão) é preferivelmente igual ou maior que 1200°C.[0075] F2 = (T + 273) x (20 + log (t)) is defined. When the F2 value is greater than 30600, the F1 value is exceedingly large, exceeding 27.5. Therefore, the SSC resistance of steel is reduced. If the F2 value satisfies expression (2), resistance to SSC can be obtained. The lower limit of the F2 value is preferably equal to or greater than 28500, more preferably equal to or greater than 29200. If the F2 value is too small, a round billet temperature suitable for drilling cannot be easily reached. The immersion temperature of the round billet (the temperature in the immersion zone) is preferably equal to or greater than 1200 ° C.
[0076] [Processo de tratamento térmico][0076] [Heat treatment process]
O invólucro oco após o trabalho a quente é resfriado à normal temperatura. Após o resfriamento do invólucro oco à temperatura normal, o arrefecimento e a têmpera são realizados para produzir um tubo de aço de poço de petróleo. Durante o arrefecimento, a temperatura de arrefecimento é igual ou maior que o ponto Ac3- Durante a têmpera, a temperatura de têmpera é igual ou menor que o ponto Ac-ι. Através do arrefecimento e têmpera, o número de tamanho de grão austenítico do tubo de material é ajustado paraThe hollow shell after hot work is cooled to normal temperature. After the hollow casing is cooled to normal temperature, cooling and quenching are carried out to produce an oil well steel tube. During cooling, the cooling temperature is equal to or greater than the point Ac3- During tempering, the tempering temperature is equal to or less than the point Ac-ι. Through cooling and quenching, the austenitic grain size number of the material tube is adjusted to
7,5 ou um valor maior.7.5 or higher.
[0077] O invólucro oco que possui uma temperatura de superfície igual ou maior que o ponto AC3 após o trabalho a quente pode ser diretamente submetido ao arrefecimento sem ser resfriado à temperatura normal. Ademais, o invólucro oco após o trabalho a quente pode ser alternativamente inserido em um forno de aquecimento imediatamente após o[0077] The hollow casing which has a surface temperature equal to or greater than point A C 3 after hot work can be directly subjected to cooling without being cooled to normal temperature. In addition, the hollow casing after hot work can alternatively be inserted into a heating oven immediately after
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20/26 trabalho a quente e submetido a aquecimento complementar (imersão) a uma temperatura igual ou maior que o ponto Ac3- Nesse caso, o arrefecimento é realizado no invólucro oco após o aquecimento complementar. O arrefecimento e a têmpera podem ser realizados um determinado número de vezes. Mais especificamente, no invólucro oco onde o arrefecimento e a têmpera foram realizados, o arrefecimento e a têmpera podem ser adicionalmente realizados.20/26 hot work and submitted to complementary heating (immersion) at a temperature equal to or greater than the point Ac3- In this case, cooling is carried out in the hollow housing after complementary heating. Cooling and quenching can be performed a number of times. More specifically, in the hollow housing where cooling and quenching has been carried out, cooling and quenching may additionally be carried out.
[0078] O tubo de aço de poço de petróleo produzido pelo processo de produção descrito acima satisfaz a expressão (1). Portanto, o tubo de aço de poço de petróleo possui resistência a SSC.[0078] The oil well steel tube produced by the production process described above satisfies the expression (1). Therefore, the oil well steel tube has SSC resistance.
[0079] [Exemplos][0079] [Examples]
Os tubos de poço de petróleo que possuem composições químicas variadas foram produzidos sob várias condições de produção. As resistências a SSC dos tubos de aço de poço de petróleo produzidos foram avaliadas.Oil well tubes that have varying chemical compositions were produced under various production conditions. The SSC resistance of the oil well steel tubes produced was evaluated.
[0080] [Processo de Produção de Tubo de Aço de Poço de[0080] [Steel Well Tube Production Process
Petróleo]Petroleum]
Os aços fundidos como aços A a J que possuem as composições químicas mostradas na Tabela 1 foram produzidos.Molten steels such as A to J steels that have the chemical compositions shown in Table 1 were produced.
[0081] TABELA I[0081] TABLE I
de 25/07/2018, pág. 25/35of 25/07/2018, p. 25/35
21/26 [0082] Os tarugos redondos que possuem um diâmetro de 310 mm foram produzidos por um processo de fundição contínua utilizando aços fundidos com aços A a J (230 tons). Os tarugos redondos foram aquecidos no forno de aquecimento nas condições de aquecimento de tarugo mostradas na21/26 [0082] Round billets that have a diameter of 310 mm were produced by a continuous casting process using cast steel with A to J steel (230 tons). The round billets were heated in the heating oven under the billet heating conditions shown in
Tabela 2. A perfuração-laminação após o aquecimento foi realizada nos tarugos redondos em um processo Mannesmann, produzindo assim invólucros ocos. O arrefecimento foi realizado nos invólucros ocos nas temperaturas de arrefecimento mostradas na Tabela 2, e a têmpera foi realizada nos invólucros ocos nas temperaturas de têmpera mostradas naTable 2. The perforation-lamination after heating was performed on round billets in a Mannesmann process, thus producing hollow casings. Cooling was carried out in the hollow shells at the cooling temperatures shown in Table 2, and quenching was carried out in the hollow shells at the tempering temperatures shown in
Tabela 2, produzindo assim os tubos de aço de poço de petróleo. As condições de arrefecimento e têmpera foram ajustadas de modo que os limites de escoamento dos tubos de aço de poço de petróleo estejam no grau 110 ksi (758 a 862 MPa). Os diâmetros externos e as espessuras de parede dos tubos de aço de poço de petróleo produzidos são conforme mostrado naTable 2, thus producing the oil well steel tubes. The cooling and tempering conditions have been adjusted so that the flow limits of the oil well steel tubes are in the 110 ksi grade (758 to 862 MPa). The outside diameters and wall thicknesses of the oil well steel tubes produced are as shown in
Tabela 2.Table 2.
[0083] TABELA 2[0083] TABLE 2
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22/2622/26
[0084] Uma seção de condição de aquecimento de tarugo na[0084] A billet heating condition section in
Tabela 2 contém entradas das temperaturas de aquecimento (°C) e dos tempos de aquecimento (h) das regiões (a zona de pré-aquecimento, a zona de aquecimento, e a zona de imersão) do forno de aquecimento no processo de trabalho a quente. Uma seção de temperatura de aquecimento contém entradas das médias (°C) das temperaturas de aquecimento das zonas. Uma seção de tempo de aquecimento acumulado contém entradas dos valores dos acúmulos dos tempos de aquecimento das zonas. Uma seção F2 contém entradas dos valores F2.Table 2 contains entries for the heating temperatures (° C) and heating times (h) of the regions (the preheating zone, the heating zone, and the immersion zone) of the heating oven in the working process hot. A heating temperature section contains entries of the average (° C) of the heating temperatures of the zones. A section of accumulated warm-up time contains entries for the accumulated heating time values of the zones. An F2 section contains entries for the F2 values.
[0085] Uma seção de processo de tratamento térmico na Tabela 2 contém entradas de processos de tratamento térmico realizado nos aços A a J. QT Fora de Linha designa o seguinte processo de tratamento térmico. O invólucro oco após o trabalho a quente foi resfriado à temperatura normal (25°C). O arrefecimento foi realizado ao aquecer o invólucro oco resfriado a uma temperatura igual ou maior que o ponto Ac3- A têmpera foi realizada a uma temperatura igual ou menor que o ponto Aci no invólucro oco após o arrefecimento.[0085] A heat treatment process section in Table 2 contains inputs for heat treatment processes carried out on steels A to J. QT Out of Line designates the following heat treatment process. The hollow shell after hot work was cooled to normal temperature (25 ° C). Cooling was carried out by heating the cooled hollow shell to a temperature equal to or greater than the Ac3 point. The quench was carried out at a temperature equal to or less than the Aci point in the hollow shell after cooling.
[0086] QT Em Linha designa o seguinte processo de tratamento térmico. O invólucro oco após o trabalho a quente foi submetido à imersão (aquecimento simultâneo) a uma temperatura igual ou maior que o ponto Ac3 no forno de aquecimento sem ser resfriado à temperatura normal. O arrefecimento e a têmpera foram realizados no invólucro oco após a imersão. A temperatura de arrefecimento é 950°C e a temperatura de têmpera é 560°C.[0086] QT In Line designates the following heat treatment process. The hollow casing after hot work was subjected to immersion (simultaneous heating) at a temperature equal to or greater than the point Ac3 in the heating furnace without being cooled to normal temperature. Cooling and quenching were carried out in the hollow shell after immersion. The cooling temperature is 950 ° C and the quench temperature is 560 ° C.
[0087] O tempo de imersão para a imersão na temperatura de arrefecimento em cada arrefecimento em QT Fora de Linha e QT Em Linha é 30 a 90 minutos, e o tempo de imersão para a imersão na de 25/07/2018, pág. 27/35[0087] The immersion time for immersion in the cooling temperature for each cooling in QT Offline and QT In Line is 30 to 90 minutes, and the immersion time for immersion in the 25/07/2018, p. 27/35
23/26 temperatura de têmpera em cada têmpera é 20 a 100 minutos.23/26 quench temperature in each quench is 20 to 100 minutes.
[0088] QT Fora de Linha foi realizada em aços A, B, D a G, I, e J. Nos aços C e H, QT Em Linha foi realizado e QT Fora de Linha foi então realizado. Os tubos de aço de poço de petróleo de aços A a J foram produzidos pelo processo descrito acima.[0088] QT Offline was performed on A, B, D to G, I, and J. steel. On C and H steels, QT On Line was performed and QT Offline was then performed. Steel tubes from oil wells from steels A to J were produced by the process described above.
[089] [Método de teste] [Teste de tamanho de grão austenítico][089] [Test method] [Austenitic grain size test]
Um espécime foi amostrado de cada tubo de aço. O espécime possui uma superfície perpendicular à direção longitudinal do tubo de aço (mais adiante referida como superfície observada). A superfície observada do espécime foi mecanicamente polida. Após o polimento, um contorno de grão austenítico da superfície observada surgiu utilizando um reagente de gravação Picral. Portanto, o número de tamanho de grão austenítico da superfície observada foi determinado de acordo com ASTM E112.One specimen was sampled from each steel tube. The specimen has a surface perpendicular to the longitudinal direction of the steel tube (hereinafter referred to as the observed surface). The observed surface of the specimen was mechanically polished. After polishing, an austenitic grain contour of the observed surface appeared using a Picral etching reagent. Therefore, the number of austenitic grain size of the observed surface was determined according to ASTM E112.
[0090] [Teste de tração][0090] [Tensile test]
Um espécime de teste de tração arqueado foi amostrado a partir de cada tubo de aço. Uma superfície em corte transversal do espécime de teste de tração é arqueada e a direção longitudinal de cada espécime de teste de tração é paralela à direção longitudinal do tubo de aço. Um teste de tração foi realizado de acordo com as especificações no padrão API 5CT utilizando os espécimes de teste de tração arqueados. O limite de escoamento YS (MPa), a resistência à tração TS (MPa) e a razão elástica YR (%) do tubo de aço foram determinados com base nos resultados de teste.An arcuate tensile test specimen was sampled from each steel tube. A cross-sectional surface of the tensile test specimen is arched and the longitudinal direction of each tensile test specimen is parallel to the longitudinal direction of the steel tube. A tensile test was performed according to the specifications in the API 5CT standard using the arcuate tensile test specimens. The yield limit YS (MPa), the tensile strength TS (MPa) and the elastic ratio YR (%) of the steel tube were determined based on the test results.
[0091] [Teste de avaliação de valor F1][0091] [F1 value assessment test]
O teor de Ti e o teor de Nb em um resíduo obtido por extração de bromo-metanol foram determinados pelo método descrito acima. Mais especificamente, um espécime de 1 g foi amostrado de cada tubo de aço. Um resíduo (inclusões) foi obtido utilizando o espécime amostrado e utilizando a solução de bromo-metanol descrita acima. O resíduo foi decomposto pelo método de acidólise pressurizada descrito acima. O teor de Ti e o teor de Nb de 25/07/2018, pág. 28/35The content of Ti and the content of Nb in a residue obtained by extraction of bromo-methanol were determined by the method described above. More specifically, a 1 g specimen was sampled from each steel tube. A residue (inclusions) was obtained using the sampled specimen and using the bromo-methanol solution described above. The residue was decomposed by the pressurized acidolysis method described above. The Ti content and the Nb content of 07/25/2018, p. 28/35
24/26 no resíduo foram determinados pelo método de análise espectroquímica de emissão por ICP. O valor F1 foi determinado utilizando o teor de Ti e no teor de Nb.24/26 in the residue were determined by the ICP emission spectrum analysis method. The F1 value was determined using the Ti content and the Nb content.
[0092] [Teste de avaliação de resistência a SSC][0092] [SSC resistance assessment test]
Um espécime de barra redonda foi amostrado de cada tubo de aço. A direção longitudinal do espécime de barra redonda é paralela à direção longitudinal do tubo de aço. O diâmetro externo de uma porção paralela do espécime de barra redonda é 6,35 mm e o comprimento da porção paralela é 25,4 mm. A resistência a SSC de cada espécime de barra redonda é avaliada por um teste de carga constante de acordo com a NACE (National Association of Corrosion Engineers) TM0177 Method A. O banho de teste é uma solução aquosa de 5% de cloreto de sódio + 0,5% de ácido acético de temperatura normal em que o gás de sulfeto de hidrogênio foi saturado em 1 atm. Cada espécime de barra redonda foi imerso no banho de teste durante 720 horas enquanto é carregado com uma tensão de carga de 645 MPa. A tensão de carga é 85% do limite elástico nominal no grau 110 ksi. Após um lapso de 720 horas a partir do início da imersão, uma verificação foi realizada para determinar se alguma ruptura foi ou não observada no espécime de barra redonda. Quando nenhuma ruptura for observada no espécime de barra redonda, determina-se que a resistência a SSC do aço é alta. Quando uma ruptura for observada no espécime de barra redonda, determina-se que a resistência a SSC do aço é baixa.A round bar specimen was sampled from each steel tube. The longitudinal direction of the round bar specimen is parallel to the longitudinal direction of the steel tube. The outside diameter of a parallel portion of the round bar specimen is 6.35 mm and the length of the parallel portion is 25.4 mm. The SSC resistance of each round bar specimen is assessed by a constant load test according to the NACE (National Association of Corrosion Engineers) TM0177 Method A. The test bath is a 5% aqueous solution of sodium chloride + 0.5% normal temperature acetic acid in which the hydrogen sulfide gas was saturated by 1 atm. Each round bar specimen was immersed in the test bath for 720 hours while being loaded with a loading voltage of 645 MPa. The load tension is 85% of the nominal elastic limit at 110 ksi. After a 720-hour lapse from the start of immersion, a check was performed to determine whether or not any break was observed in the round bar specimen. When no break is observed in the round bar specimen, the SSC resistance of the steel is determined to be high. When a break is observed in the round bar specimen, the SSC resistance of the steel is determined to be low.
[0093] [Resultados de teste][0093] [Test results]
A Tabela 3 mostra os resultados de teste.Table 3 shows the test results.
[0094] TABELA 3[0094] TABLE 3
de 25/07/2018, pág. 29/35of 25/07/2018, p. 29/35
25/2625/26
[0095] Uma seção YS na Tabela 3 contém entradas de limites de escoamento (MPa). Uma seção TS contém entradas de resistências à tração (MPa). Uma seção YR contém entradas de razões elásticas (%). Uma seção F1 contém entradas de valores F1. Uma seção de No. de tamanho de grão prior γ contém entradas de Nos. de tamanho de grão austenítico. Uma seção de resistência a SSC contém entradas de resultados de teste de avaliação de resistência a SSC. NF designa um fato que nenhuma ruptura foi observada no espécime de barra redonda e uma resistência a SSC foi obtida. F designa um fato que uma ruptura foi observada no espécime de barra redonda e a resistência a SSC foi baixa.[0095] A YS section in Table 3 contains flow limit inputs (MPa). A TS section contains tensile strength inputs (MPa). A YR section contains entries for elastic ratios (%). An F1 section contains entries of F1 values. A prior γ grain size No. section contains Nos entries. austenitic grain size. An SSC resistance section contains inputs from SSC resistance assessment test results. NF designates a fact that no rupture was observed in the round bar specimen and a resistance to SSC was obtained. F designates a fact that a rupture was observed in the round bar specimen and the resistance to SSC was low.
[0096] Com referência à Tabela 3, as composições químicas de aços A a C, e H estão dentro do escopo da presente invenção, e o valores F1 referentes satisfazem a equação (1). Como resultado, os aços A a C não possuem rupturas observadas no teste de avaliação de resistência a SSC e exibiram resistência a SSC. Os aços A a C, e H possuem limites de escoamento YS iguais ou maiores que 758 MPs, razões elásticas YR iguais ou maiores que 87,0%, e Nos.de tamanho de grão austenítico iguais ou maiores que 7,5.[0096] With reference to Table 3, the chemical compositions of steels A to C, and H are within the scope of the present invention, and the corresponding F1 values satisfy equation (1). As a result, steels A to C have no breaks observed in the SSC resistance assessment test and exhibited SSC resistance. Steels A to C, and H have yield limits YS equal to or greater than 758 MPs, YR elastic ratios equal to or greater than 87.0%, and Nos. Of austenitic grain size equal to or greater than 7.5.
[0097] As composições químicas de aços D a G estão dentro do escopo da presente invenção. Entretanto, os valores F2 não satisfazem a equação (2). Portanto, os aços D a G não satisfazem a equação (1). Como resultado, aços D a G possuem rupturas observadas no teste de avaliação de resistência a SSC e possuem baixa resistência a SSC.[0097] Chemical compositions of steels D to G are within the scope of the present invention. However, the F2 values do not satisfy equation (2). Therefore, steels D to G do not satisfy equation (1). As a result, steels D to G have breaks observed in the SSC resistance assessment test and have low SSC resistance.
[0098] O aço I possui um valor F2 que satisfaz a equação (2), porém seu teor de Nb é menor que o limite inferior de acordo com a presente de 25/07/2018, pág. 30/35[0098] Steel I has an F2 value that satisfies equation (2), but its Nb content is less than the lower limit according to the present one of 07/25/2018, p. 30/35
26/26 invenção. Como resultado, no aço I, os grãos de cristal não se tornaram suficientemente finos e uma ruptura foi observada no teste de avaliação de resistência a SSC.26/26 invention. As a result, in steel I, the crystal grains did not become sufficiently fine and a break was observed in the SSC resistance assessment test.
[0099] O aço J possui um valor F2 que satisfaz a equação (2), 5 porém seu teor de Nb excede o limite superior de acordo com a presente invenção. Como resultado, um grande número de partículas grossas de inclusões foi formado e uma ruptura foi observada no teste de avaliação de resistência a SSC.[0099] Steel J has an F2 value that satisfies equation (2), 5 but its Nb content exceeds the upper limit according to the present invention. As a result, a large number of coarse inclusions particles were formed and a rupture was observed in the SSC resistance assessment test.
[0100] A modalidade da presente invenção foi descrita. 10 Entretanto, a modalidade descrita acima é apenas ilustrativa da implementação da presente invenção. Portanto, a presente invenção não é limitada à modalidade descrita acima, e pode ser implementada ao fazer modificações e alterações na modalidade descrita acima sem que se abandone o fundamento da invenção.[0100] The embodiment of the present invention has been described. However, the embodiment described above is only illustrative of the implementation of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the modality described above, and can be implemented by making modifications and changes in the modality described above without abandoning the background of the invention.
Petição 870180064317, de 25/07/2018, pág. 31/35Petition 870180064317, of 7/25/2018, p. 31/35
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