BR112017004534B1

BR112017004534B1 - tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera e método de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BR112017004534B1
Application number: BR112017004534-6A
Authority: BR
Inventors: Masao Yuga; Yasuhide Ishiguro; Mitsuhiro Okatsu; Kazuki FUJIMURA
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2021-05-04
Also published as: CN106687613A; US10472690B2; JPWO2016038809A1; AR101760A1; WO2016038809A1; MX2017002975A; JP5971435B1; US20170275715A1; EP3192890A4; CN112877602A; BR112017004534A2; EP3192890B1; EP3192890A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo excelente resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto. O tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tem a composição que contém, em % em massa, 0,20 a 0,50% de C, 0,05 a 0,40% de Si, 0,3 a 0,9% de Mn, 0,015% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 0,005 a 0,1% de Al, 0,008% ou menos de N, 0,6 a 1,7% de Cr, 0,4 a 1,0% de Mo, 0,01 a 0,30% de V, 0,01 a 0,06% de Nb, 0,0003 a 0,0030% de B e 0,0030% ou menos de O (oxigênio). O tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tem a microestrutura em que uma fração de volume de uma fase martensítica temperada é 95% ou mais, e os grãos austeníticos anteriores têm um número de grão de 8,5 ou mais, e um índice de grau de segregação Ps que é definido por uma fórmula Ps = 8,1 (XSi + XMn + XMo) + 1,2XP referente a XM que é uma razão entre um teor de porção segregada e um teor médio é ajustado para menos de 65. (Aqui, XM: (teor de porção segregada (% em massa) de elemento M)(...).

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costu ra, de preferência, usado como produtos tubulares para a indústria pe-trolífera, um tubo de linha ("line pipe") ou similares, e mais particularmente a um tubo de aço sem costura de alta resistência que exibe excelente resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto (resistência a SSC) em um ambiente de sulfeto de hidrogênio úmido (ambiente agressivo) e um método de produção do mesmo.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Recentemente, a partir de um ponto de vista de obtenção de um recurso de energia estável, o desenvolvimento de poços de petróleo ou de campos de gás natural tendo profundidade elevada em um ambiente severamente corrosivo está em andamento. Para realizar tal desenvolvimento, os produtos tubulares para a indústria petrolífera e um tubo de linha para transporte são fortemente exigidos para excelente resistência a SSC em um ambiente agressivo bem como limite de escoamento (YS) de 110 ksi ou mais.

[003] Para satisfazer tal demanda, por exemplo, na Literatura de Patente 1, foi proposto um método de fabricação de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera em que o aço de baixa liga contendo, em % em peso , 0,2 a 0,35% de C, 0,2 a 0,7% de Cr, 0,1 a 0,5% de Mo, 0,1 a 0,3% de V, e contendo adicionalmente C, Cr, Mo e V de maneira ajustada é arrefecido bruscamente a uma temperatura de transformação de Ac3 ou superior e, depois disso, é temperado a uma temperatura de 650°C ou superior e uma temperatura de transformação de Ac1 ou abaixo. Com o uso de uma técnica descrita na Li- teratura de Patente 1, a composição do aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera pode ser ajustada de modo que uma quantidade total de carboneto precipitado seja 2 a 5% em peso, uma taxa de carboneto tipo MC entre uma quantidade total de carboneto se torne 8 a 40% em peso, dessa forma, produzindo um aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo excelente resistência à fen- dilhação de corrosão sob tensão de sulfeto.

[004] Na Literatura de Patente 2, foi proposto um método de fa bricação de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo excelente tenacidade e resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto em que o aço de baixa liga contendo, % em massa, 0,15 a 0,3% de C, 0,2 a 1,5% de Cr, 0,1 a 1% de Mo, 0,05 a 0,3% de V e 0,003 a 0,1% de Nb é processado por trabalho a quente sendo acabado a 1000°C ou superior após o aço de baixa liga ser aquecido a 1150°C ou superior, subsequentemente é arrefecido bruscamente a partir de uma temperatura de 900°C ou superior e, então, é temperado a 550°C ou superior e uma temperatura de transformação de Ac1 ou inferior e, adicionalmente, tratamento de arrefecimento brusco e têmpera em que o aço de baixa liga é reaquecido a uma temperatura de 850 a 1000°C, é arrefecido bruscamente, e é temperado a 650°C ou superior e uma temperatura de transformação de Ac1 ou inferior é realizada pelo menos uma vez. Com o uso da técnica descrita na Literatura de Patente 2, a composição do aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera pode ser ajustada de modo que uma quantidade total de carboneto precipitado seja 1,5 a 4% em massa, e uma taxa de carboneto tipo MC fora de uma quantidade total de carboneto é 5 a 45% em massa e uma taxa de carboneto tipo M23C6 é 200/t (t: espessura de parede (mm)) % em massa ou abaixo, dessa forma, fabricando-se aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo excelente tenacidade e excelente resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto.

[005] Na Literatura de Patente 3, foi proposto um material de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera contendo, em % em massa, 0,15 a 0,30% de C, 0,05 a 1,0% de Si, 0,10 a 1,0% de Mn, 0,1 a 1,5% de Cr, 0,1 a 1,0% de Mo, 0,003 a 0,08% de Al, 0,008% ou menos de N, 0,0005 a 0,010% de B, 0,008% ou menos de Ca+O, e adicionalmente contendo um tipo ou dois tipos ou mais de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,005 a 0,05% de Ti, 0,05% ou menos de Nb, 0,05% ou menos de Zr, e 0,30% ou menos de V, em que um comprimento máximo de uma inclusão de não metal contínua por observação de corte transversal é 80 μm ou menos, e o número de inclusões de não metal tendo um tamanho de grão de 20 μm ou mais por observação de corte transversal é 10 peças/100 mm2 ou menos. Com o uso de tal material de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera, é dito que um material de aço de baixa liga para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo alta resistência exigida para uso de produtos tubulares para a indústria petrolífera e tendo excelente resistência a SSC que corresponde a tal resistência pode ser obtido.

[006] Na Literatura de Patente 4, foi proposto um aço de baixa liga para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo excelente resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto contendo, % em massa, 0,20 a 0,35% de C, 0,05 a 0,5% de Si, 0,05 a 0,6% de Mn, 0,025% ou menos de P, 0,01% ou menos de S, 0,005 a 0,100% de Al, 0,8 a 3,0% de Mo, 0,05 a 0,25% de V, 0,0001 a 0,005% de B, 0,01% ou menos de N, e 0,01% ou menos de O, em que a relação de 12V + 1 - Mo >0 é satisfeita. Na técnica descrita na Literatura de Patente 4, além da composição mencionada acima, o aço de baixa liga para produtos tubulares para a indústria petrolífera pode conter adicionalmente 0,6% ou menos de Cr na medida em que a relação de Mo-(Cr+Mn)>0 é satisfeita, e o aço de baixa liga para produtos tubulares para a indústria petrolífera pode conter adicionalmente um tipo ou mais de elementos selecionados a partir de um grupo que consiste em 0,1% ou menos de Nb, 0,1% ou menos de Ti, 0,1% ou menos de Zr. O aço de baixa liga para produtos tubulares para a indústria petrolífera pode conter adicionalmente 0,01% ou menos de Ca.

LISTA DE CITAÇÃO Literatura de Patente

[007] Literatura de Patente 1: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 2000 - 178682

[008] Literatura de Patente 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 2000 - 297344

[009] Literatura de Patente 3: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 2001 - 172739

[0010] Literatura de Patente 4: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada N° 2007 - 16291

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0011] Entretanto, visto que fatores influenciam a resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto (resistência a SSC), vários fatores são considerados. Consequentemente, o uso apenas das técnicas descritas nas Literaturas de Patente 1 a 4 não é considerado suficiente visto que a técnica para aprimorar a resistência a SSC de um tubo de aço sem costura de alta resistência tendo YS de classe 110 ksi ou superior a um nível suficiente para uso de poço de petróleo é usada sob um ambiente severamente corrosivo. Também há uma desvantagem que é extremamente difícil de ajustar tipos e quantidades de carbonetos descritos nas Literaturas de Patente 1 e 2 e um formato e o número de inclusões de não metal descritas na Literatura de Patente 3 dentro de faixas desejadas de maneira estável.

[0012] A presente invenção foi realizada para superar tais desvan tagens da técnica convencional, e é um objetivo da presente invenção fornecer um tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo excelente resistência à fen- dilhação de corrosão sob tensão de sulfeto (resistência a SSC) e um método de fabricação do mesmo.

[0013] Neste relatório descritivo, "alta resistência" significa um ca so em que o aço tem um limite de escoamento YS de classe 110 ksi ou mais, isto é, um limite de escoamento YS de 758 MPa ou mais. Neste relatório descritivo, "excelente resistência a SSC" significa um caso em que um teste de carga constante é realizado em uma solução de 0,5% em massa de ácido acético e 5,0% em massa de cloreto de sódio em que saturado com sulfeto de hidrogênio (temperatura de líquido: 24°C) de acordo com um método de teste estipulado no Método A NACE TM0177, e fissuras não ocorrem mesmo após durações de 720 horas com uma tensão constante que é 85% de um limite de escoamento de um material é aplicado.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0014] Em vista do fato que é necessário que um tubo de aço ad quira tanto alta resistência desejada como excelente resistência a SSC para atingir o objetivo mencionado acima, os inventores da presente invenção estudaram extensivamente vários fatores que influenciam uma força e resistência a SSC do tubo de aço. Como resultado, os inventores constataram que é importante que um tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera suprima estritamente a segregação central e a microssegregação para obter excelente resistência a SSC.

[0015] Os inventores da presente invenção se concentraram na diferença na influência exercida sobre a resistência a SSC quando a segregação central ou a microssegregação ocorre em relação aos respectivos elementos de liga, selecionaram elementos que exercem uma forte influência, e criaram um valor Ps de índice de segregação que é definido pela seguinte fórmula (1) tendo coeficientes determinados levando-se em consideração magnitudes de influências que os respectivos elementos têm sensibilidade de respectivos elementos. Ps = 8,1 (Xsi + XMn + XMO) + 1,2XP ... (1)

[0016] (Aqui, XM: (teor de porção segregada (% em massa))/(teor médio (% em massa)) do elemento M). Juntamente com o aumento no valor Ps, as regiões localmente endurecidas são aumentadas. Essas regiões localmente endurecidas aceleram a propagação de rachaduras, dessa forma, deteriorando a resistência a SSC. Em vista do exposto acima, para aumentar a resistência a SSC, é importante suprimir a geração de regiões localmente endurecidas. Os inventores constataram que quando o valor Ps é ajustado para menos que 65, a geração de regiões localmente endurecidas é suprimida e a resistência a SSC é consideravelmente aumentada.

[0017] Aqui, XM é (teor de porção segregada (% em massa))/(teor médio (% em massa)) do elemento M. M indica os respectivos elementos Si, Mn, Mo e P.

[0018] XM é um valor obtido como a seguir.

[0019] Em uma região quadrada tendo tamanhos de 5 mm x 5 mm e tendo o centro da mesma em uma posição 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna de um tubo de aço sem costura, uma análise de área é realizada em pelo menos três campos de visão em relação a um elemento M (Si, Mn, Mo, P) sob uma condição de 0,1 segundo por um ponto com um passo de 20 μm por um microa- nalisador de sonda eletrônica (EPMA) usando um feixe tendo um diâmetro de 20 μm. Todos os valores de concentração adquiridos são dispostos em ordem descendente de concentração, e o teor que corresponde à frequência de ocorrência cumulativa de 0,0001 é obtido e o teor é ajustado como um teor de porção segregada do elemento. Para ser mais específico, os valores medidos em todos os campos de visão são coletados e são dispostos em ordem descendente de concentração, e pontos de mediçãox0,0001° do valor (quando o valor não for um número inteiro, um valor inteiro maior que esse valor e mais próximo do valor) é ajustado como um teor de porção segregado. Por outro lado, o teor de cada elemento é ajustado como um teor médio do elemento com base na composição (valor representativo) de cada tubo de aço sem costura, e uma razão entre a concentração de porção segregada e a concentração média é obtida para cada elemento, e a razão é ajustada como XM. Ou seja, XM = (teor de porção segregada de elemento M) / (teor médio de elemento M).

[0020] A presente invenção foi concluída com base em tal consta tação bem como estudos adicionais adicionados à constatação. Ou seja, o fundamento da presente invenção é como a seguir.

[0021] (1) Um tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo a composição que contém, em % em massa, 0,20 a 0,50% de C, 0,05 a 0,40% de Si, 0,3 a 0,9% de Mn, 0,015% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 0,005 a 0,1% de Al, 0,008% ou menos de N, 0,6% a 1,7% de Cr, 0,4 a 1,0% de Mo, 0,01 a 0,30% de V, 0,01 a 0,06% de Nb, 0,0003 a 0,0030% de B, 0,0030% ou menos de O (oxigênio), e Fe e impurezas inevitáveis como saldo, em que o tubo de aço tem a microestrutura em que uma fração de volume de uma fase martensítica temperada é 95% ou mais, e grãos austeníticos anteriores têm um número de tamanho de grão de 8,5 ou mais, e um índice de grau de segregação Ps que é definido pela seguinte fórmula (1) usando XM que é uma razão entre um teor de porção segregada obtido realizando-se uma análise de área de respectivos elementos por um microanalisador de sonda eletrônica (EPMA) em uma região tendo o centro da mesma posicionado em 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna do tubo de aço e um teor médio é ajustado para menos que 65, e um limite de escoamento YS é 758 MPa ou mais. Ps = 8,1 (Xsi + XMn + XMO) + 1,2Xp ... (1)

[0022] (Aqui, XM: (teor de porção segregada (% em massa) de elemento M)/(teor médio (% em massa) do elemento M)

[0023] (2) No tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo a constituição (1), a composição contém adicionalmente, em % em massa, 0,005% a 0,030% de Ti, de modo que Ti/N que é uma razão entre o teor de Ti e o teor de N satisfaça um valor que está dentro de uma faixa de 2,0 a 5,0.

[0024] (3) No tubo de aço sem costura de alta resistência para um poço de petróleo tendo a constituição (1) ou (2), a composição contém adicionalmente um tipo ou dois tipos ou mais de elementos selecionados a partir de um grupo que consiste em, em % em massa, 1,0% ou menos de Cu, 1,0% ou menos de Ni, e 2,0% ou menos de W.

[0025] (4) No tubo de aço sem costura de alta resistência para um poço de petróleo tendo qualquer uma das constituições (1) a (3), a composição contém adicionalmente 0,0005 a 0,005% de Ca.

[0026] (5) Um método de fabricação de um tubo de aço sem costu ra de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera que é um método de fabricação de um tubo de aço sem costura tendo um formato predeterminado aplicando-se aquecimento e trabalho a quente a um material de tubo de aço, e que é um método de fabricação do tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera tendo qualquer uma das constituições (1) a (4), em que

[0027] uma temperatura de aquecimento no aquecimento é ajus tada para uma temperatura que está dentro de uma faixa de 1050 a 1350°C, resfriamento após o trabalho a quente ser realizado até uma temperatura de superfície se tornar uma temperatura igual ou abaixo de 200°C em uma taxa de resfriamento igual ou superior ao resfriamento ao ar e, após o resfriamento, tratamento por arrefecimento brusco em que o tubo de aço é reaquecido a uma temperatura que está dentro de uma faixa de temperatura de transformação de Ac3 ou acima de 1000°C ou abaixo e o tubo de aço é rapidamente resfriado a uma temperatura de modo que uma temperatura de superfície se torne 200°C ou abaixo é realizado uma vez ou mais, e após o tratamento por arrefecimento brusco, o tratamento por têmpera que aquece o tubo de aço a uma temperatura que está dentro de uma faixa de 600 a 740°C é realizado.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0028] De acordo com a presente invenção, um tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria pe-trolífera tendo um limite de escoamento YS de 758 MPa ou mais e tendo excelente resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto pode ser facilmente fabricado em um baixo custo e, então, a presente invenção pode adquirir os efeitos vantajosos industrialmente notáveis. Adicionalmente, de acordo com a presente invenção, permitindo-se que o tubo de aço contenha quantidades adequadas de elementos de liga apropriados, é possível fabricar um tubo de aço sem costura de alta resistência tendo tanto alta resistência desejada como excelente resistência a SSC exigidas quando usado como um tubo de aço sem costura para produtos tubulares para a indústria petrolífera,

MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[0029] Primeiramente, os motivos para limitar os conteúdos de respectivos elementos constitucionais do tubo de aço sem costura de alta resistência de acordo com a presente invenção são explicados. Exceto onde especificado em contrário, a % em massa na composição é simplesmente indicada por "%" mais adiante neste documento,

[0030] C: 0,20 a 0,50%

[0031] C contribui para o aumento na resistência de aço transfor mando-se em um estado de solução sólida em aço, aumenta a tempe- rabilidade de aço e contribui para a formação de microestrutura tendo uma fase martensítica como uma fase principal no momento de arrefecimento brusco. Para permitir que o tubo de aço adquira tal efeito, o teor de C precisa ser 0,20% ou mais. Por outro lado, quando o teor de C excede 0,50%, rachaduras ocorrem no momento de arrefecimento brusco, dessa forma, deteriorando extremamente a capacidade de fabricação. Consequentemente, C é limitado em uma faixa de 0,20 a 0,50%, é, de preferência, 0,20 a 0,35%, e é com mais preferência 0,22 a 0,32%,

[0032] Si: 0,05 a 0,40%

[0033] Si é um elemento que funciona como um agente desoxidan te e tem uma função de aumentar a resistência de aço transformando- se em um estado de solução sólida em aço e suprimindo o amolecimento de aço no momento da têmpera. Para permitir que o tubo de aço adquira tal efeito, o teor de Si precisa ser 0,05% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Si for alto e exceder 0,40%, a geração de uma fase de ferrita que é uma fase de amolecimento é acelerada, dessa forma, prevenindo um alto efeito de reforço de aço desejado, ou acelerando a formação de inclusões à base de óxido grosso, dessa forma, deteriorando a resistência a SSC e tenacidade. Adicionalmente, Si é um elemento que é segregado e endurece localmente o aço. Consequentemente, o alto teor de Si dá origem a um efeito adverso em que uma região localmente endurecida é formada de modo que a resistência a SSC seja deteriorada. Consequentemente, na presente invenção, Si é limitado em uma faixa de 0,05 a 0,40%, é, de preferência, 0,05 a 0,30%, e é, com mais preferência, 0,20 a 0,30%,

[0034] Mn: 0,3 a 0,9%

[0035] Da mesma forma que C, Mn é um elemento que aumenta a temperabilidade de aço e contribui para o aumento na resistência do aço. Para adquirir tal efeito, o teor de Mn precisa ser 0,3% ou mais. Por outro lado, Mn é um elemento que é segregado e endurece localmente o aço. Consequentemente, o alto teor de Mn dá origem a um efeito adverso em que uma região localmente endurecida é formada de modo que a resistência a SSC seja deteriorada. Consequentemente, na presente invenção, Mn é limitado em uma faixa de 0,3 a 0,9%, é, de preferência, 0,4 a 0,8%, e é, com mais preferência, 0,5 a 0,8%,

[0036] P: 0,015% ou menos

[0037] P é um elemento que não só induz a fragilização do contor no de grão devido à segregação do contorno de grão como também endurece localmente o aço devido à sua segregação. Na presente invenção, embora seja preferível reduzir o teor de P tanto quanto possível como uma impureza inevitável, a presença de P até 0,015% é permissível. Consequentemente, P é limitado a 0,015% ou menos, e é, de preferência, 0,012% ou menos,

[0038] S: 0,005% ou menos

[0039] S está presente como uma impureza inevitável, e a maior parte de S está presente em aço como inclusões à base de sulfeto e deteriora a ductilidade, a tenacidade e a resistência a SSC. Conse-quentemente, embora seja preferível reduzir o teor de S tanto quanto possível, a presença de S até 0,005% é permissível. Consequentemente, S é limitado a 0,005% ou menos, e é, de preferência, 0,003% ou menos,

[0040] Al: 0,005 a 0,1%

[0041] Al funciona como um agente desoxidante e é adicionado para desoxidar o aço fundido. Adicionalmente, Al forma AlN por estar ligado a N, contribui para tornar os grãos de austenita finos no momen- to de aquecimento e suprime a deterioração de efeito de acentuação de temperabilidade de B impedindo-se que uma solução sólida B seja ligada a N. Para adquirir tal efeito, o teor de Al precisa ser 0,005% ou mais. Entretanto, o teor de Al que excede 0,1% dá origem a um aumento em inclusões à base de óxido e reduz a limpeza de aço, dessa forma, induzindo a deterioração de ductilidade, tenacidade e resistência a SSC. Consequentemente, Al é limitado em uma faixa de 0,005 a 0,1%, é, de preferência, 0,01 a 0,08%, e é, com mais preferência, 0,02 a 0,05%,

[0042] N: 0,008% ou menos

[0043] N está presente em aço como uma impureza inevitável. N forma AlN por estar ligado a Al ou forma TiN quando Ti está contido e torna os grãos de cristal finos, dessa forma, aumentando a tenacidade. Entretanto, quando o teor de N excede 0,008%, o nitreto formado se torna grosso de tal modo que a resistência a SSC e a tenacidade sejam extremamente deterioradas. Consequentemente, N é limitado a 0,008% ou menos.

[0044] Cr: 0,6 a 1,7%

[0045] Cr é um elemento que aumenta a resistência de aço atra vés do aumento de uma propriedade de arrefecimento brusco e aumenta a resistência à corrosão. Ademais, Cr forma um carboneto como M3C, M7C3, M23C6 (M: elemento de metal) por estar ligado a C no momento de tratamento de têmpera. Consequentemente, Cr é um elemento que aumenta a resistência ao amolecimento por têmpera e, particularmente, é um elemento necessário para permitir que um tubo de aço adquira uma resistência maior. Particularmente, um carboneto tipo M3C exibe uma função forte para aumentar a resistência ao amolecimento por têmpera. Para obter tal efeito, o teor de Cr tem de ser 0,6% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cr excede 1,7%, grandes quantidades de M7C3 e M23C6 são formadas, e esses compostos funcionam como um local de armadilha para hidrogênio e, então, a re-sistência a SSC é deteriorada. Consequentemente, Cr é limitado em uma faixa de 0,6 a 1,7%, é, de preferência, 0,8 a 1,5%, e é, com mais preferência, 0,8 a 1,3%.

[0046] Mo: 0,4 a 1,0%

[0047] Mo forma carboneto e contribui para reforçar o aço por en durecimento por precipitação. Mo contribui efetivamente para a determinada aquisição de uma alta resistência de aço desejada. Adicionalmente, Mo se transforma em um estado de solução sólida em aço, é segregado em contornos de grão de austenita anteriores, e contribui para o aumento da resistência a SSC. Adicionalmente, Mo tem uma função de tornar um produto de corrosão denso, dessa forma, suprimindo a geração e o crescimento de pites que se tornam pontos de iniciação de fissuras. Para obter tais efeitos, o teor de Mo tem de ser 0,4% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mo excede 1,0%, M2C acicular se precipita ou, em alguns casos, uma fase de Laves (Fe2Mo) é formada de tal modo que a resistência a SSC seja deteriorada. Consequentemente, Mo é limitado em uma faixa de 0,4% a 1,0%, é, de preferência, 0,6 a 1,0% e é com mais preferência, 0,8 a 1,0%.

[0048] V: 0,01 a 0,30%

[0049] V é um elemento que forma carboneto ou carbonitreto e contribui para o reforço de aço. Para adquirir tal efeito, o teor de V precisa ser 0,01% ou mais. Por outro lado, mesmo quando o teor de V excede 0,30%, o efeito é saturado de tal modo que um efeito adicional correspondente ao aumento adicional no teor de V não pode ser esperado e, então, é economicamente desvantajoso. Consequentemente, V é limitado a 0,01 a 0,30%, e está, de preferência, em uma faixa de 0,03 a 0,25%.

[0050] Nb: 0,01 a 0,06%

[0051] Nb forma carboneto ou adicionalmente forma carbonitreto, contribui para o reforço de aço e também contribui para tornar os grãos de austenita finos. Para adquirir tal efeito, o teor de Nb precisa ser 0,001% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Nb é alto e excede 0,06%, precipitados grossos são formados, dessa forma, impedindo um alto efeito de reforço de aço e a deterioração de resistência a SSC. Consequentemente, Nb é limitado em uma faixa de 0,01 a 0,06% e Nb é, de preferência, 0,02 a 0,05%.

[0052] B: 0,0003 a 0,0030%

[0053] B é segregado em contornos de grão de austenita e tem uma função de aumentar a temperabilidade de aço mesmo quando uma quantidade-traço de B estiver contida suprimindo-se a transformação de ferrita de contornos de grão. Para adquirir tal efeito, o teor de B precisa ser 0,0003% ou mais. Por outro lado, quando o teor de B exceder 0,0030%, B se precipita como carbonitreto ou similar, e uma propriedade de arrefecimento brusco é deteriorada de tal modo que a tenacidade seja deteriorada. Consequentemente, B é limitado em uma faixa de 0,0003 a 0,0030%, e está, de preferência, em uma faixa de 0,0005 a 0,0024%.

[0054] O (oxigênio): 0,0030% ou menos

[0055] O (oxigênio) está presente como uma impureza inevitável e, em aço, está presente sob a forma de inclusões à base de óxido. Essas inclusões se tornam pontos de iniciação de SSC e deterioram a resistência a SSC. Consequentemente, na presente invenção, é preferível reduzir o teor de O (oxigênio) tanto quanto possível. Entretanto, a redução excessiva de oxigênio resulta no aumento do custo de refino e, então, a presença de O até 0,0030% é permissível. Consequentemente, O (oxigênio) é limitado a 0,0030% ou menos, e é, de preferência, 0,0020% ou menos.

[0056] A composição mencionada acima é a composição básica. Entretanto, além da composição básica, como componentes seletivos, 0,005 a 0,030% de Ti e/ou um tipo ou dois tipos ou mais de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 1,0% ou menos de Cu, 1,0% ou menos de Ni e 2,0% ou menos de W e/ou 0,0005 a 0,005% de Ca podem estar contidos.

[0057] Ti: 0,005% a 0,030%

[0058] Ti se precipita como TiN fino por estar ligado a N no mo mento de coagulação de aço fundido, e Ti contribui para tornar os grãos de austenita finos devido a seu efeito de depósito ("pinning effect"). Para adquirir tal efeito, o teor de Ti precisa ser 0,005% ou mais. Quando o teor de Ti for menor que 0,005%, o efeito é pequeno. Por outro lado, quando o teor de Ti exceder 0,030%, TiN se torna grosso e não pode exibir o efeito de depósito mencionado acima e, então, a tenacidade é deteriorada ao contrário. Adicionalmente, TiN grosso deteriora a resistência a SSC. Consequentemente, quando Ti estiver contido, Ti é, de preferência, limitado em uma faixa de 0,005 a 0,030%,

[0059] Ti/N: 2,0 a 5,0

[0060] Quando o tubo de aço contiver Ti, Ti/N que é uma razão entre o teor de Ti e o teor de N for ajustado para satisfazer um valor que está dentro de uma faixa de 2,0 a 5,0. Quando Ti/N for menor que 2,0, a depósito de N se torna insuficiente de tal modo que um efeito de acentuação de propriedade de arrefecimento brusco por B seja deteriorado. Por outro lado, quando Ti/N for grande e exceder 5,0, uma tendência de TiN se tornar grosso surge consideravelmente de tal modo que a tenacidade e a resistência a SSC sejam deterioradas. Consequentemente, Ti/N é, de preferência, limitado em uma faixa de 2,0 a 5,0, e é, com mais preferência, 2,5 a 4,5.

[0061] Um tipo ou dois tipos ou mais de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 1,0% ou menos de Cu, 1,0% ou menos de Ni e 2,0% ou menos de W.

[0062] Todos dentre Cu, Ni e W são elementos que contribuem para o aumento na resistência de aço e, então, um tipo ou dois tipos ou mais de elementos a partir de um grupo que consiste em Cu, Ni, W podem estar contidos quando necessário.

[0063] Cu é um elemento que contribui para o aumento na resis tência de aço e, adicionalmente, tem uma função de aumentar a tenacidade e a resistência à corrosão. Particularmente, Cu é um elemento que é extremamente eficaz no aumento de resistência a SSC em um ambiente severamente corrosivo. Quando Cu estiver contido, os produtos de corrosão densa são formados de modo que a resistência à corrosão seja aumentada e a geração e o crescimento de pites que se tornam pontos de iniciação de fissura sejam suprimidos. Para obter tal efeito, é preferível conter Cu de 0,03% ou mais. Por outro lado, mesmo quando o teor de Cu excede 1,0%, o efeito é saturado de tal modo que um efeito adicional correspondente ao aumento adicional no teor de Cu não pode ser esperado e, então, é economicamente desvantajoso. Consequentemente, quando Cu estiver contido, Cu é, de preferência, limitado a 1,0% ou menos, e é, com mais preferência, 0,05 a 0,6%.

[0064] Ni é um elemento que contribui para o aumento na resis tência de aço e, adicionalmente, aumenta a tenacidade e a resistência à corrosão. Para obter tal efeito, é preferível conter Ni de 0,03% ou mais. Por outro lado, mesmo quando o teor de Ni excede 1,0%, o efeito é saturado de tal modo que um efeito adicional correspondente ao aumento adicional no teor de Ni não pode ser esperado e, então, é economicamente desvantajoso. Consequentemente, quando Ni estiver contido, Ni é, de preferência, limitado a 1,0% ou menos, e é, com mais preferência, 0,05 a 0,6%.

[0065] W é um elemento que forma carboneto e contribui para o aumento na resistência de aço por endurecimento por precipitação. W é também um elemento que se torna em um estado de solução sólida, é segregado em contornos de grão de austenita anteriores e contribui para o aumento da resistência a SSC. Para obter tal efeito, é preferível conter W de 0,03% ou mais. Por outro lado, mesmo quando o teor de W excede 2,0%, o efeito é saturado de tal modo que um efeito adicional correspondente ao aumento adicional no teor de W não pode ser esperado e, então, é economicamente desvantajoso. Consequentemente, quando W estiver contido, W é, de preferência, limitado a 2,0% ou menos, e é, com mais preferência, 0,4 a 1,5%.

[0066] Ca: 0,0005 a 0,005%

[0067] Ca é um elemento que forma CaS por estar ligado a S e funciona efetivamente para um controle de configuração de inclusões à base de sulfeto. Ca contribui para o aumento de tenacidade e resistência a SSC através de um controle de configuração de inclusões à base de sulfeto. Para obter tal efeito, o teor de Ca precisa ser pelo menos 0,0005%. Por outro lado, mesmo quando o teor de Ca excede 0,005%, o efeito é saturado de tal modo que um efeito adicional correspondente ao aumento adicional no teor de Ca não pode ser esperado e, então, é economicamente desvantajoso. Consequentemente, quando Ca estiver contido, Ca é, de preferência, limitado em uma faixa de 0,0005 a 0,005%.

[0068] O saldo exceto os componentes acima mencionados é for mado por Fe e impurezas inevitáveis. Como impurezas inevitáveis, 0,0008% ou menos de Mg e 0,05% ou menos de Co são permissíveis.

[0069] O tubo de aço sem costura de alta resistência de acordo com a presente invenção tem a composição mencionada acima e tem a microestrutura em que uma fase martensítica temperada é uma fase principal e o número de tamanho de grão de um grão de austenita anterior é 8,5 ou mais.

[0070] Fase martensítica temperada: 95% ou mais

[0071] No tubo de aço sem costura de alta resistência de acordo com a presente invenção, para obter uma alta resistência de classe 110 ksi ou mais YS com certeza e para manter a ductilidade e a tenacidade necessárias para o tubo de aço como uma construção, uma fase martensítica temperada formada por têmpera da fase martensítica é ajustada como uma fase principal. A "fase principal" descrita nesse parágrafo significa que a fase é uma fase única em que a composição contém 100% da fase por uma fração de volume ou a composição contém 95% ou mais da fase e 5% ou menos de uma segunda fase que não influencia as propriedades do tubo de aço. Na presente invenção, uma fase bainítica, uma fase austenítica retida e pearlita ou uma fase mista dessas fases pode ser nomeada como exemplos da segunda fase.

[0072] A microestrutura mencionada acima no tubo de aço sem costura de alta resistência de acordo com a presente invenção pode ser ajustada selecionando-se adequadamente uma temperatura de aquecimento no momento de realizar o tratamento com arrefecimento brusco e uma taxa de resfriamento no momento de resfriamento correspondente ao componente de aço.

[0073] Número de tamanho de grão de grão de austenita anterior: 8,5 ou mais

[0074] Quando o número de tamanho de grão do grão de austenita anterior for menor que 8,5, a subestrutura de fase martensítica gerada se torna grossa de tal modo que a resistência a SSC é deteriorada. Consequentemente, o número de tamanho de grão do grão de auste- nita anterior é limitado a 8,5 ou mais. Aqui, um valor medido de acordo com a estipulação de JIS G 0551 é usado como o número de tamanho de grão.

[0075] Na presente invenção, o número de tamanho de grão do grão de austenita anterior pode ser ajustado alterando-se uma taxa de aquecimento, uma temperatura de aquecimento e um tempo de retenção de tratamento de arrefecimento brusco e o número de vezes de tratamento de arrefecimento brusco.

[0076] O tubo de aço sem costura de alta resistência da presente invenção é um tubo de aço sem costura em que um índice de grau de segregação Ps que é definido pela seguinte fórmula (1) usando XM que é uma razão entre um teor de porção segregada obtido realizando-se uma análise de área de respectivos elementos por um microanalisador de sonda eletrônica (EPMA) em uma região tendo o centro da mesma posicionado em 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna do tubo de aço e um teor médio é ajustado para menos de 65. Ps = 8,1 (Xsi + XMn + XMO) + 1,2Xp ... (1)

[0077] (Aqui, XM: (teor de porção segregada (% em massa) de elemento M)/(teor médio (% em massa) de elemento M)

[0078] O Ps mencionado acima é um valor obtido selecionando-se um elemento que influencia muito a resistência a SSC quando a segregação ocorre, e é um valor introduzido para indicar um grau de deterioração de resistência a SSC devido à segregação. Com o aumento nesse valor, uma região localmente endurecida é aumentada e, então, a resistência a SSC é deteriorada. Quando o valor Ps for menor que 65, a resistência a SSC desejada pode ser obtida. Consequentemente, na presente invenção, o valor Ps é limitado a menos de 65, e é, de preferência, menor que 60. Quanto menor for o valor de Ps, há menos má influência causada pela segregação e a resistência a SSC mostra uma tendência à beneficência.

[0079] Aqui, XM é uma razão entre (teor de porção segregada) e (teor médio) em relação ao elemento M, ou seja, (teor de porção se- gregada)/(teor médio) em relação ao elemento M. XM é calculado como a seguir.

[0080] Em uma região tendo tamanhos de 5 mm x 5 mm e tendo o centro da mesma em uma posição 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna de um tubo de aço sem costura, uma análise de área é realizada em pelo menos três campos de visão em relação a um elemento M (Si, Mn, Mo, P nessa modalidade) sob uma condição de 0,1 segundo por um ponto com um passo de 20 μm por um microanalisador de sonda eletrônica (EPMA) usando uma viga tendo um diâmetro de 20 μm. Então, com base no resultado obtido da análise de área, em relação ao elemento M, todos os valores de concentração obtidos na região medida estão dispostos na ordem des-cendente de concentração, a distribuição de frequência de ocorrência cumulativa do teor do elemento M é obtida, e o teor cuja frequência de ocorrência cumulativa se torna 0,0001 é obtido, e o teor é ajustado como um teor de porção segregada do elemento M. Por outro lado, o teor de cada elemento (Si, Mn, Mo, P) é ajustado como um teor médio do elemento com base na composição (valor representativo) de cada tubo de aço sem costura.

[0081] XM é uma razão entre o teor de porção de segregação mencionado acima e o teor médio do elemento M, ou seja, (teor de porção de segregação)/(teor médio) de elemento M.

[0082] Na presente invenção, é necessário controlar Ps em uma etapa de fundição contínua. Para ser mais específico, Ps pode ser reduzido por agitação eletromagnética em um molde e/ou um veio.

[0083] A seguir, um método de fabricação de um tubo de aço sem costura de alta resistência de acordo com a presente invenção é explicado.

[0084] No método de fabricação de um tubo de aço sem costura de alta resistência de acordo com a presente invenção, a matéria- prima de tubo de aço tendo a composição mencionada acima é submetida a aquecimento e trabalho a quente e, então, é submetida a resfriamento de modo que um tubo de aço sem costura tendo um formato predeterminado seja obtido. Então, o tubo de aço sem costura é sub- metido a tratamento por arrefecimento brusco e têmpera.

[0085] Na presente invenção, não é particularmente necessário limitar o método de fabricação de uma matéria-prima de tubo de aço. Entretanto, é desejável fabricar uma matéria-prima de tubo de aço como um tarugo fabricando-se aço fundido tendo a composição mencionada acima por um forno de fusão comumente utilizado como um conversor, um forno elétrico ou um forno de fusão a vácuo e formando-se aço fundido em uma matéria-prima de tubo de aço por um método de fundição contínua ou similar.

[0086] Em primeiro lugar, uma matéria-prima de aço tendo a com posição mencionada acima é aquecida a uma temperatura de aquecimento que está dentro de uma faixa de 1050 a 1350°C.

[0087] Temperatura de aquecimento: 1050 a 1350°C

[0088] Quando a temperatura de aquecimento for mais baixa que 1050°C, um carboneto na matéria-prima de tubo de aço é insuficientemente dissolvido. Por outro lado, quando a matéria-prima do tubo de aço é aquecida a uma temperatura que excede 1350°C, os grãos de cristal se tornam grossos e os precipitados tais como TiN precipitado no momento da coagulação se tornam grossos e também a cementita se torna grossa e, portanto, a tenacidade do tubo de aço é deteriorada. Além disso, quando a matéria-prima do tubo de aço é aquecida a uma alta temperatura que excede 1350°C, uma camada de escala espessa é gerada sobre uma superfície da matéria-prima do tubo de aço e a camada de escala espessa causa a geração de defeitos de superfície no momento da laminação. Consequentemente, também a partir de um ponto de vista de economia de energia, a temperatura de aquecimento é limitada em uma faixa de 1050 a 1350°C.

[0089] Em seguida, o trabalho a quente é aplicado à matéria-prima de tubo de aço que é aquecida até a temperatura mencionada acima e, por conseguinte, um tubo de aço sem costura tendo um tamanho predeterminado e uma forma predeterminada é formado.

[0090] Qualquer método de trabalho a quente usando-se equipa mento de fabricação de tubo de aço sem costura comum é aplicável ao trabalho a quente na presente invenção. Como equipamento de fabricação de tubo de aço sem costura comum, o equipamento de fabricação de tubo de aço sem costura usando um processo de fabricação por plugue de Mannesmann ("Mannesmann-plug mill process") ou um processo de fabricação por mandril de Mannesmann ("Mannesmann- mandrel mill process") pode ser denominado como um exemplo. Além disso, o equipamento de extrusão a quente do tipo prensa pode também ser utilizado para a fabricação de um tubo de aço sem costura. Adicionalmente, a condição de trabalho a quente não é particularmente limitada desde que um tubo de aço sem costura tendo um formato predeterminado possa ser fabricado sob tal condição de trabalho a quente. Todas as condições de trabalho a quente comumente usadas podem ser utilizadas.

[0091] O resfriamento após o trabalho a quente: abaixo de uma temperatura de superfície de 200°C ou abaixo em uma taxa de resfriamento de resfriamento de ar ou mais.

[0092] Na presente invenção, após o trabalho a quente menciona do acima, o processo de resfriamento é aplicado a um tubo de aço sem costura adquirido até que uma temperatura de superfície se torne uma temperatura de 200°C ou abaixo em uma taxa de resfriamento de resfriamento de ar ou mais. Em relação à faixa de composição da presente invenção, desde que uma taxa de resfriamento após o trabalho a quente seja resfriamento de ar ou mais, a microestrutura do tubo de aço sem costura após o resfriamento pode ser formada em uma mi- croestrutura que tem uma fase martensítica como uma fase principal. Nesse caso, o tratamento por arrefecimento brusco realizado posteriormente pode ser omitido. Consequentemente, para concluir uma transformação martensítica completamente, é necessário resfriar o tubo de aço sem costura abaixo de uma temperatura de superfície de 200°C ou abaixo na taxa de resfriamento mencionada acima. Quando uma temperatura de parada de resfriamento excede uma temperatura de superfície de 200°C, pode haver um caso em que uma transformação martensítica não está completamente concluída. Consequentemente, resfriando-se o tubo de aço sem costura após o trabalho a quente, o tubo de aço sem costura é resfriado abaixo de uma temperatura de superfície de 200°C ou abaixo, a uma taxa de resfriamento de resfriamento de ar ou mais. Na presente invenção, a "taxa de resfriamento de resfriamento de ar ou mais" significa 0,1°C/s ou mais. Quando a taxa de resfriamento é menor que 0,1°C/s, a estrutura de metal após o resfriamento se torna não uniforme, e a estrutura de metal após o tratamento térmico subsequente se torna não uniforme.

[0093] Na presente invenção, como uma etapa seguinte, o trata mento por arrefecimento brusco e o tratamento por têmpera são aplicados ao tubo de aço sem costura mencionado acima ao qual o resfriamento após o trabalho a quente é aplicado. Pode haver um caso em que a microestrutura tendo uma fase martensítica como uma fase principal não pode ser obtida pelo resfriamento mencionado acima. Consequentemente, para estabilizar a qualidade de material, o tratamento por arrefecimento brusco e o tratamento por têmpera são aplicados ao tubo de aço sem costura.

[0094] Temperatura de reaquecimento para arrefecimento brusco: temperatura de transformação de Ac3 a 1000°C

[0095] No tratamento por arrefecimento brusco, o tubo de aço sem costura é reaquecido até uma temperatura que está dentro de uma faixa de temperatura de transformação de Ac3 ou acima e 1000°C ou abaixo e, então, o tratamento por resfriamento rápido é realizado até uma temperatura de superfície se tornar 200°C ou abaixo. Quando uma temperatura de reaquecimento para arrefecimento brusco estiver abaixo de uma temperatura de transformação de Ac3, o aquecimento não é realizado a uma extensão que uma região de fase única austení- tica é formada e, então, a microestrutura que tem uma fase martensíti- ca como uma fase principal não pode ser obtida após o arrefecimento brusco. Por outro lado, quando uma temperatura de reaquecimento for uma alta temperatura que excede 1000°C, os grãos de cristal se tornam grossos e, então, a tenacidade de um tubo de aço é deteriorada. Além disso, pode haver um caso em que uma camada de escala de óxido sobre uma superfície do tubo de aço se torna espessa e a camada de escala de óxido é descolada, dessa forma, provocando falhas sobre uma superfície do tubo de aço. Ademais, quando a temperatura de reaquecimento excede 1000°C, efeitos adversos como o aumento em uma carga de fornalhas de tratamento por calor são exercidos e, ao mesmo tempo, energia excessiva é exigida para reaquecimento, dessa forma, causando um problema a partir de um ponto de vista de economia de energia. Consequentemente, na presente invenção, uma temperatura de reaquecimento para arrefecimento brusco é limitada a uma temperatura que está dentro de uma faixa de temperatura de transformação de Ac3 a 1000°C.

[0096] O resfriamento após o reaquecimento para arrefecimento brusco é realizado por resfriamento rápido. É preferível que tal resfriamento seja realizado por resfriamento com água de modo que uma taxa de resfriamento seja 2°C/s ou acima em média em 700 a 400°C de temperatura central obtida pelo cálculo, e uma temperatura de superfície seja 200°C ou abaixo, de preferência, 100°C ou abaixo. O tratamento por arrefecimento brusco pode ser realizado duas vezes.

[0097] Um valor obtido usando a fórmula a seguir é usado como uma temperatura de transformação de Ac3.

[0098] Temperatura de transformação de Ac3 (°C) = 937 - 476,5C + 56Si - 19,7Mn - 16,3Cu - 4,9Cr - 26,6Ni + 38,1Mo + 124,8V + 136,3Ti + 198Al + 3315B.

[0099] (Aqui, C, Si, Mn, Cu, Cr, Ni, Mo, V, Ti, Al, B: Os valores cal culados usando os teores (% em massa) de respectivos elementos são usados). Calculando-se uma temperatura de transformação de Ac3 usando a fórmula mencionada acima, em relação aos elementos que não estão contidos em um tubo de aço entre os elementos descritos na fórmula, o cálculo é feito ajustando-se os teores dos elementos para "zero".

[00100] Temperatura de têmpera de 600 a 740°C

[00101] O tratamento por têmpera é realizado para aumentar a tenacidade e a resistência a SSC reduzindo-se a densidade de deslocamento na microestrutura formada por tratamento por arrefecimento brusco (incluindo resfriamento após o trabalho a quente). Na presente invenção, no tratamento por têmpera, um tubo de aço é aquecido a uma temperatura (temperatura de têmpera) que está dentro de uma faixa de 600 a 740°C. É preferível realizar o tratamento por resfriamento de ar após tal aquecimento.

[00102] Quando a temperatura de têmpera está abaixo de 600°C, a redução do deslocamento é insuficiente de tal modo que um tubo de aço não pode obter excelente resistência a SSC. Por outro lado, quando a temperatura de têmpera excede 740°C, o amolecimento da mi- croestrutura progride consideravelmente e, então, um tubo de aço não pode obter uma alta resistência desejada.

[00103] Na presente invenção, para corrigir um formato defeituoso de um tubo de aço como necessário, o tratamento de correção de formato pode ser realizado por trabalho a quente ou trabalho a frio.

EXEMPLO

[00104] Mais adiante neste documento, a presente invenção é adi-cionalmente explicada com base em um exemplo.

[00105] O aço fundido tendo a composição mostrada na Tabela 1 foi feito por um conversor, e foi formado em placas por um método de fundição contínua. As placas foram usadas como matérias-primas de tubo de aço. A agitação eletromagnética foi realizada em um molde ou um veio exceto para um aço Steel N° P. A agitação eletromagnética em um molde ou um veio não foi realizada em relação a um aço Steel N° P. Então, estas matérias-primas de tubo de aço foram carregadas em um forno de aquecimento, e foram aquecidas a uma temperatura de aquecimento mostrada na Tabela 2 e foram mantidas à temperatura de aquecimento (tempo de retenção: 2 horas). Então, as matérias- primas de tubo de aço aquecidas foram formadas em tubos usando um processo de fabricação por plugue de Mannesmann ("Mannes- mann-plug mill process"), dessa forma, fabricando tubos de aço sem costura tendo tamanhos descritos na Tabela 2 (diâmetro: 178,0 a 244,5 mm, espessura de parede: 15 a 30 mm). Após o trabalho a quente, o resfriamento foi realizado em que os tubos de aço sem costura foram resfriados por ar até uma temperatura de superfície de 200°C ou abaixo mostrada abaixo na Tabela 2.

[00106] Após o trabalho a quente, sob condições mostradas na Tabela 2, o tratamento por têmpera foi adicionalmente aplicado aos tubos de aço sem costura resfriados ao ar. Alternativamente, os tratamentos por reaquecimento, arrefecimento brusco e têmpera foram adicionalmente aplicados aos tubos sem costura resfriados ao ar. Após o tratamento por têmpera, os tubos de aço sem costura foram resfriados ao ar.

[00107] Os espécimes foram amostrados a partir dos tubos de aço sem costura obtidos, e uma observação de microestrutura, um teste de tração e um teste em resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto foram realizados nos espécimes. Os testes foram realizados de acordo com as seguintes etapas.

[00108] (1) Observação de microestrutura

[00109] Os espécimes para observação de microestrutura foram amostrados a partir dos tubos de aço sem costura obtidos de tal modo que uma posição que é 1/4 t (t: espessura de parede) de uma superfície interna do tubo em um corte transversal ortogonal a uma direção de eixo geométrico de tubo (corte transversal C) fosse definida como uma posição de observação. Os espécimes para observação da mi- croestrutura foram polidos e foram corroídos por nital (mistura de ácido nítrico-etanol), e as microestruturas foram observadas e imagens foram feitas usando um microscópio óptico (ampliação: 1000 vezes) ou um microscópio eletrônico de varredura (ampliação: 2000 a 3000 vezes). A identificação da microestrutura e a medição das frações da mi- croestrutura (% em volume) foram realizadas por meio de uma análise de imagem utilizando fotografias de microestrutura obtidas.

[00110] Além disso, os espécimes amostrados para observação da microestrutura foram polidos, e foram corroídos por picral (mistura de ácido pícrico-etanol) de modo a expor os contornos da austenita anteriores. As microestruturas foram observadas e imagens foram feitas em três ou mais campos de visão ou mais utilizando um microscópio óptico (ampliação: 1000 vezes), e números de grão foram obtidos usando um método de corte de acordo com JIS G 0551.

[00111] Em relação a espécimes amostrados para observação de microestrutura, em uma região tendo tamanhos de 5 mm x 5 mm e tendo o centro da mesma em uma posição 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna de um tubo de aço sem costura, uma análise de área foi realizada em pelo menos três campos de visão em relação aos respectivos elementos Si, Mn, Mo, P sob uma condição de 0,1 segundo por um ponto com um passo de 20 μm por um mi- croanalisador de sonda eletrônica (EPMA) (diâmetro de viga: 20 μm). Então, com base no resultado obtido da análise de área, distribuições de frequência de ocorrência cumulativa dos teores dos respectivos elementos na região medida foram obtidas com relação aos respectivos elementos.

[00112] Com base nas distribuições de frequência de ocorrência cumulativa adquiridas, o teor que corresponde à frequência de ocorrência cumulativa de 0,0001 foi determinado em relação a cada elemento e o teor foi definido como um teor de porção segregada de cada elemento ((mais adiante neste documento referido também como (teor de porção segregada)M). Um resultado de análise de composição (valor representativo) de cada tubo de aço sem costura foi referido como um teor médio de cada elemento de cada tubo de aço sem costura ((mais adiante neste documento referido também como (teor médio)M).

[00113] Em relação aos respectivos tubos de aço sem costura obtidos, uma razão XM entre um teor de porção segregada obtido de cada elemento e um teor médio de cada elemento (XM = (teor de porção se-gregada) M/(teor médio)M) foi calculada e um valor de Ps de cada tubo de aço sem costura foi calculado usando a seguinte fórmula (1). Ps = 8,1 (Xsi + XMn + XMO) + 1,2Xp ... (1)

[00114] (2) Teste de tração

[00115] Espécime JIS No. 10 para um teste de tração (espécime de barra: diâmetro de porção paralela: 12,5 mmΦ, comprimento de parte paralela: 60 mm, GL: 50 mm) foi amostrado a partir de uma posição de lado de superfície interna 1/4t (t: espessura de parede) de cada um dos tubos de aço sem costura obtidos de acordo com JIS Z 2241 de modo que uma direção de tração fosse uma direção de eixo geométrico de tubo. Utilizando-se este espécime, o teste de tração foi realizado para obter características de tração (limite de escoamento YS (tensão de prova de 0,5%), resistência à tração TS).

[00116] (3) Teste de fissura de corrosão sob tensão de sulfeto

[00117] Espécimes em forma de bastão (diâmetro de porção parale- la: 6,35 mmΦ, comprimento de porção paralela: 25,4 mm) foram amostrados a partir dos tubos de aço sem costura obtidos a partir de uma região tendo o centro da mesma posicionado em 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna de cada tubo de aço de modo que a direção do eixo geométrico do tubo coincida com a direção longitudinal do espécime, e o teste de fissura de corrosão sob tensão de sulfeto foi realizado de acordo com um Método A NACE TM0177.

[00118] Como um líquido de teste, uma solução aquosa de 0,5% em massa de ácido acético e 5,0% em massa de cloreto de sódio em que o sulfeto de hidrogênio é saturado (temperatura de líquido: 24°C) foi usada. No teste, o espécime em forma de bastão foi imerso no líquido de teste e um teste de carga constante em que uma carga constante (tensão correspondente a 85% de limite de escoamento) é aplicada ao espécime durante 720 horas foi realizado.

[00119] A avaliação "O : bom" (satisfatório) foi dada em casos em que o espécime não foi rompido antes de 720 horas, e a avaliação "x : ruim" (insatisfatório) foi dada em outros casos em que o espécime foi rompido antes de 720 horas. O teste de fissura de corrosão sob tensão de sulfeto não foi realizado em tubos de aço que não poderiam obter um limite de escoamento alvo (758 MPa) no teste de tração.

[00120] O resultado obtido é mostrado na Tabela 3.

[00121] Em todos os exemplos da presente invenção, uma alta re-sistência de um limite de escoamento YS de 758 MPa ou mais foi mantida e fraturas não ocorreram mesmo quando uma tensão que é 85% de um limite de escoamento foi aplicada para o espécime durante 720 horas em 0,5% em massa de ácido acético em que sulfeto de hi-drogênio é saturado e 5,0% em massa de solução de cloreto de sódio (temperatura do líquido: 24°C). Consequentemente, todos os exemplos da presente invenção fornecem cada tubo de aço sem costura de alta resistência tendo excelente resistência à fendilhação de corrosão sob tensão de sulfeto. Por outro lado, nos exemplos comparativos cuja faixa está fora da faixa dos exemplos da presente invenção, a alta re-sistência desejada não pode ser garantida ou a resistência a SSC é deteriorada.

[00122] Em relação ao tubo de Aço N° 7, a temperatura de arrefe-cimento brusco é uma alta temperatura que excede 1000°C, de tal modo que os grãos austeníticos anteriores se tornam grossos e, com isso, a resistência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 10, a temperatura de têmpera excede o limite superior na faixa da pre-sente invenção, de tal modo que o tubo de Aço N° 10 não pode garantir uma alta resistência desejada. Em relação ao tubo de Aço N° 11, a temperatura de interrupção de resfriamento para arrefecimento brusco excede o limite superior na faixa da presente invenção, de tal modo que o tubo de Aço N° 11 não pode adquirir uma microestrutura deseja-da em que uma fase martensítica forma uma fase principal, com isso, o tubo de Aço N° 11 não pode garantir uma alta resistência desejada. Em relação ao tubo de Aço N° 14, o teor de C é mais baixo que o limite inferior na faixa da presente invenção, de tal modo que o tubo de Aço N° 14 não pode garantir uma alta resistência desejada. Em relação ao tubo de Aço N° 15, o teor de C excede o limite superior na faixa da presente invenção e o valor de Ps do tubo de Aço N° 15 também se torna 65 ou mais, de tal modo que a resistência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 16, o teor de Mo é mais baixo que o li-mite inferior na faixa da presente invenção e o valor de Ps do tubo de Aço N° 16 também se torna 65 ou mais, de tal modo que a resistência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 17, o teor de Cr é mais baixo que o limite inferior na faixa da presente invenção, e o valor de Ps do tubo de Aço N° 17 também se torna 65 ou mais, de tal modo que a resistência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 18, Ti/N excede o limite superior na faixa da presente invenção e o va-lor de Ps do tubo de Aço N° 18 também se torna 65 ou mais, de tal modo que a resistência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 19, Ti/N é mais baixo do que o limite inferior na faixa da pre-sente invenção e o valor de Ps do tubo de Aço N° 19 também se torna 65 ou mais, de tal modo que a resistência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 20, uma quantidade de oxigênio excede o limite superior na faixa da presente invenção, e o valor de Ps do tubo de Aço N° 20 também se torna 65 ou mais, de tal modo que a resis-tência a SSC é deteriorada. Em relação ao tubo de Aço N° 23, embora a composição esteja dentro da faixa da presente invenção, a agitação eletromagnética não é realizada em um processo de fundição contínua de tal modo que o valor de Ps do tubo de Aço N° 23 se torna 65 ou mais e, com isso, a resistência a SSC é deteriorada.

Claims

1. Tubo de aço sem costura de alta resistência para produ-tos tubulares para a indústria petrolífera, caracterizado pelo fato de que apresenta a composição que contém, em % em massa, 0,20 a 0,50% de C, 0,05 a 0,40% de Si, 0,3 a 0,9% de Mn, 0,015% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 0,005 a 0,1% de Al, 0,008% ou menos de N, 0,6 a 1,7% de Cr, 0,4 a 1,0% de Mo, 0,01 a 0,30% de V, 0,01% a 0,06% de Nb, 0,0003 a 0,0030% de B, 0,0030% ou menos de O (oxigênio), opcionalmente 0,005% a 0,030% de Ti de modo que Ti/N que é uma razão entre o teor de Ti e o teor de N seja ajustado para um valor que esteja dentro de uma faixa de 2,5 a 4,5; opcionalmente um tipo ou dois tipos ou mais de elementos selecionados a partir de um grupo que consiste em, em % em massa, 1.1 % ou menos de Cu, 1.2 % ou menos de Ni, e 2,0% ou menos de W, opcionalmente 0,0005 a 0,005% de Ca em % em massa, e Fe e impurezas inevitáveis como saldo, em que o tubo de aço apresenta a microestrutura em que uma fra-ção de volume de uma fase martensítica temperada é 95% ou mais, e grãos austentíticos anteriores apresentam um número de tamanho de grão de 8,5 ou mais, e um índice de grau de segregação Ps que é de-finido pela seguinte fórmula (1) usando XM que é uma razão entre um teor de porção segregada obtido realizando-se uma análise de área de respectivos elementos por um microanalisador de sonda de elétrons (EPMA) em uma região tendo o centro da mesma posicionado em 1/4 t (t: espessura de parede) a partir de uma superfície interna do tubo de aço e um teor médio é ajustado para menos de 65, e um limite de es-coamento YS é 758 MPa ou mais. Nota Ps = 8,1 (Xsi + XMn + XMO) + 1,2XP ... (1) (Aqui, XM: (teor de porção segregada (% em massa) de elemento M)/(teor médio (% em massa) de elemento M).

2. Método de fabricação de um tubo de aço sem costura de alta resistência para produtos tubulares para a indústria petrolífera, caracterizado pelo fato de que apresenta um formato predeterminado aplicando-se aquecimento e trabalho a quente a um material de tubo de aço, como definido na reivindicação 1, em que uma temperatura de aquecimento no aquecimento é ajus-tada para uma temperatura que está dentro de uma faixa de 1050 a 1350OC, resfriamento após o trabalho a quente mencionado acima é realizado até uma temperatura de superfície se tornar uma temperatura igual ou abaixo de 200oC em uma taxa de resfriamento igual ou su-perior ao resfriamento ao ar e, após o resfriamento, tratamento por ar-refecimento brusco em que o tubo de aço é reaquecido a uma tempe-ratura que está dentro de uma faixa de temperatura de transformação de Ac3 ou acima de 1000oC ou abaixo e o tubo de aço é rapidamente resfriado a uma taxa de resfriamento de 2°C/s ou superior a uma tem-peratura de modo que uma temperatura de superfície se torne 200oC ou abaixo é realizado uma vez ou mais, e após o tratamento por arre-fecimento brusco, o tratamento por têmpera que aquece o tubo de aço a uma temperatura que está dentro de uma faixa de 600 a 740°C é realizado e em que o material do tubo de aço foi preparado usando o processo de fundição contínua na qual o aço fundido é submetido a agitação eletromagnética em um molde e/ou um veio.