BR112015000515B1 - Método para produzir um tubo para condução resistente à corrosão com alta força e parede espessa. - Google Patents

Método para produzir um tubo para condução resistente à corrosão com alta força e parede espessa. Download PDF

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Abstract

resumo patente de invenção: "tubo para condução resistente à corrosão com alta força e parede espessa e método para produzir o mesmo". é fornecido um tubo para condução adequado como um tubo para condução resistente à corrosão com alta força e parede espessa que tem uma espessura de tubo de 20 mm e uma resistência à tração de 560 mpa e um método para produzir o tubo para condução. nesse tubo para condução, a parte de material base compreende: quantidades específicas de c, si, mn, p, s, al, nb, ca, n e o, um ou mais tipos de cu, ni, cr, mo, v e ti como (um) componente(s) opcional(is); e fe e impurezas inevitáveis como o restante. nesse tubo para condução: a microestrutura na direção de espessura de tubo compreende 90% de bainita na região a partir de uma profundidade de 2 mm a partir da superfície interna até uma profundidade de 2 mm a partir da superfície externa; a dureza em regiões exceto para a parte de segregação central é 220 hv10 ou menos e a dureza na parte de segregação central é 250 hv10 ou menos em termos de distribuição de dureza na direção de espessura de tubo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA PRODUZIR UM TUBO PARA CONDUÇÃO RESISTENTE À CORROSÃO COM ALTA FORÇA E PAREDE ESPESSA.
CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso e um método de produção para o mesmo. Em particular, a mesma refere-se a um tubo que tem uma espessura de parede de 20 mm ou mais e uma resistência à tração de 560 MPa ou mais.
TÉCNICA ANTECEDENTE [002] Com o aumento na demanda de energia ao redor do mundo, as quantidades de óleo bruto e gás natural sendo extraídos têm aumentado a cada ano, levando a esgotamento gradual de óleo bruto e gás natural de alta qualidade. Mediante tais circunstâncias, surgiu uma necessidade para explorar óleo bruto e gás natural de baixa qualidade com um teor alto de sulfeto de hidrogênio.
[003] Tubos para condução dispostos para extrair tal óleo bruto e gás natural e vasos de pressão e tubagem para usinas de refinamento de óleo bruto precisam exibir uma propriedade de resistência à corrosão excelente (resistência à rachadura induzida por hidrogênio (HIC) e resistência à rachadura de corrosão por estresse de sulfeto (SSC)) para garantir segurança. Placas de aço e tubos de aço com alta força e parede espessa devem ser usados para estender a distância sobre a qual os tubos para condução são dispostos e para aperfeiçoar a eficiência de transporte.
[004] Mediante tais circunstâncias, o desafio tem sido fornecer, de modo estável, tubos para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso que têm um grau de força de X60 a X65 de acordo com API (Instituto Americano de Petróleo) 5L, e uma espessura de parede de cerca de 20 a 40 mm e exibir uma propriedade
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2/30 resistente à corrosão excelente sob a condição de solução A, conforme especificado em NACE-TM0284 e NACE-TM0177.
[005] Atualmente, é essencial usar, como materiais de tubo de aço, placas de aço produzidas a partir de placas de fundição contínua através de processos de controle termomecânico (TMCP) a fim de fornecer, de modo estável, tubos para condução para serviço de gás sulfuroso. Mediante tais limitações, os fatores que aperfeiçoam a resistência a HIC têm sido clarificados incluindo 1) uso de menos elementos de segregação central tais como Mn e P, diminuição da velocidade de fundição e diminuição da dureza de segregação central através de aplicação de redução macia; 2) supressão de formação de MnS alongado na área de segregação central diminuindo-se os teores de S e O e adição de uma quantidade ideal de Ca, e supressão de formação de agrupamentos de Ca em zonas de acúmulo de inclusão (em uma máquina de fundição contínua de inclinação vertical, a posição a cerca de 1/4t a partir do lado de superfície de placa); e 3) formação de uma microestrutura de fase única de bainita através de otimização de condições de resfriamento acelerado em TMCP, supressão de formação de constituinte de martensita-austenita (MA), e supressão de endurecimento da área de segregação central. Sob esse aspecto, as Literaturas de Patente 1 a 25 fizeram as propostas a seguir.
[006] As Literaturas de Patente 1 a 3 revelam uma tecnologia que alcança resistência excelente a HIC através de um modelo racionalizado de composição química. Essa tecnologia introduz parâmetros de composição química que quantificam os efeitos de elementos de liga encontrados em altas concentrações na área de segregação central nos parâmetros de composição química e dureza de segregação central e que quantifica a formação de MnS na área de segregação central e agrupamentos de Ca na zona de acúmulo de inclusão.
[007] As Literaturas de Patente 4 a 7 revelam um método que inclui
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3/30 medir as concentrações de Mn, Nb e Ti em uma porção de segregação central e controlar essas concentrações para níveis particulares ou inferiores para alcançar resistência excelente a HIC. A Literatura de Patente 8 revela um método para alcançar resistência excelente a HIC, em que, o comprimento de uma porosidade na porção de segregação central é controlado a um valor particular ou menor para suprimir a concentração dos elementos de liga na porção de segregação central e um aumento na dureza causado pela concentração.
[008] A Literatura de Patente 9 revela um método para alcançar resistência excelente a HIC limitando-se o limite superior do tamanho de inclusões ligadas a S, N e O e NbTiCN geradas na área de segregação central e controlando a composição química e as condições de aquecimento de placa para controlar o tamanho dentro de tal faixa. A Literatura de Patente 10 revela um método para alcançar resistência excelente a HIC diminuindo-se o teor de Nb para menos que 0,01 % para suprimir a formação de NbCN que serve como um ponto inicial de HIC na área de segregação central.
[009] A Literatura de Patente 11 revela um método para alcançar tanto uma propriedade excelente de DWTT como resistência a HIC para tubo para condução com alta força e parede espessa, em que a temperatura de aquecimento durante o reaquecimento de uma placa é controlada a uma temperatura que permite que NbCN na placa dissolva e o crescimento de grãos de austenita é suprimido. As Literaturas de Patente 12 e 13 revelam um método para alcançar resistência excelente a HIC, no qual a razão de composição de Ca-Al-O é otimizada para otimizar a morfologia de Ca adicionado para suprimir a formação de MnS, em outras palavras, para formar Ca esférico fino, e HIC que inicia a partir de agrupamentos de Ca e TiN grosseiro é, desse modo, suprimido.
[0010] A Literatura de Patente 14 revela um método para alcançar
Petição 870190015773, de 15/02/2019, pág. 8/42
4/30 resistência excelente a HIC, em que C/Mn e a quantidade de redução total de faixas de temperatura não recristalizada são levadas em consideração na determinação do limite inferior da temperatura inicial de resfriamento acelerado de modo a suprimir a formação de microestruturas atadas. As Literaturas de Patente 15 e 16 revelam um método para alcançar resistência excelente a HIC, no qual a temperatura de acabamento de laminação é aumentada para suprimir a deterioração da habilidade de microestrutura de interromper a propagação de HIC causada pelos grãos de cristal aplanados através de laminação na faixa de temperatura não recristalizada.
[0011] A Literatura de Patente 17 revela um método para alcançar resistência excelente a HIC otimizando-se resfriamento acelerado e empregando aquecimento rápido online de modo a tornar uma microestrutura na qual precipitados finos são dispersados em uma estrutura ferrita e alcançar, desse modo, tanto uma diminuição na dureza de superfície promovendo a formação de ferrita na área de superfície e alta força através de fortalecimento de precipitação. As Literaturas de Patente 18 a 20 revelam um método para alcançar tanto força como resistência a HIC similar ao método revelado na Literatura de Patente 17 formando-se uma microestrutura essencialmente bainítica.
[0012] As Literaturas de Patente 22 a 25 revelam um método para alcançar resistência excelente a HIC, no qual aquecimento rápido é conduzido por um aquecedor de indução online após resfriamento rápido de modo a ajustar a distribuição de dureza e microestrutura na direção de espessura de placa de aço.
[0013] A Literatura de Patente 22 descreve que a habilidade de interromper a propagação de HIC é aprimorada suprimindo a formação de MA na microestrutura e tornando a distribuição de dureza homogênea na direção de espessura de placa. A Literatura de Patente
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5/30 descreve que alta força e resistência a HIC são ambas alcançadas ajustando a composição de modo que a segregação seja suprimida e o fortalecimento de precipitação seja possível e formando-se uma microestrutura de fase dupla de ferrita-bainita na qual a diferença de dureza dentro da microestrutura é pequena.
[0014] A Literatura de Patente 24 descreve que a composição é ajustada de modo que as concentrações de respectivos elementos de liga sejam diminuídos na porção de segregação central para diminuir, desse modo, a dureza na porção de segregação central, para formar uma porção de superfície de placa de aço composta de uma microestrutura metalográfica de bainita ou uma microestrutura misturada de bainita e ferrita, e para ajustar a fração de volume da MA para 2% ou menos.
[0015] A Literatura de Patente 25 revela um método para alcançar resistência excelente a HIC suprimindo-se endurecimento da porção de segregação central e diminuindo a dureza de superfície. Nesse método, a taxa de resfriamento no centro da placa na direção de espessura durante resfriamento acelerado é especificada de modo que no estágio inicial de resfriamento, a placa seja resfriada para a temperatura de superfície a 500 °C ou menos em que a taxa de resfriamento é mantida baixa e, então, a taxa de resfriamento é aumentada para resfriar a placa a uma temperatura final a qual uma força pode ser alcançada.
LISTA DE CITAÇÃO
LITERATURA DE PATENTE [0016] PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2009-221534 [0017] PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2010-77492 [0018] PTL 3: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2009-133005
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6/30 [0019] PTL 4: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 6-220577 [0020] PTL 5: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2003-13175 [0021] PTL 6: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2010-209461 [0022] PTL 7: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2011-63840 [0023] PTL 8: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2010-209460 [0024] PTL 9: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2006-63351 [0025] PTL 10: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2011-1607 [0026] PTL 11: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2010-189722 [0027] PTL 12: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 10-8196 [0028] PTL 13: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2009-120899 [0029] PTL 14: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2010-189720 [0030] PTL 15: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 9-324216 [0031] PTL 16: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 9-324217 [0032] PTL 17: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2003-226922 [0033] PTL 18: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2004-3014
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7/30 [0034] PTL 19: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2004-3015 [0035] PTL 20: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2005-60820 [0036] PTL 21: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2005-60837 [0037] PTL 22: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2008-56962 [0038] PTL 23: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2008-101242 [0039] PTL 24: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2009-52137 [0040] PTL 25: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa No. 2000-160245 SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMA DA TÉCNICA [0041] Tubos para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso são submetidos a grande deformação durante trabalho a frio tal como formação de UOE e formação de curvatura por prensa. Ademais, já que grandes quantidades de elementos de liga são adicionadas para garantir força, a dureza de superfície tende a aumentar devido à diferença na taxa de resfriamento entre a superfície e o centro de placa na direção de espessura durante resfriamento acelerado (quanto mais espessa é a placa, maior a diferença). Assim, a ocorrência de HIC próximo à superfície tem sido especialmente um problema.
[0042] Entretanto, as Literaturas de Patente 1 a 21 não mencionam maneiras para resolver HIC que ocorre na superfície de um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso. As Literaturas de Patente 22 a 25 pretendem evitar HIC que
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8/30 ocorre próximo à superfície endurecida por resfriamento acelerado e similar. Mas nenhuma investigação foi feita em relação à influência da presença de inclusões próximo à superfície. As inclusões são envolvidas na ocorrência de HIC na porção de segregação central. E, desse modo, as tecnologias reveladas nessas literaturas podem ser insuficientes para suprimir HIC que ocorre próximo à superfície.
[0043] Ademais, tubos para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso são atualmente produzidos de aço O baixo, S ultrabaixo. Entretanto, a influência de usar tal aço em HIC não foi completamente investigada.
[0044] Um objetivo da presente invenção é fornecer um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, sendo que o tubo tem uma espessura de 20 mm ou mais, resistência excelente a HIC, e uma capacidade de impedir que HIC ocorra próximo à superfície.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0045] A fim de adquirir conhecimento sobre a resistência a HIC de tubos para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso produzido a partir de aço O baixo e S ultrabaixo, os inventores da presente invenção estudaram HIC que ocorre em várias posições em uma direção de espessura de parede de tubos de aço soldados que têm uma espessura de parede de 20 mm ou mais e uma microestrutura de bainita homogênea. Os inventores fizeram as seguintes constatações.
[0046] 1. Até mesmo para tubos de aço soldados de parede espessa que têm uma espessura de parede de 20 mm ou mais, é eficaz ajustar a dureza de área de segregação central para 250 Hv0,05 ou menos e suprimir a formação de MnS a fim de suprimir HIC que ocorre na área de segregação central.
[0047] 2. A ocorrência de MnS está altamente correlacionada com
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ACRM expressa pela equação abaixo e o ajuste de ACRM para 1,0 ou mais pode suprimir a formação de MnS na área de segregação central:
[0048] ACRM = (Ca - (1,23O - 0,000365))/(1,25S) [0049] em que Ca, O e S respectivamente representam o teor de Ca, o teor de O, e o teor de S em termos de % em massa.
[0050] 3. HIC que ocorre na zona de acúmulo de inclusão gerado por uma máquina de fundição contínua de inclinação vertical pode ser suprimido ajustando-se ACRM para 4,0 ou menos já que a formação de agrupamentos de Ca pode ser suprimida.
[0051] 4. A ocorrência do HIC próximo à superfície não pode ser explicada pela dureza de superfície somente e as condições de poros e inclusões que ocorrem próximo à superfície têm uma grande influência. [0052] 5. As investigações nas superfícies de fratura de HIC que ocorre próximo à superfície revelam que os pontos iniciais de HIC são poros e agrupamentos de CaO que têm um eixo geométrico principal 200 pm ou mais. HIC ocorre a partir desses poros e inclusões uma vez que a dureza próximo à superfície excede 220 Hv10. HIC também ocorre quando o eixo geométrico principal dos poros e inclusões excede 1,5 mm apesar de que a dureza próximo à superfície é 220 Hv10 ou menos.
[0053] 6. Em suma, a fim de suprimir HIC próximo à superfície, qualquer um dentre o seguinte deve ser aplicado: a) ocorrência de poros e inclusões que têm um eixo geométrico principal de 200 pm ou mais deve ser suprimida próximo à superfície; ou b) a dureza próximo à superfície deve ser ajustada para 220 Hv10 ou menos enquanto suprime a ocorrência de poros e inclusões que têm um eixo geométrico principal de 1,5 mm ou mais próximo à superfície.
[0054] 7. É possível alcançar a) não permitindo que poros e agrupamentos grosseiros permaneçam no aço durante o processo de produção de aço. Entretanto, a fim de não permitir que os agrupamentos
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10/30 grosseiros (inclusões) permaneçam no aço, os poros devem ser intencionalmente deixados para acelerar flutuação das inclusões. Isso exige um controle fino de processo de produção de aço de um modo equilibrado e é altamente provável que a estabilidade de produção suficiente não possa ser alcançada.
[0055] Ademais, a fim de capturar, de modo confiável, poros próximo à superfície e inclusões que têm um eixo geométrico principal de 200 qm ou mais, um método de inspeção altamente sensível deve ser empregado. Entretanto, isso não é prático.
[0056] 8. No caso de b) é possível suprimir a ocorrência de HIC se a dureza de superfície puder ser diminuída durante o processo de produção da placa de aço para diminuir a dureza próximo à superfície para 220 Hv10 ou menos após a formação de tubo. É relativamente fácil detectar poros e inclusões de 1,5 mm ou mais.
[0057] 9. A dureza de superfície de um tubo de aço soldado pode ser ajustada para 220 Hv10 ou menos sem conduzir processos adicionais após o resfriamento acelerado se a taxa de resfriamento de uma placa de aço de 700 °C a 600°C a uma posição de 1 mm a partir da superfície do tubo de aço soldado (uma posição de 1 mm abaixo da superfície) puder ser controlada para 120 °C/s ou menos desde que o tubo tenha uma razão T (espessura de tubo)/D (diâmetro de tubo) de 0,02 ou mais.
[0058] HIC sob a superfície se torna um problema somente para materiais de parede espessa e esse problema não ocorre em tubos que têm uma espessura de parede menor que 20 mm. Desse modo, os tubos que têm uma espessura de parede de 20 mm ou mais e particularmente 25 mm ou mais são a matéria da presente invenção.
[0059] Quanto maior a espessura de parede e menor o diâmetro externo, maior a deformação imposta durante a formação de tubo e mais provável é a ocorrência HIC próximo à superfície. A uma T/D que
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11/30 excede 0,045, HIC próximo à superfície não pode ser impedido por causa do aumento na dureza e deterioração de resistência a HIC devido a deformações próximo à superfície. Desse modo, os tubos de aço que têm um T/D de 0,045 ou menos são a matéria da presente invenção.
[0060] A presente invenção foi feita com base nas constatações acima e investigações adicionais. Em outras palavras, a presente invenção fornece o seguinte:
[0061] (1) Um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, no qual uma composição química de uma porção de metal base de tubo de aço contém, em termos de % em massa, C: 0,020 a 0,060%, Si: 0,50% ou menos, Mn: 0,80 a 1,50%, P: 0,008% ou menos, S: 0,0015% ou menos, Al: 0,080% ou menos, Nb: 0,005 a 0,050%, Ca: 0,0010 a 0,0040%, N: 0,0080% ou menos, O: 0,0030% ou menos, e o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis, Ceq expressa pela equação (1) é 0,320 ou mais, PHIC expressa pela equação (2) é 0,960 ou menos, ACRM expressa pela equação (3) é 1,00 a 4,00, e PCA expressa pela equação (4) é 4,00 ou menos; uma microestrutura em uma direção de espessura de tubo contém 90% ou mais de bainita em uma região que se estende a partir de uma posição 2 mm de uma superfície interna até uma posição 2 mm de uma superfície externa; em uma distribuição de dureza na direção de espessura de tubo, uma dureza de uma região diferente de uma área de segregação central é 220 Hv10 ou menos e uma dureza da área de segregação central é 250 Hv0,05 ou menos; e eixos geométricos principais de poros, inclusões, e agrupamentos de inclusão que estão presentes em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície interna até uma posição 3/16 de uma espessura (T) de tubo e em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície externa até uma posição 13/16 da espessura (T) de tubo na direção de espessura de tubo são 1,5 mm ou menos:
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Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 equação (1)
PHIC = 4,46C + 2,37Mn/6 + (1,74Cu + 1,7Ni)/15 + (1,18Cr + 1,95Mo + 1,74V)/5 + 22,36P -equação (2)
ACRM = (Ca - (1,23O - 0,000365))/(1,25S) · equação (3)
PCA = 10.000CaS0’28 equação (4) em que os respectivos elementos de liga nas equações (1) a (4) representam os teores dos mesmos (% em massa) na composição química.
[0062] (2) O tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso de acordo com (1), no qual a composição química da porção de metal base de tubo de aço contém adicionalmente, em termos de % em massa, pelo menos um selecionado a partir de Cu: 0,50% ou menos, Ni: 1,00% ou menos, Cr: 0,50% ou menos, Mo: 0,50% ou menos, V: 0,100% ou menos, e Ti: 0,030% ou menos.
[0063] (3) O tubo para condução com alta força e parede espessa, para serviço de gás sulfuroso de acordo com (1) ou (2), no qual a espessura de tubo é 20 mm ou mais e T/D é 0,045 ou menos (T representa a espessura de tubo (mm) e D representa um diâmetro de tubo (mm)).
[0064] (4) Um método para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, o método inclui reaquecer uma placa de fundição contínua que tem a composição química de acordo com (1) ou (2) a 1.000 a 1.150 °C; laminar a quente a placa reaquecida a uma razão de redução total de 40 a 90% em uma faixa de temperatura não recristalizada; conduzir resfriamento acelerado a partir de uma temperatura de superfície de Ar3 - t °C ou mais (em que t representa uma espessura de placa (mm)) até uma temperatura na faixa de 350 a 550 °C, na qual o resfriamento de 700 a 600 °C é conduzido a uma taxa de resfriamento média de 120 °C/s ou
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13/30 menos em uma porção que se estende a partir de uma posição de 1 mm de uma superfície frontal até uma posição 3/16 da espessura de placa e em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm de uma superfície posterior até uma posição 13/16 da espessura de placa em uma direção de espessura de placa e a uma taxa de resfriamento de 20 °C/s ou mais em um centro na direção de espessura de placa; conduzir trabalho a frio para inclinar a placa resultante em um tubo; e porções de topo de solda de duas extremidades para formar um tubo de aço soldado.
[0065] (5) O método para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso de acordo com (4), no qual após a laminação a quente, a descamação é conduzida a uma pressão de injeção de 1 MPa ou mais em uma superfície de placa de aço imediatamente antes do resfriamento acelerado.
[0066] (6) O método para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso de acordo com (4) ou (5), no qual uma espessura de tubo é 20 mm ou mais e T/D é 0,045 ou menos (T representa a espessura de tubo (mm) e D representa um diâmetro de tubo (mm)).
[0067] (7) Um método para julgar a resistência a HIC de um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, no qual, após um tubo de aço soldado ser produzido pelo método de acordo com qualquer um de (4) a (6), as amostras são cortadas de um metal base do tubo de aço e detecção de falha ultrassônica é conduzida com uma sonda de 20 MHz ou mais em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm de uma superfície interna até uma posição 3/16 da espessura de tubo e em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm de uma superfície externa até uma posição 13/16 da espessura de tubo em uma direção de espessura de tubo, a detecção de falha ultrassônica é conduzida sobre
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14/30 uma região que tem uma área de pelo menos 200 mm2 em uma direção circunferencial de tubo e uma direção longitudinal de tubo para detectar se há ou não um valor de leitura que indica 1,5 mm ou mais.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0068] A presente invenção tem alta aplicabilidade industrial já que um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso que tem uma espessura de parede de 20 mm ou mais e resistência excelente a HIC em várias posições na direção de espessura de tubo pode ser fornecido bem como um método de produção para o mesmo.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [0069] A composição química, microestrutura e distribuição de dureza de uma porção de metal base de tubo de aço de um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso de acordo com a presente invenção será descrito agora.
[0070] [Composição química] Na descrição abaixo, % significa percentual em massa.
C: 0,020 a 0,060% [0071] O carbono (C) é encontrado em altas concentrações na área de segregação central e acelera a segregação de outros elementos na área de segregação central. A partir do ponto de vista de alcançar resistência a HIC, o teor de C é, desse modo, preferencialmente baixo e é, desse modo, limitado a 0,060% ou menos. Já que C é um elemento que é de baixo custo e eficaz para aumentar a força, o teor de C é 0,020% ou mais e preferencialmente 0,025 a 0,055% para o metal base alcançar força suficiente.
Si: 0,50% ou menos [0072] O silício (Si) é um elemento usado para desoxidação e está contido já que o mesmo diminui as quantidades de inclusões e contribui para aumentar a força. A um teor de Si que excede 0,50%, a tenacidade
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HAZ é deteriorada significativamente e também é a soldabilidade. Desse modo, o limite superior do teor de Si é 0,50%. O teor de Si é preferencialmente 0,40% ou menos e mais preferencialmente na faixa de 0,05 a 0,40%.
Mn: 0,80 a 1,50% [0073] O manganês (Mn) é encontrado em concentrações particularmente altas na área de segregação central e aumenta a dureza da área de segregação central. Desse modo, o teor de Mn é preferencialmente baixo a fim de alcançar a resistência a HIC. Já que a dureza da área de segregação central se torna alta e a resistência a HIC não pode ser alcançada apesar do ajuste de outros elementos de liga a um teor de Mn que excede 1,50%, o limite superior é estabelecido a 1,50%. Enquanto isso, Mn é de baixo custo, contribui para aumentar a força, e suprime a formação de ferrita durante o resfriamento. A fim de alcançar esses efeitos, 0,80% ou mais de Mn deve ser adicionado. O teor de Mn é mais preferencialmente 1,00 a 1,50%.
P: 0,008% ou menos [0074] O fósforo (P) é encontrado em concentrações particularmente altas na área de segregação central e aumenta significativamente a dureza na área de segregação central. Assim, o teor de P é preferencialmente o mais baixo possível. Entretanto, a diminuição do teor de P aumenta o custo de produção de aço e, desse modo, até 0,008% de P é permitido. Mais preferencialmente, o teor de P é 0,006% ou menos.
S: 0,0015% ou menos [0075] O enxofre (S) é encontrado em concentrações particularmente altas na área de segregação central, forma MnS na área de segregação central, e deteriora significativamente a resistência a HIC. Desse modo, o teor de S é preferencialmente o mais baixo possível. Já que a diminuição do teor de S aumenta o custo de produção
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16/30 de aço, até 0,0015% de S é permitido. Mais preferencialmente, o teor de S é 0,0008% ou menos.
Al: 0,080% ou menos [0076] O alumínio (Al) é um elemento essencial para diminuir as quantidades de inclusões por desoxidação. Entretanto, em um teor de Al que excede 0,08%, problemas tais como deterioração de HAZ tenacidade, a degradação de soldabilidade, e obstrução de alumina de bocais de entrada submersos durante fundição contínua ocorre. Desse modo, o limite superior é 0,08%. O teor de Al é mais preferencialmente 0,05% ou menos.
Nb: 0,005 a 0,050% [0077] O nióbio (Nb), se existe como soluto Nb, expande a faixa de temperatura não recristalizada durante laminação controlada e contribui para manter a tenacidade do metal base. A fim de alcançar tais efeitos, pelo menos 0,005% de Nb deve ser adicionado. Por outro lado, Nb é encontrado em altas concentrações na área de segregação central e precipita como NbCN grosseiro ou NbTiCN durante a solidificação, servindo, desse modo como pontos iniciais de HIC e deteriorando a resistência a HIC. Desse modo, o limite superior do teor de Nb é 0,05%. O teor de Nb é mais preferencialmente 0,010 a 0,040%.
Ca: 0,0010 a 0,0040% [0078] O cálcio (Ca) suprime a formação de MnS na área de segregação central e aprimora a resistência a HIC. A fim de alcançar tais efeitos, pelo menos 0,0010% ou Ca é necessário. Quando Ca é adicionado de modo excessivo, agrupamentos de CaO são gerados próximo à superfície ou na zona de acúmulo de inclusão e a resistência a HIC é deteriorada. Assim, o limite superior é 0,0040%.
N: 0,0080% ou menos [0079] O nitrogênio (N) é um elemento de impureza inevitável, mas não degrada tenacidade de metal base ou resistência a HIC desde que
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17/30 o teor de N seja 0,0080% ou menos. Desse modo, o limite superior é 0,0080%.
O: 0,0030% ou menos [0080] O oxigênio (O) é um elemento de impureza inevitável e degrada a resistência a HIC sob a superfície ou no acúmulo de inclusão, que resulta do aumento nas quantidades de ALO3 e CaO. Desse modo, o teor de O é preferencialmente baixo. Entretanto, a diminuição do teor de O aumenta o custo de produção de aço. Desse modo, até 0,0030% de O é permitido. O teor de O é mais preferencialmente 0,0020% ou menos.
Ceq (%): 0,320 ou mais [0081] O equivalente de carbono (Ceq) (%) é um indicador da quantidade de um elemento de liga necessário para garantir a força do metal base de um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso e é estabelecido a 0,320 ou mais. O limite superior não é particularmente especificado, mas é preferencialmente 0,400 ou menos a partir do ponto de vista de soldabilidade. Ceq (%) é determinado pela equação a seguir:
Ceq (%) = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 em que respectivos elementos de liga representam teores (% em massa) na composição química.
PHIC (%): 0,960 ou menos [0082] PHIC (%) é um parâmetro do grau de dureza da área de segregação central. Conforme o valor PHIC aumenta, a dureza da área de segregação central aumenta e a ocorrência de HIC no centro na direção de espessura de tubo é acelerada. Desde que PHIC (%) for 0,960 ou menos, a dureza da área de segregação central pode ser ajustada para 250 Hv0,05 ou menos e resistência excelente a HIC pode ser mantida. Desse modo, o limite superior é 0,960. PHIC é mais preferencialmente 0,940 ou menos. PHIC (%) é determinado pela
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18/30 equação a seguir:
PHIC (%) = 4,46C + 2,37Mn/6 + (1,74Cu + 1,7Ni)/15 + (1,18Cr + 1,95Mo + 1,74V)/5 + 22,36P em que respectivos elementos de liga representam teores (% em massa) na composição química.
ACRM (%): 1,00 a 4,00 [0083] ACRM (%) é um indicador para quantificar o efeito de Ca no controle da morfologia de MnS. A um ACRM (%) de 1,00 ou mais, a formação de MnS na área de segregação central é suprimida e a ocorrência de HIC no centro na direção de espessura de tubo é suprimida. A um ACRM (%) que excede 4,00, agrupamentos de CaO são facilmente gerados e HIC facilmente ocorre. Desse modo, o limite superior é 4,00. ACRM (%) é mais preferencialmente 1,00 a 3,50. ACRM (%) é determinado pela equação a seguir:
ACRM (%) = (Ca - (1,23O - 0,000365))/(1,25S) em que respectivos elementos de liga representam teores (% em massa) na composição química.
PCA (%): 4,00 ou menos [0084] PCA (%) é um indicador de um limite para formação de agrupamento de CaO por Ca. A PCA (%) que excede 4,00, agrupamentos de CaO são facilmente gerados e HIC tem a probabilidade de ocorrer próximo à superfície e na zona de acúmulo de inclusão. Desse modo, o limite superior é estabelecido a 4,00. PCA (%) é determinado pela equação a seguir:
PCA (%) = 10.000CaS0’28 em que respectivos elementos de liga representam teores (% em massa) na composição química.
[0085] Os elementos descritos acima são os elementos de composição básica do tubo para condução com alta força e parede espessa, para serviço de gás sulfuroso de acordo com a presente
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19/30 invenção e o balanço é Fe e impurezas inevitáveis. Na presente invenção, o tubo para condução pode conter pelo menos um dos elementos de liga a seguir a partir do ponto de vista de aperfeiçoamento da força do metal base e tenacidade de HAZ.
Cu: 0,50% ou menos [0086] O cobre (Cu) contribui para aumentar a força do metal base, mas é também um elemento encontrado em altas concentrações na área de segregação central. Desse modo, incorporação excessiva de Cu deve ser evitada. A um teor de Cu que excede 0,50%, soldabilidade e tenacidade HAZ são degradadas. Desse modo, quando Cu deve estar contido, o limite superior do teor de Cu é 0,50%.
Ni: 1,00% ou menos [0087] O níquel (Ni) contribui para aumentar a força do metal base, mas é também um elemento encontrado em altas concentrações na área de segregação central. Desse modo, a incorporação excessiva de Ni deve ser evitada. A um teor de Ni que excede 1,00%, soldabilidade é degradada e Ni é um elemento dispendioso. Desse modo, quando Ni deve estar contido, o limite superior do teor de Ni é 1,00%.
Cr: 0,50% ou menos [0088] O cromo (Cr) contribui para aumentar a força do metal base, mas é também um elemento encontrado em altas concentrações na área de segregação central. Desse modo, a incorporação excessiva de Cr deve ser evitada. A um teor de Cr que excede 0,50%, a soldabilidade e tenacidade HAZ são degradadas. Desse modo, quando Cr deve estar contido, o limite superior do teor de Cr é 0,50%.
Mo: 0,50% ou menos [0089] O molibdênio (Mo) contribui para aumentar a força do metal base, mas é também um elemento encontrado em altas concentrações na área de segregação central. Desse modo, a incorporação excessiva de Mo deve ser evitada. A um teor de Mo que excede 0,50%, a
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20/30 soldabilidade e tenacidade HAZ são degradados. Desse modo, quando Mo deve estar contido, o limite superior do teor de Mo é 0,50%.
V: 0,100% ou menos [0090] O vanádio (V) contribui para aumentar a força do metal base, mas é também um elemento encontrado em altas concentrações na área de segregação central. Desse modo, a incorporação excessiva de V deve ser evitada. A um teor de V que excede 0,100%, a soldabilidade e tenacidade HAZ são degradadas. Desse modo, quando V deve estar contido, o limite superior do teor de V é 0,100%.
Ti: 0,030% ou menos [0091] O titânio (Ti) forma TiN e, desse modo, diminui a quantidade de N dissolvido, suprime a degradação da tenacidade de metal base, e aperfeiçoa HAZ tenacidade. Entretanto, a incorporação excessiva de Ti promove a formação de NbTiCN na área de segregação central e deteriora HIC. Quando Ti deve estar contido, o limite superior do teor de Ti é 0,030%.
MICROESTRUTURA [0092] Como para a microestrutura de uma porção de metal base de um tubo de aço, pelo menos a microestrutura em uma porção que se estende a partir de uma posição 2 mm da superfície interna até uma posição 2 mm da superfície externa na direção de espessura de tubo é ajustada para conter 90% ou mais de bainita. A superfície interna é a superfície no lado interno do tubo de aço e a superfície externa é a superfície no lado externo do tubo de aço.
[0093] A microestrutura da porção de metal base do tubo de aço é preferencialmente uma estrutura de fase única para impedir HIC e é preferencialmente uma microestrutura de fase única de bainita já que uma estrutura de bainita é necessária para obter uma força desejável para tubos para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso.
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21/30 [0094] A fração de estrutura de bainita (fração de área) é preferencialmente 100%. Entretanto, a incorporação de menos que 10% de pelo menos um selecionado a partir de ferrita, cementita e MA não afeta a prevenção de HIC. Desse modo, a fração de estrutura de bainita (fração de área) é estabelecida a 90% ou mais e, mais preferencialmente, 95% ou mais.
DISTRIBUIÇÃO DE DUREZA [0095] Em uma distribuição de dureza na direção de espessura de tubo, a dureza de uma região diferente da área de segregação central é 220 Hv10 ou menos e a dureza da área de segregação central é 250 Hv0,05 ou menos.
[0096] Em um tubo para condução com alta força e parede espessa, HIC próximo à superfície representa um problema e, desse modo, a dureza da superfície é preferencialmente baixa. Desde que o comprimento máximo de inclusões e poros próximo à superfície seja 1,5 mm ou menos, a ocorrência de HIC próximo à superfície pode ser suprimida ajustando a dureza da porção próxima à superfície para 220 Hv10 ou menos e mais preferencialmente para 210 Hv10 ou menos.
[0097] A ocorrência de HIC na área de segregação central pode ser suprimida no aço que tem a composição descrita acima se a dureza da área de segregação central for 250 Hv0,05 ou menos. Desse modo, o limite superior é estabelecido a 250 Hv0,05.
POROS E INCLUSÕES PRÓXIMOS À SUPERFÍCIE [0098] Eixos geométricos principais de poros, inclusões e agrupamentos de inclusão presentes em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície interna até uma posição 3/16 da espessura de tubo T e em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície externa até uma posição 13/16 da espessura de tubo T na direção de espessura são 1,5 mm ou menos.
[0099] HIC próximo à superfície ocorre quando um ou mais
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22/30 selecionado a partir de poros, inclusões e agrupamentos de inclusão (agrupamentos de CaO) são presentes. Quando a dureza próxima à superfície é diminuída para 220 Hv10 ou menos e mais preferencialmente 210 Hv10 ou menos e também quando o tamanho de agrupamentos de CaO e poros é 1,5 mm ou menos em termos de eixo geométrico principal, a resistência a HIC não é degradada. As inclusões podem ser medidas por qualquer método tal como observação microscópica de uma seção obtida próximo à superfície ou uma inspeção não destrutiva. Entretanto, já que a medição precisa ser conduzida em uma matéria que tem um volume grande, uma inspeção não destrutiva tal como detecção de falha ultrassônica é preferencial. [00100] Ao conduzir a detecção de falha ultrassônica, uma amostra é cortada a partir da porção de metal base do tubo de aço e a medição é conduzida nas mesmas porções da amostra das porções em que HIC ocorre próximo à superfície (uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície interna até uma posição 3/16 da espessura de tubo (T) e em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície externa na direção de espessura até uma posição 13/16 da espessura (T) de tubo na direção de espessura). A medição é conduzida com uma sonda de 20 MHz ou mais sobre uma região que tem uma área de pelo menos 200 mm2 na direção circunferencial de tubo e a direção longitudinal de tubo para confirmar que não há valor de leitura que indica 1,5 mm ou mais.
[00101] É necessário usar uma sonda de 20 MHz ou mais para detectar inclusões de 1,5 mm ou maiores em tamanho. Um material simulado que tem a mesma espessura da amostra e é cortado de um metal base de um tubo de aço em que 1,5 mm poros são formados é submetido à detecção de falha antecipadamente. Então, a amostra cortada do metal base do tubo de aço é submetida à detecção de falha. Se o eco de reflexo da amostra for maior que o eco detectado a partir
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23/30 do material simulado, a amostra é julgada como contendo inclusões de 1,5 mm ou maiores em tamanho.
MÉTODO PARA PRODUZIR UM METAL BASE DE UM TUBO DE AÇO [00102] Um método preferencial para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso de acordo com a presente invenção será agora descrito. [00103] Temperatura de aquecimento de placa: 1.000 a 1.150 °C [00104] A força aumenta a uma temperatura de aquecimento de placa alta, mas a tenacidade é degradada. Desse modo, a temperatura de aquecimento de placa deve ser estabelecida dentro de uma faixa ideal de acordo com a força e tenacidade desejadas. A uma temperatura de aquecimento de placa menor que 1.000 °C, o soluto Nb não pode ser obtido e tanto a força e tenacidade do metal base são degradados. Desse modo, o limite inferior é 1.000 °C. A uma temperatura de aquecimento de placa que excede 1.150 °C, NbCN grosseiro gerado na área de segregação central agrega adicionalmente e engrossa, deteriorando a ocorrência de HIC. Desse modo, o limite superior é 1.150 °C.
[00105] A razão de redução total na faixa de temperatura não recristalizada: 40 a 90% [00106] Laminação na faixa de temperatura não recristalizada tem efeitos de aplanar a microestrutura e aperfeiçoar a tenacidade do metal base. A fim de alcançar esses efeitos, uma razão de redução de 40% ou mais é necessária e, desse modo, o limite inferior é estabelecido a 40%. A uma razão de redução mais que 90%, o efeito de aperfeiçoar a tenacidade do metal base já está saturado e, desse modo, não é grande e a habilidade de interromper a propagação de HIC é degradada. Desse modo, o limite superior é 90%. A razão de redução total é mais preferencialmente na faixa de 60 a 85%.
[00107] Temperatura inicial de resfriamento acelerado: Ar3 - t °C ou
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24/30 mais (em que t é a espessura de placa (mm)) em termos de uma temperatura de superfície da placa de aço [00108] A fim de formar uma microestrutura de bainita homogênea, a temperatura inicial de resfriamento acelerado é Ar3 - t °C ou mais (em que t é a espessura de placa (mm)) e mais preferencialmente Ar3 - t/2 °C ou mais (em que t é a espessura de placa (mm)).
[00109] Temperatura de interrupção de resfriamento acelerado: 350 a 550 °C em termos da temperatura de superfície da placa de aço [00110] Quanto menor a temperatura de interrupção de resfriamento acelerado, maior a força. Entretanto, a uma temperatura de interrupção de resfriamento menos que 350 °C, formação de ripas MA em bainita ocorre. Ademais, a área de segregação central passa por transformação de martensita e isso induz HIC. A uma temperatura de interrupção de resfriamento que excede 550 °C, parte de austenita não transformada se transforma em MA e induz HIC. Desse modo, o limite superior é 550 °C.
[00111] Taxa média de resfriamento de resfriamento acelerado: 120 °C/s ou menos próximo à superfície e 20 °C/s ou mais no centro da placa na direção de espessura [00112] Quando a taxa de resfriamento do resfriamento acelerado próximo à superfície é alta, a dureza de superfície aumenta e HIC facilmente ocorre. A fim de ajustar a dureza de superfície para 220 Hv10 ou menos após a formação de tubo, a taxa de resfriamento próximo à superfície precisa ser 120 °C/s ou menos. Desse modo, o limite superior é 120 °C/s. Aqui, próximo à superfície se refere a uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície interna até uma posição 3/16 da espessura de placa (t) e uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm da superfície externa até uma posição 13/16 da espessura de placa (t) na direção de espessura.
[00113] Quanto maior a taxa de resfriamento no centro na direção de
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25/30 espessura, maior a força do metal base. A taxa de resfriamento no centro na direção de espessura é estabelecida para 20 °C/s ou mais a fim de obter uma força desejada para um material de parede espessa. [00114] A taxa de resfriamento em porções próximo à superfície por vezes localmente aumenta se casca de óxido espessa permanece na superfície. A fim de diminuir, de modo estável, a dureza de superfície, cascas de óxido são preferencialmente removidas através de descamação de jateamento de um fluxo a uma pressão de impacto de 1 MPa ou mais imediatamente antes de resfriamento acelerado. Desde que a composição mencionada acima e o método de produção são satisfeitos, é possível satisfazer as propriedades de DWTT e força exigidas para o material de tubo para condução e alcançar resistência excelente a HIC.
EXEMPLOS [00115] Os aços que têm composições químicas mostradas na Tabela 1 foram formados em placas através de um processo de fundição contínua. As placas foram reaquecidas, laminadas a quente e submetidas a resfriamento acelerado sob condições mostradas na Tabela 2 e, então, resfriadas com ar. As placas de aço obtidas foram formadas em tubos de aço soldado através de formação de UOE (razão de compressão em prensa de O: 0,25%, razão de expansão de tubo = 0,95%). A taxa de resfriamento no centro da placa na direção de espessura durante resfriamento acelerado foi determinada através de cálculo de condução de calor a partir da temperatura da superfície de placa.
[00116] A fração de bainita na microestrutura do metal base de cada tubo de aço foi medida preparando amostras causticadas com nital obtidas a uma posição 2 mm a partir da superfície interna, a uma posição 2 mm da superfície externa, e no centro na direção de espessura de tubo e observando as amostras com um microscópio
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26/30 óptico. O menor valor entre as frações de bainita observadas nas três posições foi empregado.
[00117] A dureza em porções diferentes da área de segregação central do tubo de aço foi medida com um testador de dureza Vickers sob uma carga de 10 kg. A medição foi realizada a 1 mm intervalos de uma posição 1 mm a partir da superfície interna até uma posição 1 mm a partir da superfície externa e o valor máximo foi empregado. A dureza da área de segregação central foi medida com um testador de dureza Vickers micro sob uma carga de 50 g. A medição foi obtida a 20 pontos na área de segregação central e o valor máximo foi empregado.
[00118] Poros e inclusões próximos à superfície foram medidos por varredura de C (com uma sonda de 25 MHz). Na medição, cinco amostras retangulares 10 mm em espessura, 100 mm na direção longitudinal, e 20 mm na direção circunferencial de tubo foram cortadas a partir da superfície interna do tubo de aço e estabelecidas em um detector com o lado de superfície interna para baixo. Então, a detecção de falha foi conduzida estabelecendo uma porta de detecção de falha em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm a partir da superfície interna até posição 3/16T. Um material simulado que tem poros de 1,5 mm de diâmetro e a mesma espessura dessas amostras foi submetido à detecção de falha para determinar condições e sob as quais o valor de leitura desses poros é 100% em sensibilidade. Sob as mesmas condições, as amostras foram testadas e julgadas como tendo inclusões ou poros de 1,5 mm ou mais em tamanho se o valor de leitura excedeu 100%.
[00119] A força do tubo de aço foi avaliada a partir de peças de teste de tração de espessura total de API obtidas na direção circunferencial de tubo e os tubos de aço que exibiram uma resistência à tração de 560 MPa ou mais foram classificados como aceitáveis. Um teste de rompimento de queda de peso (DWTT) foi realizado em dois tubos cada
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27/30 um a 0 °C e os tubos de aço que tiveram uma área de cisalhamento de percentual médio de 85% ou mais foram classificados como aceitáveis. Um teste HIC foi realizado com uma solução NACE TM0284-2003 A em três tubos cada. Tubos de aço que têm um valor máximo de 10% ou menos em avaliação de CLR foram classificados como aceitáveis (resistência excelente a HIC).
[00120] Os resultados da observação das microestruturas dos tubos de aço soldados obtidos, os resultados de detecção de falha ultrassônica, e os resultados de teste de material são mostrados na Tabela 3. Os tubos de aço soldados na faixa da presente invenção foram todos confirmados exibirem propriedades de DWTT e força exigidas para tubo para conduçãos e resistência excelente a HIC. Dos tubos de aço soldados com a composição química e/ou condições de processo fora da faixa da presente invenção, aqueles que têm uma fração de bainita da microestrutura ou a distribuição de dureza fora da faixa da presente invenção foram inferior aos exemplos na faixa da presente invenção em termos de avaliação de CLR em teste de HIC.
[00121] Os tubos de aço (tubos de aço Nos. 11, 12 e 14) que têm uma fração de bainita da microestrutura e uma distribuição de dureza na faixa da presente invenção, mas produzidos sob as condições fora do escopo da presente invenção exibiram propriedades de DWTT ou resistência à tração inferior embora avaliação CLR em teste de HIC foi comparável aos Exemplos da presente invenção.
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TABELA 1 (% em massa)
Tipo de aço C Si Mn P S Al Cu Ni Cr Mo Nb V Ti Ca N O Ceq PHIC ACRM PCA
A 0,043 0,30 1,00 0,007 0,0004 0,026 0,35 0,30 0,18 0,030 0,045 0,010 0,0032 0,0035 0,0016 0,338 0,940 3,19 3,58
B 0,051 0,30 1,41 0,003 0,0003 0,030 0,22 0,041 0,0013 0,0020 0,0009 0,330 0,937 1,49 1,34
C 0,028 0,40 1,30 0,003 0,0010 0,028 0,30 0,25 0,20 0,030 0,012 0,0026 0,0020 0,0010 0,321 0,847 1,39 3,76
D 0,045 0,08 1,32 0,003 0,0004 0,035 0,45 0,55 0,20 0,009 0,015 0,0025 0,0045 0,0015 0,372 0,951 2,04 2,80
E 0,062 0,20 1,25 0,003 0,0003 0,020 0,20 0,15 0,18 0,028 0,010 0,0025 0,0032 0,0015 0,350 0,966 2,72 2,58
F 0,035 0,30 1,55 0,004 0,0004 0,023 0,20 0,18 0,15 0,032 0,045 0,013 0,0026 0,0035 0,0016 0,358 0,976 1,99 2,91
G 0,038 0,30 1,15 0,005 0,0005 0,024 0,25 0,22 0,035 0,030 0,008 0,0020 0,0030 0,0017 0,330 0,891 0,44 2,38
H 0,042 0,28 1,25 0,004 0,0008 0,032 0,31 0,30 0,30 0,033 0,012 0,0036 0,0035 0,0015 0,351 0,911 2,12 4,89
Observação 1: Sublinhados indicam que os valores estão fora do escopo da presente invenção.
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Observação 2: Ceq(%)= C+Mn/6 + (Cu+Ni)/15 + (Cr+Mo+V)/ 5 PHIC(%)= 4,46c+ 2,37Mn/6 + (1,74Cu + 1,7Ni)/15+1,18Cr+1,95Mo + 1,74V)/5+ 22,36P equação (2) equação (1)
ACRM(%)= Ca - (1,23O - 0,000365))/(1,25S) PCA(%)= 10000CaS°,28 Nas equações (1) a (4), os respectivos elementos de liga representam teores (% em massa) na composição química. equação (3) equação (4)
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TABELA 2
Tubo de aço Tipo de aço Espessur a de Tubo T (mm) Diâmetro externo de tubo D (mm) T/D Aquecim ento de Placa (°C) Taxa de redução em faixa de temperatura não recristalizada (%) FT (°C) Pressão de injeção de descamament o (MPa) Início de resfriamento (°C) Taxa de resfriamento próxima à superfície (°C/s) Taxa de resfriamento no centro na direção de espessura (°C/s) Interrupção de resfriamento (°C)
1 A 31,8 914 0,035 1.100 70 820 780 100 30 430
2 A 31,8 914 0,035 1.100 85 820 1,5 780 80 38 450
3 B 38,0 1219 0,031 1.110 80 840 800 95 28 420
4 C 27,7 813 0,034 1.030 50 830 780 100 34 380
5 D 24,0 914 0,026 1.020 70 860 1,5 800 95 45 520
6 D 24,0 914 0,026 1.050 70 800 740 110 38 480
7 A 31,8 914 0,035 1.090 70 820 780 220 40 450
8 A 31,8 610 0,052 1.100 70 820 780 100 30 430
9 A 31,8 914 0,035 1.050 70 840 800 100 30 320
10 B 24,0 914 0,026 1.110 70 860 1,5 800 90 38 580
11 B 38,0 1.219 0,031 1.050 25 840 1,5 850 110 32 420
12 B 38,0 1.219 0,031 1.110 80 840 1,5 800 40 12 380
13 C 27,7 813 0,034 1.060 50 850 800 160 38 450
14 C 27,7 813 0,034 1.200 80 830 780 100 34 450
15 D 24,0 914 0,026 1.110 70 770 720 110 37 450
16 E 36,9 914 0,040 1080 70 840 800 95 30 430
17 F 36,9 914 0,040 1080 70 840 800 95 29 430
18 G 29,9 1.219 0,025 1100 70 810 760 100 31 450
19 H 31,8 914 0,035 1070 70 850 1,5 800 80 35 420
29/30
Observação 1: Sublinhados indicam que as Figuras estão fora do escopo da presente invenção.
Observação 2: T representa espessura de tubo (mm) e D representa diâmetro externo de tubo (mm).
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TABELA 3
Tubo de aço Tipo de aço Fração de Bainita em microestrutura (%) Dureza máxima em regiões diferentes de área de segregação central (Hv10) Dureza máxima na área de segregação central (Hv0,05) Valor de leitura máximo em detecção ultrassônica desde que a detecção de 1,5 mm de poros for prevista ser 100% (%) Resistência à tração (MPa) 0°C DWTT (%) HIC CLR (%)
1 A 100 212 215 90 570 100 4,0
2 A 100 210 220 85 585 100 3,9
3 B 100 208 216 20 580 100 2,5
4 C 100 210 205 30 590 100 2,0
5 D 100 215 240 40 605 100 0,0
6 D 90 205 235 40 585 100 3,3
7 A 100 235 230 90 590 100 13,5
8 A 100 225 212 90 572 100 11,0
9 A 100 225 240 90 590 100 12,9
10 B 100 198 265 20 565 100 15,9
11 B 100 215 220 20 605 10 0,0
12 B 100 180 205 20 545 100 0,0
13 C 100 230 205 30 600 100 12,5
14 C 100 212 210 30 605 5 2,5
15 D 60 195 230 40 565 100 17,5
16 E 100 210 280 45 585 100 12,5
17 F 100 210 275 50 580 100 16,5
18 G 100 220 205 30 575 100 22,5
19 H 100 205 210 130 570 100 13,5
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Claims (3)

  1. reivindicações
    1. Método para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, caracterizado pelo fato de que o método compreende reaquecer a 1.000 a 1.150 °C uma placa continuamente fundida que tem uma composição química contendo, em termos de % em massa, C: 0,020 a 0,060%, Si: 0,50% ou menos, Mn: 0,80 a 1,50%, P: 0,008% ou menos, S: 0,0015% ou menos, Al: 0,080% ou menos, Nb: 0,005 a 0,050%, Ca: 0,0010 a 0,0040%, N: 0,0080% ou menos, O: 0,0030% ou menos, e, opcionalmente, em termos de % em massa, pelo menos um selecionado dentre Cu: 0,50% ou menos, Ni: 1,00% ou menos, Cr: 0,50% ou menos, Mo: 0,50% ou menos, V: 0,100% ou menos, e Ti: 0,030% ou menos, e o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis, Ceq expressa pela equação (1) é 0,320 ou mais, PHIC expressa pela equação (2) é 0,960 ou menos, ACRM expressa pela equação (3) é 1,00 a 4,00, e PCA expressa pela equação (4) é 4,00 ou menos;
    Ceq = C + Mn/6 + (Cu + Ni)/15 + (Cr + Mo + V)/5 equação (1)
    PHIC = 4,46C + 2,37Mn/6 + (1,74Cu + 1,7Ni)/15 + (1,18Cr + 1,95Mo + 1,74V)/5 + 22,36P -equação (2)
    ACRM = (Ca - (1,23O - 0,000365))/(1,25S) · equação (3)
    PCA = 10.000CaS0’28 equação (4) em que os respectivos elementos de liga nas equações (1) a (4) representam os teores dos mesmos (% em massa) na composição química;
    laminar a quente a placa reaquecida a uma razão de redução total de 40 a 90% em uma faixa de temperatura não recristalizada;
    conduzir resfriamento acelerado a partir de uma temperatura de superfície de Ar3 - t °C ou mais (em que t representa uma espessura
    Petição 870190015773, de 15/02/2019, pág. 36/42
  2. 2/2 de placa (mm)) a uma temperatura na faixa de 350 a 550 °C, em que o resfriamento de 700 a 600 °C é conduzido a uma taxa de resfriamento média de 120 °C/s ou menos em uma porção que se estende a partir de uma posição de 1 mm de uma superfície frontal a uma posição 3/16 da espessura de placa e em uma porção que se estende a partir de uma posição 1 mm de uma superfície posterior até uma posição 13/16 da espessura de placa em uma direção de espessura de placa e a uma taxa de resfriamento de 20 °C/s ou mais a um centro na direção de espessura de placa;
    conduzir trabalho a frio para inclinar a placa resultante em um tubo; e soldar as porções de topo de duas extremidades para formar um tubo de aço soldado.
    2. Método para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que após a laminação a quente, a descamação é conduzida a uma pressão de injeção de 1 MPa ou mais a uma superfície de placa de aço imediatamente antes do resfriamento acelerado.
  3. 3. Método para produzir um tubo para condução com alta força e parede espessa para serviço de gás sulfuroso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma espessura de tubo é 20 mm ou mais e T/D é 0,045 ou menos (T representa a espessura de tubo (mm) e D representa um diâmetro de tubo (mm)).
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