BR112016027036B1

BR112016027036B1 - Tubo de aço inoxidável sem emenda de alta resistência para artigos tubulares de campo petrolífero e método para fabricação do mesmo

Info

Publication number: BR112016027036B1
Application number: BR112016027036-3A
Authority: BR
Inventors: Kazuki FUJIMURA; Yasuhide Ishiguro; Tetsu Nakahashi; Hideo Sato
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2021-04-13
Also published as: CN106414785B; JP6227664B2; MX2016015099A; EP3121306B1; US10329633B2; EP3121306A4; CN106414785A; BR112016027036A2; JPWO2015178022A1; WO2015178022A1; EP3121306A1; US20170096722A1

Abstract

tubo de aço inoxidável sem emenda de alta resistência para artigos tubulares de campo petrolífero e método para fabricação do mesmo. é proporcionado um tubo de aço inoxidável sem emenda de alta resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, excelente em termos de trabalhabilidade a quente, resistência à rachadura de tensão de sulfureto e resistência à corrosão e um método para a fabricação de tubos de aço. o tubo de aço tem uma composição química contendo cr e ni de modo que a relação de cr/ni (menor igual) 5,3 é satisfeita e uma microestrutura que inclui principalmente uma fase martensítica temperada, na qual uma microestrutura de camada de superfície inclui uma fase que parece branca quando submetida à gravura com uma solução de gravura vilella, que tem uma espessura na direção da espessura de parede a partir da superfície externa do tubo de 10 (mi)m ou mais e 100 (mi)m ou menos, e que se dispersa na superfície externa do tubo em uma quantidade de 50% ou mais em termos de fração de área. a composição química pode ser uma composição química contendo, em % de massa, c: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos, si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos, mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, p: 0,02% ou menos, s: 0,005% ou menos, cr: 11% ou mais e 18% ou menos, ni: 0,10% ou mais e 8,0% ou menos, mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, e o restante sendo fe e impurezas inevitáveis.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero o qual pode ser preferivelmente usado para poços de petróleo e poços de gás em ambientes corrosivos muito severos contendo dióxido de carbono (CO2), íons de cloro (Cl-), e assim por diante, e a um método para fabricação do tubo de aço, especificamente, para aperfeiçoamento de trabalhabilidade a quente, resistência à rachadura de tensão de sulfureto, e resistência à corrosão.

FUNDAMENTOS DA ARTE

[002] Atualmente, os campos petrolíferos profundos os quais nunca foram considerados, campos de gás ácido cujo desenvolvimento foi abandonado devido aos seus ambientes corrosivos severos, e assim por diante estão sendo ativamente desenvolvidos em uma escala global do ponto de vista de uma elevação acentuada no preço do óleo cru e à exaustão de recursos de petróleo que se antecipa para um futuro próximo. Tais campos de petróleo e campos de gás geralmente são encontrados em grande profundidade no solo e em ambientes corrosivos severos nos quais a atmosfera tem uma elevada temperatura e contém CO2, Cl-, e assim por diante. Portanto, como um tubo de aço para artigos tubulares de campo petrolífero que são usados para perfurar tais campos petrolíferos e campos de gás, existe uma forte demanda por um tubo de aço sem emenda que tenha não apenas uma elevada resistência correspondendo a uma tensão de escoamento superior a 654 MPa (95 ksi), mas também excelente resistência à corrosão.

[003] Em resposta a essas exigências, por exemplo, a Literatura de Patente 1 descreve aço inoxidável martensítico excelente em termos de resistência à corrosão e resistência à trincas por tensão de sulfureto. O aço inoxidável martensítico de acordo com a Literatura de Patente 1 é aço inoxidável martensítico excelente em termos de resistência à corrosão e resistência à trincas por tensão de sulfureto tendo uma composição química que contém, em % em peso, C: 0,005% a 0,05%, Si: 0,05% a 0,5%, Mn: 0,1% a 1,0%, P: 0,025% ou menos, S: 0,015% ou menos, Cr: 10% a 15%, Ni: 4,0% a 9,0%, Cu: 0,5% a 3%, Mo: 1,0% a 3,0%, Al: 0,005% a 0,2%, e N: 0,005% a 0,1%, nos quais a condição de que equivalente de Ni seja -10 ou mais é satisfeita, e uma microestrutura incluindo uma fase martensítica revenida, uma fase martensítica, e uma fase austenítica retida, na qual a soma da fração de uma fase martensítica revenida e a fração de uma fase martensítica é de 60% a 90%, e a Literatura de Patente 1 afirma que é possível fabricar o aço inoxidável martensítico mediante realização de um tratamento a quente de duas etapas que inclui um tratamento a quente em uma temperatura igual ou inferior a uma temperatura na qual uma fração de fase austenítica é de 80% e um tratamento a quente em uma temperatura igual ou inferior a uma temperatura na qual uma fração de fase austenítica é de 60%. A Literatura de Patente 1 afirma que, com isso, é possível obter excelente trabalhabilidade a quente, tensão de 551 MPa a 861 MPa (80 ksi a 110 ksi), resistência aperfeiçoada à corrosão em um ambiente de dióxido de carbono aquoso, e resistência à trincas por tensão de sulfureto aperfeiçoada em um ambiente de sulfureto de hidrogênio aquoso.

[004] Além disso, a Literatura de Patente 2 descreve um tubo de aço inoxidável para artigos tubulares de campo petrolífero. O tubo de aço de acordo com a Literatura de Patente 2 é um tubo de aço inoxidável para artigos tubulares de campo petrolífero excelentes em termos de resistência à corrosão que tem uma composição química contendo, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,50% ou menos, Mn: 0,20% a 1,80%, Cr: 14,0% a 18,0%, Ni: 5,0% a 8,0%, Mo: 1,5% a 3,5%, Cu: 0,5% a 3,5%, Al: 0,05% ou menos, V: 0,20% ou menos, N: 0,01% a 0,15%, e O: 0,006% ou menos, nas quais as relações Cr + 0,65Ni + 0,6Mo + 0,55Cu -20C > 18,5 e Cr + Mo + 0,3Si -43,5C - 0,4Mn - Ni - 0,3Cu -9N < 11 são satisfeitas, e a Literatura de Patente 2 afirma que é possível obter o tubo de aço mediante realização, após um processo de fabricação de tubo ter sido realizado, de um tratamento de resfriamento brusco que inclui realizar aquecimento até uma temperatura igual ou superior à temperatura de transformação de Ac3 e então realizar resfriamento até temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento igual ou maior do que aquela do resfriamento do ar e realizando um tratamento de revenimento em uma temperatura igual ou inferior à temperatura de transformação de Ac1. A Literatura de Patente 2 afirma que, com isso, é possível obter uma elevada resistência que corresponde a uma tensão de escoamento superior a 654 MPa (95 ksi) e excelente resistência à corrosão mesmo em um ambiente corrosivo severo contendo CO2, Cl-, e assim por diante e tendo uma temperatura superior a 180 °C e igual ou inferior a 230 °C.

[005] Além disso, a Literatura de Patente 3 descreve um tubo de aço inoxidável de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero excelente em termos de resistência à corrosão. O tubo de aço de acordo com a Literatura de Patente 3 é um tubo de aço que tem uma composição química contendo, em percentagem em massa, C: 0,005% a 0,05%, Si: 0,05% a 0,5%, Mn: 0,2% a 1,8%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 18%, Ni: 1,5% a 5%, Mo: 1% a 3,5%, V: 0,02% a 0,2%, N: 0,01% a 0,15%, e O: 0,006% ou menos, na qual as relações Cr + 0,65Ni + 0,6Mo + 0,55Cu -20C > 19,5 e Cr + Mo + 0,3Si - 43,5C - 0,4Mn - Ni - 0,3Cu -9N > 11,5 são satisfeitas e, preferivelmente, uma microestrutura incluindo uma fase martensítica como uma fase de base, uma fase de ferrita em uma quantidade de 10% a 60% ou mais em termos de uma fração de volume e, opcionalmente, uma fase austenítica retida em uma quantidade de 30% ou menos em termos de fração de volume. A Literatura de Patente 3 afirma que, com isso, é possível obter trabalhabilidade a quente aperfeiçoada de modo que trincas em um processo de fabricação de tubo são evitadas, uma resistência elevada correspondendo a uma tensão de escoamento ou superior a 654 MPa (95 ksi) e excelente resistência à corrosão mesmo em um ambiente corrosivo severo que contem CO2, Cl-, e assim por diante e com uma temperatura de 230 °C. LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE[PTL 1] Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N° 101755[PTL 2] Republicação Doméstica da Publicação Internacional PCT para Pedido de Patente N° WO2004-001082[PTL 3] Publicação de Pedido de Patente Não Examinada Japonesa N° 2005-336595

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[006] No caso das técnicas de acordo com a Literatura de Patente 1 à Literatura de Patente 3, resistência à corrosão satisfatória em relação a um ambiente corrosivo severo é proporcionada mediante adição de grande quantidade de elementos químicos de liga dispendiosa. Contudo, uma vez que a adição de grande quantidade de elementos químicos de liga causa a deterioração em trabalhabilidade a quente, existe um problema de deterioração na capacidade de fabricação de tubo.

[007] Portanto, um objetivo da presente invenção é, mediante solução dos problemas com as técnicas convencionais descritas acima, proporcionar um tubo de aço inoxidável sem emenda de alta resistência para artigos tubulares de campo petrolífero que seja barato, excelente em termos de capacidade de fabricação de tubo como um resultado de ser excelente em termos de trabalhabilidade a quente, excelente em termos de resistência à trincas por tensão de sulfureto, e excelente em termos de resistência à corrosão. Aqui, o termo “elevada resistência” se refere a uma resistência que corresponde a uma tensão de escoamento superior a 654 MPa (95 ksi). Além disso, o termo “excelente em termos de resistência à corrosão” aqui se refere a um caso onde quando a perda de peso por corrosão é determinada após uma peça de teste ter sido imersa em uma solução de teste, isto é, uma solução aquosa de NaCl de 20% em massa (tendo uma temperatura de 160 °C e uma pressão parcial de CO2 de 5,0 MPa) mantida em uma autoclave por 720 horas, a taxa de corrosão é de 0,127 mm/ano ou menos.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[008] Os presentes inventores, para alcançar o objeto descrito acima, conduziram diligentemente investigações com relação à influência de microestrutura na resistência à corrosão. Até o presente, no caso de um tubo de aço inoxidável martensítico, a resistência à corrosão desejada foi obtida mediante obtenção da estabilidade de uma película de passivação como um resultado do controle da quantidade de elementos químicos de liga tais como Cr, Mo, e Ni de modo a estar dentro de faixas apropriadas, na suposição de que distribuição uniforme de elementos químicos constituintes e microestrutura homogênea sejam obtidas. Portanto, diferentemente do caso das técnicas convencionais, os presentes inventores, ao se concentrar na microestrutura não homogênea a qual nunca foi levada em consideração, tentaram aperfeiçoar a resistência à corrosão em um tubo de aço inoxidável mediante utilização de uma microestrutura não homogênea.

[009] Como um resultado, descobriu-se que, no caso onde uma camada tendo uma microestrutura especial (microestrutura não homogênea) que é diferente de uma fase original é formada na camada de superfície externa de um tubo de aço inoxidável, há uma ocorrência de aperfeiçoamento significativo em resistência à corrosão. Essa camada é uma camada que inclui uma fase (fase branca) que parece branca quando submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella comum (ácido pícrico). Descobriu-se que essa fase branca é uma fase que inclui principalmente uma fase martensítica, que tem menos probabilidade de ser gravada por uma solução de ataque Vilella (ácido pícrico), e que é excelente em termos de resistência à corrosão. Além disso, a partir dos resultados de investigações adicionais, descobriu-se que essa fase branca é formada como um resultado da formação de uma composição química na qual Ni é relativamente concentrado comum resultado de Cr sendo despendido devido à oxidação da superfície.

[010] Portanto, os presentes inventores, mediante condução de investigações adicionais, descobriram que, mediante formação de uma microestrutura de camada de superfície na qual uma fase branca ocupa uma porção a partir da superfície até uma profundidade apropriada na direção da espessura e se dispersa na superfície do tubo em uma quantidade apropriada em termos de fração de área, é possível aperfeiçoar de forma estável a resistência à corrosão de um tubo de aço inoxidável.

[011] Além disso, os presentes inventores descobriram que, mediante formação de uma microestrutura de camada de superfície na qual uma fase branca ocupa uma porção a partir da superfície até uma profundidade apropriada na direção da espessura e se dispersa na superfície do tubo em uma quantidade apropriada em termos de fração de área, é possível aperfeiçoar a trabalhabilidade a quente e a resistência à trincas por tensão de sulfureto.

[012] Além disso, embora no caso de métodos convencionais de fabricação, a concentração de oxigênio em um forno de aquecimento antes de um processo de fabricação de tubo seja controlado de modo a estar em 1% ou menos para inibir a oxidação de uma superfície de tubo ou é deixada descontrolada de modo a ser de aproximadamente 10%, os presentes inventores descobriram que, mediante controle da concentração de oxigênio de modo a considerar um valor intermediário entre tais valores, é possível formar uma fase branca na camada de superfície tendo uma profundidade e fração de área, apropriadas. Além disso, os presentes inventores descobriram que é possível controlar a profundidade de uma fase branca mediante controle da temperatura do forno de aquecimento, tempo de aquecimento, e concentração de oxigênio.

[013] A presente invenção foi concluída com base no conhecimento descrito acima e investigações adicionais. Isto é, a matéria em estudo da presente invenção é como se segue.(1) Um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, o tubo de aço tendo uma composição química que contém Cr e Ni e uma microestrutura que inclui principalmente uma fase martensítica revenida, na qual a composição química satisfaz à expressão relacional (1) abaixo, e na qual a microestrutura de camada de superfície inclui uma fase que parece branca quando submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella, que tem uma espessura na direção de espessura de parede a partir da superfície externa do tubo de 10 μm ou mais, e 100 μm ou menos, e a qual se dispersa na superfície externa do tubo em uma quantidade de 50% ou mais em termos de fração de área.

onde Cr e Ni denotam respectivamente os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes. (2) O tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero de acordo com o item (1), o tubo de aço tendo a composição química contendo, em % de massa, C: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos, Si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos, Mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, P: 0,02% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 11% ou mais e 18% ou menos, Ni: 0,10% ou mais e 8,0% ou menos, Mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis.(3) O tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero de acordo com o item (2), o tubo de aço tendo a composição química contendo adicionalmente, em % de massa, um ou ambos selecionados entre V: 0,02% ou mais e 0,2% ou menos e N: 0,01% ou mais e 0,15% ou menos.(4) Tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero de acordo com o item (2) ou (3), o tubo de aço tendo a composição química contendo adicionalmente, em % de massa, um, ou mais selecionados do grupo entre o grupo A a grupo D abaixo.Grupo A: Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menosGrupo B: Cu: 3,5% ou menosGrupo C: um ou mais selecionados entre Nb: 0,2% ou menos, Ti: 0,3% ou menos, Zr: 0,2% ou menos, W: 3,0% ou menos, e B: 0,01% ou menosGrupo D: Ca: 0,01% ou menos(5) Um método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, o método incluindo, quando um tubo de aço sem emenda de elevada resistência é fabricado mediante aquecimento de um material de aço em um forno de aquecimento, mediante formação do material de aço em um tubo de aço sem emenda, e mediante realização de um tratamento de revenimento e um tratamento de têmpera no tubo de aço sem emenda, utilizando um material de aço contendo Cr e Ni de modo que a expressão relacional (1) abaixo é satisfeita em termos de % de massa como o material de aço, e realizando aquecimento no forno de aquecimento em uma atmosfera tendo uma concentração de oxigênio de 2% ou mais e 5% ou menos em termos de fração de volume em uma temperatura de 1.250 °C ou superior e 1.300 °C ou inferior, e o tubo de aço sem emenda de elevada resistência tendo uma microestrutura que inclui principalmente uma fase martensítica revenida, na qual uma microestrutura de camada de superfície inclui uma fase que parece branca quando submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella, que tem uma espessura na direção da espessura de parede a partir da superfície externa do tubo de 10 μm ou mais e 100 μm ou menos, e que se dispersa na superfície externa do tubo em uma quantidade de 50% ou mais em termos de fração de área.

onde Cr e Ni denotam respectivamente os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes.(6) O método de fabricar um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero de acordo com o item (5), o tubo de aço sem emenda de elevada resistência tendo a composição química contendo, por % de massa, C: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos, Si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos, Mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, P: 0,02% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 11% ou mais e 18% ou menos, Ni: 0,10% ou mais e 8,0% ou menos, Mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis.(7) O método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero de acordo com o item (6), o tubo de aço sem emenda de elevada resistência tendo a composição química contendo adicionalmente, por % de massa, um ou ambos selecionados a partir de V: 0,02% ou mais e 0,2% ou menos e N: 0,01% ou mais e 0,15% ou menos.(8) Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero de acordo com o item (6) ou (7), o tubo de aço sem emenda de elevada resistência tendo a composição química contendo adicionalmente, por % de massa, um ou mais selecionados dentre o grupo A a grupo D abaixo.Grupo A: Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menosGrupo B: Cu: 3,5% ou menosGrupo C: um ou mais selecionados dentre Nb: 0,2% ou menos, Ti: 0,3% ou menos, Zr: 0,2% ou menos, W: 3,0% ou menos, e B: 0,01% ou menosGrupo D: Ca: 0,01% ou menos

[014] Aqui, o termo “branco” na presente invenção se refere à qualidade de ter uma aparência branca em comparação com uma fase original quando observada mediante uso de um microscópio ótico comum sob condições relacionadas ao brilho e contraste em que é possível observar suficientemente a microestrutura de fase original que foi exposta pela realização do ataque. Além disso, o termo “fase original” se refere aqui a uma fase homogênea que ocupa a maior parte da porção dentro do aço exceto nas proximidades da superfície.

[015] Além disso, ataque com uma solução de ataque Vilella (ácido pícrico) é realizado mediante imersão de uma amostra em um reagente Vilella (1% em volume - ácido pícrico + 5% em volume a 15% em volume - ácido clorídrico + etanol) por vários segundos após ter polido mecanicamente a superfície da amostra mediante uso de um método de polimento com couro. Uma vez que o grau apropriado de ataque depende da microestrutura e dos elementos químicos constituintes do aço, o tempo de imersão é controlado apropriadamente de modo que a microestrutura é observada claramente mediante confirmação de que a microestrutura esteja exposta mediante uso de um microscópio ótico após o ataque ter sido realizado. Além disso, o termo “dispersão” na presente invenção se refere não apenas a um estado no qual uma fase tendo uma aparência branca se dispersa na microestrutura da camada de superfície, mas também a um espaço no qual uma fase tendo uma aparência branca cobre a microestrutura da camada de superfície.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[016] De acordo com a presente invenção, é possível fabricar um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero que tenha uma elevada resistência correspondendo a uma tensão de escoamento de 654 MPa ou mais, que tenha excelente resistência à corrosão mesmo em um ambiente corrosivo severo de elevada temperatura contendo CO2, Cl-, e assim por diante, e que seja excelente em termos de trabalhabilidade a quente e resistência à trincas por tensão de sulfureto com baixo custo e elevada produtividade, que tenha um efeito acentuado na indústria.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] A Figura 1 ilustra um dos exemplos da microestrutura nas proximidades da camada de superfície do tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[018] O tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção é um tubo de aço que tem a composição química de aço inoxidável contendo Cr e Ni de modo que a seguinte expressão relacional (1) é satisfeita.

(onde Cr e Ni denotam respectivamente os teores (% de massa) dos elementos químicos correspondentes.)

[019] No caso onde os teores de Cr e Ni não satisfazem à expressão relacional (1), uma vez que há uma diminuição na concentração relativa de Ni com relação a Cr, não é possível formar a microestrutura de camada de superfície desejada, o que torna impossível obter a resistência à corrosão desejada. Portanto, os teores de Cr e Ni são controlados de modo a satisfazer à expressão relacional (1). Aqui, é preferível que Cr/Ni seja superior a 1,5. Com isso, é possível controlar a espessura de uma fase branca (microestrutura de camada de superfície) de modo a ser de 100 μm ou menos. No caso onde a espessura de uma fase branca (microestrutura de camada de superfície) é superior a 100 μm, há deterioração em trabalhabilidade a quente.

[020] É preferível que a composição química de aço inoxidável do tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção contenha, especificamente, por % de massa, C: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos, Si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos, Mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, P: 0,02% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 11% ou mais e 18% ou menos, Ni: 0,10% ou mais e 8,0% ou menos, Mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, na qual Cr e Ni satisfazem à expressão relacional (1) acima.

[021] Em seguida, as razões para as limitações na composição química do tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção serão descritas. Em seguida, % de massa ao descrever uma composição química será referida simplesmente como “%”.C: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos

[022] C é um elemento químico importante que é relacionado à resistência do aço, e é preferível que o teor de C seja de 0,005% ou mais para se obter a resistência desejada na presente invenção. Por outro lado, no caso onde o teor de C é superior a 0,05%, há uma ocorrência de aperfeiçoamento no grau de sensitização em um processo de revenimento devido à adição de Ni. Portanto, é preferível que o teor de C seja limitado a 0,005% ou mais e 0,05% ou menos. Aqui, embora seja preferível que o teor de C seja tão pequeno quanto possível do ponto de vista de aperfeiçoamento da resistência à corrosão, é mais preferível que o teor de C seja de 0,03% ou mais e 0,05% ou menos se considerando o equilíbrio entre o aperfeiçoamento da resistência à corrosão e a obtenção estável de resistência.Si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos

[023] Si é um elemento químico que funciona como um agente desoxidante, e é preferível que o teor de Si seja de 0,05% ou mais para realizar tal efeito. Por outro lado, no caso onde o teor de Si é superior a 1,50%, há deterioração em resistência à corrosão de CO2, e a um caso de deterioração em trabalhabilidade a quente. Portanto, é preferível que o teor de Si seja limitado a 0,05% ou mais e 1,50% ou menos. É mais preferível que o teor de Si seja de 0,10% ou mais. Além disso, é mais preferível que o teor de Si seja de 0,50% ou menos.Mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos

[024] Mn é um elemento químico que tem uma função de melhorar a resistência, e é preferível que o teor de Mn seja de 0,2% ou mais para que se obtenha a resistência desejada na presente invenção. Por outro lado, no caso onde o teor de Mn é superior a 1,8%, há um efeito negativo sobre a tenacidade. Portanto, é preferível que o teor de Mn seja limitado a 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, ou mais preferivelmente, 0,2% ou mais e 1,6% ou menos.P: 0,02% ou menos

[025] Uma vez que P é um elemento químico que tem uma função de deteriorar toda a resistência à corrosão de CO2, resistência à trincas por corrosão sob tensão de CO2, resistência à corrosão por pites, e resistência à trincas por tensão de sulfureto, é preferível que o teor de P seja tão pequeno quanto possível na presente invenção. Contudo, no caso onde o teor de P é excessivamente pequeno, há aumento nos custos de refino. Portanto, é preferível que o teor de P seja de 0,005% ou mais, o qual está dentro de uma faixa realizável industrialmente em custo comparativamente baixo. Além disso, no caso onde o teor de P é de 0,02% ou menos, os graus de deterioração em resistência à corrosão de CO2, resistência à trincas por corrosão sob tensão de CO2, resistência à corrosão por pites, e resistência à trincas por tensão de sulfureto são aceitáveis. Portanto, é preferível que o teor de P seja limitado a 0,02% ou menos, ou mais preferivelmente de 0,01% ou menos.S: 0,005% ou menos

[026] Uma vez que S é um elemento químico que tem uma função de deteriorar significativamente a produtividade em um processo de fabricação de tubo de aço como um resultado de deteriorar significativamente a trabalhabilidade a quente do aço, é preferível que o teor de S seja tão pequeno quanto possível. Contudo, no caso onde o teor de S é excessivamente pequeno, há aumento nos custos de refino. Portanto, é preferível que o teor de S seja de 0,001% ou mais, o qual está dentro de uma faixa realizável industrialmente em custo comparativamente baixo. Aqui, no caso onde o teor de S é de 0,005% ou menos, é possível fabricar um tubo de aço mediante uso de um processo de fabricação comum. Portanto, é preferível que o teor de S seja limitado a 0,005% ou menos, ou mais preferivelmente de 0,002% ou menos.Cr: 11% ou mais e 18% ou menos

[027] Cr é um elemento químico que tem uma função de aperfeiçoar a resistência à corrosão mediante formação de uma película de proteção na superfície do aço e o qual, especificamente, contribui para aperfeiçoar a resistência à corrosão de CO2 e resistência à trincas por corrosão sob tensão de CO2. Na presente invenção, é preferível que o teor de Cr seja de 11% ou mais do ponto de vista de aperfeiçoamento da resistência à corrosão em alta temperatura. Por outro lado, no caso onde o teor de Cr é superior a 18%, há deterioração em trabalhabilidade a quente, e há uma ocorrência de diminuição em resistência ao escoamento. Portanto, é preferível que o teor de Cr seja limitado a 11% ou mais e 18% ou menos, ou mais preferivelmente de 11,5% ou mais e 18% ou menos.Ni: 0,10% ou mais e 8,0% ou menos

[028] Ni é um elemento químico que tem uma função de aperfeiçoar a resistência à corrosão de CO2, resistência à trincas por corrosão sob tensão de CO2, resistência à corrosão por pites, e resistência à trincas por tensão de sulfureto mediante aperfeiçoamento da resistência de uma película de proteção formada na superfície do aço e que melhora a resistência do aço através de reforço de solução sólida. Tais efeitos são realizados no caso onde o teor de Ni é de 0,10% ou mais. Por outro lado, no caso onde o teor de Ni é superior a 8,0%, uma vez que há deterioração na estabilidade de uma fase martensítica, há uma ocorrência de deterioração em resistência. Portanto, é preferível que o teor de Ni seja limitado a 0,10% ou mais e 8,0% ou menos, mais preferivelmente 2,0% ou mais e 8,0% ou menos, ou ainda mais preferivelmente 3,5% ou mais e 7,0% ou menos.

[029] Aqui, é preferível que os teores de Cr e Ni do tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção sejam controlados de modo a estarem compreendidos nas faixas descritas acima e controlados de modo a satisfazer à expressão relacional (1) acima.Mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos

[030] Mo é um elemento químico que tem uma função de melhorar a resistência (resistência à corrosão por pites) à corrosão por pites que é causada pelos íons de cloro (Cl-). Para realizar tal efeito, é preferível que o teor de Mo seja de 0,6% ou mais. No caso onde o teor de Mo é inferior a 0,6%, há uma ocorrência de resistência insuficiente à corrosão em um ambiente corrosivo severo de alta temperatura. Por outro lado, no caso onde o teor de Mo é superior a 3,5%, há uma ocorrência de deterioração em resistência. Aqui, como Mo é um elemento químico caro, há aumento nos custos de material no caso onde o teor de Mo é grande. Portanto, é preferível que o teor de Mo seja limitado a 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, ou mais preferivelmente de 0,6% ou mais e 2,8% ou menos.

[031] Embora a composição química descrita acima seja a composição química básica, em adição à composição química básica, um ou os dois selecionados entre V: 0,02% ou mais e 0,20% ou menos e N: 0,01% ou mais e 0,15% ou menos e/ou um, mais selecionado entre o grupo A a grupo D podem ser adicionados como elementos químicos seletivos.

[032] Um ou ambos selecionados entre V: 0,02% ou mais e 0,2% ou menos e N: 0,01% ou mais e 0,15% ou menosV e N são, ambos, elementos químicos que melhoram a resistência à corrosão, e um ou ambos selecionados entre esses elementos químicos podem ser acrescentados seletivamente na presente invenção.

[033] V é um elemento químico que melhora a resistência à corrosão e resistência à rachadura de corrosão por tensão e que tem uma função de melhorar a resistência do ar. Tais efeitos são acentuadamente realizados no caso onde o teor de Z é de 0,02% ou mais. Por outro lado, no caso onde o teor de V é superior a 0,2%, há uma ocorrência de deterioração em tenacidade. Portanto, no caso onde V é adicionado, é preferível que o teor de V seja limitado a 0,02% ou mais e 0,2% ou menos, ou mais preferivelmente 0,02% ou mais e 0,08% ou menos.

[034] N é um elemento químico que tem uma função de melhorar significativamente a resistência à corrosão por pites. Embora N normalmente esteja contido no aço como uma impureza inevitável em uma quantidade inferior a aproximadamente 0,01%, para realizar tal efeito na presente invenção, o teor de N é definido como sendo de 0,01% ou mais. Por outro lado, no caso onde o teor de N é superior a 0,15%, há deterioração em tenacidade como um resultado da formação de diversos nitretos. Portanto, no caso onde N é particularmente adicionado, é preferível que o teor de N seja limitado a 0,01% ou mais e 0,15% ou menos. É mais preferível que o teor de N seja de 0,02% ou mais. Além disso, é mais preferível que o teor de N seja de 0,08% ou menos.Um ou mais selecionados do grupo A a grupo D

[035] Na presente invenção, um ou mais selecionados entre o grupo A a grupo D pode ser adicionado conforme necessário como elementos químicos seletivos. Aqui, o grupo A consiste em Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menos, o grupo B consiste em Cu: 3,5% ou menos, o grupo C consiste em um ou mais selecionados dentre Nb: 0,2% ou menos, Ti: 0,3% ou menos, Zr: 0,2% ou menos, W: 3,0% ou menos, e B: 0,01% ou menos, e o grupo D consiste em Ca: 0,01% ou menos.

[036] Grupo A: Al é um elemento químico que funciona como um agente de desoxidação, e Al pode ser adicionado seletivamente conforme necessário. Para realizar tal efeito, é preferível que o teor de Al seja de 0,002% ou mais. Por outro lado, no caso onde o teor de Al é superior a 0,050%, há um efeito negativo sobre a tenacidade. Portanto, no caso onde o grupo A é adicionado, é preferível que o teor do grupo A: Al seja limitado a 0,002% ou mais e 0,050% ou menos. É mais preferível que o teor de Al seja de 0,03% ou menos. No caso onde Al não é adicionado, é aceitável que o grupo A: Al seja contido como uma impureza inevitável e uma quantidade de menos do que aproximadamente 0,002%. No caso onde o teor do grupo A: Al é limitado a menos do que aproximadamente 0,002%, há uma vantagem em que existe um aperfeiçoamento significativo em resistência à rachadura de tensão de sulfureto.

[037] Grupo B: Cu é um elemento químico que tem uma função de melhorar a resistência à rachadura de tensão de sulfureto mediante inibição do ingresso de hidrogênio no aço como um resultado do melhoramento da resistência de uma película de proteção, e Cu pode ser adicionado seletivamente conforme necessário. Para realizar tal efeito, é preferível que o teor de Cu seja de 0,5% ou mais. Contudo, no caso onde o teor de Cu é superior a 3,5%, há uma ocorrência de deterioração na trabalhabilidade a quente devido à precipitação de limite de grão de CuS. Portanto, no caso onde o grupo B é adicionado, é preferível que o teor do grupo B: Cu seja limitado a 3,5% ou menos. É mais preferível que o teor de Cu seja de 0,5% ou mais e 2,5% ou menos.

[038] Grupo C: Nb, Ti, Zr, W e B são todos elementos químicos que melhoram a resistência, e um ou mais selecionados entre esses elementos químicos podem ser adicionados conforme necessário. Para realizar tal efeito, é preferível que o teor de Nb seja de 0,03% ou mais, o teor de Ti seja de 0,03% ou mais, o teor de Zr seja de 0,03% ou mais, o teor de W seja de 0,2% ou mais, e o teor de B seja de 0,0005% ou mais. Por outro lado, no caso onde o teor de Nb é superior a 0,2%, o teor de Ti é superior a 0,3%, o teor de Zr é superior a 0,2%, o teor de W é superior a 3,0%, ou o teor de B é superior a 0,01%, há uma ocorrência de deterioração na tenacidade. Portanto, no caso onde o grupo C é adicionado, é preferível que o teor de Nb seja limitado a 0,2% ou menos, o teor de Ti seja limitado a 0,3% ou menos, o teor de Zr seja limitado a 0,2% ou menos, o teor de W seja limitado a 3,0% ou menos, e o teor de B seja limitado a 0,01% ou menos.

[039] Grupo D: Ca é um elemento químico que tem uma função de submeter à esferoidização o formato de inclusões à base de sulfureto, e Ca pode ser adicionado conforme necessário. Tal efeito é acentuadamente realizado no caso onde o teor de Ca é de 0,0005% ou mais. Por outro lado, no caso onde o teor de Ca é superior a 0,01%, uma vez que há um aumento na quantidade de CaO, existe um caso de deterioração na resistência à corrosão de CO2 e resistência à corrosão por pites. Portanto, no caso onde Ca é adicionado, é preferível que o teor de Ca seja limitado a 0,01% ou menos, ou mais preferivelmente 0,001% ou menos.

[040] O restante,que não seja um dos mencionados acima é Fe e impurezas inevitáveis. Enquanto impurezas inevitáveis, O: 0,006% ou menos e N: menos do que 0,01% são aceitáveis.

[041] Aqui, uma vez que O tem efeitos negativos sobre várias propriedades como um resultado de existir no aço na forma de óxidos, é preferível que o teor de O seja tão pequeno quanto possível para melhorar as propriedades. Especificamente, no caso onde o teor de O é superior a 0,006%, há uma ocorrência de deterioração na trabalhabilidade a quente, resistência à trincas por corrosão sob tensão de CO2, resistência à corrosão por pites, resistência à trincas por tensão de sulfureto, e tenacidade. Portanto, é preferível que o teor de O, que é uma impureza inevitável, seja de 0,006% ou menos.

[042] O tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção tem uma microestrutura que inclui uma fase martensítica revenida como uma fase principal em adição à composição química descrita acima. O termo “fase principal” se refere aqui a uma fase que constitui, em termos de fração de volume, 50% ou mais da microestrutura inteira. Exemplos de segundas fases outras do que uma fase martensítica revenida incluem uma fase de ferrita e uma fase austenítica retida que constitui, em termos de fração de volume, menos do que 50% da microestrutura inteira. No caso onde as segundas fases constituem, em termos de fração de volume, 50% ou mais da microestrutura inteira, não é possível obter a resistência desejada. Aqui, é preferível que a fração de fase da segunda fase seja de 40% ou menos.

[043] Além disso, o tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção tem, na camada de superfície externa do tubo, uma microestrutura de camada de superfície na qual uma fase (fase branca) que parece branca quando submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella tem uma espessura na direção de espessura de parede a partir da superfície externa do tubo de 10 μm ou mais e dispersa na superfície externa do tubo em uma quantidade de 50% ou mais em termos de fração de área. O termo “camada de superfície externa do tubo” se refere aqui a uma região dentro de 100 μm na direção de espessura de parede a partir da superfície externa do tubo. Além disso, o termo “dispersão” na presente invenção se refere não apenas a um estado no qual uma fase tendo uma aparência branca se dispersa na microestrutura de camada de superfície, mas também a um estado no qual uma fase tendo uma aparência branca cobre a microestrutura de camada de superfície.

[044] O termo “fase branca” se refere aqui a uma fase que parece branca quando submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella comum (ácido pícrico). Como um resultado de observação utilizando um microscópio eletrônico de varredura, é esclarecido que essa fase branca é uma fase que inclui principalmente uma fase martensítica e a qual é excelente em termos de resistência à corrosão. Mediante dispersão (formação) de tal “fase branca” tendo uma espessura apropriada na direção de espessura de parede (10 μm ou mais e preferivelmente 100 μm ou menos) na camada de superfície externa do tubo, uma vez que é possível inibir o ingresso de hidrogênio através da superfície externa do tubo, há melhoramento significativo em resistência à trincas por tensão de sulfureto e resistência à corrosão (corrosividade em outras palavras resistência à corrosão). Como um exemplo indicando um estado no qual uma fase branca é formada, a fotografia de uma microestrutura nas proximidades da superfície de um tubo de aço sem emenda obtida mediante realização de ataque com uma solução de ataque Vilella (ácido pícrico) e mediante uso de um microscópio ótico é mostrada na Figura 1. Aqui, o termo “branca” na presente invenção se refere à qualidade de ter uma aparência branca em comparação com uma fase original quando observada mediante uso de um microscópio ótico comum sob condições relacionadas ao brilho e contraste em que é possível observar suficientemente a microestrutura de fase original que foi exposta pela realização de ataque. Além disso, o termo “fase original” aqui se refere a uma fase homogênea que ocupa a maior parte da porção dentro do aço exceto nas proximidades da superfície.

[045] No caso onde a espessura de uma fase branca na direção de espessura de parede é inferior a 10 μm, como a espessura da microestrutura de camada de superfície é muito pequena para evitar ingresso de hidrogênio, é difícil obter resistência à corrosão desejada. Por outro lado, no caso onde a espessura é superior a 100 μm, há deterioração em trabalhabilidade a quente. Aqui, a espessura de uma fase branca na direção de espessura de parede é definida como a espessura (espessura máxima) que é obtida sob a condição em que o valor máximo da espessura é obtido ao gravar com uma solução de ataque Vilella (ácido pícrico) é realizada em várias vezes de ataque dentro da faixa na qual uma microestrutura de fase original é exposta.

[046] Além disso, no caso onde a fração de área de uma fase branca na superfície externa do tubo é inferior a 50%, como o grau de dispersão (fator de cobertura) na camada de superfície externa do tubo é pequeno, não é possível obter a resistência à corrosão desejada. Portanto, a fração de área de uma fase branca na superfície externa do tubo é limitada a 50% ou mais, ou preferivelmente 70% ou mais.

[047] Em seguida, o método preferível para fabricação do tubo de aço sem emenda de acordo com a presente invenção será descrito.

[048] Um material de aço (lingote redondo fabricado em um processo de fundição contínua) tendo a composição química de aço inoxidável descrito acima é carregado em um forno de aquecimento para aquecer o material. Em um processo de aquecimento, uma vez que as proximidades da superfície do material de aço são oxidadas, Ni é relativamente concentrado como um resultado de Cr sendo distendido, o que resulta em uma fase branca sendo formada na camada de superfície. Para formar a “microestrutura de camada de superfície” de acordo com a presente invenção, é particularmente necessário controlar a atmosfera e a temperatura de aquecimento do forno de aquecimento.

[049] Na presente invenção, a concentração de oxigênio na atmosfera do forno de aquecimento é definida como sendo de 2% em volume ou mais e 5% em volume ou menos. No caso onde a concentração de oxigênio na atmosfera do forno de aquecimento é inferior a 2% em volume, não é possível formar a fase branca desejada. Por outro lado, no caso onde a concentração de oxigênio é superior a 5% em volume, uma vez que a espessura de uma fase branca na direção de espessura de parede é superior a 100 μm, há deterioração na trabalhabilidade a quente. Na presente invenção, a concentração de oxigênio pode ser controlada mediante controle, por exemplo, da relação da quantidade de um combustível usado no processo de aquecimento para a quantidade de ar e a composição química do gás na atmosfera do aquecimento.

[050] Além disso, a temperatura de aquecimento é definida como estando em 1.250 °C ou superior e 1.300 °C ou inferior. No caso onde a temperatura de aquecimento é inferior a 1.250 °C, não é possível formar a fase branca desejada. Por outro lado, no caso onde a temperatura de aquecimento é superior a 1.300 °C, como a espessura de uma fase branca na direção de espessura de parede é superior a 100 μm, há deterioração na trabalhabilidade a quente.

[051] Além disso, é preferível que um tempo de manutenção em um processo de aquecimento seja de 2 horas ou mais e de 3 horas ou menos. No caso onde o tempo de manutenção em um processo de aquecimento é inferior a 2 horas, há uma ocorrência onde não é possível formar a fase branca desejada. Por outro lado, no caso onde o tempo de manutenção é superior a 3 horas, uma vez que a espessura de uma fase branca na direção de espessura de parede é superior a 100 μm, há uma ocorrência de deterioração na trabalhabilidade a quente.

[052] Mediante realização de um processo de fabricação de tubo incluindo perfuração do material de aço aquecido mediante uso de um moinho de perfuração tal como um perfurador para obter um material oco tendo dimensões especificadas, laminação a quente do material oco mediante uso de um moinho de rolamento a quente tal como um moinho de mandril ou um alongador, um moinho de obturador, e um realer, e opcionalmente, realizando adicionalmente, por exemplo, laminação de redução de diâmetro mediante uso de um redutor, um moinho de acabamento ou semelhante e mediante realização de resfriamento em uma taxa de resfriamento igual ou maior do que aquela do resfriamento de ar, um tubo de aço sem emenda com dimensões especificadas é obtido. Não é necessário colocar limitações específicas nas condições de um processo de fabricação de tubo ou condições de resfriamento, e podem ser usadas quaisquer das condições comuns.

[053] Na presente invenção, um tratamento de revenimento e um tratamento de têmpera são realizados no tubo de aço sem emenda obtido mediante realização dos processos descritos acima.

[054] Um tratamento de têmpera é um tratamento no qual o tubo de aço sem emenda é aquecido até uma temperatura igual ou superior à temperatura de transformação de Ac3 e subsequentemente resfriado até temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento igual ou maior do que aquela do resfriamento de ar. O tubo de aço sem emenda temperado é subsequentemente submetido a um tratamento de revenimento. O tratamento de revenimento é um tratamento no qual o tubo de aço sem emenda é aquecido até uma temperatura igual ou inferior à temperatura de transformação de Ac1 e subsequentemente resfriado até temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento igual ou maior do que aquela do resfriamento de ar.

[055] Aqui, não é necessário impor limitações específicas sobre as condições específicas usadas para revenimento ou têmpera, e quaisquer das condições podem ser usadas.

[056] Em seguida, a presente invenção será descrita mais detalhadamente com base em exemplos.EXEMPLOS

[057] Mediante desgaseificação de aços derretidos tendo as composições químicas fornecidas na Tabela 1, e mediante fundição dos aços derretidos em lingotes de aço tendo um peso de 100 kg, materiais de aço foram obtidos. Mediante aquecimento desses materiais de aço em um forno de aquecimento sob as condições fornecidas na Tabela 2, fazendo-se então os materiais de aço em tubos mediante realização de trabalho a quente utilizando um moinho de laminação sem emenda modelo, realizando-se então resfriamentos de ar, tubos de aço sem emenda (tendo um diâmetro externo de 13,9 polegadasΦ (3530,6 mm) e uma espessura de parede de 4,6 polegadas (1168,4 mm)) foram obtidos. Na Tabela 2, entre as condições de aquecimento de um forno de aquecimento rotativo, 100% de gás N2 foram utilizados na atmosfera a: atmosfera inerte, um gás misto tendo uma concentração de oxigênio de 3% em volume e uma concentração de nitrogênio de 97% foi usado na atmosfera b: atmosfera de oxidação, e um gás misto tendo uma concentração de oxigênio de 10% em volume e uma concentração de nitrogênio de 90% foi usado na atmosfera c: atmosfera de oxidação vigorosa. Mediante observação das superfícies, interna e externa, dos tubos de aço sem emenda, obtidos no estado resfriado após o processo de fabricação de tubo mediante realização de um teste visual, verificou-se se ocorreu ou não trincas para avaliar a trabalhabilidade a quente. Um caso onde houve uma trinca tendo um comprimento de 5 mm ou mais na superfície de extremidade frontal ou traseira do tubo avaliou-se como o caso “com” uma trinca e marcado com “x” (insatisfatório), e os casos exceto àqueles, foram avaliados como o caso “sem” uma trinca e marcados com “O” (satisfatório).

[058] Subsequentemente, os tubos de aço sem emenda obtidos foram submetidos a um tratamento de revenimento e a um tratamento de têmpera sob as condições dadas na Tabela 2.

[059] Pegando-se as peças de teste a partir dos tubos de aço sem emenda, obtidos, observação de microestrutura, um teste de tração, um teste de corrosão e um teste de trincas por tensão de sulfureto foram realizados. Os métodos de teste foram como a seguir.(9) Observação de microestrutura

[060] Pegando-se uma peça de teste para observação de microestrutura a partir do tubo de aço sem emenda obtido, mediante primeiramente polimento de uma seção transversal (seção transversal-C) em um ângulo reto em relação à direção do eixo do tubo, através de ataque da seção transversal polida com uma solução de ataque Vilella (1% em volume - ácido pícrico + 5% em volume a 15% em volume - ácido clorídrico + etanol), e mediante observação da porção nas proximidades da superfície do tubo localizadas em locais diferentes (8 locais) na direção circunferencial mediante uso de um microscópio ótico (em uma ampliação de 400 vezes), a espessura (valor mínimo) de uma fase branca na direção de espessura de parede e as frações de fase na superfície do tubo foram determinados. Além disso, na determinação descrita acima, uma fase branca foi definida como uma fase tendo uma aparência branca em comparação com uma fase original quando observada mediante uso de um microscópio ótico comum sob condições relacionadas ao brilho e contraste em que é possível observar suficientemente a microestrutura de fase original que foi exposta através da realização de ataque.

[061] Aqui, mediante observação também uma microestrutura interna nas regiões exceto a camada de superfície mediante uso de um microscópio ótico (em uma ampliação de 400 vezes), e tirando-se fotografias, as fases iniciais foram identificadas e as frações de fase das fases individuais foram determinadas a partir das fotografias de microestrutura mediante realização de uma análise de imagem. Aqui, a fração de fase de uma fase austenítica retida foi determinada mediante uso de um método de difração de raio-x em uma posição central na direção de estrutura.(10) Teste de tração

[062] Uma peça de teste de tração do tipo barra redonda (tendo uma parte paralela tendo um diâmetro de 6 mmΦ e um comprimento de 80 mm) foi tirada do tubo de aço sem emenda obtido de modo que a direção de tração é a direção do eixo do tubo. Como a microestrutura de camada de superfície foi removida da peça de teste considerada, a peça de teste foi submetida a um tratamento de calor sob uma condição na qual as condições de um forno de aquecimento antes de um processo de fabricação de tubo fornecido na Tabela 2 foram simuladas para formar uma fase branca na camada de superfície da peça de teste, e a peça de teste tratada foi então submetida a um tratamento de revenimento e um tratamento de têmpera sob as condições dadas na Tabela 2 para controlar a microestrutura da peça de teste. Subsequentemente, mediante realização de um teste de tração de acordo com a prescrição em API (American Petroleum Institute)-5CT, propriedades de tração (tensão de escoamento YS, resistência à tração TS e El de alongamento) foram determinadas.(11) Teste de corrosão

[063] Uma peça de teste de corrosão (tendo uma espessura de 3 mm, uma largura de 30 mm e um comprimento de 40 mm) foi tirada a partir do tubo de aço sem emenda obtido mediante realização de usinagem. Subsequentemente, como foi feito em (2), a peça de teste foi submetida a um tratamento a quente sob uma condição na qual as condições de um forno de aquecimento fornecidas na Tabela 2 foram simuladas para formar a fase branca na camada de superfície da peça de teste, a peça de teste tratada foi então submetida a um tratamento de revenimento e a um tratamento de têmpera sob as condições dadas na Tabela 2 para controlar a microestrutura da peça de teste, e um teste de corrosão foi então realizado. Um teste de corrosão foi realizado mediante imersão da peça de teste de corrosão em uma solução de teste, isto é, uma solução aquosa de NaCl a 20% em massa (tendo uma temperatura de 160 °C e uma pressão parcial de CO2 de 5,0 MPa) contida em uma autoclave por um tempo de imersão de 720 horas. Após o teste de corrosão ter sido realizado, mediante determinação do peso da peça de teste de corrosão, uma taxa de corrosão foi calculada a partir da diferença em peso entre antes e após o teste de corrosão. Um caso onde a taxa de corrosão foi de 0,127 mm/ano ou menos foi avaliado como o caso de boa resistência à corrosão e marcado com “O” (satisfatório), e os casos diferentes daqueles foram avaliados como “x” (insatisfatório). (12) Teste de trincas por tensão de sulfureto (SSC)

[064] Uma peça de teste de tração (tendo uma parte paralela com um diâmetro de 6,4 mmΦ e um comprimento de 25,4 mm) foi tirada do tubo de aço sem emenda obtido e, conforme foi feito em (2), a peça de teste foi submetida a um tratamento a quente sob uma condição na qual as condições de um forno de aquecimento fornecidas na Tabela 2 foram simuladas para formar uma fase branca na camada de superfície da peça de teste, a peça de teste tratada foi então submetida a um tratamento de revenimento e um tratamento de têmpera sob as condições fornecidas na Tabela 2 para controlar a microestrutura da peça de teste, e um teste SSC foi então realizado de acordo com NACE-TM0177-96 Método A.

[065] A peça de teste foi submetida a um teste de carga constante enquanto sendo colocada em contato com uma solução aquosa de 5% de NaCl + 0,5% de CH3COOH + CH3COONa (com uma temperatura de 25 °C, um pH de 4,0, e uma pressão parcial de H2S de 0,002 MPa). A tensão de carga foi de 90%-SMYS (Mínima Resistência ao Escoamento Especificada). Um caso onde trinca não ocorreu passadas 720 horas foi avaliado como o caso de excelente resistência à trinca de tensão de sulfureto (resistência SSC) e marcado com “O” (satisfatório), e um caso onde ocorreu trinca foi avaliado como “x” (insatisfatório).

[066] Os resultados obtidos são fornecidos na Tabela 3.

[067] Todos os exemplos da presente invenção foram tubos de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero tendo uma resistência elevada correspondendo a uma tensão de escoamento de 654 MPa ou mais, excelente trabalhabilidade a quente, excelente resistência à corrosão mesmo em um ambiente corrosivo severo de alta temperatura contendo CO2, Cl-, e assim por diante e tendo uma temperatura superior a 160 °C, e excelente resistência à trincas por tensão de sulfureto. Por outro lado, os exemplos comparativos que estavam fora da faixa de acordo com a presente invenção, tinham resistência à trincas por tensão de sulfureto deteriorada (resistência SSC), e o tubo de aço n° 23 adicionalmente tinha trabalhabilidade a quente deteriorada.

Claims

1. Tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, o tubo de aço caracterizado pelo fato de compreenderuma composição química que contém Cr e Ni e que satisfaz a expressão (1): Cr/Ni < 5,3... (1),onde Cr e Ni denotam respectivamente os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes; euma microestrutura que inclui principalmente uma fase martensítica revenida,em que uma microestrutura de camada de superfície inclui uma fase branca após ter sido submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella, a fase branca tendo: (i) uma espessura em uma direção de espessura de parede a partir da superfície externa do tubo de 10 μm ou mais, e 100 μm ou menos, e (ii) sendo dispersa na superfície externa do tubo em uma quantidade de 50% ou mais em termos de fração de área.

2. Tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ter a composição química do tubo de aço conter,C: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos, em % em massa,Si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos, em % em massa Mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, em % em massa, P: 0,02% ou menos, em % em massa,S: 0,005% ou menos, em % em massa,Cr: 11% ou mais e 18% ou menos, em % em massa,Ni: 2,0% ou mais e 8,0% ou menos, em % em massa, e Mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, em % em massa,o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis.

3. Tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ter a composição química adicionalmente compreende um ou ambos selecionados entre V: 0,02% ou mais e 0,2% ou menos, em % em massa, e N: 0,01% ou mais e 0,15% ou menos, em % em massa.

4. Tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de ter a composição química adicionalmente compreende um ou mais selecionados do grupo dentre o grupo A ao grupo D abaixo:grupo A: Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menos, em % em massa,grupo B: Cu: 3,5% ou menos, em % em massa,grupo C: um ou mais selecionados entre Nb: 0,2% ou menos, em % em massa, Ti: 0,3% ou menos, em % em massa, Zr: 0,2% ou menos, em % em massa, W: 3,0% ou menos, em % em massa, e B: 0,01% ou menos, em % em massa, egrupo D: Ca: 0,01% ou menos, em % em massa.

5. Tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de ter a composição química adicionalmente compreende um ou mais selecionados do grupo dentre o grupo A ao grupo D abaixo:grupo A: Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menos, em % em massagrupo B: Cu: 3,5% ou menos, em % em massagrupo C: um ou mais selecionados entre Nb: 0,2% ou menos, em % em massa, Ti: 0,3% ou menos, em % em massa, Zr: 0,2% ou menos, em % em massa, W: 3,0% ou menos, em % em massa, e B: 0,01% ou menos, em % em massa, egrupo D: Ca: 0,01% ou menos, em % em massa.

6. Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, o método caracterizado pelo fato de compreender aquecimento de um material de aço em um forno de aquecimento em uma atmosfera tendo uma concentração de oxigênio de 2% ou mais e 5% ou menos em termos de fração de volume em uma temperatura de 1.250 °C ou superior e 1.300 °C ou inferior, em que o material de aço contém Cr e Ni e satisfaz a expressão relacional (1)Cr/Ni < 5,3... (1),onde Cr e Ni denotam respectivamente os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes,formação do material de aço em um tubo de aço sem emenda,realização de um tratamento de resfriamento brusco e um tratamento de revenimento no tubo de aço sem emendaem que o tubo de aço sem emenda possui uma microestrutura incluindo principalmente uma fase martensítica revenida,uma microestrutura de camada de superfície inclui uma fase branca após ter sido submetida a ataque com uma solução de ataque Vilella, a fase branca: (i) possuindo uma espessura em uma direção da espessura de parede a partir da superfície externa do tubo de 10 μm ou mais e 100 μm ou menos, e (ii) sendo dispersa na superfície externa do tubo em uma quantidade de 50% ou mais em termos de fração de área.

7. Método para fabricação um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a composição química do material de aço contendo,C: 0,005% ou mais e 0,05% ou menos, % em massa,Si: 0,05% ou mais e 1,50% ou menos, % em massa, Mn: 0,2% ou mais e 1,8% ou menos, % em massa,P: 0,02% ou menos, % em massa,5: 0,005% ou menos, % em massa,Cr: 11% ou mais e 18% ou menos, % em massa,Ni: 2,0% ou mais e 8,0% ou menos, % em massa,Mo: 0,6% ou mais e 3,5% ou menos, % em massa, eo restante sendo Fe e impurezas inevitáveis.

8. Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a composição química do material de aço adicionalmente compreende um ou ambos selecionados a partir de V: 0,02% ou mais e 0,2% ou menos, % em massa e N: 0,01% ou mais e 0,15% ou menos, % em massa.

9. Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a composição química do material de aço adicionalmente compreende um ou mais selecionados dentre o grupo A ao grupo D abaixo:grupo A: Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menos, % em massa,grupo B: Cu: 3,5% ou menos, % em massa,grupo C: um ou mais selecionados dentre Nb: 0,2% ou menos, % em massa, Ti: 0,3% ou menos, % em massa, Zr: 0,2% ou menos, % em massa, W: 3,0% ou menos, % em massa, e B: 0,01% ou menos, % em massa, egrupo D: Ca: 0,01% ou menos, % em massa.

10. Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição química do material de aço adicionalmente compreende um ou mais selecionados dentre o grupo A ao grupo D abaixo:grupo A: Al: 0,002% ou mais e 0,050% ou menos, % em massagrupo B: Cu: 3,5% ou menos, % em massagrupo C: um ou mais selecionados dentre Nb: 0,2% ou menos, % em massa, Ti: 0,3% ou menos, % em massa, Zr: 0,2% ou menos, % em massa, W: 3,0% ou menos, % em massa, e B: 0,01% ou menos, % em massa egrupo D: Ca: 0,01% ou menos, % em massa.

11. Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável sem emenda de elevada resistência para artigos tubulares de campo petrolífero, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um tempo de manutenção do aquecimento é de 2 horas ou mais e de 3 horas ou menos.