BR112016004849B1 - Método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência e tubo de aço inoxidável de alta resistência - Google Patents

Método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência e tubo de aço inoxidável de alta resistência Download PDF

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Abstract

método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência e tubo de aço inoxidável de alta resistência. trata-se de um método para fabricar um tubo de aço inoxidável de alta resistência com excelente dureza. um método para fabricar um tubo de aço inoxidável de alta resistência com excelente dureza, caracterizado por compreender; a formação de um aço em um tubo de aço que tem um tamanho predeterminado, em que o aço tem uma composição que compreende em % em massa de 0,005 a 0,05% de c, de 0,05 a 1,0% de si, de 0,2 a 1,8% de mn, de 0,03% ou menos de p, de 0,005% ou menos de s, de 14 a 20% de cr, de 1,5 a 10% de ni, de 1 a 5% de mo, de 0,5% ou menos de v, de 0,15% ou menos de n, de 0,01% ou menos de o, de 0,002 a 0,1% de al, e fe e impurezas inevitáveis como um saldo, a aplicação de um tratamento de arrefecimento duas vezes ou mais ao tubo de aço em que o tubo de aço é arrefecido reaquecendo-se a uma temperatura de 750°c ou acima e resfriando-se a uma temperatura de 100°c ou abaixo em uma taxa de resfriamento igual ou mais alta do que uma taxa de resfriamento de ar, e a aplicação de um tratamento de têmpera em que o tubo de aço é temperado a uma temperatura de 700°c ou abaixo, em que o tratamento de arrefecimento final dos tratamentos de arrefecimento é realizado reaquecendo-se a uma temperatura na qual a fase x e m23c6 precipitam ou acima.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[0001] A presente invenção refere-se a um método de fabricação de um cano ou tubo sem costura de aço inoxidável de alta resistência para Produtos Tubulares Petrolíferos feitos de tubo de aço inoxidável com 17% de Cr que tem principalmente duas fases, isto é, uma fase de martensita e uma fase de ferrita, e a um tubo de aço inoxidável de alta resistência fabricado por tal método de fabricação. Aqui, "alta resistência" significa uma tensão de escoamento de 758 MPa ou mais.
TÉCNICA ANTECEDENTE
[0002] Recentemente, para lidar com o preço do óleo em rápido aumento crescente e a exaustão do petróleo prevista no futuro próximo, têm sido investigados novamente, de modo global, os poços de óleo de camada profunda que não foram descobertos ou os campos de gás ácido altamente corrosivo, cujo desenvolvimento havia sido abandonado no passado. Tais campos de óleo ou campos de gás se encontram em profundidade extrema, em geral, e têm atmosferas de alta temperatura que contêm gás de dióxido de carbono (CO2), íon cloreto (Cl-) e similares, que são ambientes corrosivos rigorosos. Consequentemente, como os Produtos Tubulares Petrolíferos usados para perfurar em tais campos de óleo e campos de gás, houve uma demanda por um tubo de aço que tenha resistência à corrosão, bem como alta resistência. Recentemente, foi desenvolvido um aço inoxidável de 17% de Cr que tem principalmente duas fases, isto é, uma fase de martensita e uma fase de ferrita, que é aplicável em tal ambiente rigoroso.
[0003] Recentemente, o desenvolvimento de campos de óleo em áreas frias tem sido ativamente buscado e, então, a demanda por um tubo de aço que tenha excelente tenacidade à temperatura baixa, além da alta resistência, aumentou. Consequentemente, tem ha-vido uma forte solicitação por tubos de aço de alta resistência baratos para Produtos Tubulares Petrolíferos que têm excelente traba- lhabilidade a quente, excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono e alta tenacidade.
[0004] Por exemplo, a Literatura de Patente 1 revela "um tubo sem costura de aço inoxidável martensítico de alta resistência para Produtos Tubulares Petrolíferos excelentes em resistência à corrosão de dióxido de carbono e resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto, que tem uma composição que compreende em % em massa 0,01% ou menos de C, 0,5% ou menos de Si, 0,1 a 2,0% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, mais do que 15,5% a 17,5% ou menos de Cr, 2,5 a 5,5% de Ni, 1,8 a 3,5% de Mo, 0,3 a 3,5% de Cu, 0,20% ou menos de V, 0,05% ou menos de Al e 0,06% ou menos de N, e características trativas (tensão de escoamento: de 655 a 862 MPa e razão de escoamento: de 0,90 ou mais) após têmpera e revenimento, em que a microestrutura contém 15% ou mais de fase de ferrita em volume ou contém adicionalmente 25% ou menos de fase de austenita retida em volume, e uma fase de martensita temperada como um saldo".
[0005] A Literatura de Patente 2 revela "um tubo de aço inoxidável de alta resistência para Produtos Tubulares Petrolíferos que tem uma composição que compreende em % em massa 0,005 a 0,05% de C, 0,05 a 0,5% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 15,5 a 18% de Cr, 1,5 a 5% de Ni, 1 a 3,5% de Mo, 0,02 a 0,2% de V, 0,01 a 0,15% de N, 0,006% ou menos de O, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, sob a condição de que a relação de Cr + 0,65Ni + 0,6Mo + 0,55Cu - 20C > 19,5 e a re-lação de Cr + Mo + 0,3Si - 43,5C - 0,4Mn - Ni - 0,3Cu - 9N > 11,5 são satisfeitas, e uma microestrutura que contém preferencialmente uma fase de martensita como uma fase de base, 10 a 60% de fase de ferrita em volume ou adicionalmente que contém 30% ou menos de fase de austenita em volume, preferencialmente aplicando-se têmpera e revenimento, em que o YS excede 654 MPa e a excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono é obtida, mesmo em um ambiente rígido corrosivo à alta temperatura (até 230°C) que contém CO2, Cl- e similares".
[0006] A Literatura de Patente 3 revela "um tubo de aço inoxidável de alta resistência barato para Produtos Tubulares Petrolíferos que tem uma composição que compreende em % em massa 0,04% ou menos de C, 0,50% ou menos de Si, 0,20 a 1,80% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 15,5 a 17,5% de Cr, 2,5 a 5,5% de Ni, 0,20% ou menos de V, 1,5 a 3,5% de Mo, 0,50 a 3,0% de W, 0,05% ou menos de Al, 0,15% ou menos de N, e 0,006% ou menos de O, sob a condição de que três fórmulas a seguir (Cr + 3,2Mo + 2,6W- 10C > 23,4, Cr + Mo + 0,5W + 0,3Si - 43,5C - 0,4Mn - 0,3Cu - Ni - 9N > 11,5, e 2,2 < Mo + 0,8W < 4,5) são simultaneamente satisfeitas, e uma microestrutura que contém preferencialmente uma fase de martensita como uma fase de base, 10 a 50% de fase de ferrita em volume, preferencialmente aplicando-se têmpera e revenimento, em que o YS excede 654 MPa e a excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono é obtida em um ambiente rígido corrosivo à alta temperatura que contém CO2, Cl- e similares, a 170°C ou acima, e adicionalmente a excelente resistência à SSC e a alta tenacidade são obtidas mesmo em um ambiente que contém H2S".
LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE
[0007] PTL 1: JP-A-2012-149317
[0008] PTL 2: JP-A-2005-336595
[0009] PTL 3: JP-A-2008-81793
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA
[0010] A microestrutura dos tubos de aço inoxidável descrita em qualquer uma das Literaturas de Patente 1 a 3 contém uma fase de martensita, uma fase de ferrita e uma fase de austenita retida, e uma porcentagem em volume da fase de ferrita é definida para 10 a 50%, ou 10 a 60%. Em tal aço do tipo bifásico que é substancialmente feito de uma fase de martensita e uma fase de ferrita, a fase de ferrita está presente em uma faixa de temperatura de uma alta temperatura a uma baixa temperatura, de modo que o refinamento de grão da fase de fer- rita produzido pela transformação de fase não pode ser esperado. Convencionalmente, em tal tipo de aço, a tenacidade é garantida, devido ao refinamento de grão, aplicando-se força de pressão (conformação plástica) ao aço do material por laminação a quente.
[0011] Em qualquer uma das modalidades de Literaturas de Patente 1 a 3, foi revelado apenas o caso em que a têmpera e o reveni- mento são realizados uma vez como um tratamento térmico em relação a um tubo sem costura de aço inoxidável que tem um diâmetro externo de 83,8 mm (3,3 polegadas) e uma espessura de parede de 12,7mm (0,5 polegada). Entretanto, nenhuma dessas Literaturas de Patente 1 a 3 descreve um método de laminação específico. Considera-se que a tenacidade dos tubos sem costura de aço inoxidável descrita nessas Literaturas de Patente é garantida devido ao refinamento de grão de fase de ferrita controlando-se a redução de laminação na laminação a quente.
[0012] Por outro lado, no caso de um tubo sem costura de aço inoxidável, a redução de laminação em laminação a quente não pode ser garantida na fabricação de um tubo de parede pesada (na maioria das vezes, um tubo de aço que tem uma espessura de parede de 25,4 mm (1 polegada) ou mais), e então, uma fase de ferrita grosseira está presente na microestrutura, causando, então, um defeito em que a tenacidade do aço inoxidável do material é deteriorada.
[0013] A presente invenção foi produzida para superar o defeito mencionado acima, e é um objetivo da presente invenção fornecer um método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência que tem excelente tenacidade com uso de aço com 17% de Cr que permite que uma microestrutura seja composta principalmente por duas fases, isto é, uma fase de martensita e uma fase de ferrita como um material de partida.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0014] O aço com 17% de Cr é um material que exibe excelente resistência e excelente resistência à corrosão. A microestrutura do aço com 17% de Cr é principalmente composta por uma fase de martensita e uma fase de ferrita, e a fase de ferrita é uma fase de ferrita delta que é gerada a uma alta temperatura. Consequentemente, o refinamento de grão da fase de ferrita por tratamento térmico é difícil, e quando uma razão de redução de laminação cumulativa em laminação a quente é pequena, uma fase de ferrita grosseira está presente em uma forma de rede, após a laminação a quente, causando, então, um defeito em que a tenacidade à temperatura baixa é deteriorada.
[0015] Em vista do que foi exposto acima, os inventores da presente invenção têm feito estudos abrangentes para superar o defeito relacionado à tenacidade, e verificaram que, mesmo em aço com 17% de Cr que tem principalmente duas fases, isto é, uma fase de marten- sita e uma fase de ferrita, é possível aprimorar a tenacidade, devido à modificação da microestrutura, realizando-se várias vezes os tratamentos térmicos.
[0016] A presente invenção foi produzida como um resultado dos estudos adicionais, com base nas verificações mencionadas acima, e a essência da presente invenção é conforme a seguir.
[0017] (1) Um método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência, caracterizado por compreender: conformação de um aço em um tubo de aço que tem um tamanho predeterminado, sendo que o aço tem uma composição que compreende em % em massa 0,005 a 0,05% de C, 0,05 a 1,0% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 14 a 20% de Cr, 1,5 a 10% de Ni, 1 a 5% de Mo, 0,5% ou menos de V, 0,15% ou menos de N, 0,01% ou menos de O, 0,002 a 0,1% de Al, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, aplicação de um tratamento por têmpera duas vezes ou mais para o tubo de aço em que o tubo de aço é temperado reaquecendo-se a uma temperatura de 750°C ou acima e resfriando-se a uma temperatura de 100°C ou abaixo, a uma taxa de resfriamento igual a uma taxa de resfriamento ao ar ou acima da mesma, sendo que o tratamento final por têmpera entre os tratamentos por têmpera é realizado pelo reaquecimento a uma temperatura em que a fase x e M23C6 se precipitam ou acima, e aplicação de um tratamento por revenimento em que o tubo de aço é revenido a uma temperatura de 700°C ou abaixo.
[0018] (2) Um método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência, caracterizado por compreender; conformação de um aço em um tubo de aço que tem um tamanho predeterminado, sendo que o aço tem uma composição que compreende em % em massa 0,005 a 0,05% de C, 0,05 a 1,0% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 14 a 20% de Cr, 1,5 a 10% de Ni, 1 a 5% de Mo, 0,5% ou menos de V, 0,15% ou menos de N, 0,01% ou menos de O, 0,002 a 0,1% de Al, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, e aplicação de um tratamento por têmpera seguido por um tratamento por revenimento duas vezes ou mais para o tubo de aço em que o tubo de aço é temperado reaquecendo-se a uma temperatura de 750°C ou acima e resfriando-se a uma temperatura de 100°C ou abaixo, a uma taxa de resfriamento igual a uma taxa de resfriamento ao ar ou acima da mesma, e revenido a uma temperatura de 700°C ou abaixo, sendo que o tratamento final por têmpera entre os tratamentos por têmpera é realizado por reaquecimento a uma temperatura em que a fase x e M23C6 se precipitam ou acima.
[0019] (3) O método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em (1) ou (2), caracterizado em que, quando o tratamento por têmpera é aplicado duas vezes ou mais, a temperatura de reaquecimento é definida pelo menos em dois níveis diferentes.
[0020] (4) O método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em qualquer um de (1) a (3), caracterizado em que a composição do aço contém adicionalmente em % em massa pelo menos um selecionado dentre 3,5% ou menos de Cu e 3% ou menos de W.
[0021] (5) O método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em qualquer um de (1) a (4), caracterizado em que a composição do aço contém adicionalmente em % em massa pelo menos um selecionado dentre 0,5% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti e 0,01% ou menos de B.
[0022] (6) O método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em qualquer um de (1) a (5), caracterizado em que a composição do aço contém adicionalmente em % em massa pelo menos um selecionado dentre 0,01% ou menos de Ca, 0,01% ou menos de terras raras e 0,2% ou menos de Zr.
[0023] (7) Um tubo de aço inoxidável de alta resistência caracteri zado por ser fabricado pelo método de fabricação descrito em qualquer um de (1) a (6).
[0024] (8) Um tubo de aço inoxidável de alta resistência caracteri zado por ter; uma composição que contém em % em massa 0,005 a 0,05% de C, 0,05 a 1,0% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 14 a 20% de Cr, 1,5 a 10% de Ni, 1 a 5% de Mo, 0,5% ou menos de V, 0,15% ou menos de N, 0,01% ou menos de O, 0,002 a 0,1% de Al, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, uma espessura de 19,1 mm ou mais, uma energia absorvida de Charpy de 30 J ou mais, a uma temperatura de -10°C, e uma resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto, em que um corpo de prova não é rompido por mais do que 720 horas em um ensaio de trincamento por corrosão sob tensão em presença de sulfeto que é realizado sob uma condição em que um corpo de prova cortado do tubo de aço inoxidável de alta resistência que se conforma a uma provisão de um Método A de ACE-TM0177 é submerso em uma solução aquosa preparada adicionando-se ácido acético e acetato de sódio a 20% em massa de solução aquosa de NaCl (em uma atmosfera em que uma temperatura líquida é de 20°C, H2S está em 10,1325 kPa (0,1 atm) e CO2 está em 91,1925 kPa (0,9 atm)) e controlando-se um valor de pH do mesmo a 3,5, e uma tensão aplicada é de 90% de uma tensão de escoamento.
[0025] (9) O tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em (8) caracterizado em que um tamanho médio de grão de martensita é 5 μm ou abaixo.
[0026] (10) O tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em (8) ou (9) caracterizado em que a composição contém adicionalmente W e a microestrutura tem uma interface de ferrita-martensita, em que cada teor de Mo e W na interface de ferrita-martensita é três ou mais vezes tão grande quanto cada teor de Mo e W do tubo sem costura de aço.
[0027] (11) O tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em qualquer um dentre (8) a (10), caracterizado em que a composição contém adicionalmente em % em massa pelo menos um selecionado dentre 3,5% ou menos de Cu e 3% ou menos de W.
[0028] (12) O tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em qualquer um dentre (8) a (11) caracterizado em que a composição contém adicionalmente em % em massa pelo menos um selecionado dentre 0,5% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti e 0,01% ou menos de B.
[0029] (13) O tubo de aço inoxidável de alta resistência descrito em qualquer um dentre (8) a (12) caracterizado em que a composição contém adicionalmente em % em massa pelo menos um selecionado dentre 0,01% ou menos de Ca, 0,01% ou menos de terras raras e 0,2% ou menos de Zr.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[0030] Aplicando-se um método de tratamento térmico, de acordo com a presente invenção, a um tubo sem costura de aço inoxidável com 17% de Cr, que tem uma espessura grossa de parede, é possível obter um tubo de aço inoxidável de alta resistência excelente em tenacidade.
MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO
[0031] Doravante, as razões para limitar as condições respectivas da presente invenção são explicadas. É desnecessário dizer que a presente invenção não se limita à modalidade descrita doravante.
1. COMPOSIÇÃO
[0032] Primeiro, a razão para limitar a composição do tubo de aço inoxidável de alta resistência, de acordo com a presente invenção, é explicada. Neste relatório descritivo, a menos que de outro modo especificado, a "%" usada para um componente significa "% em massa". A composição do tubo de aço antes de um tratamento, tal como rea- quecimento, e a composição do tubo de aço inoxidável de alta resistência, de acordo com a presente invenção, são substancialmente inalteráveis, então, as significâncias técnicas em relação às limitações de composição são comuns em ambos os tubos.
[0033] C: 0,005 a 0,05%
[0034] C é um elemento importante em relação à resistência à corrosão e à resistência. A partir de um ponto de vista de resistência à corrosão, é preferencial diminuir o teor de C o menor possível. Entretanto, a partir de um ponto de vista de garantir a resistência, é necessário conter 0,005% ou mais de C. Por outro lado, quando o teor de C excede 0,05%, os carbonetos de Cr são aumentados, de modo que o Cr em solução sólida que funciona eficazmente para aprimorar a resistência à corrosão seja diminuído. Consequentemente, o teor de C é definido a 0,005 a 0,05%. O teor de C é preferencialmente 0,005 a 0,030%.
[0035] Si: 0,05 a 1,0%
[0036] Si é adicionado para desoxidação. Quando o teor de Si é menor do que 0,05%, um efeito de desoxidação suficiente não pode ser obtido, e quando o teor de Si excede 1,0%, a resistência à corrosão de dióxido de carbono e a trabalhabilidade a quente são deterioradas. Consequentemente, o teor de Si é definido a 0,05 a 1,0%. O teor de Si é preferencialmente 0,1 a 0,6%, mais preferencialmente 0,1 a 0,4%.
[0037] Mn: 0,2 a 1,8%
[0038] Mn é adicionado a partir de um ponto de vista de garantir a resistência de um aço de base. Quando o teor de Mn é menor do que 0,2%, um efeito suficiente de Mn adicionado não pode ser obtido. Quando o teor de Mn excede 1,8%, a tenacidade é deteriorada. Con-sequentemente, o teor de Mn é definido a 0,2 a 1,8%. O teor de Mn é preferencialmente 0,2 a 1,0%, mais preferencialmente 0,2 a 0,7%.
[0039] P: 0,03% ou menos
[0040] Quando o teor de P excede 0,03%, tanto a tenacidade quanto a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto são deterioradas. Consequentemente, o teor de P é definido a 0,03% ou menos. O teor de P é preferencialmente 0,02% ou menos.
[0041] S: 0,005% ou menos
[0042] Quando o teor de S excede 0,005%, tanto a tenacidade quanto a trabalhabilidade a quente de um aço de base são deterioradas. Consequentemente, o teor de S é definido a 0,005% ou menos. O teor de S é preferencialmente 0,003% ou menos.
[0043] Cr: 14 a 20%
[0044] Cr é um elemento que aprimora a resistência à corrosão conformando-se uma película de superfície de proteção. Particular-mente, o Cr contribui para o aprimoramento da resistência à corrosão de dióxido de carbono e da resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto. Tal efeito vantajoso é confirmado quando o teor de Cr é definido a 14% ou mais. Quando o teor de Cr excede 20%, a fase de austenita e a fase de ferrita são aumentadas e, então, a alta resistência desejada não pode ser mantida, e a tenacidade e a traba- lhabilidade a quente também são deterioradas. Consequentemente, o teor de Cr é definido a 14 a 20%. O teor de Cr é preferencialmente 15 a 19%, mais preferencialmente 16 a 18%.
[0045] Ni: 1,5 a 10%
[0046] Ni é um elemento que tem uma função de aprimorar a resistência à corrosão de dióxido de carbono, resistência à corrosão alveolar e a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto, reforçando-se uma película de superfície de proteção. Adicionalmente, o Ni aumenta a resistência de aço por reforço de soluto. Tais efeitos vantajosos são confirmados quando o teor de Ni é definido a 1,5% ou mais. Quando o teor de Ni excede 10%, a alta resistên- cia desejada não pode ser obtida, e a trabalhabilidade a quente também é deteriorada. Consequentemente, o teor de Ni é definido a 1,5 a 10%. O teor de Ni é preferencialmente 2 a 8%, mais preferencialmente 3 a 6%.
[0047] Mo: 1 a 5%
[0048] Mo é um elemento que aumenta a resistência à corrosão alveolar causada por íons Cl-. Tal efeito vantajoso é confirmado quan-do o teor de Mo é definido a 1% ou mais. Quando o teor de Mo excede 5%, a fase de austenita e a fase de ferrita são aumentadas e, então, a alta resistência desejada não pode ser mantida, e a tenacidade e a trabalhabilidade a quente também são deterioradas. Adicionalmente, quando o teor de Mo excede 5%, os componentes intermetálicos são precipitados, de modo que a tenacidade e a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto sejam deterioradas. Consequentemente, o teor de Mo é definido a 1 a 5%. O teor de Mo é preferencialmente 1,5 a 4,5%, mais preferencialmente 2 a 4%.
[0049] V: 0,5% ou menos
[0050] V é um elemento que aprimora a resistência de aço por reforço por precipitação e, adicionalmente, aprimora a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto. Consequentemente, é preferencial definir o teor de V para 0,02% ou mais. Entretanto, quando o teor de V excede 0,5%, a tenacidade é deteriorada. Consequentemente, o teor de V é definido a 0,5% ou menos. O teor de V é preferencialmente 0,03 a 0,3%.
[0051] N: 0,15% ou menos
[0052] N é um elemento que aprimora a resistência à corrosão alveolar. Tal efeito vantajoso se torna evidente quando o teor de N é de-finido a 0,01% ou mais. Por outro lado, quando o teor de N excede 0,15%, vários tipos de nitretos são conformados, de modo que a tenacidade é deteriorada. Consequentemente, o teor de N é definido a 0,15% ou menos. O teor de N é preferencialmente 0,13% ou menos, mais preferencialmente 0,1% ou menos.
[0053] O: 0,01% ou menos
[0054] O está presente no aço na forma de óxidos e exerce um efeito adverso em vários tipos de propriedades e, então, é preferencial diminuir o teor de O o menor possível para aprimorar as propriedades. Particularmente, quando o teor de O excede 0,01%, a trabalhabilidade a quente, a resistência à corrosão, a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto e a tenacidade são consideravelmente deterioradas. Consequentemente, o teor de O é definido a 0,01% ou menos. O teor de O é preferencialmente 0,008% ou menos, mais preferencialmente 0,006% ou menos.
[0055] Al: 0,002 a 0,1%
[0056] Al é adicionado para desoxidar de modo suficiente o aço fundido. Quando o teor de Al é menor do que 0,002%, um efeito de desoxidação suficiente não é obtido, enquanto que, quando o teor de Al excede 0,1%, o Al dissolvido em um aço de base em solução sólida é aumentado, de modo que a tenacidade do aço de base é deteriorada. Consequentemente, o teor de Al é definido a 0,002 a 0,1%. O teor de Al é preferencialmente 0,01 a 0,07%, mais preferencialmente 0,02 a 0,06%.
[0057] A composição mencionada acima é uma composição química básica da presente invenção, e o saldo é Fe e impurezas inevitá-veis. O tubo de aço inoxidável de alta resistência pode conter adicionalmente, como um elemento seletivo, pelo menos um elemento selecionado dentre Cu e W a título de aprimorar a resistência ao trinca- mento por corrosão sob tensão.
[0058] Cu: 3,5% ou menos
[0059] Cu é um elemento que suprime a intrusão de hidrogênio no aço reforçando-se uma película de superfície de proteção, aprimoran- do, então, a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto. Na presente invenção, é preferencial definir o teor de Cu a 0,3% ou mais. Entretanto, quando o teor de Cu excede 3,5%, a precipitação de contorno de grão de CuS é induzida de modo que trabalhabilidade a quente seja deteriorada. Consequentemente, quando o tubo sem costura de aço contém Cu, o teor de Cu é preferencialmente definido a 3,5% ou menos. O teor de Cu é mais preferencialmente 0,5 a 2,5%.
[0060] W: 3% ou menos.
[0061] W contribui para o aprimoramento de resistência de aço, e, adicionalmente, aprimora a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto. Consequentemente, é preferencial definir o teor de W a 0,5% ou mais. Entretanto, quando o teor de W excede 3%, a fase x é precipitada, de modo que a tenacidade e a resistência à corrosão sejam deterioradas. Consequentemente, quando o tubo sem costura de aço contém W, o teor de W é preferencialmente definido a 3% ou menos. O teor de W é mais preferencialmente 0,5 a 2%.
[0062] O tubo de aço inoxidável de alta resistência da presente invenção pode conter adicionalmente, além da composição mencionada acima, pelo menos um elemento selecionado dentre Nb, Ti e B, a título de aumentar a resistência como um elemento seletivo.
[0063] Nb: 0,5% ou menos
[0064] Nb contribui para o aumento da resistência e o aprimoramento da tenacidade de aço e, então, é preferencial definir o teor de Nb a 0,02% ou mais. Entretanto, quando o teor de Nb excede 0,5%, a tenacidade é deteriorada. Consequentemente, quando o tubo de aço contém Nb, o teor de Nb é preferencialmente definido a 0,5% ou menos. O teor de Nb é mais preferencialmente 0,03 a 0,3%.
[0065] Ti: 0,3% ou menos
[0066] Ti contribui para o aprimoramento da resistência de aço e, adicionalmente, contribui para o aprimoramento da resistência ao trin- camento por corrosão sob tensão de sulfeto e então, é preferencial definir o teor de Ti a 0,02% ou mais. Entretanto, quando o teor de Ti excede 0,3%, os precipitados grosseiros são gerados de modo que a tenacidade e a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto sejam deterioradas. Consequentemente, quando o tubo de aço contém Ti, o teor de Ti é preferencialmente definido a 0,3% ou menos. O teor de Ti é mais preferencialmente 0,03 a 0,1%.
[0067] B: 0,01% ou menos
[0068] B contribui para o aprimoramento da resistência de aço e, adicionalmente, contribui para o aprimoramento da resistência ao trin- camento por corrosão sob tensão de sulfeto e a trabalhabilidade a quente e, então, é preferencial definir o teor de B a 0,0005% ou mais. Entretanto, o teor de B excede 0,01%, a tenacidade e a trabalhabilida- de a quente são deterioradas. Consequentemente, quando o tubo de aço contém B, o teor de B é preferencialmente definido a 0,01% ou menos. O teor de B é mais preferencialmente 0,001 a 0,004%.
[0069] O tubo de aço inoxidável de alta resistência da presente invenção pode conter adicionalmente, além da composição mencionada acima, pelo menos um elemento selecionado dentre a partir de Ca, terras raras, e Zr a título de aprimorar as propriedades do material.
[0070] Ca: 0,01% ou menos, terras raras: 0,01% ou menos, Zr: 0,2% ou menos
[0071] Ca, terras raras e Zr são elementos, em que todos dentre os mesmos contribuem para o aprimoramento da resistência ao trin- camento por corrosão sob tensão de sulfeto. O tubo de aço inoxidável de alta resistência pode conter seletivamente esses elementos quando necessário. Para obter tal efeito vantajoso, o teor de Ca é preferencialmente definido a 0,001% ou mais, o teor de terras raras é preferencialmente definido a 0,001% ou mais, e o teor de Zr é preferencialmente definido a 0,001% ou mais. Entretanto, mesmo quando o tubo de aço inoxidável de alta resistência contém Ca que excede 0,01%, o teor de terras raras que excede 0,01% e o Zr que excede 0,2%, o efeito vantajoso é saturado, e a limpeza no aço é consideravelmente diminuída de modo que a tenacidade seja deteriorada. Consequentemente, quando o tubo de aço contém esses elementos, o teor de Ca é preferencialmente definido a 0,01% ou menos, o teor de terras raras é preferencialmente definido a 0,01% ou menos e o teor de Zr é preferencialmente definido a 0,2% ou menos.
2. MÉTODO DE FABRICAÇÃO
[0072] Doravante, o método de fabricação, de acordo com a presente invenção, será descrito.
[0073] O método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência, de acordo com a presente invenção, particularmente, um método de tratamento térmico é explicado. Na presente invenção, primeiro, um tubo de aço inoxidável que tem a composição mencionada acima é conformado e, então, o tubo de aço é resfriado a uma temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento que é igual a uma taxa de resfriamento ao ar ou mais alta. O tubo de aço, então, produzido é usado como um material de partida na presente invenção. Um método de produção do tubo de aço como um material de partida não é particularmente limitado, e um método de fabricação de um tubo sem costura de aço conhecido ou um método de fabricação de um tubo de aço soldado de resistência elétrica conhecido é aplicável ao material de partida na presente invenção. Por exemplo, o material para o tubo de aço, tal como um tarugo é preferencialmente produzido conforme a seguir. O aço fundido que tem a composição mencionada acima é produzido por um método de produção de aço convencional utilizando tal conversor, e um tarugo de aço é conformado a partir do aço fundido por um método convencional, tal como um método de modelagem contínuo ou um método de acabamento de lingote. Então, o material para o tubo de aço é aquecido e é conformado em um tubo de aço no estado aquecido por um processo de moinho de tampão Mannesmann ou um processo de moinho de mandril Mannesmann, sendo que um ou outro é um processo de produção de tubo convencionalmente conhecido, e, então, um tubo de aço inoxidável que tem a composição mencionada acima e que tem um tamanho desejado é produzido. O tubo de aço inoxidável pode ser produzido por extrusão a quente do tipo pressão para produzir um tubo sem costura. Adicionalmente, no caso do tubo de aço soldado de resistência elétrica, o material para o tubo de aço talvez seja produzido por um método usual bem conhecido, e conformado no tubo de aço por um método usual bem conhecido para obter o tubo de aço soldado de resistência elétrica.
TRATAMENTO AO ARTÊMPERA
[0074] O tubo de aço inoxidável como um material de partida é re- aquecido a uma temperatura de 750°C ou acima e é mantido na tem-peratura reaquecida (tempo de retenção (tempo de encharque): 20 minutos) e, portanto, o tubo de aço inoxidável é resfriado a uma temperatura de 100°C ou abaixo em uma taxa de resfriamento igual ou acima de uma taxa de resfriamento ao ar.
[0075] Visto que é necessário transformar de forma reversa mar- tensita em austenita, a temperatura de reaquecimento é definida para 750°C ou acima. Adicionalmente, é preferível definir a temperatura de reaquecimento a 1100°C ou abaixo para evitar que a microestrutura se torne grosseira. Adicionalmente, é preferível definir um tempo de retenção para 5 minutos ou mais a partir de um ponto de vista de homogeneidade térmica, e é mais preferível definir um tempo de retenção para 120 minutos ou menos a partir de um ponto de vista para evitar que a microestrutura se torne grosseira.
[0076] A razão pela qual a taxa de resfriamento após o reaque- cimento e a manutenção é definida igual ou acima de uma taxa de resfriamento ao ar é gerar a transformação de martensita evitando- se a precipitação de nitretos de carbono ou intermetálicos em uma etapa de resfriamento. A razão pela qual a temperatura de manutenção de resfriamento é definida para 100°C ou abaixo é obter uma quantidade de martensita necessária para alcançar uma resistência desejada.
[0077] A microestrutura obtida nesse estado temperado exibe duas fases que consiste em uma fase de martensita e uma fase de ferrita em que a fase x que prejudica a tenacidade é apresentada como precipitados, e 30% em volume ou menos de austenita retida (Y) podem ser apresentados na microestrutura.
[0078] Na presente invenção, o tratamento ao artêmpera é realizado repetidamente. Isto é, na presente invenção, o tratamento ao ar- têmpera é realizado diversas vezes. Em relação a tal tratamento ao artêmpera realizado diversas vezes, é preferível que o tratamento ao artêmpera seja realizado diversas vezes sob a condição que o têmpera da temperatura de aquecimento (temperatura ao artêmpera) é alterado em dois níveis diferentes ou mais preferencialmente em cada tratamento ao artêmpera do que o caso em que cada tratamento ao ar- têmpera é realizado sob as mesmas condições. Isso se deve ao fato de que uma porcentagem de ferrita em equilíbrio difere dependendo dos respectivos níveis de tratamentos ao artêmpera de modo que a formação de ferrita ou a formação de austenita aconteça de modo a atingir um estado de equilíbrio correspondente aos respectivos níveis de tratamentos através dos quais a microestrutura gerada é refinada. Uma temperatura ao artêmpera para qualquer um dentre o segundo tratamento ao artêmpera e o tratamento ao artêmpera posterior é definida em uma temperatura na qual a fase x e M23C6 (M = Fe, Mo, Cr) desaparecem ou acima. A temperatura ao artêmpera preferencial no segundo tratamento ao artêmpera e no tratamento ao artêmpera pos- terior é definida para 960°C a 1.060°C. Por exemplo, em qualquer um dentre o segundo tratamento ao artêmpera e o tratamento ao artêmpe- ra posterior, o tubo de aço inoxidável é reaquecido e é mantido a 960°C a 1.060°C e, depois disso, resfriado a 100°C ou abaixo a uma taxa de resfriamento igual ou acima de uma taxa de resfriamento ao ar. Realizando-se a segunda têmpera, o Y retida pode estar presente em uma microestrutura de fase 2 de base formada de martensita e fer- rita. Esse tratamento corresponde ao "tratamento realizado a uma temperatura que excede uma temperatura na qual a fase x e M23C6 são dissolvidas" e, portanto, esse tratamento pode ser um tratamento ao artêmpera final.
[0079] A tenacidade é adicionalmente aprimorada repetindo-se o tratamento ao artêmpera duas vezes ou mais. Devido à razão de que a presença de fase x e M23C6 afeta adversamente a tenacidade e a resistência à SSC, o tratamento ao artêmpera final é realizado a uma temperatura que excede uma temperatura na qual a fase x e M23C6 são dissolvidas.
[0080] O tratamento de revenimento é realizado para conferir tenacidade ao tubo de aço inoxidável de alta resistência.
[0081] Através do tratamento de revenimento, a microestrutura contém uma fase de martensita, uma fase de ferrita e uma pequena quantidade (30% ou menos) de fase de austenita retida. Como resultado, é possível adquirir um tubo de aço inoxidável de alta resistência que tem uma resistência desejada, alta tenacidade e excelente resistência à corrosão. Quando uma temperatura de revenimento excede uma temperatura tão alta quanto o ponto Ac1, uma fase de martensita em um estado temperado é gerada de modo que uma alta resistência desejada, alta tenacidade e excelente resistência à corrosão não sejam garantidas e, portanto, a temperatura de revenimento é definida para 700°C ou abaixo. É preferencial definir a temperatura de reveni- mento para 500°C ou acima a partir de um ponto de vista de tenacidade e resistência à SSC.
[0082] O momento em que o tratamento de revenimento é realizado vem após os tratamentos ao artêmpera repetidos duas vezes ou mais (isto é, após o tratamento ao artêmpera final) ou após cada tratamento ao artêmpera (isto é, o tratamento é repetido duas vezes ou mais em ordem de tratamento ao artêmpera e tratamento de reveni- mento).
[0083] O tubo de aço inoxidável de alta resistência obtido pelo método de fabricação mencionado acima é explicado.
3. TUBO DE AÇO INOXIDÁVEL DE ALTA RESISTÊNCIA
[0084] O tubo de aço inoxidável de alta resistência tem a mesma composição que um material de partida. Consequentemente, a com-posição do tubo de aço inoxidável de alta resistência pode ser ajustada ajustando-se a composição do aço como material de partida.
[0085] Para permitir que o tubo de aço inoxidável de alta resistência da presente invenção garanta a alta resistência, a microestrutura tem duas fases, isto é, uma fase de martensita e uma fase de ferrita. Para aprimorar a resistência à corrosão e para garantir a trabalhabili- dade a quente, a microestrutura inclui principalmente duas fases de martensita e ferrita, e contém de 10 a 60% em volume de fase de ferri- ta. Isso se deve ao fato de que quando a fase de ferrita é menor do que 10% em volume, a trabalhabilidade a quente é deteriorada, enquanto que quando a fase de ferrita excede 60% em volume, a resistência é reduzida. A% em volume de fase de ferrita é preferencialmente definida para 15 a 50% em volume. Como uma segunda fase diferente de uma fase de ferrita, 30% em volume ou menos de fase de austenita retida podem estar contidos. Visto que a fase x (fase chi) afeta adversamente a tenacidade e a resistência à SSC (resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto), é preferencial definir uma quantidade de fase x tão pequena quanto possível. Na presente invenção, uma quantidade permissível de fase x é 1% em volume ou menos.
[0086] A partir de um ponto de vista de aprimoramento de tenacidade, é preferível definir um tamanho de grão médio de martensita para 6,0 μm ou menos. Um método de EBSD é usado como um método para medir um tamanho de grão médio de martensita. Os grãos que têm diferença de orientação de 15 graus ou mais medidos através do método de EBSD também são reconhecidos como um grão, e o tamanho de grão médio é obtido por ponderação com uma área de cada grão.
[0087] A microestrutura mencionada acima pode preferencialmente ter uma interface ferrita-martensita. A partir de um ponto de vista de aprimoramento de tenacidade, é preferível que o teor de Mo na interface seja três ou mais vezes maior do que o teor de Mo do tubo de aço.
[0088] Adicionalmente, a partir de um ponto de vista de aprimoramento de tenacidade, é preferível que o teor de W na interface seja três ou mais vezes maior do que o teor de W do tubo de aço.
[0089] O teor de Mo e o teor de W na interface ferrita-martensita são obtidos medindo-se a interface por um método referido como uma análise quantitativa com o uso de um EDX sob observação de filme fino TEM.
[0090] O tubo de aço inoxidável de alta resistência que tem a composição mencionada acima e a microestrutura tem as seguintes características.
[0091] O tubo de aço inoxidável de alta resistência da presente invenção pode ter 30 J ou mais de energia absorvida de Charpy a uma temperatura de -10°C. A energia absorvida de Charpy é medida por um método de acordo com ISO148-1.
[0092] Adicionalmente, o tubo de aço inoxidável de alta resistência da presente invenção pode ter a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto na qual um corpo de prova não é rompido por 720 horas ou mais no seguinte teste de resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto.
TESTE DE RESISTÊNCIA AO TRINCAMENTO POR CORROSÃO SOB TENSÃO DE SULFETO
[0093] Um teste de resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto é realizado sob uma condição em que um corpo de prova que tem uma porção paralela de 25,4 mm e um diâmetro de 6,4 mm que é cortado a partir do tubo de aço inoxidável de alta resistência é submerso em uma solução aquosa preparada adicionando-se um ácido acético e acetato de sódio a 20% em massa de solução aquosa de NaCl (em uma atmosfera com temperatura de líquido: 20°C, H2S: 0,1 de pressão atmosférica, CO2: 0,9 de pressão atmosférica) e que controla um valor de pH a 3,5, e uma tensão aplicada é 90% de uma tensão de escoamento.
[0094] Um tubo de aço inoxidável de alta resistência da presente invenção pode ter uma espessura de 19,1 mm ou mais.
[0095] A razão pela qual a tenacidade é aprimorada aplicando-se o tratamento térmico mencionado acima é considerada conforme a seguir.
(a) REFINO DE MARTENSITA
[0096] Devido ao tratamento ao artêmpera repetido, a martensita repete a transformação para a austenita e a transformação para a mar- tensita novamente e, portanto, a microestrutura de martensita é refinada de modo que a tenacidade seja aprimorada.
(b) REDUÇÃO DE QUANTIDADE DE FERRITA
[0097] Quando uma temperatura ao artêmpera diferente de uma temperatura ao artêmpera final é mais baixa do que a temperatura ao artêmpera final e um tempo de retenção (tempo de encharque) para temperar é longo, uma porcentagem de ferrita é reduzida. Quando o tempo de retenção (tempo de encharque) para temperar na temperatura ao artêmpera final é curto, a porcentagem de ferrita é mantida em um estado reduzido de modo que a tenacidade seja aprimorada.
(c) REFORÇO DE INTERFACE ENTRE A FASE DE MARTENSITA E A FASE DE FERRITA
[0098] Quando a temperatura de tratamento ao artêmpera antes do tratamento ao artêmpera final se encaixa em uma faixa de tempe-ratura em que a fase x e M23C6 são precipitados, os precipitados mencionados acima precipitam na interface entre uma fase de mar- tensita e uma fase de ferrita. Ajustando-se a temperatura ao artêmpe- ra final para uma temperatura na qual a fase x desaparece ou mais, os precipitados são dissolvidos. No presente contexto, a fase x e M23C6 contêm grandes quantidades de Mo e W. Consequentemente, o teor de Mo e o teor de W na interface entre uma fase de martensita e uma fase de ferrita após os precipitados descritos acima serem dissolvidos são aumentados. Consequentemente, é considerado que a interface entre uma fase de martensita e uma fase de ferrita é reforçada de modo que a tenacidade seja aprimorada. As temperaturas de precipitação nas quais a fase x e M23C6 precipitam podem ser obtidas executando-se um cálculo de diagrama de fase de equilíbrio ou executando-se o tratamento ao artêmpera em várias temperaturas e observando para confirmar a presença ou não presença de fase x e M23C6 em amostras.
Exemplo 1
[0099] O aço fundido que tem uma composição mostrada na Tabela 1 é produzido por um conversor, e o aço fundido é moldado em um tarugo (matéria-prima de tubo de aço) por um método contínuo de moldagem, o tarugo é submetido à laminação a quente de acordo com um processo de moinho de tampão Mannesmann de modo que um tubo sem costura de aço que tem um diâmetro externo de 273 mm e uma espessura de parede de 26,25 mm seja obtido. Uma amostra é cortada a partir do tubo sem costura de aço obtido, e os tratamentos ao artêmpera e de revenimento são aplicados à amostra sob as condições mostradas na Tabela 2-1. TABELA 1
Figure img0001
Figure img0002
Nota: o sublinhado indica valores que não se encaixam no escopo da presente invenção.
[00100] Um corpo de prova para uso de observação de microestru- tura é cortado a partir da amostra à qual os tratamentos ao artêmpera e de revenimento foram aplicados da maneira mostrada acima. Uma porcentagem de fase de ferrita é obtida pelo seguinte método. O corpo de prova para uso de observação de microestrutura mencionado acima é marcado com reagente Vilella, a microestrutura é observada por um microscópio eletrônico do tipo varredura (SEM) em uma magnifica- ção de 1.000 vezes, e uma razão de área (%) de fase de ferrita medida com o uso de um dispositivo de análise de imagem é definida como uma razão de volume (%) de fase de ferrita.
[00101] Uma porcentagem da estrutura de austenita retida é medida com o uso de um método de difração de raios X. Um corpo de prova para uso de medição é cortado a partir da amostra à qual os tratamentos ao artêmpera e de revenimento foram aplicados. As intensidades integrais de raios X difratados de (220) plano de Y (gama) e (211) plano de α (alfa) do corpo de prova são medidas, e convertidas com o uso da seguinte fórmula (1)
Figure img0003
[00102] Iα: intensidade integral de α, Rα: cálculo teórico cristalográ- fico de α, Iy: intensidade integral de y, Ry: cálculo teórico cristalográfi- co de y.
[00103] Uma porcentagem de fase de martensita é calculada como um saldo diferente dessas fases.
[00104] Um corpo de prova de tira 5CT especificado por padrão API é cortado a partir da amostra à qual os tratamentos ao artêmpera e de revenimento foram aplicados, e características trativas (tensão de escoamento YS, resistência à tração TS) são obtidas executando-se um teste de tensão de acordo com a norma API (norma de American Petroleum Institute). Adicionalmente, uma barra de teste entalhada em V (espessura: 10 mm) é cortada a partir da amostra à qual os tratamen- tos ao artêmpera e de revenimento foram aplicados de acordo com JIS Z 2242, um teste de impacto de Charpy é aplicado à barra de teste entalhada em V, e a energia absorvida vE-10 (J) a uma temperatura de - 10°C é obtida para avaliação.
[00105] Adicionalmente, um corpo de prova de corrosão que tem uma espessura de 3 mm, uma largura de 30 mm e um comprimento de 40 mm é preparado a partir da amostra à qual os tratamentos ao ar- têmpera e de revenimento foram aplicados por usinagem, e um teste de corrosão é aplicado ao corpo de prova de corrosão.
[00106] O teste de corrosão é executado sob a condição de que o corpo de prova é submerso em 20% em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura de solução: 230°C, atmosfera de gás de CO2 de 100 de pressão atmosférica) que é uma solução de teste mantida em uma autoclave, e um período de encharque é definido para 14 dias. Um peso do corpo de prova após o teste é medido, e uma taxa de cor-rosão é obtida através do cálculo com base na redução de peso antes e após o teste de corrosão.
[00107] Adicionalmente, um corpo de prova de barra arredondada que tem um diâmetro de 6,4 mm é preparado por usinagem a partir da amostra à qual os tratamentos ao artêmpera e de revenimento foram aplicados de acordo com o método A norma NACE TM0177, e um teste de resistência ao trincamento por corrosão sob tensão é executado.
[00108] O teste de resistência ao trincamento por corrosão sob tensão é executado sob a condição de que um corpo de prova é submerso em um líquido de teste: isto é, uma solução aquosa preparada adicionando-se um ácido acético e um acetato de sódio a 20% em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura de solução: 20°C, H2S: 0,1 de pressão atmosférica, CO2: 0,9 de pressão atmosférica) e que controla um valor de pH a 3,5. Um período durante o qual o corpo de prova é submerso no líquido de teste é definido para 720 horas. 90% de tensão de escoamento são aplicados ao corpo de prova como uma tensão aplicada. A presença ou não presença de trincamento é observada em relação ao corpo de prova após o teste.
[00109] O resultado obtido é mostrado na Tabela 2-1 e na Tabela 22. A Tabela 2-1 e a Tabela 2-2 são partes de uma tabela contínua. TABELA 2-1
Figure img0004
Figure img0005
*1 temperatura de manutenção de resfriamento de água: 100°C ou abaixo. - O sublinhado indica valores que não se encaixam no escopo da presente invenção. TABELA 2-2
Figure img0006
Figure img0007
[00110] Na Tabela 1, o tipo de aço J e o tipo de aço K são aços para comparação, em que Mo e Ni respectivamente não se encaixam no escopo da presente invenção. A Tabela 2-1 mostra as condições de tratamento térmico realizado. O tratamento ao artêmpera ou os trata-mentos ao artêmpera e de revenimento realizados na primeira vez são descritos na coluna de tratamento térmico 1, e os tratamentos ao ar- têmpera e de revenimento finais são descritos na coluna de tratamento térmico 2. Os tubos de aço No 1 a 4, No 6 a 9 e Nos 11 e 12 são tubos de aço aos quais o tratamento térmico de tipo QTQT, em que o tratamento ao artêmpera e de revenimento é realizado duas vezes, são aplicados, os tubos de aços Nos 5 e 10 são tubos de aço aos quais o tratamento térmico do tipo QQT em que somente a têmpera é realizada no tratamento térmico de primeira vez e o tratamento ao artêmpera e de revenimento é realizado na segunda vez de tratamento de calor (final) é aplicado. O tubo de aço No 13 é um tubo de aço de exemplo comparativo em que o tratamento ao artêmpera e de revenimento é realizado somente uma vez.
[00111] Todos os exemplos da presente invenção fornecem excelentes tubos sem costura que exibem alta resistência em que a tensão de escoamento é de 758 MPa ou mais e a resistência à tração é de 827 MPa ou mais, alta tenacidade em que a energia absorvida vE-10 a -10°C é de 30 J ou mais, e excelente resistência à corrosão (resistência à corrosão de gás ácido carbônico) em um ambiente de corrosão de alta temperatura que contém CO2 e Cl- com uma taxa de corrosão de 0,127 mm/a (ano) ou menos, e que exibe adicionalmente excelente resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto sem trincar mesmo em uma atmosfera contendo H2S. Por outro lado, os exemplos comparativos que não se encaixam no escopo da presente invenção exibem diversos defeitos tal como um defeito em que a alta resistência não pode ser obtida, um defeito em que a resistência à cor- rosão é reduzida, um defeito em que a tenacidade de baixa temperatura é deteriorada ou um defeito em que a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto é reduzida.

Claims (4)

1. Método para fabricar um tubo de aço inoxidável de alta resistência com uma tensão de escoamento igual ou superior a 758 MPa, caracterizado pelo fato de que compreende; conformar um aço em um tubo de aço que tem um tamanho predeterminado, o aço consistindo em uma composição que consiste em em % em massa de 0,005 a 0,05% de C, de 0,05 a 1,0% de Si, de 0,2 a 1,8% de Mn, de 0,03% ou menos de P, de 0,005% ou menos de S, de 14 a 20% de Cr, de 1,5 a 10% de Ni, de 1 a 5% de Mo, de 0,5% ou menos de V, de 0,15% ou menos de N, de 0,01% ou menos de O, de 0,002 a 0,1% de Al, 0,5% ou mais e 3% ou menos de W, opcionalmente 3,5% ou menos de Cu, opcionalmente pelo menos um selecionado de 0,5% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti e 0,01% ou menos de B, e ainda opcionalmente pelo menos um selecionado de 0,01% ou menos de Ca, 0,01% ou menos de terras raras e 0,2% ou menos de Zr, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, aplicar um tratamento ao artêmpera duas vezes ou mais ao tubo de aço em que o tubo de aço é temperado reaquecendo-se a uma temperatura de 750°C ou acima e resfriando-se a uma temperatura de 100°C ou abaixo em uma taxa de resfriamento igual ou acima de uma taxa de resfriamento ao ar, em que o tratamento ao artêmpera final dentre os tratamentos ao artêmpera é realizado rea- quecendo-se a uma temperatura de 960°C, na qual a fase x e M23C6 desaparecem, até no máximo 1060°C, e aplicar um tratamento de revenimento em que o tubo de aço é revenido a uma temperatura de 700°C ou abaixo.
2. Método para fabricar um tubo de aço inoxidável de alta resistência com uma tensão de escoamento igual ou superior a 758 MPa, caracterizado pelo fato de que compreende; conformar um aço em um tubo de aço que apresentaum tamanho predeterminado, o aço consistindo em uma composição que consiste em % em massa de 0,005 a 0,05% de C, de 0,05 a 1,0% de Si, de 0,2 a 1,8% de Mn, de 0,03% ou menos de P, de 0,005% ou menos de S, de 14 a 20% de Cr, de 1,5 a 10% de Ni, de 1 a 5% de Mo, de 0,5% ou menos de V, de 0,15% ou menos de N, de 0,01% ou menos de O, de 0,002 a 0,1% de Al, 0,5% ou mais e 3% ou menos de W, opcionalmente 3,5% ou menos de Cu, opcionalmente pelo menos um selecionado de 0,5% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti e 0,01% ou menos de B, e ainda opcionalmente pelo menos um selecionado de 0,01% ou menos de Ca, 0,01% ou menos de terras raras e 0,2% ou menos de Zr, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, e aplicar um tratamento ao artêmpera seguido por um tra-tamento de revenimento duas vezes ou mais em que o tubo de aço é temperado reaquecendo-se a uma temperatura de 750°C ou acima e resfriando-se a uma temperatura de 100°C ou abaixo em uma taxa de resfriamento igual ou acima de uma taxa de resfriamento ao ar, e revenido a uma temperatura de 700°C ou abaixo, em que o tratamento ao artêmpera final dentre os tratamentos ao artêmpera é realizado reaquecendo-se a uma temperatura de 960°C, na qual a fase X e M23C6 desaparecem até no máximo 1060°C.
3. Método para fabricar um tubo de aço inoxidável de alta resistência, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que quando o tratamento ao artêmpera é aplicado duas vezes ou mais, a temperatura de reaquecimento é definida pelo menos em dois níveis diferentes.
4. Tubo de aço inoxidável de alta resistência com uma tensão de escoamento igual ou superior a 758 MPa, caracterizado pelo fato de que consiste em; uma composição que consiste em % em massa de 0,005 a 0,05% de C, de 0,05 a 1,0% de Si, de 0,2 a 1,8% de Mn, de 0,03% ou menos de P, de 0,005% ou menos de S, de 14 a 20% de Cr, de 1,5 a 10% de Ni, de 1 a 5% de Mo, de 0,5% ou menos de V, de 0,15% ou menos de N, de 0,01% ou menos de O, de 0,002 a 0,1% de Al, 0,5% ou mais e 3% ou menos de W, opcionalmente 3,5% ou menos de Cu, opcionalmente pelo menos um selecionado de 0,5% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti e 0,01% ou menos de B, e ainda opcionalmente pelo menos um selecionado de 0,01% ou menos de Ca, 0,01% ou menos de terras raras e 0,2% ou menos de Zr, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, e apresenta uma espessura de 19,1 mm ou mais, uma energia absorvida de Charpy vE-10 de 30 J ou mais a uma temperatura de -10°C, e uma resistência ao trincamento por corrosão sob tensão de sulfeto, em que um corpo de prova não é rompido por 720 horas ou mais em um ensaio de trincamento por corrosão sob tensão em presença de sulfeto que é realizado sob uma condição em que um corpo de prova de barra arredondada cortado a partir do tubo de aço inoxidável de alta resistência em conformidade com uma provisão de um método A da norma NACE-TM0177 é submerso em uma solução aquosa preparada adicionando-se um ácido acético e acetato de sódio a 20% em massa de solução aquosa líquida de NaCl,temperatura é de 20°C, H2S está a 0,1 atm e CO2 está a 0,9 atm em uma atmosfera e controlando-se um valor de pH da mesma a 3,5, e uma tensão aplicada é 90% de uma tensão de escoamento, e a microestrutura inclui principalmente duas fases de martensita e ferrita, e contém 10 a 60 % em volume de ferrita, 30% em volume ou menos de austenita, 1% em volume ou menos de fase x, e uma interface ferrita-martensita, em que cada teor de Mo e W na interface ferrita-martensita é três ou mais vezes maior que cada teor de Mo e W do tubo de aço, e em que um tamanho médio de grão de martensita é de 6,0 μm ou abaixo.
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