BR112017014690B1 - Tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera e método para fabricar o mesmo - Google Patents

Tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera e método para fabricar o mesmo Download PDF

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Abstract

trata-se de um método para fabricar um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera que tem uma excelente trabalhabilidade a quente e, através do qual, um tubo de aço inoxidável sem costura de alta tenacidade e alta resistência para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolíferapode ser obtido tendo um limite de escoamento de 110 ksi (= 758 mpa), uma energia absorvida ve-10 de 40 j ou maior em testes de impacto charpy em uma temperatura de teste de -10°c, e excelente resistência à corrosão; e um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera obtido pelo método de fabricação mencionado acima. na presente invenção, um tarugo que tem componentes predeterminados e que tem uma composição na qual os teores de c, si, mn, cr, mo, ni, n, w e cu satisfazem uma relação predeterminada é aquecido e, portanto, trabalhado a quente a fim de obter um tubo de aço sem costura, e o tubo de aço sem costura é arre-fecido até a temperatura ambiente a uma taxa de arrefecimento de ar-refecimento de ar ou maior, após o qual o tubo de aço sem costura é aquecido até 850°c ou acima e, subsequentemente, arrefecido a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior até uma temperatura de 100°c ou menos e temperado, e é, então, revenido a 700°c ou menos por um tempo de retenção predeterminado.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[0001] A presente invenção refere-se a um tubo de aço inoxidável sem costura usado adequadamente como um tubo para produtos tubu lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"), e mais particularmente a um tubo de aço inoxidável sem cos tura que tem excelente resistência à corrosão e que tem adicionalmen te uma alta resistência e uma alta tenacidade, e um método para fabri car tal tubo de aço inoxidável sem costura de modo estável.
TÉCNICA ANTECEDENTE
[0002] Recentemente, de um ponto de vista de impedir o esgota mento de recurso de óleo (ou seja, óleo cru e um gás natural) em regi ões em que a perfuração de óleo é fácil, o desenvolvimento de cam pos de óleo em regiões em que a perfuração de óleo é difícil está em andamento. No entanto, por exemplo, em campos de óleo para perfu rar recurso de óleo em uma camada a uma grande profundidade de um solo, é necessário perfurar poços (poços de óleo) a uma profundi dade extremamente grande. Além disso, nesse caso, o recurso de óleo está em uma temperatura alta. Consequentemente, tem havido uma demanda por um tubo para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tenha uma alta resistência e uma alta tenacidade. Além do mais, em campos de óleo para perfurar recurso de óleo que contém CO2, Cl- e similares, a corrosão de um tubo para produtos tubulares e acessórios para a in dústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é susceptível a pro gredir e, por isso, tem havido uma demanda por um tubo para produ tos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tu- bular Goods") que tenha resistência à corrosão.
[0003] Como um tubo para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") usado em tal ambi ente severo, um tubo de aço sem costura feito de um aço inoxidável martensítico que contém aproximadamente 13% em massa de Cr (chamado de aço 13Cr) tem sido usado praticamente. A perfuração de recurso de óleo que contém uma grande quantidade de Cl- e que tem uma alta temperatura que excede 100°C tem uma desvantagem de que um tubo para produtos tubulares e acessórios para a indústria pe trolífera ("Oil Country Tubular Goods") não pode ter uma resistência suficiente e resistência à corrosão mesmo quando um tubo de aço sem costura feito de aço 13Cr é usado.
[0004] Como um tubo para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que pode ser usado em um ambiente corrosivo de alta temperatura, um tubo de aço sem costura feito de aço inoxidável de duas fases tem sido desenvolvido. No entanto, no caso de aço inoxidável de duas fases, não apenas que uma grande quantidade de elementos de liga é adicionada como uma matéria-prima de modo que um custo de matéria-prima é aumentado, mas também que uma trabalhabilidade a quente em etapas de fabrica ção de um tubo de aço sem costura é fraca e, por isso, a produtividade é diminuída e, como resultado, surge uma desvantagem que um custo de fabricação de um tubo de aço sem costura é aumentado.
[0005] Em vista do que foi exposto acima, as técnicas estão em desenvolvimento para adquirir um tubo de aço inoxidável sem costura que possa ser fabricado facilmente e de modo estável através de uma série de etapas com o uso de um laminador-mandrilador que adota um processo de rolamento oblíquo, uma técnica de fabricação geral de um tubo de aço sem costura, e que exiba uma excelente resistência à cor rosão mesmo em alta temperatura, que também tenha tanto uma alta resistência quanto uma alta tenacidade.
[0006] Por exemplo, a literatura de patente 1 revela uma técnica em que um tubo de aço sem costura é formado por um trabalho a quente que usa um tarugo que contém componentes predeterminados, e uma têmpera e um revenimento são aplicados ao tubo de aço sem costura, assim, adquirindo um tubo de aço inoxidável sem costura que exibe excelente resistência à corrosão e tem tanto uma alta resistência quanto uma alta tenacidade. Nessa técnica, no entanto, um tempo de retenção em revenimento não é levado em consideração. Visto que a resistência e a tenacidade de um tubo de aço inoxidável sem costura muda em correspondência a um tempo de retenção, um espaço para aprimoramento ainda permanece em tal técnica de um ponto de vista da aquisição estável de resistência desejada.
[0007] A literatura de patente 2 revela uma técnica em que um tu bo de aço sem costura é formado por um trabalho a quente por uma redução de laminação predeterminada que usa um tarugo que contém componentes predeterminados, e uma têmpera e um revenimento são aplicados ao tubo de aço sem costura, assim, adquirindo um tubo de aço inoxidável sem costura que exibe excelente resistência à corrosão e tem tanto uma alta resistência quanto uma alta tenacidade. Nessa técnica, no entanto, uma temperatura de interrupção de arrefecimento em uma têmpera não é levada em consideração. Visto que a resistên cia de um tubo de aço inoxidável sem costura muda em correspon dência a uma temperatura de interrupção de arrefecimento, um espaço para aprimoramento ainda permanece em tal técnica de um ponto de vista da aquisição estável de resistência desejada. LISTA DE CITAÇÃO LITERATURA DE PATENTE PTL 1: JP-A-2005-336595 PTL 2: JP-A-2013-249516
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA
[0008] É um objetivo da presente invenção superar as desvanta gens da técnica anterior e fornecer um método para fabricar um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") com uma ex celente trabalhabilidade a quente pela qual um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria pe trolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma alta resistência de 758 MPa (110 ksi) ou mais em termos de limite de escoamento, uma alta tenacidade de 40 J ou mais em termos de energia de absorção vE- 10 em um teste de impacto Charpy em uma temperatura de teste de - 10°C, e uma excelente resistência à corrosão pode ser adquirida, e um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") adquirido pelo método. Uma excelente resistência à corrosão significa que o tu bo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") exibe resis tência à corrosão mesmo em alta temperatura de 230°C ou acima em um ambiente corrosivo que contém CO2 e Cl-.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0009] Os inventores da presente invenção estudaram uma in fluência de uma têmpera e um revenimento na tenacidade de um tubo de aço inoxidável sem costura. Como resultado, os inventores consta taram que a deterioração de tenacidade do tubo de aço inoxidável sem costura é susceptível a ser gerada quando o tubo de aço inoxidável sem costura contém uma grande quantidade de Mo e um tempo de retenção em revenimento é excessivamente longo. Com base em tal constatação, os inventores investigaram a microestrutura de um tubo de aço inoxidável sem costura que tem o grande teor de Mo e cuja te- nacidade é deteriorada por um revenimento realizado por um tempo longo e os inventores constataram que um grande número de compos tosintermetálicos é precipitado em uma fase de martensita. Esse fe nômeno significa que uma fase de martensita é formada por têmpera e, após o mesmo, os compostos intermetálicos são precipitados por revenimento.
[0010] A seguir, os compostos intermetálicos precipitados em uma fase de martensita foram investigados em detalhes. Como resultado, as constatações a seguir foram obtidas em relação a compostos in- termetálicos.
[0011] (a) Mo de alta concentração está presente em compostos intermetálicos.
[0012] (b) Um diâmetro de partícula de compostos intermetálicos influencia grandemente a tenacidade de um tubo de aço inoxidável sem costura.
[0013] (c) É desejável que o número de compostos intermetálicos (doravante no presente documento chamada de "densidade") por uma unidade de superfície (mm2) seja pequeno, e a densidade muda de pendendo de um parâmetro P(Mo, t) =[%Mo]x(t+550) calculado com o uso do teor de Mo [%Mo] (% em massa) em um tubo de aço inoxidável sem costura e um tempo de retenção t (min) de revenimento (consulte a Figura 1).
[0014] Ou seja, para adquirir um tubo de aço inoxidável sem costu ra para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma resistência, uma tenacida de e uma resistência à corrosão desejadas superando-se os proble mas a serem solucionados pela presente invenção, é necessário su primir a densidade de compostos intermetálicos que têm um diâmetro de partícula de 0,5 μm ou mais a 2x104/mm2 ou menos, os compostos intermetálicos estão presentes em uma fase de martensita. Também, a fim de adquirir a microestrutura, é necessário ajustar o teor de Mo [%Mo] de um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubu lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e um tempo de retenção t de revenimento de maneira que um parâmetro P(Mo, t) calculado com o uso do teor de Mo [%Mo] em um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"), e um tempo de retenção t de revenimento se torna 2100 ou menos. Além disso, para fabricar o tubo de aço inoxidável sem costura para produ tos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tu-bular Goods") de modo estável, é necessário realizar o projeto de composição para aprimorar uma trabalhabilidade a quente.
[0015] A presente invenção foi feita com base em tais constata ções.
[0016] Ou seja, um método para fabricar um tubo de aço inoxidá vel sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente invenção é um método para fabricar um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífe ra ("Oil Country Tubular Goods") no qual um tarugo que tem uma com posição que contém, em % em massa, 0,005 a 0,06% de C, 0,05 a 0,5% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou me nos de S, 15,5 a 18,0% de Cr, 1,0 a 3,5% de Mo, 1,5 a 5,0% de Ni, 0,02 a 0,2% de V, 0,002 a 0,05% de Al, 0,01 a 0,15% de N e 0,006% ou menos de O, e adicionalmente contém um ou dois tipos de elemen-tos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,5 a 3,0% de W e 0,5 a 3,5% de Cu de maneira que os teores de C, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, N, W e Cu descritos acima satisfazem as fórmulas (1) e (2) a seguir, e Fe e impurezas inevitáveis como saldo são aquecidos, o tarugo é for mado em um tubo de aço sem costura aplicando-se um trabalho a quente ao tarugo, o tubo de aço sem costura é arrefecido até uma temperatura ambiente a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior, após o mesmo, uma têmpera é realizada aquecendo- se o tubo de aço sem costura até uma temperatura de 850°C ou acima e, subsequentemente, arrefecendo-se o tubo de aço sem costura até uma temperatura de 100°C ou menos a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior e, subsequentemente, um revenimento é aplicado ao tubo de aço sem costura a uma temperatura de 700°C ou menos por um tempo de retenção que satisfaça uma fórmula (3) a se guir. [%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5 ••• (1) [%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]- 9[%N]>11,5 ••• (2) [%Mo]x(t+550) <2100 ••• (3)
[0017] [%C], [%Si], [%Mn], [%Cr], [%Mo], [%Ni], [%N], [%W], [%Cu]: teores (% em massa) dos respectivos elementos, o teor do elemento é expresso como zero quando o elemento não está contido.
[0018] t: tempo de retenção (min) de revenimento
[0019] No método para fabricar um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífe ra ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente invenção, é preferencial que o tarugo contenha, além da composição menciona da acima, em % em massa, um ou dois tipos ou mais de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,2% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti, 0,2% ou menos de Zr e 0,01% ou menos de B. É preferencial que o tarugo adicionalmente contenha, em % em mas sa, 0,01% ou menos de Ca.
[0020] Um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubu lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente invenção é um tubo de aço inoxi dável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indús-triapetrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma composição que contém, em % em massa, 0,005 a 0,06% de C, 0,05 a 0,5% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 15,5 a 18,0% de Cr, 1,0 a 3,5% de Mo, 1,5 a 5,0% de Ni, 0,02 a 0,2% de V, 0,002 a 0,05% de Al, 0,01 a 0,15% de N e 0,006% ou menos de O, e adicionalmente contém um ou dois tipos de elementos seleciona dos dentre um grupo que consiste em 0,5 a 3,0% de W e 0,5 a 3,5% de Cu de maneira que os teores de C, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, N, W e Cu satisfazem as fórmulas (1) e (2) a seguir, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, em que o tubo de aço tem uma microestrutura forma da de 10 a 60% em volume de fase de ferrita, 0 a 20% de volume de fase de austenita e uma porção restante formada de uma fase de mar- tensita, e a densidade de compostos intermetálicos que estão presen tes na fase de martensita e que têm um diâmetro de partícula de 0,5 μm ou mais é 2x104/mm2 ou menos. [%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5 ••• (1) [%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]- 9[%N]>11,5 ••• (2)
[0021] [%C], [%Si], [%Mn], [%Cr], [%Mo], [%Ni], [%N], [%W], [%Cu]: teores (% em massa) dos respectivos elementos, o teor do elemento é expresso como zero quando o elemento não está contido.
[0022] No tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubu lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente invenção, é preferencial que o tubo de aço contenha, além da composição mencionada acima, em % em massa, um ou dois tipos ou mais de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,2% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti, 0,2% ou menos de Zr e 0,01% ou menos de B. É preferencial que o tubo de aço adicionalmente contenha, em % em massa, 0,01% ou menos de Ca.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[0023] De acordo com a presente invenção, é possível adquirir de modo estável um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tenha tanto uma alta resistência quanto uma alta tenaci dade e também que tenha excelente resistência à corrosão através do método de fabricação excelente em trabalhabilidade a quente e, por tanto, um efeito notável na indústria é exercido.
BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS
[0024] [Figura 1] A Figura 1 é um gráfico que mostra a relação entre P(Mo, t)(=[%Mo]x(t+550)) e a densidade de compostos interme- tálicos.
MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO
[0025] Primeiramente, a composição de um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria pe trolífera ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente in venção é explicada. Em geral, um tubo de aço sem costura é fabricado aplicando-se um trabalho a quente a um tarugo. Consequentemente, a composição do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tu bulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente invenção que é equivalente à composição de um tarugo que é uma matéria-prima para o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Doravante no pre sente documento, "% em massa" na composição é simplesmente chamado de "%".
[0026] C: 0,005 a 0,06%
[0027] C é um elemento que tem uma ação de aumentar a resis tência de um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubula- res e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Go ods"). Quando o teor de C é menor do que 0,005%, o efeito de tal ação não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o teor de C excede 0,06%, a resistência à corrosão é notavelmente deteriorada. Conse quentemente, o teor de C é definido em um valor que está abrangido em uma faixa de 0,005 a 0,06%. O teor de C é preferencialmente defi nido em um valor que está abrangido em uma faixa de 0,01 a 0,04%.
[0028] Si: 0,05 a 0,5%
[0029] Si é um elemento que funciona como um agente desoxidan te no processo de produção de aço fundido para uma matéria-prima do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando o teor de Si é menor do que 0,05%, o efeito de tal agente desoxidante não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o teor de Si excede 0,5%, não apenas a corrosão devido a CO2 é susceptível de progredir, mas também a trabalhabilidade a quente no processo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deterio rada. Consequentemente, o teor de Si é definido em um valor que está abrangido em uma faixa de 0,05 a 0,5%. O teor de Si é preferencial mente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,1 a 0,4%.
[0030] Mn: 0,2 a 1,8%
[0031] Mn é um elemento que tem uma ação de aumentar a resis tência do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando o teor de Mn é menor do que 0,2%, uma resistência desejada não pode ser adquirida. Por outro lado, quando o teor de Mn excede 1,8%, a tenacidade é deteriorada. Consequentemente, o teor de Mn é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,2 a 1,8%. O teor de Mn é preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,2 a 0,8%. O teor de Mn é mais preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,2 a 0,40%.
[0032] P: 0,03% ou menos
[0033] P é um elemento que deteriora a resistência à corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando o teor de P excede 0,03%, a resistência à corrosão é notavelmente deteriorada. Consequentemente, o teor de P é definido para 0,03% ou menos. No entanto, a fim de diminuir o teor de P para menos do que 0,005%, leva muito tempo para um tratamento de desfosforação no processo de produção de aço fundido, que causa um aumento de um custo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produ tos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tu bular Goods"). Consequentemente, o teor de P é preferencialmente definido para 0,005% ou mais.
[0034] S: 0,005% ou menos
[0035] S é um elemento que deteriora a trabalhabilidade a quente no processo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando o teor de S excede 0,005%, a fabri cação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é obstruída. Consequentemente, o teor de S é definido para 0,005% ou menos. No entanto, a fim de diminuir o teor de S para menos do que 0,0005%, leva muito tempo para um tratamento de dessulfuração no processo de produção de aço fundido, que causa um aumento de um custo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Consequentemente, o teor de S é preferen cialmente definido para 0,0005% ou mais.
[0036] Cr: 15,5 a 18,0%
[0037] Cr é um elemento que tem uma ação de aprimorar a resis tência à corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e particularmente contribui para a prevenção de corrosão causada por CO2 em um ambiente de alta temperatura. Quando o teor de Cr é menor do que 15,5%, o efeito de tal ação não pode ser adqui rido. Por outro lado, quando o teor de Cr excede 18,0%, a trabalhabili- dade a quente no processo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria pe trolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Além disso, quando o teor de Cr excede 18,0%, a resistência do tubo de aço inoxi dável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indús triapetrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é diminuída. Consequen-temente, o teor de Cr é definido em um valor que está abrangido den tro de uma faixa de 15,5 a 18,0%. O teor de Cr é preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 16,0 a 17,5%. O teor de Cr é mais preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 16,5 a 17,0%.
[0038] Mo: 1,0 a 3,5%
[0039] Mo é um elemento que tem uma ação de aprimorar resis tência à corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e particularmente contribui para a prevenção de corrosão por pite causada por Cl-. Quando o teor de Mo é menor do que 1,0%, o efeito de tal ação não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o te or de Mo excede 3,5%, a resistência é diminuída. Além disso, quando o teor de Mo excede 3,5%, a tenacidade é deteriorada. Ainda, além disso, quando o teor de Mo excede 3,5%, um custo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é aumen tado. Consequentemente, o teor de Mo é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 1,0 a 3,5%. O teor de Mo é pre ferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 1,5 a 3,0%. O teor de Mo é mais preferencialmente defi nido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 2,0 a 3,0%.
[0040] Mesmo no caso em que o teor de Mo está abrangido dentro da faixa mencionada acima, quando um tempo de retenção em reve- nimento é longo, os compostos intermetálicos são precipitados em uma fase de martensita e, por isso, a tenacidade do tubo de aço inoxi dável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indús triapetrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Portanto, o teor de Mo [%Mo] do tubo de aço inoxidável sem costura para produ tos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tu bular Goods") e um tempo de retenção t de revenimento são ajustados de maneira que um parâmetro P (Mo, t)(=[%Mo]x(t+550)) satisfaça a fórmula (3) a seguir. [%Mo]x(t+550) <2100 ... (3)
[0041] [%Mo]: teor (% em massa) de Mo
[0042] t: tempo de retenção (min) de revenimento
[0043] Ni: 1,5 a 5,0%
[0044] Ni é um elemento que tem uma ação de aprimorar resistên cia à corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e uma ação de aumentar a resistência do mesmo. Quando o teor de Ni é menor do que 1,5%, o efeito de tais ações não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o teor de Ni excede 5,0%, uma fase de martensita é minimamente gerada e, por isso, a resistência do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é diminuída. Consequentemente, o teor de Ni é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 1,5 a 5,0%. O teor de Ni é preferen cialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma fai xa de 3,0 a 4,5%. O teor de Ni é mais preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 3,0 a 4,0%.
[0045] V: 0,02 a 0,2%
[0046] V é um elemento que tem uma ação de aprimorar resistên ciaà corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e uma ação de aumentar a resistência do mesmo. Quando o teor de V é menor do que 0,02% em massa, o efeito de tais ações não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o teor de V excede 0,2% em massa, a tenacidade é deteriorada. Consequentemente, o teor de V é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,02 a 0,2%. O teor de V é preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,03 a 0,08%.
[0047] Al: 0,002 a 0,05%
[0048] Al é um elemento que funciona como um agente desoxidan te no processo de produção de aço fundido para uma matéria-prima do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando o teor de Al é menor do que 0,002%, o efeito de tal desoxidação não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o teor de Al excede 0,05%, uma inclusão de alumina é susceptível de ser precipitada e, por isso, uma trabalhabilidade a quente no processo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Além disso, quando o teor de Al excede 0,05%, a tenacidade é deterio rada. Consequentemente, o teor de Al é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,002 a 0,05%. O teor de Al é prefe rencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,01 a 0,04%.
[0049] N: 0,01 a 0,15%
[0050] N é um elemento que tem uma ação de aprimorar resistên ciaà corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando o teor de N é menor do que 0,01%, o efeito de tal ação não pode ser adquirido. Por outro lado, quando o teor de N exce de 0,15%, N combina com muitos tipos de elementos para precipitar nitretos e, por isso, a tenacidade do tubo de aço inoxidável sem costu ra para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Consequentemente, o teor de N é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,01 a 0,15%.
[0051] O: 0,006% ou menos
[0052] O (oxigênio) é um elemento que está presente no tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") como um óxido e exerce um efeito adverso não apenas em uma trabalhabilidade a quente, mas também na tenacidade e resistência à corrosão. Quando o teor de O excede 0,006%, O causa a deterioração de trabalhabilida- de a quente, a deterioração da tenacidade e a deterioração da resis tência à corrosão. Consequentemente, o teor de O é definido para 0,006% ou menos. O teor de O é preferencialmente definido para 0,005% ou menos.
[0053] Um ou dois tipos selecionados dentre um grupo que consis te em W: 0,5 a 3,0% e Cu: 0,5 a 3,5%
[0054] Da mesma maneira que Mo, W é um elemento que tem uma ação de aprimorar a resistência à corrosão do tubo de aço inoxi dável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indús triapetrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e particularmente contri bui para a prevenção de corrosão por pite causada por Cl-. No entanto, quando o teor de W excede 3,0%, a tenacidade do tubo de aço inoxi dável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indús triapetrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Conse quentemente, no caso em que o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") contém W, o teor de W é definido para 3,0% ou menos. Por outro lado, também no caso em que o tubo de aço ino xidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a in dústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") contém W, quando o teor de W é menor do que 0,5%, o efeito de aprimoramento de resis tência à corrosão não pode ser adquirido e, por isso, o teor de W é de finido para 0,5% ou mais. Consequentemente, o teor de W é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,5 a 3,0%. O teor de W é preferencialmente definido em um valor que está abrangi do dentro de uma faixa de 0,5 a 2,5%. O teor de W é mais preferenci almente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,5 a 1,0%.
[0055] Cu é um elemento que tem uma ação de suprimir a intrusão de hidrogênio no tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") e contribui para o aprimoramento de resistência à corrosão. No entanto, quando o teor de Cu excede 3,5%, a trabalhabilidade a quente no processo de fabricação do tubo de aço inoxidável sem cos tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Consequentemente, no caso em que o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubu lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") contém Cu, o teor de Cu é definido para 3,5% ou menos. Por outro lado, também no caso em que o tubo de aço inoxidável sem cos tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") contém Cu, quando o teor de Cu é me nor do que 0,5%, o efeito de aprimoramento de resistência à corrosão não pode ser adquirido e, por isso, o teor de Cu é definido para 0,5% ou mais. Consequentemente, o teor de Cu é definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,5 a 3,5%. O teor de Cu é pre ferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,5 a 2,5%. O teor de Cu é mais preferencialmente defi nido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,5 a 1,0%.
[0056] Os teores dos respectivos elementos C, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, N, W e Cu são ajustados nas faixas mencionadas acima de maneira que as fórmulas (1) e (2) a seguir sejam satisfeitas. Nas fórmulas (1) e (2), [%C], [%Si], [%Mn], [%Cr], [%Mo], [%Ni], [%N], [%W] e [%Cu] indi cam os teores (% em massa) dos respectivos elementos, e o teor do elemento é expresso como zero quando o elemento não está contido. [%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5 ••• (1) [%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]- 9[%N]>11,5 ••• (2)
[0057] Definindo-se os teores de Cr, Ni, Mo, W, Cu e C de maneira que os teores satisfaçam a fórmula (1) (definindo-se um valor do lado esquerdo da fórmula (1) para 19,5 ou mais), mesmo em um ambiente corrosivo que contém CO2 e Cl-, e está, além disso, em uma alta tem peratura (até 230°C no máximo), um tubo de aço inoxidável sem cos tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma resistência à corrosão su- ficiente pode ser adquirido. De um ponto de vista de alcançar o apri moramento adicional de resistência à corrosão, é preferencial que o valor do lado esquerdo da fórmula (1) mencionada acima seja 20,0 ou mais.
[0058] Além disso, definindo-se os teores de Cr, Mo, W, Si, C, Mn, Ni, Cu e N de maneira que os teores satisfaçam a fórmula (2) (definin do-se um valor do lado esquerdo da fórmula (2) para 11,5 ou mais), em etapas de fabricação do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"), a trabalhabilidade a quente suficiente pode ser adquirida. De um ponto de vista de alcançar o aprimoramento adi cional de trabalhabilidade a quente, é preferencial que o valor do lado esquerdo da fórmula (2) mencionada acima seja 12,5 ou mais.
[0059] O saldo que não seja o componente mencionado acima é formado de Fe e impurezas inevitáveis.
[0060] Além desses elementos, o tubo de aço inoxidável sem cos tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") pode conter um ou dois tipos ou mais de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,2% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti, 0,2% ou menos de Zr e 0,01% ou menos de B.
[0061] Todos dentre Nb, Ti, Zr e B são elementos que têm uma ação de aumentar a resistência do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"), e podem ser adicionados quando necessá rio. No entanto, quando os teores desses elementos são excessiva mente grandes, a tenacidade do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada. Consequentemente, o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") preferencialmente contém 0,2% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti, 0,2% ou menos de Zr e 0,01% ou menos de B. Por outro lado, quando os teores des ses elementos são excessivamente pequenos, o tubo de aço inoxidá vel sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") não pode adquirir um efeito de aumento de resistência. Consequentemente, o tubo de aço inoxidá vel sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") mais preferencialmente con tém 0,02% ou mais de Nb, 0,04% ou mais de Ti, 0,02% ou mais de Zr e 0,001% ou mais de B.
[0062] Ca: 0,01% em massa ou menos
[0063] Ca é um elemento que tem uma ação de inclusões com ba se em sulfeto esferoidizado. Através das inclusões com base em sulfe to esferoidizado, uma tensão reticulada ao redor das inclusões com base em sulfeto esferoidizado se torna pequena e, por isso, Ca supri me o aprisionamento de H e, por isso, Ca contribui para o aprimora mento de resistência à corrosão do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). No entanto, quando o teor de Ca excede 0,01%, as inclusões com base em óxido são aumentadas e, por isso, a resistência à corrosão é deteriorada. Consequentemente, o teor de Ca é preferencialmente definido para 0,01% ou menos. Por outro lado, quando o teor de Ca é menor do que 0,0005%, um efeito de aprimo ramento de resistência à corrosão não pode ser adquirido. Conse quentemente, o teor de Ca é mais preferencialmente definido em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 0,0005 a 0,01%.
[0064] A seguir, as etapas de fabricar um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria pe trolífera ("Oil Country Tubular Goods") são descritas.
[0065] Um meio de produção de aço fundido que é uma matéria- prima para um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubu lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") não é particularmente limitado, e uma técnica normal (por exemplo, um conversor, um forno elétrico ou similar) é usada. Além disso, um tratamento de desgaseificação pode ser aplicado quando necessário.
[0066] Após produção de um aço fundido que contém os compo nentes descritos anteriormente, o aço fundido é moldado em um lingo te ou uma placa através de uma técnica normal (por exemplo, fundição contínua, produção de lingote ou similar) e é formado em um tarugo. O tarugo é usado como uma matéria-prima para um tubo de aço inoxidá vel sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods").
[0067] Nas etapas de fabricar um tubo de aço inoxidável sem cos tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") de um tarugo, o tarugo é submetido a um trabalho a quente convencionalmente conhecido (por exemplo, la- minação a quente de um tipo de laminador com mandril-Mannesmann, laminação a quente de um tipo de laminador sobre mandril- Mannesmann ou similar) e, após o mesmo, é arrefecido até uma tem peratura ambiente a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior e, assim, adquire um tubo de aço inoxidável sem costura pa ra produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Arrefecer a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior significa um arrefecimento forçado (por exemplo, imersão, injeção ou similar) com o uso de um refrigerante (por exemplo, água de arrefecimento ou similar) ou arrefecimento por ar. Uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior indica uma taxa de arrefecimento de 0,1°C/s ou mais. Uma temperatura am- biente indica uma temperatura que está abrangida dentro de uma faixa de 0 a 40°C.
[0068] Quando uma temperatura aquecida de um tarugo antes de um trabalho a quente é excessivamente baixa, a resistência à defor mação do tarugo é aumentada e, por isso, pode haver um caso em que uma carga excessivamente grande é aplicada a um laminador- mandrilador (por exemplo, um laminador perfurador ou similar) assim causando um defeito de instalação. Por outro lado, quando a tempera tura de aquecimento é excessivamente alta, os grãos cristalinos do tarugo se tornam ásperos e, por isso, os grãos cristalinos de um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") adquiridos através das etapas subsequentes também se tornam ásperos, assim, deteriorando a tenacidade do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Além disso, uma perda de escama é aumen tada e, por isso, uma taxa de rendimento é diminuída. Consequente mente,é preferencial que uma temperatura de aquecimento do tarugo seja definida em um valor que esteja abrangido dentro de uma faixa de 1100 a 1300°C. É mais preferencial que a temperatura de aquecimen to do tarugo seja definida em um valor que está abrangido dentro de uma faixa de 1200 a 1280°C.
[0069] Um trabalho a quente que inclui laminação de perfuração é aplicado ao tarugo aquecido conforme descrito acima. Em relação a tal trabalho a quente, a presente invenção é aplicável, por exemplo, à la- minação a quente de um tipo de laminador com mandril-Mannesmann que pode adquirir um tubo de aço inoxidável sem costura para produ tos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tu bular Goods") através de um laminador perfurante, então um lamina- dor alongador, um laminador com mandril, um laminador bobinador e um laminador calibrador ou laminação a quente de um tipo de lamina- dor sobre mandril-Mannesmann que pode adquirir um tubo de aço ino xidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a in dústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") através de um lami- nador perfurante, um laminador sobre mandril e um laminador redutor.
[0070] O tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubula res e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Go ods") adquirido por um trabalho a quente é prontamente arrefecido até uma temperatura ambiente em uma taxa de arrefecimento de arrefe cimento de ar ou maior. Como resultado, uma fase de martensita é formada no tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubula res e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Go ods"). A taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior indica uma taxa de arrefecimento de 0,1°C/s ou mais. A temperatura ambien te indica uma temperatura que está abrangida dentro de uma faixa de 0 a 40°C.
[0071] Uma têmpera é aplicada ao tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífe ra ("Oil Country Tubular Goods") arrefecido até uma temperatura am biente de modo que a fase de martensita seja adicionalmente aumen tada.
[0072] Quando uma temperatura de aquecimento antes de uma têmpera (doravante no presente documento chamada de uma tempe ratura de têmpera) é excessivamente baixa, uma fase de martensita não é suficientemente gerada e, por isso, o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífe ra ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma resistência desejada não pode ser adquirido. Consequentemente, a temperatura de têmpe raé definida para 850°C ou acima. Por outro lado, quando a tempera tura de têmpera é excessivamente alta, uma fase de martensita é ex- cessivamente formada e, por isso, pode haver um caso em que o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tenha uma tenacidade desejada não possa ser adquirido. Consequentemen te,é preferencial que a temperatura de têmpera seja definida em um valor que esteja abrangido dentro de uma faixa de 850 a 1000°C. É mais preferencial que a temperatura de têmpera seja definida em um valor que esteja abrangido dentro de uma faixa de 920 a 980°C. Quando um tempo de retenção nessa temperatura de têmpera é ex-cessivamente curto, as razões de fração não alcançam um equilíbrio e, por isso, pode haver um caso em que o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífe ra ("Oil Country Tubular Goods") não pode adquirir uma microestrutura uniforme. Por outro lado, quando o tempo de retenção é excessiva mente longo, a microestrutura se torna áspera e, por isso, pode haver um caso em que a tenacidade é deteriorada. Consequentemente, é preferencial definir o tempo de retenção para um valor que esteja abrangido dentro de uma faixa de 10 a 120 minutos.
[0073] Então, uma têmpera é realizada arrefecendo-se o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") aquecido a uma temperatura de têmpera predeterminada até uma temperatura de 100°C ou menos a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior. Quando uma temperatura na qual uma têmpera é interrom pidaé maior do que 100°C, uma fase de austenita não é suficiente mente transformada em uma fase de martensita e, por isso, o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") não pode adquirir uma resistência desejada. Consequentemente, tal temperatura de in terrupção de têmpera não é desejável. A taxa de arrefecimento de ar- refecimento de ar ou maior indica uma taxa de arrefecimento de 0,1°C/s ou mais.
[0074] Após a têmpera terminar, um revenimento é aplicado ao tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"). Quando uma temperatura de aquecimento em revenimento (doravante no pre sente documento chamado de temperatura de revenimento) é excessi vamente alta, os compostos intermetálicos são susceptíveis de serem precipitados em uma fase de martensita de modo que a tenacidade do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessó rios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") seja de teriorada. Consequentemente, a temperatura de revenimento é defini da para 700°C ou menos. Por outro lado, quando a temperatura de revenimento é excessivamente baixa, a tenacidade deteriorada por têmpera não é suficientemente restaurada. Consequentemente, é pre-ferencial que a temperatura de revenimento seja definida em um valor que esteja abrangido dentro de uma faixa de 400 a 700°C.
[0075] Em relação a um tempo de retenção durante o qual o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é retido em uma temperatura de revenimento predeterminada em revenimento, é necessário definir o tempo de retenção de maneira que a fórmula (3) a seguir seja satisfeita. A menos que a fórmula (3) seja satisfeita, a te nacidade do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubula res e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Go ods") é deteriorada. [%Mo]x(t+550) <2100 ... (3)
[0076] [%Mo]: teor (% em massa) de Mo
[0077] t: tempo de retenção (min) em revenimento
[0078] Quando um tempo de retenção predeterminado transcorre, é preferencial arrefecer o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") até uma temperatura ambiente. Tal arrefeci mento pode preferencialmente ser um arrefecimento por ar. Alternati vamente, o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubula res e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Go ods") pode ser forçadamente arrefecido (por exemplo, por imersão, injeção ou similar) usando um refrigerante (por exemplo, água de arre fecimento ou similar). A temperatura ambiente indica uma temperatura que está abrangida em uma faixa de 0 a 40°C.
[0079] O tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubula res e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Go ods") fabricado dessa maneira tem a composição mencionada acima e, ao mesmo tempo, tem a microestrutura formada de 10 a 60% em volume de fase de ferrita, 0 a 20% em volume de fase de austenita, e uma porção restante é de fase de martensita. Quando a fração da fase de ferrita é menor do que 10% em volume, uma trabalhabilidade a quente do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") é deteriorada, enquanto quando a fração da fase de ferrita excede 60% em volume, a resistência e a tenacidade do tubo de aço inoxidá-vel sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") são deterioradas. Quando a fração de fase de austenita excede 20% em volume, o tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma resis tência desejada não pode ser adquirido.
[0080] Em relação a um método para determinar a microestrutura do tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") de acordo com a presente invenção, primeiramente, uma amostra para observação de microestrutura é amostrada de uma porção central de espessura de parede do tubo de aço. Um corte transversal na direção de espessura de parede da amostra é polido e, após o mesmo, é ata cado com reagente químico usando uma solução de ataque de Villella (preparada misturando-se um ácido pícrico, um ácido clorídrico e eta- nol a uma razão de 2 g, 10 ml e 100 ml, respectivamente), e uma foto grafia de microestrutura é tomada usando um microscópio óptico (am pliação: 100 a 1000 vezes). Uma fase de martensita (fase M), uma fa se de ferrita (fase α) e uma fase de austenita (fase y) são determina das a partir de uma fotografia de microestrutura, e uma fração (relação de volume) da fase α é calculada por uma análise de imagem.
[0081] As intensidades integrais de raios X difratados de um plano (220) da fase y e um plano (211) da fase α são medidos por um méto do de difração de raios X e a fração (relação de volume) da fase y é calculada com o uso da fórmula a seguir. relação de volume de fase y (%)=100/<1+{(IαxRy)/(IyxRα)}>
[0082] Ia : intensidade integral de fase α
[0083] Iy: intensidade integral de fase y
[0084] Ra: valor de cálculo teórico cristalográfico de fase α
[0085] Ry: valor de cálculo teórico cristalográfico de fase y
[0086] Uma fração (relação de volume) de fase M é calculada co mo um saldo que não seja o mesmo da fase α e da fase y.
[0087] Aqui, na presente invenção, os compostos intermetálicos que têm um diâmetro de partícula de 0,5 μm ou mais são precipitados e presentes na fase de martensita em densidade de 2x104/mm2 ou menos. Suprimindo-se a precipitação de compostos intermetálicos dessa maneira, é possível adquirir um tubo de aço inoxidável sem cos tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods") que tem uma resistência, uma tenacida- de e uma resistência à corrosão desejadas. Além disso, o tarugo usa do como uma matéria-prima para fabricar um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria pe trolífera ("Oil Country Tubular Goods") também tem a composição pro jetada de modo a aprimorar uma trabalhabilidade a quente e, por isso, é possível adquirir de modo estável um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífe ra ("Oil Country Tubular Goods").
[0088] Em um método para medir o número de compostos inter- metálicos, primeiramente, as fotografias de microestrutura das amos tras que são atacadas com reagente químico usando uma solução de ataque de Villella são tomadas por um microscópio óptico (ampliação: 2000 vezes). Então, um diâmetro de círculo equivalente dos compos tosintermetálicos precipitados em uma fase de martensita é calculado como um diâmetro de partícula dos compostos intermetálicos da foto grafia de microestrutura, e a quantidade de compostos intermetálicos que têm um diâmetro de partícula de 0,5 μm ou mais é contada.
EXEMPLOS
[0089] Aço fundido que tem a composição descrita na tabela 1 foi feito, a desgaseificação sendo aplicada ao aço fundido e, subsequen temente, um tarugo (lingote de aço de 100 kg) foi fabricado por um método de produção de lingote, então o tarugo é arrefecido até uma temperatura ambiente (25°C). Então, o tarugo foi aquecido a uma tem peratura de 1230°C em um forno de aquecimento e, após o mesmo, uma laminação de perfuração foi aplicada ao tarugo por uma máquina de experimentação de um perfurador. Então, o tarugo perfurado foi arrefecido a água ao ser imerso em um vaso de água, e, assim, um tubo de aço sem costura (diâmetro externo: 83,8 mm (=3,3 polegadas), espessura de parede: 12,7 mm (=0,5 polegada)) foi preparado. TABELA 1
Figure img0001
• Um saldo que não seja os componentes descritos na Tabela 1 são Fe e impurezas inevitáveis
[0090] A relação entre as composições de aços (símbolos de aço B a I) descrita na Tabela 1 e as fórmulas (1) e (2) a seguir são descri tas na Tabela 2. [%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5... (1) [%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]- 9[%N]>11,5 ... (2) TABELA 2
Figure img0002
*)[%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5— (1) **)[%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]-9[%N]>11,5 ... (2)
[0091] As superfícies internas e as superfícies externas de tubos de aço inoxidável fabricados foram observadas a olhos nus, e a traba- lhabilidade a quente foi avaliada. Os resultados são descritos na Tabe la 4. Na Tabela 4, a avaliação "presente" foi dada aos tubos de aço sem costura em que uma fissura que tem um comprimento de 5 mm ou mais foi constatada, e de outro modo, "não presente" foi dado.
[0092] A têmpera e o revenimento foram aplicados aos tubos de aço sem costura fabricados. Após o mesmo, as amostras foram amos-tradas dos tubos de aço sem costura resultantes, e a microestrutura, a propriedade de tração, a tenacidade e a resistência à corrosão foram investigadas. O método de investigação é descrito depois. Aqui, as condições em temperatura de aquecimento, tempo de retenção, um meio de arrefecimento e uma temperatura de interrupção de arrefeci mento em têmpera, as condições em temperatura de aquecimento e o tempo de retenção em revenimento, e um valor calculado do lado es querdo da fórmula (3) a seguir referente a revenimento são descritos na Tabela 3. TABELA 3
Figure img0003
Figure img0004
*)[%Mo]x(t+550) <2100 ... (3) TABELA 3 - (continuação)
Figure img0005
twee *)[%Mo]x(t+550) <2100 ... (3)
(A) MICROESTRUTURA
[0093] As amostras para observação de microestrutura foram amostradas de porções centrais de espessura de parede de tubos de aço sem costura que foram temperados e revenidos. Os cortes trans versais das amostras na direção de espessura de parede foram poli dos e, após o mesmo, atacados com reagente químico usando uma solução de ataque de Villella. Então, as fotografias das microestruturas foram tomadas através de um microscópio óptico (ampliação: 100 a 1000 vezes). Uma fase de martensita (doravante no presente docu mento descrita como "fase M"), uma fase de ferrita (doravante no pre sente documento descrita como "fase α"), e uma fase de austenita (do ravante no presente documento descrita como "fase y") foram determi nadas a partir das fotografias das microestruturas, e uma fração da fase α (relação de volume) foi calculada por análise de imagem. Os resultados são descritos na Tabela 4.
[0094] As intensidades integrais de raios X difratados de um plano 220 da fase y e um plano 211 da fase α foram medidas por um método de difração de raios X, e uma fração (relação de volume) da fase y foi calculada usando a fórmula a seguir. Os resultados são descritos na Tabela 4. relação de volume de fase y (%) = 100/<1+{(IαxRy)/(IyxRα)}>
[0095] Ia: intensidade integral de fase α
[0096] Iy: intensidade integral de fase y
[0097] Ra: valor de cálculo teórico cristalográfico de fase α
[0098] Ry: valor de cálculo teórico cristalográfico de fase y
[0099] Uma fração (relação de volume) da fase M é mostrada na Tabela 4 como um saldo que não seja as frações da fase α e da fase y.
[00100] A seguir, as fotografias de microestrutura das amostras que foram atacadas com reagente químico usando uma solução de ataque de Villella (reagente preparado misturando-se um ácido pícrico, um ácido clorídrico e etanol em razões de 2 g, 10 ml e 100 ml, respecti-vamente) foram tomadas através de um microscópio óptico (amplia ção: 2000 vezes). Usando a fotografia de microestrutura, o número de compostos intermetálicos que tem um diâmetro de partícula (diâmetro de círculo equivalente) de 0,5 μm ou mais que foram precipitados na fase M foi contada. Os resultados são descritos na Tabela 4 como o número de compostos intermetálicos por unidade de superfície (mm2).
(B) PROPRIEDADES DE TRAÇÃO
[00101] As amostras de teste de tração arqueado API foram amos tradas de porções centrais de espessura de parede de tubos de aço sem costura que foram temperadas e revenidas de maneira que a di reção de tração seja alinhada à direção de eixo geométrico de tubo de acordo com a provisão estipulada no padrão API. O teste de tração foi adicionalmente realizado de acordo com a provisão estipulada no pa drão API e, como as propriedades de tração, o limite de escoamento YS (MPa) e a resistência à tração TS (MPa) foram medidos. Os resul tados são descritos na Tabela 4. A avaliação "qualificada" foi dada às amostras e em que o limite de escoamento YS é 758 MPa ou mais, e a avaliação "não qualificada" foi dada às amostras em que o limite de escoamento YS é menor do que 758 MPa.
(C) TENACIDADE
[00102] De acordo com o padrão ISO, as amostras entalhadas em V (espessura: 10 mm) foram amostradas de porções centrais de es pessura de parede de tubos de aço sem costura que foram tempera das e revenidas de maneira que o comprimento da amostra é tomado na direção circunferencial. Então, o teste de impacto Charpy foi reali zado sob uma temperatura de teste de -10°C, e uma energia absorvida vE-10 (J) foi medida. Os resultados são descritos na Tabela 4. Três amostras foram usadas em cada teste, e um valor de média aritmética de energias absorvidas de três amostras foi mostrado na Tabela 4. A avaliação "qualificada" foi dada às amostras em que a energia absor vida vE-10 foi 40 J ou mais, e a avaliação "não qualificada" foi dada às amostras em que a energia absorvida vE-10 foi menor do que 40 J.
[00103] A Figura 1 mostra a relação entre um parâmetro P(Mo, t) =[%Mo]x(t+550) e a densidade de compostos intermetálicos nos res-pectivos exemplos da presente invenção e os exemplos de compara ção descritos na Tabela 4. Conforme mostrado na Figura 1, a relação de [%Mo]x(t+550) <2100 é estabelecida, e as amostras que têm mi- croestruturas em cada uma das quais a densidade de compostos in- termetálicos é precipitada na fase de martensita e que têm um diâme tro de partícula de 5 μm ou mais é 2x104/mm2ou menos tem a energia absorvida vE-10 de 40 J ou mais.
(D) RESISTÊNCIA À CORROSÃO
[00104] As amostras de teste de corrosão (espessura: 3 mm, largu ra: 25 mm, comprimento: 50 mm) foram amostradas de porções cen trais de espessura de parede de tubos de aço sem costura os quais foram temperados e revenidos, e os pesos das amostras foram medi dos. O teste de corrosão foi realizado de maneira que as amostras fo ram imersas por 14 dias em 20% em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura de solução: 230°C, saturada com gás de CO2 de 3,0 MPa) mantidas em uma autoclave. Após o término da execução do teste de corrosão, os pesos das amostras corroídas foram medidos, e as quantidades de redução de peso entre antes e depois do teste de corrosão foram calculadas em termos de espessura, e as velocidades de corrosão (mm/ano) foram obtidas. Os resultados são descritos na Tabela 4. A avaliação "qualificada" foi dada às amostras em que a ve locidade de corrosão foi 0,127 mm/ano ou menos, e a avaliação "não qualificada" foi dada às amostras em que a velocidade de corrosão excedeu 0,127 mm/ano.
[00105] A seguir, as superfícies das amostras corroídas que já fo- ram submetidas ao teste de corrosão foram observadas usando uma lupa que tem a ampliação de 50 vezes, e a presença ou não presença da ocorrência de corrosão por pite foi checada. Os resultados são descritos na Tabela 4. É determinado que a corrosão por pite está pre sente quando a corrosão por pite que tem um diâmetro de 0,5 mm ou mais foi observada na superfície do tubo de aço sem costura, e de ou tro modo, a corrosão por pite não está presente. TABELA 4
Figure img0006
Figure img0007
TABELA 4 -continuação-
Figure img0008
Figure img0009
Figure img0010
* M: martensita, α: ferrita, y: austenita
[00106] Conforme pode ser claramente entendido a partir da Tabela 4, foi constatado que todos os exemplos da presente invenção têm, embora esses exemplos sejam tubos de aço sem costura que têm uma grande espessura de parede, alta resistência em que YS é 758 Mpa (=110 ksi) ou mais, alta tenacidade em que vE-10 é 40 J ou mais, e excelente resistência à corrosão em que nenhuma corrosão por pite ocorreu em uma taxa de corrosão de 0,127 mm/ano ou menos mesmo em um ambiente severo de alta temperatura que contém CO2 e Cl-. Além disso, foi constatado que nenhuma fissura ocorreu em superfí cies dos exemplos da presente invenção, e os exemplos da presente invenção também têm excelente trabalhabilidade a quente.
[00107] Do contrário, entre os exemplos de comparação, os tubos de aço Nos 8, 11, 14, 18, 20, 22, que não cumpriram a fórmula (3) mencionada acima em revenimento, exibiram vE-10 de menos do que 40 J. Ou seja, os exemplos de comparação são inferiores aos exem plos da presente invenção em termos de tenacidade.
[00108] A composição do tubo de aço No 15 não satisfez a fórmula (1) mencionada acima e exibiu YS de menos do que 758 MPa. Além disso, no tubo de aço No 15, a taxa de corrosão excedeu 0,127 mm/ano e a corrosão por pite ocorreu. Ou seja, o tubo de aço No 15 é inferior aos exemplos da presente invenção em termos de resistência e resistência à corrosão.
[00109] A composição do tubo de aço No 16 não satisfez a fórmula (2) mencionada acima e fissuras ocorreram em uma superfície do tubo de aço No 16. Ou seja, o tubo de aço No 16 é inferior aos exemplos da presente invenção em termos de trabalhabilidade a quente.
[00110] No tubo de aço No 23 cuja composição não satisfez a fór mula (1) mencionada acima, a taxa de corrosão do tubo de aço No 23 excedeu 0,127 mm/ano e a corrosão por pite ocorreu. Ou seja, o tubo de aço No 23 é inferior aos exemplos da presente invenção em termos de resistência à corrosão.
[00111] A composição do tubo de aço No 24 não satisfez a fórmula (2) mencionada acima e fissuras ocorreram em uma superfície do tubo de aço No 24. Ou seja, o tubo de aço No 24 é inferior aos exemplos da presente invenção em termos de trabalhabilidade a quente.

Claims (2)

1. Método para fabricar um tubo de aço inoxidável sem cos-tura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"), caracterizado pelo fato de que um taru go que tem uma composição que consiste em, em % em massa, 0,005 a 0,06% de C, 0,05 a 0,5% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 15,5 a 18,0% de Cr, 1,0 a 3,5% de Mo, 1,5 a 5,0% de Ni, 0,02 a 0,2% de V, 0,002 a 0,05% de Al, 0,01 a 0,15% de N e 0,006% ou menos de O, um ou dois tipos de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,5 a 3,0% de W e 0,5 a 3,5% de Cu, de maneira que os teores de C, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, N, W e Cu satisfaçam as fórmulas (1) e (2) a seguir, opcionalmente um ou mais de: 0,2% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti, 0,2% ou menos de Zr e 0,01% ou menos de B e 0,01% ou menos de Ca, e Fe e impu rezasinevitáveis como um saldo são aquecidos, o tarugo é formado em um tubo de aço sem costura aplicando-se um trabalho a quente ao tarugo, o tubo de aço sem costura é arrefecido até uma temperatura ambiente a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou mai or,após o mesmo, a têmpera é realizada aquecendo-se o tubo de aço sem costura até uma temperatura de 850°C ou mais e 960°C ou me nos e, subsequentemente, arrefecendo-se o tubo de aço sem costura até uma temperatura de 40°C ou menos a uma taxa de arrefecimento de arrefecimento de ar ou maior e, subsequentemente, um revenimen- to é aplicado ao tubo de aço sem costura a uma temperatura de 600°C ou menos por um tempo de retenção que satisfaz uma fórmula (3) a seguir, em que o tubo de aço apresenta uma microestrutura forma da de 10 a 60% em volume de fase de ferrita, 0 a 20% em volume de fase de austenita e uma porção restante formada de uma fase de mar- tensita, e densidade de compostos intermetálicos presentes na fase de martensita e tendo uma o diâmetro das partículas de 0,5 μm ou mais é 2 x 104/mm2 ou menos; [%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5 ••• (1) [%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]- 9[%N]>11,5 ••• (2) [%Mo]x(t+550) <2100 ••• (3) [%C], [%Si], [%Mn], [%Cr], [%Mo], [%Ni], [%N], [%W], [%Cu]: teores (% em massa) dos respectivos elementos, o teor do elemento é expresso como zero quando o elemento não está contido; t: tempo de retenção (min) de revenimento.
2. Tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubu-lares e acessórios para a indústria petrolífera ("Oil Country Tubular Goods"), caracterizado pelo fato de que tem uma composição que consiste em, em % em massa, 0,005 a 0,06% de C, 0,05 a 0,5% de Si, 0,2 a 1,8% de Mn, 0,03% ou menos de P, 0,005% ou menos de S, 15,5 a 18,0% de Cr, 1,0 a 3,5% de Mo, 1,5 a 5,0% de Ni, 0,02 a 0,2% de V, 0,002 a 0,05% de Al, 0,01 a 0,15% de N e 0,006% ou menos de O, um ou dois tipos de elementos selecionados dentre um grupo que consiste em 0,5 a 3,0% de W e 0,5 a 3,5% de Cu, de maneira que os teores de C, Si, Mn, Cr, Mo, Ni, N, W e Cu satisfaçam as fórmulas (1) e (2) a seguir, opcionalmente um ou mais de: 0,2% ou menos de Nb, 0,3% ou menos de Ti, 0,2% ou menos de Zr e 0,01% ou menos de B e 0,01% ou menos de Ca, e Fe e impurezas inevitáveis como um saldo, em que o tubo de aço tem uma microestrutura formada de 10 a 60% em volume de uma fase de ferrita, 0 a 20% de volume de uma fase de austenita e uma porção restante formada de uma fase de martensita, e a densidade de compostos intermetálicos que estão presentes na fase de martensita e que têm um diâmetro de partícula de 0,5 μm ou mais é 2x104/mm2 ou menos; [%Cr]+0,65[%Ni]+0,6[%Mo]+0,3[%W]+0,55[%Cu]-20[%C]>19,5 ••• (1) [%Cr]+[%Mo]+0,5[%W]+0,3[%Si]-43,5[%C]-0,4[%Mn]-[%Ni]-0,3[%Cu]- 9[%N]>11,5 ... (2) [%C], [%Si], [%Mn], [%Cr], [%Mo], [%Ni], [%N], [%W], [%Cu]: teores (% em massa) dos respectivos elementos, o teor do elemento é expresso como zero quando o elemento não está contido.
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