BR112019001287B1 - Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo e método para produzir o mesmo - Google Patents

Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo e método para produzir o mesmo Download PDF

Info

Publication number
BR112019001287B1
BR112019001287B1 BR112019001287-7A BR112019001287A BR112019001287B1 BR 112019001287 B1 BR112019001287 B1 BR 112019001287B1 BR 112019001287 A BR112019001287 A BR 112019001287A BR 112019001287 B1 BR112019001287 B1 BR 112019001287B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
less
stainless steel
mass
steel tube
precipitated
Prior art date
Application number
BR112019001287-7A
Other languages
English (en)
Other versions
BR112019001287A2 (pt
Inventor
Kenichiro Eguchi
Yasuhide Ishiguro
Original Assignee
Jfe Steel Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jfe Steel Corporation filed Critical Jfe Steel Corporation
Publication of BR112019001287A2 publication Critical patent/BR112019001287A2/pt
Publication of BR112019001287B1 publication Critical patent/BR112019001287B1/pt

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004—Dispersions; Precipitations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

É provido aqui um tubo de aço inoxidável sem soldagem de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo que se destaca na tenacidade a baixa temperatura, resistência à corrosão de dióxido de carbônico, resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e resistência à rachadura de tensão de sulfeto. O tubo de aço inoxidável sem soldagem de alta resistência contém, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15 a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 14,5 a 17,5%, Ni: 3,0 a 6,0%, Mo: 2,7 a 5,0%, Cu: 0,3 a 4,0%, W: 0,1 a 2,5%, V: 0,02 a 0,20%, Al: 0,10% ou menos e N: 0,15% ou menos, e o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis. C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfazem uma fórmula específica. Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfazem outra fórmula específica. O tubo de aço inoxidável sem soldagem de alta resistência tem mais de 45% de fase de martensita, 10 a 45% de fase de ferrita, e 30% ou menos de fase de austenita retida. A quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é de 0,75% de massa ou menos. Assim, o aço inoxidável sem soldagem de alta resistência tem uma resistência de rendimento de pelo menos 862 Mpa ou mais.

Description

Campo técnico
[001] A presente invenção refere-se a um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência adequado para uso em tais como poços de petróleo bruto e poços de gás natural (doravante, simplesmente referidos como "poços de petróleo"). Particularmente, a invenção refere-se a um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência adequado para uso em bens tubulares para indústria de petróleo e possuindo excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono em um ambiente corrosivo muito severo de alta temperatura contendo gás dióxido de carbono (CO2) e íons cloreto (Cl-), e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto (resistência a SCC) sob alta temperatura, e excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto (resistência a SSC) à temperatura ambiente em um ambiente contendo sulfeto de hidrogênio (H2S). Como utilizado aqui, "alta resistência" significa resistência com um limite de escoamento na ordem de 125 ksi, isto é, um limite de escoamento de 862 MPa ou mais.
Antecedentes da técnica
[002] Recentemente, o aumento dos preços do petróleo bruto, e o preocupante com o esgotamento futuro dos recursos petrolíferos, levou ao pronto desenvolvimento ativo de campos de petróleo profundos que eram impensáveis no passado, e campos de petróleo e campos de gás de um ambiente corrosivo severo, ou um ambiente ácido como é também chamado, onde sulfeto de hidrogênio e similares estão presentes. Tais campos de petróleo e campos de gás são tipicamente muito profundos e envolvem um ambiente corrosivo severo de alta temperatura de uma atmosfera contendo CO2, Cl- e H2S. Tubos de aço para bens tubulares para indústria de petróleo destinados ao uso em tal ambiente requerem alta resistência e alto desempenho de resistência à corrosão (resistência à corrosão de dióxido de carbono, resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e resistência à rachadura de tensão de sulfeto).
[003] Tubos de aço inoxidável martensíticos 13Cr são frequentemente usados para bens tubulares para indústria de petróleo (OCTG) que são usados para mineração dos campos de petróleo e campos de gás de um ambiente contendo gás dióxido de carbono (CO2), íons cloreto (Cl-) e similares. Além disso, nos últimos anos, aços inoxidáveis martensíticos 13Cr modificados com um teor reduzido de carbono e teores aumentados de outros componentes, tais como Ni e Mo, com base no aço inoxidável martensítico 13 Cr, também são amplamente utilizados.
[004] Por exemplo, PTL 1 descreve um aço inoxidável martensítico modificado (tubo) que melhora a resistência à corrosão de um aço inoxidável martensítico 13Cr (tubo). O aço inoxidável (tubo) descrito em PTL 1 é um aço inoxidável martensítico tendo excelente resistência à corrosão e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e contém, em % de peso, C: 0,005 a 0,05%, Si: 0,05 a 0,5%, Mn: 0,1 a 1,0%, P: 0,025% ou menos, S: 0,015% ou menos, Cr: 10 a 15%, Ni: 4,0 a 9,0%, Cu: 0,5 a 3%, Mo: 1,0 a 3%, Al: 0,005 a 0,2%, N: 0,005% a 0,1% e o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, nas quais o equivalente de Ni (Ni eq) satisfaz 40C + 34N + Ni + 0,3Cu - 1,1Cr - 1,8Mo > -10. O aço inoxidável martensítico tem uma fase de martensita revenida, uma fase de martensita e uma fase de austenita retida, em que a fração total da fase de martensita revenida e da fase de martensita é de 60% ou mais e de 90% ou menos, e o restante é a fase de austenita retida. Isso melhora a resistência à corrosão e a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto em um ambiente úmido de gás dióxido de carbono e em um ambiente úmido de sulfeto de hidrogênio.
[005] Houve um desenvolvimento recente de poços de petróleo em um ambiente corrosivo de temperaturas ainda mais altas (tão alta quanto 200°C). No entanto, com a técnica descrita em PTL 1, a resistência à corrosão desejada não pode ser suficientemente assegurada de maneira estável em um ambiente corrosivo de alta temperatura.
[006] Isto criou uma demanda por um tubo de aço para bens tubulares para indústria de petróleo tendo excelente resistência à corrosão e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto mesmo quando usado em tal ambiente corrosivo de alta temperatura e uma ampla variedade de tubos de aço inoxidável martensítico foi proposta.
[007] Por exemplo, PTL 2 descreve um tubo de aço inoxidável de alta resistência com excelente resistência à corrosão tendo uma composição contendo, em % de massa, C: 0,005 a 0,05%, Si: 0,05 a 0,5%, Mn: 0,2 a 1,8%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5 a 18%, Ni: 1,5 a 5%, Mo: 1 a 3,5%, V: 0,02 a 0,2%, N: 0,01 a 0,15% e O: 0,006% ou menos, em que o Cr, Ni, Mo, Cu e C satisfazem uma expressão relacional específica, e o Cr, Mo, Si, C, Mn, Ni, Cu e N satisfazem uma expressão relacional específica. O tubo de aço inoxidável tem uma estrutura com uma fase de martensita como fase de base e contém de 10 a 60% de fase de ferrita e 30% ou menos de fase de austenita por volume na estrutura. Desta forma, o tubo de aço inoxidável pode ter resistência à corrosão suficiente, mesmo em um ambiente corrosivo severo contendo -CO2 e -Cl-, a uma temperatura tão alto quanto 230°C, e um tubo de aço inoxidável de alta resistência e alta tenacidade para bens tubulares para indústria de petróleo pode ser produzido de forma estável.
[008] PTL 3 descreve um tubo de aço inoxidável de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo tendo alta tenacidade e excelente resistência à corrosão. A técnica descrita em PTL 3 produz um tubo de aço de uma composição contendo, em % de massa, C: 0,04% ou menos, Si: 0,50% ou menos, Mn: 0,20 a 1,80%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5 a 17,5%, Ni: 2,5 a 5,5%, V: 0,20% ou menos, Mo: 1,5 a 3,5%, W: 0,50 a 3,0%, Al: 0,05% ou menos, N: 0,15% ou menos, e O: 0,006% ou menos, em que o Cr, Mo, W e C satisfazem uma expressão relacional específica, o Cr, Mo, W, Si, C, Mn, Cu, Ni e N satisfazem uma expressão relacional específica, e o Mo e W satisfazem uma expressão relacional específica. Além disso, o tubo de aço inoxidável de alta resistência tem uma estrutura com uma fase de martensita como uma fase de base e contém de 10 a 50% de fase de ferrita por volume na estrutura. A técnica permite produção de um tubo de aço inoxidável de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo tendo resistência à corrosão suficiente, mesmo em um ambiente corrosivo severo de alta temperatura contendo -CO2, - Cl- e -H2S.
[009] PTL 4 descreve um tubo de aço inoxidável de alta resistência tendo excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto e excelente resistência à corrosão de gás dióxido de carbono em alta temperatura. A técnica descrita em PTL 4 produz um tubo de aço de uma composição contendo, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 1,0% ou menos, P: 0,05% ou menos, S: menor que 0,002%, Cr: mais de 16% e 18% ou menos, Mo: mais de 2% e 3% ou menos, Cu: 1 a 3,5%, Ni: 3% ou mais e menos de 5%, Al: 0,001 a 0,1% e O: 0,01% ou menos, em que o Mn e N satisfazem uma relação específica na faixa de 1% ou menos de Mn e 0,05% ou menos de N. O tubo de aço inoxidável de alta resistência tem uma estrutura que é primariamente uma fase de martensita, e que contém de 10 a 40% de fase de ferrita e 10% ou menos de fase y retida por volume. A técnica permite a produção de um tubo de aço inoxidável de alta resistência possuindo excelente resistência à corrosão, que possui a resistência à corrosão suficiente, mesmo em um ambiente de gás dióxido de carbono de uma temperatura tão alta quanto 200°C, e possui resistência à rachadura de tensão de sulfeto suficiente mesmo em temperaturas reduzidas do gás ambiente.
[0010] PTL 5 descreve um aço inoxidável para bens tubulares para indústria de petróleo tendo uma resistência de prova de 758 MPa ou mais. O aço inoxidável tem uma composição contendo, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,01 a 0,5%, P: 0,04% ou menos, S: 0,01% ou menos, Cr: mais de 16,0 a 18,0%, Ni: mais de 4,0 a 5,6%, Mo: 1,6 a 4,0%, Cu: 1,5 a 3,0%, Al: 0,001 a 0,10% e N: 0,050% ou menos, em que o Cr, Cu, Ni e Mo satisfazem uma relação específica e (C + N), Mn, Ni, Cu e (Cr + Mo) satisfazem uma relação específica. O aço inoxidável tem uma estrutura com uma fase de martensita e 10 a 40% em volume de fase de ferrita, em que a proporção da fase de ferrita que atravessa uma pluralidade de segmentos imaginários medindo 50 μm em comprimento e dispostos em uma linha sobre uma região de 200 μm da superfície na direção da espessura em um passo de 10 μm é maior que 85%. Desta forma, o aço inoxidável para bens tubulares para indústria de petróleo tem excelente resistência à corrosão em um ambiente de alta temperatura e excelente resistência a SSC a temperatura ambiente.
[0011] PTL 6 descreve contendo, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15 a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5 a 17,5% , Ni: 3,0 a 6,0%, Mo: 1,5 a 5,0%, Cu: 4,0% ou menos, W: 0,1 a 2,5% e N: 0,15% ou menos, de modo a satisfazer -5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1Mo + 0,2Cu + 11N) > 13,0, Cu + Mo + 0,5W > 5,8 e Cu + Mo + W + Cr + 2Ni < 34,5. Desta forma, o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência possui excelente resistência à corrosão, que possui excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono em um ambiente de alta temperatura contendo -CO2 e -Cl-, tão alto quanto 200°C, e possui adicionalmente excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto em um ambiente corrosivo contendo -H2S, pode ser produzido. Lista de citações Literatura de Patente PTL 1: JP-A-10-1755 PTL 2: JP-A-2005-336595 PTL 3: JP-A-2008-81793 PTL 4: WO2010 / 050519 PTL 5: WO2010 / 134498 PTL 6: JP-A-2015-110822
Sumário da Invenção Problema técnico
[0012] Conforme os campos de petróleo e campos de gás de um ambiente corrosivo severo são desenvolvidos, tubos de aço para bens tubulares para indústria de petróleo devem ter alta resistência e excelente resistência à corrosão, incluindo resistência à corrosão de dióxido de carbono e resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto (resistência de SCC) e resistência à rachadura de tensão de sulfeto (resistência de SSC), mesmo em ambientes corrosivos severos, contendo -CO2, -Cl- e -H2S, de altas temperaturas de 200°C ou mais.
[0013] No entanto, é um problema que nas técnicas descritas em PTL 2 a PTL 5, eles falham em prover resistência de SSC suficiente em um ambiente com alta pressão parcial de H2S.
[0014] Também é um problema que em PTL 2, 3 e 6, eles falham em prover alta resistência com um limite de escoamento de 862 MPa ou mais, e alta tenacidade com uma energia de absorção a -40°C de 100 J ou mais.
[0015] Verificou-se que alta tenacidade com uma energia de absorção a 40°C de 100 J ou mais não pode ser satisfeita com o nível de energia de absorção, 149 a 197 J a -10°C, descrito nos Exemplos do relatório em PTL 6.
[0016] As técnicas descritas em PTL 1 a 6 adicionam grandes quantidades de Cr, Mo, W e similares para alcançar alta resistência à corrosão. No entanto, estes elementos precipitam como compostos intermetálicos durante o revenimento, e alta tenacidade a baixa temperatura não pode ser obtida. É um problema que, com baixa tenacidade à baixa temperatura, os tubos de aço inoxidável não podem ser usados em climas frios.
[0017] A presente invenção destina-se a fornecer soluções para os problemas anteriores da técnica relacionada, e é um objetivo da presente invenção fornecer um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo exibindo alta resistência e excelente tenacidade a baixas temperaturas e possuindo excelente resistência à corrosão, incluindo excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono, e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto, mesmo em um ambiente corrosivo severo, tal como descrito acima. A invenção também se destina a fornecer um método para produzir tal tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência.
[0018] Como aqui utilizado, "alta resistência " significa um limite de escoamento de 125 ksi (862 MPa) ou mais.
[0019] Como aqui utilizado, "excelente tenacidade a baixas temperaturas" significa ter uma energia de absorção de 100 J ou mais a -40°C conforme medido em um teste de impacto Charpy realizado com uma peça de teste de provete em V (10 mm de espessura) de acordo com JIS Z 2242.
[0020] Como aqui utilizado, "excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono" significa que uma peça de teste mergulhada numa solução de teste: solução aquosa a 20% de massa de NaCl (temperatura do líquido: 200°C; atmosfera do gás CO2 de 30 atm) carregada em uma autoclave tem uma taxa de corrosão de 0,125 mm/ano ou menos após 336 horas na solução.
[0021] Tal como aqui utilizado, "excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto" significa que uma peça de teste mergulhada em uma solução de teste: uma solução aquosa possuindo um pH ajustado de 3,3 com adição de uma solução aquosa de ácido acético e acetato de sódio a uma solução aquosa de NaCl de 20% de massa (temperatura do líquido: 100°C; um gás CO2 de 30 atm e atmosfera de H2S de 0,1 atm) e mantida em uma autoclave não racha mesmo após 720 horas sob uma tensão aplicada igual a 100% da tensão de escoamento.
[0022] Como aqui utilizado, "excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto" significa que uma peça de teste mergulhada em uma solução de teste: uma solução aquosa com um pH ajustado de 3,5 com adição de uma solução aquosa de ácido acético e acetato de sódio à solução aquosa de NaCl de 20% de massa (temperatura do líquido: 25°C; um gás CO2 de 0,9 atm e atmosfera de H2S de 0,1 atm) e mantida em uma autoclave não racha mesmo após 720 horas sob uma tensão aplicada igual a 90% da tensão de escoamento.
Solução para o problema
[0023] De modo a alcançar os objetivos anteriores, os presentes inventores conduziram estudos intensivos de tubos de aço inoxidável de uma composição contendo Cr, do ponto de vista da resistência à corrosão, no que diz respeito a vários fatores que podem afetar a tenacidade a baixas temperaturas a -40 °C. Os estudos descobriram que um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência tendo excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto de alta temperatura em um ambiente corrosivo de alta temperatura, tão alta quanto 200°C, e contendo -CO2, -Cl- e -H2S, e em um ambiente de atmosfera corrosiva contendo -CO2, -Cl- e -H2S sob uma tensão aplicada perto do limite de escoamento pode ser obtido, quando o tubo de aço inoxidável tem uma estrutura possuindo uma estrutura complexa que é mais do que 45% de fase primária de martensita, 10 a 45% de fase de ferrita secundária e 30% ou menos de fase de austenita retida por volume. Verificou-se também que um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência tendo excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto em um ambiente de alta concentração de H2S pode ser obtido, quando o tubo de aço inoxidável possui a estrutura adicional contendo Cr, Mo e W superiores a determinadas quantidades, respectivamente.
[0024] Após estudos adicionais, os presentes inventores descobriram ajustar os teores de C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N para satisfazer a seguinte fórmula (1) é importante para fornecer a estrutura composta desejada em uma composição contendo 14,5% de massa ou mais de Cr. Fórmula (1) -5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21Mn - 0,9Cr + Ni - 1,1Mo + 0,2Cu + 11N) > 13,0, onde C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
[0025] O lado esquerdo da fórmula (1) é experimentalmente determinado pelos presentes inventores como um índice que indica a probabilidade de ocorrência da fase de ferrita. Os presentes inventores descobriram que o ajuste dos elementos de liga e as suas quantidades de modo a satisfazer a fórmula (1) é importante para alcançar a estrutura complexa desejada.
[0026] Verificou-se também que a geração excessiva de austenita retida pode ser suprimida, e a alta resistência desejada e resistência à rachadura de tensão de sulfeto podem ser providas ajustando os teores de Cu, Mo, W, Cr e Ni para satisfazer a seguinte fórmula (2). Fórmula (2) Cu + Mo + W + Cr + 2Ni < 34,5, onde Cu, Mo, W, Cr e Ni representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
[0027] Como observado acima, foi um problema que a alta tenacidade a baixas temperaturas não pode ser obtida quando elementos tais como Cr, Mo e W estão contidos em grandes quantidades porque estes elementos precipitam como compostos intermetálicos durante o revenimento. Enfrentando este problema, a presente invenção descobriu que excelente tenacidade a baixas temperaturas com uma energia de absorção Charpy a -40°C de 100 J pode ser alcançada quando a quantidade total do Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é de 0,75% de massa ou menos depois do revenimento.
[0028] Aqui, uma composição com um alto teor de Cr de 14,5% de massa ou mais, e uma estrutura complexa de uma fase de martensita primária com uma fase de ferrita secundária e uma fase de austenita retida, e adicionalmente a composição contendo Cr, Mo e W cada em uma quantidade não inferior a uma quantidade específica pode contribuir não só para uma excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono, mas excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto. A este respeito, os presentes inventores pensam como segue.
[0029] A fase de ferrita fornece excelente resistência à corrosão alveolar e precipita de maneira laminar na direção de rolamento, ou seja, a direção axial do tubo. Portanto, a estrutura laminar é perpendicular à direção da tensão aplicada em um teste de rachadura de tensão de sulfeto e um teste de rachadura de corrosão de tensão de sulfeto. Assim, as rachaduras se propagam de tal maneira que divide a estrutura laminar. Consequentemente, a propagação da rachadura é suprimida, e a resistência de SSC e a resistência de SCC melhoram.
[0030] Excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono é alcançada quando a composição contém um teor de carbono reduzido de 0,05% de massa ou menos, e 14,5% de massa ou mais de Cr, 3,0% de massa ou mais de Ni e 2,7% de massa ou mais de Mo.
[0031] A presente invenção baseia-se nestes resultados e foi completada após estudos adicionais. Especificamente, a essência da presente invenção é como segue.
[0032] [1] Um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo tendo um limite de escoamento de 862 MPa ou mais, o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência possuindo uma composição que compreende, em % de massa, C: 0,05% ou menos , Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15 a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 14,5 a 17,5%, Ni: 3,0 a 6,0%, Mo: 2,7 a 5,0%, Cu: 0,3 a 4,0%, W: 0,1 a 2,5%, V: 0,02 a 0,20%, Al: 0,10% ou menos, N: 0,15% ou menos, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, e em que o C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfazem a fórmula (1) abaixo, e o Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfazem a fórmula (2) abaixo, o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência possuindo uma estrutura compreendendo mais do que 45% de fase de martensita por volume como uma fase primária, e 10 a 45% de fase de ferrita e 30% ou menos de fase de austenita retida por volume como uma fase secundária, em que a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado, e W precipitado é de 0,75% de massa ou menos. Fórmula (1) -5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21Mn - 0,9Cr + Ni - 1,1Mo + 0,2Cu + 11N) > 13,0, onde C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente. Fórmula (2) Cu + Mo + W + Cr + 2Ni < 34,5, onde Cu, Mo, W, Cr e Ni representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
[0033] [2] O tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo de acordo com o item [1], em que a composição compreende adicionalmente, em % de massa, pelo menos um selecionado de Nb: 0,02 a 0,50%, Ti: 0,02 a 0,16%, Zr: 0,02 a 0,50% e B: 0,0005 a 0,0030%.
[0034] [3] O tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo de acordo com o item [1] ou [2], em que a composição compreende adicionalmente, em % de massa, pelo menos um selecionado a partir de REM: 0,001 a 0,05%, Ca: 0,001 a 0,005%, Sn: 0,05 a 0,20% e Mg: 0,0002 a 0,01%.
[0035] [4] O tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo de acordo com qualquer um dos itens [1] a [3], em que a composição compreende ainda, em % de massa, pelo menos um selecionado a partir de Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0% e Sb: 0,01 a 1,0%.
[0036] [5] Um método para produzir os tubos de aço inoxidável sem costura de alta resistência para produtos tubulares petróleo de qualquer um dos itens [1] a [4], o método compreendendo: aquecer um material do tubo de aço; compor o material do tubo de aço em um tubo de aço sem costura por trabalho a quente; e submeter o tubo de aço sem costura trabalhado a quente à têmpera e revenimento na sequência, em que as condições de revenimento do revenimento são ajustadas de modo a satisfazer a seguinte fórmula (3), t/(3956 - 2,9Cr - 92,1Mo - 50W + 61,7Ni + 99Cu - 5,3T) < 0,034 (3), onde T é a temperatura do revenimento (oC), t é a duração do revenimento (min) e Cr, Mo, W, Ni e Cu representam o teor dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
Efeitos vantajosos da invenção
[0037] A presente invenção pode fornecer um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência tendo alta resistência e excelente tenacidade a baixas temperaturas e excelente resistência à corrosão, incluindo excelente resistência à corrosão de dióxido de carbono e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto, mesmo em um ambiente corrosivo severo como descrito acima.
Descrição das modalidades
[0038] Um tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo da presente invenção tem uma composição contendo, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15 a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 14,5 a 17,5%, Ni: 3,0 a 6,0%, Mo: 2,7 a 5,0%, Cu: 0,3 a 4,0%, W: 0,1 a 2,5%, V: 0,02 a 0,20%, Al: 0,10% ou menos, N: 0,15% ou menos, e o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, em que os teores de C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N são ajustados para satisfazer a seguinte fórmula (1), e os teores de Cu, Mo, W, Cr e Ni são ajustados para satisfazer a seguinte fórmula (2). Fórmula (1) -5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21Mn - 0,9Cr + Ni - 1,1Mo + 0,2Cu + 11N) > 13,0, onde C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente Fórmula (2) Cu + Mo + W + Cr + 2Ni < 34,5, onde Cu, Mo, W, Cr e Ni representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente. A quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é de 0,75% de massa ou menos após revenimento.
[0039] As razões para especificar a composição do tubo de aço da presente invenção são as seguintes. A seguir, "%" significa porcentagem por massa, a menos que seja especificamente declarado de outra forma.
[0040] C: 0,05% ou menos. Carbono é um elemento importante para aumentar a resistência do aço inoxidável martensítico. Na presente invenção, carbono está desejavelmente contido em uma quantidade de 0,005% ou mais para fornecer a resistência desejada. Um teor de carbono de mais de 0,05% deteriora a resistência à corrosão de dióxido de carbono e a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto. Por esse motivo, o teor de C é de 0,05% ou menos. O teor de C é, preferivelmente, 0,005 a 0,04%, mais preferivelmente, 0,005 a 0,02%.
[0041] Si: 0,5% ou menos. Silício é um elemento que age como um agente desoxidante. Este efeito é obtido com um teor de Si de 0,1% ou mais. Um teor de Si superior a 0,5% deteriora a trabalhabilidade a quente. Por esse motivo, o teor de Si é de 0,5% ou menos. O teor de Si é de preferência 0,1 a 0,5%, mais preferivelmente 0,2 a 0,3%.
[0042] Mn: 0,15 a 1,0%. Manganês é um elemento que aumenta a resistência do aço. Na presente invenção, o manganês precisa estar contido em uma quantidade de 0,15% ou mais para fornecer a resistência desejada. Um teor de Mn superior a 1,0% deteriora a tenacidade. Por esse motivo, o teor de Mn é de 0,15 a 1,0%. O teor de Mn é de preferência de 0,20 a 0,50%, mais preferivelmente de 0,20 a 0,40%.
[0043] P: 0,030% ou menos. Na presente invenção, o fósforo deve estar desejavelmente contido na menor quantidade possível, porque este elemento deteriora a resistência à corrosão, tal como a resistência à corrosão de dióxido de carbono, a resistência à corrosão alveolar e a resistência à rachadura de tensão de sulfeto. No entanto, um teor de P de 0,030% ou menos é aceitável. Por esta razão, o teor de P é de 0,030% ou menos, de preferência 0,020% ou menos, mais preferivelmente 0,015% ou menos. O teor de P é de preferência 0,005% ou mais porque é altamente dispendioso fazer com que o teor de P seja inferior a 0,005%.
[0044] S: 0,005% ou menos. Desejavelmente, o enxofre deve estar contido na menor quantidade possível, porque este elemento é altamente prejudicial para a trabalhabilidade a quente, e interfere com uma operação estável do processo de fabricação do tubo. No entanto, a produção normal de tubos é possível quando o teor de S é de 0,005% ou menos. Por esta razão, o teor de S é de 0,005% ou menos, de preferência 0,002% ou menos, mais preferivelmente 0,0015% ou menos. O teor de S é de preferência 0,0005% ou mais, porque é altamente dispendioso tornar o teor de S inferior a 0,0005%.
[0045] Cr: 14,5 a 17,5%. Cromo é um elemento que forma um revestimento protetor e contribui para melhorar a resistência à corrosão. Na presente invenção, o cromo precisa estar contido em uma quantidade de 14,5% ou mais para fornecer a resistência à corrosão desejada. Com um teor de Cr de mais de 17,5%, a fração de ferrita torna-se excessivamente alta e não é possível fornecer a alta resistência desejada. Ele também causa precipitação de compostos intermetálicos durante o revenimento e deteriora a tenacidade a baixa temperatura. Por este motivo, o teor de Cr é de 14,5 a 17,5%, preferivelmente de 15,0 a 17,0%, mais preferivelmente de 15,0 a 16,5%.
[0046] Ni: 3,0 a 6,0%. Níquel é um elemento que fortalece o revestimento protetor e melhora a resistência à corrosão. O níquel também aumenta a resistência do aço através do fortalecimento da solução sólida. Tais efeitos são obtidos com um teor de Ni de 3,0% ou mais. Com um teor de Ni superior a 6,0%, a estabilidade da fase de martensita diminui e a resistência diminui. Por este motivo, o teor de Ni é de 3,0 a 6,0%, de preferência de 3,5 a 5,5%, mais preferivelmente de 4,0 a 5,5%.
[0047] Mo: 2,7 a 5,0%. Molibdênio é um elemento que melhora a resistência à corrosão alveolar devido ao baixo teor de Cl- e baixo pH, e melhora a resistência à rachadura de tensão de sulfeto e a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto. Na presente invenção, o molibdênio precisa estar contido em uma quantidade de 2,7% ou mais. Com um teor de Mo de menos de 2,7%, não pode ser obtida resistência à corrosão suficiente em um ambiente corrosivo severo. O molibdênio é um elemento caro, e um grande teor de Mo superior a 5,0% provoca precipitação de compostos intermetálicos e deteriora a tenacidade e a resistência à corrosão. Por este motivo, o teor de Mo é de 2,7 a 5,0%, de preferência de 3,0 a 5,0%, mais preferivelmente de 3,3 a 4,7%.
[0048] Cu: 0,3 a 4,0%. Cobre é um elemento importante que fortalece o revestimento protetor e suprime a entrada de hidrogênio no aço. O cobre também melhora a resistência à rachadura de tensão de sulfeto e a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto. O cobre precisa estar contido em uma quantidade de 0,3% ou mais para obter tais efeitos. Um teor de Cu de mais de 4,0% leva à precipitação de CuS nos limites dos grãos e deteriora a trabalhabilidade a quente e a resistência à corrosão. Por este motivo, o teor de Cu é de 0,3 a 4,0%, de preferência de 1,5 a 3,5%, mais preferivelmente de 2,0 a 3,0%.
[0049] W: 0,1 a 2,5%. Tungstênio é um elemento muito importante que contribui para melhorar a resistência do aço e melhora a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e a resistência à rachadura de tensão de sulfeto. Quando contido com molibdênio, tungstênio melhora a resistência à rachadura de tensão de sulfeto. O tungstênio precisa estar contido em uma quantidade de 0,1% ou mais para obter tais efeitos. Um grande teor de W superior a 2,5% provoca a precipitação de compostos intermetálicos e deteriora a tenacidade. Por este motivo, o teor de W é de 0,1 a 2,5%, de preferência de 0,8 a 1,2%, mais preferivelmente de 1,0 a 1,2%.
[0050] V: 0,02 a 0,20%. Vanádio é um elemento que melhora a resistência do aço através do fortalecimento da precipitação. Tal efeito pode ser obtido quando o vanádio está contido em uma quantidade de 0,02% ou mais. Um teor de V de mais de 0,20% deteriora a tenacidade. Por esta razão, o teor de V é de 0,02 a 0,20%, preferivelmente de 0,04 a 0,08%, mais preferivelmente de 0,05 a 0,07%.
[0051] Al: 0,10% ou menos. Alumínio é um elemento que atua como agente desoxidante. Tal efeito pode ser obtido quando o alumínio está contido em uma quantidade de 0,001% ou mais. Com um teor de Al de mais de 0,10%, a quantidade de óxido torna-se excessiva e a tenacidade deteriora-se. Por esta razão, o teor de Al de 0,10% ou menos, preferivelmente, 0,001 a 0,10%, mais preferivelmente, 0,01 a 0,06%, ainda mais preferivelmente, 0,02 a 0,05%.
[0052] N: 0,15% ou menos. Nitrogênio é um elemento que melhora muito a resistência à corrosão alveolar. Tal efeito torna-se mais pronunciado quando o nitrogênio está contido em uma quantidade de 0,01% ou mais. Um teor de nitrogênio superior a 0,15% resulta na formação de vários nitretos e a tenacidade deteriora-se. Por esta razão, o teor de N é de 0,15% ou menos, de preferência de 0,07% ou menos, mais preferivelmente de 0,05% ou menos. De preferência, o teor de N é de 0,01% ou mais.
[0053] Na presente invenção, enquanto os componentes específicos estão contidos em quantidades específicas, C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfazem a seguinte fórmula (1), e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfazem a seguinte fórmula (2). Fórmula (1) -5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21Mn - 0,9Cr + Ni - 1,1Mo + 0,2Cu + 11N) > 13,0 Na fórmula (1), C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
[0054] O lado esquerdo da fórmula (1) representa um índice que indica a probabilidade de ocorrência da fase de ferrita. Ao conter os elementos de liga da fórmula (1) em quantidades ajustadas de modo a satisfazer a fórmula (1), uma estrutura complexa da fase de martensita e da fase de ferrita ou que inclui adicionalmente uma fase de austenita retida pode ser estavelmente alcançada. A quantidade de cada elemento de liga é, portanto, ajustada para satisfazer a fórmula (1) na presente invenção. Deve-se notar que quando os elementos de liga mostrados na fórmula (1) não estão contidos, os teores destes elementos no lado esquerdo da fórmula (1) são considerados como 0 por cento. Fórmula (2) Cu + Mo + W + Cr + 2Ni < 34,5 Na fórmula (2), Cu, Mo, W, Cr e Ni representam os teores dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
[0055] O lado esquerdo da fórmula (2) é recentemente derivado pelos presentes inventores como um índice que indica a probabilidade de ocorrência da austenita retida. Quando o valor no lado esquerdo da fórmula (2) excede 34,5, uma quantidade de austenita retida torna-se excessiva, e a alta resistência desejada não pode ser fornecida. A resistência à rachadura de tensão de sulfeto e a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto também se deterioram. Por esta razão, Cu, Mo, W, Cr e Ni são ajustados para satisfazer a fórmula (2) na presente invenção. O valor do lado esquerdo da fórmula (2) é de preferência de 32,5 ou menos, mais preferivelmente de 31 ou menos.
[0056] A quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é ajustada para 0,75% de massa ou menos. A tenacidade a baixa temperatura desejada não pode ser obtida quando este valor é superior a 0,75%. A quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é de preferência 0,50% ou menos.
[0057] Tal como aqui utilizado, "Cr precipitado" refere-se a carbeto de cromo, nitreto de cromo, carbonitreto de cromo ou um complexo destes, "Mo precipitado" refere-se a carbeto de molibdênio, nitreto de molibdênio, carbonitreto de molibdênio ou um complexo destes, e "W precipitado" refere- se a carbeto de tungstênio, nitreto de tungstênio, carbonitreto de tungstênio ou um complexo destes.
[0058] As quantidades de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado podem ser obtidas medindo as quantidades de Cr, Mo e W no resíduo obtido usando um método de eletroextração de resíduo.
[0059] Os componentes anteriores são os componentes básicos, e o equilíbrio de outros além dos componentes anteriores é Fe e impurezas inevitáveis. É aceitável como impurezas inevitáveis o O (oxigênio): 0,01% ou menos.
[0060] Além dos componentes básicos, os seguintes elementos opcionais podem estar contidos na presente invenção, conforme necessário. Pelo menos um selecionado a partir de Nb: 0,02 a 0,50%, Ti: 0,02 a 0,16%, Zr: 0,02 a 0,50%, e B: 0,0005 a 0,0030%, e/ou, pelo menos, um selecionado a partir de REM: 0,001 a 0,05%, Ca : 0,001 a 0,005%, Sn: 0,05 a 0,20%, e Mg: 0,0002 a 0,01%, e/ou, pelo menos, um selecionado dentre Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0%, e Sb: 0,01 a 1,0%.
[0061] Pelo menos um selecionado a partir de Nb: 0,02 a 0,50%, Ti: 0,02 a 0,16%, Zr: 0,02 a 0,50% e B: 0,0005 a 0,0030%.
[0062] Nb, Ti, Zr e B são elementos que contribuem para aumentar a resistência e podem estar contidos por serem selecionados, conforme necessário.
[0063] Além de aumentar a resistência como mencionado acima, nióbio contribui para melhorar a tenacidade. Nióbio está contido em uma quantidade de preferência de 0,02% ou mais para fornecer tais efeitos. Um teor de Nb de mais de 0,50% deteriora a tenacidade. Por esse motivo, nióbio, quando contido, está contido em uma quantidade de 0,02 a 0,50%.
[0064] Além de aumentar a resistência como mencionado acima, titânio contribui para melhorar a resistência à rachadura de tensão de sulfeto. Titânio está contido em uma quantidade de preferência de 0,02% ou mais para obter tais efeitos. Quando o teor de titânio é superior a 0,16%, ocorrem precipitados grosseiros, e a tenacidade e a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto deterioram-se. Por essa razão, o titânio, quando contido, está contido em uma quantidade de 0,02 a 0,16%.
[0065] Além de aumentar a resistência como mencionado acima, zircônio contribui para melhorar a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto. Zircônio está contido em uma quantidade de preferência de 0,02% ou mais para obter tais efeitos. Um teor de Zr de mais de 0,50% deteriora a tenacidade. Por essa razão, zircônio, quando contido, está contido em uma quantidade de 0,02 a 0,50%.
[0066] Além de aumentar a resistência como mencionado acima, boro contribui para melhorar a trabalhabilidade a quente. Boro está contido em uma quantidade de preferivelmente 0,0005% ou mais para obter tais efeitos. Um teor de B de mais de 0,0030% deteriora a tenacidade e deteriora a trabalhabilidade a quente. Por esse motivo, boro, quando contido, está contido em uma quantidade de 0,0005 a 0,0030%.
[0067] Pelo menos um selecionado a partir de REM: 0,001 a 0,05%, Ca: 0,001 a 0,005%, Sn: 0,05 a 0,20% e Mg: 0,0002 a 0,01%. REM, Ca, Sn e Mg são elementos que contribuem para melhorar a resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto, e podem estar contidos quando selecionados, conforme necessário. Os teores preferidos para fornecer tal efeito são 0,001% ou mais para REM, 0,001% ou mais para Ca, 0,05% ou mais para Sn, e 0,0002% ou mais para Mg. Não é economicamente vantajoso conter REM em excesso de 0,05%, Ca em excesso de 0,005%, Sn em excesso de 0,20% e Mg em excesso de 0,01% porque o efeito fica saturado e não se espera o efeito correspondente ao teor. Por essa razão, REM, Ca, Sn e Mg, quando contidos, estão contidos em quantidades de 0,001 a 0,005%, 0,001 a 0,005%, 0,05 a 0,20% e 0,0002 a 0,01%, respectivamente.
[0068] Pelo menos um selecionado a partir de Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0% e Sb: 0,01 a 1,0%. Ta, Co e Sb são elementos que contribuem para melhorar a resistência à corrosão de dióxido de carbono (resistência à corrosão de CO2), resistência à rachadura de tensão de sulfeto e resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto e podem estar contidos por serem selecionados, conforme necessário. Cobalto também contribui para aumentar o ponto de Ms e aumentar a resistência. Os teores preferidos para fornecer tais efeitos são de 0,01% ou mais para Ta, 0,01% ou mais para Co e 0,01% ou mais para Sb. O efeito torna-se saturado e não é esperado correspondente ao teor, quando Ta, Co e Sb estão contidos em excesso de 0,1%, 1,0% e 1,0%, respectivamente. Por essa razão, Ta, Co e Sb, quando contidos, estão contidos em quantidades de 0,01 a 0,1%, 0,01 a 1,0% e 0,01 a 1,0%, respectivamente.
[0069] O seguinte descreve as razões para limitar a estrutura do tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo da presente invenção.
[0070] Além da composição anterior, o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo da presente invenção tem uma estrutura que inclui mais de 45% por volume de fase de martensita (fase de martensita revenida) como uma fase primária (fase de base), e 10 a 45% por volume de fase de ferrita e 30% ou menos por volume de fase de austenita retida como uma fase secundária.
[0071] No tubo de aço sem costura da presente invenção, a fase de base é a fase de martensita (fase de martensita revenida), e a fração de volume da fase de martensita é superior a 45% para fornecer a alta resistência desejada. Quando a fase de martensita é de mais de 85%, a resistência à corrosão desejada e a ductilidade e tenacidade desejadas podem não ser obtidas à medida que o teor da fase de ferrita e da fase de austenita retida se tornam menores. Por esta razão, a fase de martensita é de preferência de 85% ou menos. A fase de martensita é principalmente uma fase de martensita revenida e uma fase de martensita como temperada é de preferência de 10% ou menos, se existir. Na presente invenção, a fim de fornecer a resistência à corrosão desejada (resistência à corrosão de dióxido de carbono, resistência à rachadura de tensão de sulfeto (resistência de SSC) e resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto (resistência de SCC)), pelo menos uma fase de ferrita é precipitada na quantidade de 10 a 45% por volume como uma fase secundária para formar uma estrutura de fase dupla da fase de martensita (fase de martensita revenida) e da fase de ferrita. Isso forma uma estrutura laminar ao longo da direção do eixo do tubo e inibe a propagação da rachadura na direção da espessura. A estrutura laminar não se forma, e a melhoria desejada da resistência à corrosão não pode ser obtida quando a fase de ferrita é inferior a 10%. A alta resistência desejada não pode ser fornecida quando a fase de ferrita é precipitada em grande quantidade de mais de 45%. Por estas razões, a fase de ferrita como uma fase secundária é de 10 a 45%, preferivelmente de 20 a 40% por volume.
[0072] Além da fase de ferrita, 30% ou menos por volume de uma fase de austenita retida é precipitada como fase secundária. Ductilidade e tenacidade melhoram com a presença da fase de austenita retida. A alta resistência desejada não pode ser fornecida quando a fase de austenita retida estiver presente em abundância com uma fração de volume maior que 30%. De preferência, a fase de austenita retida é de 5% ou mais e 30% ou menos por volume.
[0073] Para a medição da estrutura do tubo de aço sem costura da presente invenção, uma peça de teste para observação estrutural é marcada com o reagente de Vilella (um reagente misto contendo 2 g de ácido pícrico, 10 mL de ácido clorídrico e 100 mL de etanol), e a estrutura é visualizada com um microscópio eletrônico de varredura (ampliação: 1.000 vezes). A fração da estrutura da fase de ferrita (% de volume) é então calculada com um analisador de imagem.
[0074] Uma peça de teste para difração de raios-x é preparada por aterramento e polimento de modo a fornecer uma superfície de seção transversal de medição (seção transversal C) ortogonal à direção do eixo do tubo, e o volume de austenita retida (y) é medido por difratometria de raios-x. O volume de austenita retida é calculado medindo as intensidades integrais de difração de raios-x do plano y (220) e do plano α (211), e convertendo os resultados usando a seguinte equação. y (fração de volume) = 100/(1 + (IαRy/IyRα)) Na equação, Iα representa a intensidade integral de α, Rα representa um valor teórico cristalográfico para α, Iy representa a intensidade integral de y, e Ry representa um valor teórico cristalográfico para y.
[0075] A fração da fase de martensita é a fração diferente da fase de ferrita e da fase de austenita retida.
[0076] A estrutura do tubo de aço sem costura da presente invenção pode ser ajustada por um tratamento térmico (têmpera e revenimento) realizado sob as condições específicas descritas abaixo.
[0077] Um método desejado de produção do tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo da presente invenção é descrito abaixo.
[0078] Na presente invenção, um tubo de aço inoxidável sem costura da composição descrita acima é utilizado como um material de partida. O método de produção do tubo de aço inoxidável sem costura de material de partida não é particularmente limitado, e, tipicamente, qualquer método de produção de tubo de aço sem costura conhecido pode ser usado.
[0079] Preferivelmente, um aço fundido da composição anterior é feito utilizando um processo de fabricação de aço comum, tal como utilizando um conversor, e formado em um material de tubo de aço, por exemplo, um bloco, utilizando um método comum tal como fundição contínua e florescimento por fundição de lingote. O material do tubo de aço é aquecido, e trabalhado a quente usando tipicamente um processo de fabricação conhecido de tubos, por exemplo, o processo de moagem por plugue Mannesmann, e o processo de moagem por mandril Mannesmann para produzir um tubo de aço sem costura da composição anterior e das dimensões desejadas.
[0080] Após produzir o tubo de aço sem costura, o tubo de aço é resfriado de preferência à temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento mais rápida que o resfriamento ao ar. Este processo produz uma estrutura de tubo de aço possuindo uma fase de martensita como uma fase de base. O tubo de aço sem costura pode ser produzido através de extrusão a quente por pressão.
[0081] Aqui, "taxa de resfriamento mais rápida que o resfriamento ao ar" significa 0,05°C/s ou mais, e "temperatura ambiente" significa 40°C ou menos.
[0082] Na presente invenção, o resfriamento do tubo de aço sem costura até a temperatura ambiente a uma taxa de resfriamento mais rápida que o resfriamento ao ar é seguido por têmpera, no qual o tubo de aço é aquecido a uma temperatura de 850°C ou mais e resfriado a uma temperatura de 50°C ou menos a uma taxa de resfriamento mais rápida que o resfriamento ao ar. Desta forma, o tubo de aço sem costura pode ter uma estrutura contendo um volume adequado de fase de ferrita com uma fase de martensita como fase de base. Aqui, "taxa de resfriamento mais rápida que o resfriamento ao ar" significa 0,05°C/s ou mais, e "temperatura ambiente" significa 40°C ou menos.
[0083] A alta resistência desejada não pode ser fornecida quando a temperatura de aquecimento para têmpera é menor que 850°C. Do ponto de vista de impedir o engrossamento da estrutura, a temperatura de aquecimento para têmpera é preferivelmente de 1.150°C ou menos, mais preferivelmente na faixa de 900 a 1.100°C.
[0084] A têmpera do tubo de aço sem costura é seguida por revenimento, no qual o tubo de aço sem costura é aquecido a uma temperatura de revenimento igual ou inferior ao ponto de transformação Ac1 e resfriado (resfriamento natural). O revenimento que aquece o tubo de aço a uma temperatura de revenimento igual ou inferior ao ponto de transformação Ac1 e resfria o tubo de aço produz uma estrutura com uma fase de martensita revenida, uma fase de ferrita e uma fase de austenita retida (fase y retida). O produto é o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência tendo a alta resistência desejada, alta tenacidade e excelente resistência à corrosão. Quando a temperatura de revenimento é alta e acima do ponto de transformação Ac1, o processo produz martensita como temperada e falha em fornecer a alta resistência desejada, alta tenacidade e excelente resistência à corrosão. De preferência, a temperatura de revenimento é de 700°C ou menos, preferivelmente de 550°C ou mais.
[0085] O aço contendo os componentes pré-determinados necessita de ser submetido ao processo de revenimento sob condições pré-determinadas para fazer a quantidade de Cr precipitado + Mo precipitado + W precipitado de 0,75% ou menos. A quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado pode tornar-se 0,75% de massa ou menos quando o teor de cada componente é ajustado para satisfazer a seguinte fórmula (3) que inclui os componentes, temperatura do revenimento e tempo do revenimento. Fórmula (3) t/(3956 - 2,9Cr - 92,1Mo - 50W + 61,7Ni + 99Cu - 5,3T) < 0,034 Na fórmula (3), T representa a temperatura do revenimento (oC) e t representa a duração do revenimento (min). Cr, Mo, W, Ni e Cu representam o teor dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
[0086] Quando o valor do lado esquerdo da fórmula (3) excede 0,034, a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é maior que 0,75% de massa e a tenacidade a baixa temperatura desejada não pode ser obtida.
Exemplos
[0087] A presente invenção é adicionalmente descrita abaixo através de Exemplos.
[0088] Aços fundidos das composições mostradas na Tabela 1 foram produzidos por um conversor, e fundidos em blocos (material do tubo de aço) por fundição contínua. O material do tubo de aço foi então trabalhado a quente com uma máquina de rolamento de modelo sem costura para produzir um tubo de aço sem costura com 83,8 mm de diâmetro externo e 12,7 mm de espessura na parede. Após a produção, o tubo de aço sem costura foi resfriado ao ar.
[0089] Uma peça de teste foi cortada de cada tubo de aço sem costura obtido, e depois submetida à tempera em que o material da peça de teste foi aquecido nas condições mostradas na Tabela 2, e depois resfriado. Isto foi seguido por revenimento, na qual o material da peça de teste foi aquecido sob as condições mostradas na Tabela 2, e refrigerado ao ar.
[0090] Uma peça de teste para observação estrutural foi coletada a partir do material de teste temperado e revenido, e marcado com o reagente de Vilella (um reagente misto contendo 2 g de ácido pícrico, 10 mL de ácido clorídrico e 100 mL de etanol). A estrutura foi visualizada com um microscópio eletrônico de varredura (ampliação: 1.000 vezes), e a fração estrutural (% de volume) da fase de ferrita foi calculada com um analisador de imagens.
[0091] A fração estrutural da fase de austenita retida foi medida por difratometria de raios-X. Uma peça de teste de medição foi coletada do material da peça de teste temperado e revenido, e as intensidades integradas de difração de raios-X do plano y (220) e do plano α (211) foram medidas por difratometria de raios-X. Os resultados foram então convertidos usando a seguinte equação. y (fração de volume) = 100/(1 + (IαRy/IyRα))
[0092] Na equação, Iα representa a intensidade integrada de α, Rα representa um valor teórico cristalográfico para α, Iy representa a intensidade integrada de y e Ry representa um valor teórico cristalográfico para y.
[0093] A fração da fase de martensita foi calculada como a fração diferente dessas fases.
[0094] Uma amostra de tira especificada pelo padrão API 5CT foi coletada a partir do material da peça de teste temperado e revenido, e submetida a um teste de tração de acordo com as especificações API para determinar suas características de tração (limite de escoamento YS, resistência à tração TS). Separadamente, recolheu-se uma peça de teste de provete em V (10 mm de espessura) a partir do material da peça de teste temperado e revenido de acordo com as especificações JIS Z 2242. A peça de teste foi submetida a um teste de impacto de Charpy e a energia de absorção a -40°C, -20°C e -10°C foi determinada para avaliação da tenacidade.
[0095] As quantidades de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado no estado após o tratamento térmico foram investigadas usando um método de eletroextração de resíduo. No método de eletroextração do resíduo, um material de teste foi primeiro submetido à eletrólise galvanostática em uma solução eletrolítica à base de AA a 10% (10% de volume acetilacetona e 1% de massa de cloreto de tetrametilamônio em metanol). A solução eletrolítica resultante foi filtrada com um filtro de malha de 0,2 μm, e a solução eletrolítica filtrada foi analisada usando um analisador espectral de emissão ICP para medir as quantidades de Cr, Mo e W na solução eletrolítica. As quantidades medidas foram usadas como as quantidades de precipitação desses elementos.
[0096] Uma peça de teste de corrosão medindo 3,0 mm em espessura de parede, 30 mm de largura e 40 mm de comprimento foi usinada a partir do material da peça de teste temperado e revenido e submetida a um teste de corrosão.
[0097] O teste de corrosão foi conduzido por imersão da peça de teste durante 336 horas em uma solução de teste: uma solução aquosa de 20% de massa de NaCl (temperatura do liquido: 200°C, uma atmosfera de gás CO2 de 30 atm) carregada em uma autoclave. Após o teste, a massa da peça de teste foi medida e a taxa de corrosão foi determinada a partir da redução do peso calculado antes e após o teste de corrosão. A peça de teste após o teste de corrosão também foi observada para a presença ou ausência de corrosão alveolar na superfície de uma peça de teste usando uma lupa (ampliação de 10 vezes). A corrosão com um pite com diâmetro de 0,2 mm ou mais foi considerada corrosão alveolar.
[0098] Uma peça de teste em forma de haste redonda (diâmetro Φ = 6,4 mm) foi usinada a partir do material da peça de teste temperado e revenido de acordo com NACE TM0177, Método A, e submetida a um teste de resistência de SSC.
[0099] Uma peça de teste de mistura de 4 pontos medindo 3 mm de espessura de parede, 15 mm de largura e 115 mm de comprimento foi coletada por usinagem do material da peça de teste temperado e revenido e submetida a um teste de resistência de SCC.
[00100] No teste de resistência de SCC (rachadura de corrosão de tensão de sulfeto), a peça de teste foi mergulhada em uma solução de teste: uma solução aquosa com um pH ajustado de 3,3 com adição de uma solução aquosa de ácido acético e acetato de sódio a uma solução aquosa de NaCl a 20% (temperatura do líquido: 100°C; H2SO a 0,1 atm e atmosfera de CO2 a 30 atm) mantida em autoclave. A peça de teste foi mantida na solução por 720 horas, aplicando uma tensão igual a 100% da tensão de escoamento. Após o teste, a peça de teste foi observada quanto à presença ou ausência de rachaduras.
[00101] No teste de resistência de SSC (rachadura de tensão de sulfeto), a peça de teste foi mergulhada em uma solução de teste: uma solução aquosa possuindo pH ajustado de 3,5 com adição de uma solução aquosa de ácido acético e acetato de sódio a uma solução aquosa de NaCl a 20% (temperatura do líquido: 25°C; atmosfera de H2S 0,1 atm e atmosfera de CO2 0,9 atm). A peça de teste foi mantida na solução por 720 horas, aplicando uma tensão igual a 90% da tensão de escoamento. Após o teste, a peça de teste foi observada quanto à presença ou ausência de rachaduras.
[00102] Os resultados são apresentados na Tabela 2. Tabela 1
Figure img0001
Figure img0002
O equilíbrio é Fe e impurezas inevitáveis (* 1) Valor no lado esquerdo da fórmula (1) = -5,9 x (7,82 + 27C-0,91Si + 0,21Mn-0,9Cr + Ni-1,1Mo + 0,2Cu + 11N) (na fórmula, C , Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N representam o teor dos elementos correspondentes (% de massa), respectivamente) (* 2) Valor no lado esquerdo da fórmula (2) = Cu + Mo + W + Cr + 2Ni (Na fórmula, Cu, Mo, W, Cr e Ni representam o teor dos elementos correspondentes (% de massa) ), respectivamente Petição 870210084255, de 13/09/2021, pág. 42/51 Tabela 2
Figure img0003
Figure img0004
LS/Wt (* 1) Valor no lado esquerdo da fórmula (3) = t / (3956-2,9Cr-92,1Mo-50W + 61,7Ni + 99Cu-5,3T) (T: Temperatura do revenimento (oC), t: Duração do revenimento (min), Cr, Mo, W, Ni e Cu: Teor de cada elemento (% de massa)) (* 2) M: Fase de Martensita, F: Fase de Ferrita, A: Fase de Austenita Retida (* 3) Cr + Mo + W precipitados: quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado (% de massa) Petição 870210084255, de 13/09/2021, pág. 44/51
[00103] Os tubos de aço inoxidável sem costura de alta resistência dos presentes exemplos tiveram alta resistência com um limite de escoamento de 862 MPa ou mais, alta tenacidade com uma energia de absorção a -40°C de 100 J ou mais e excelente resistência à corrosão (resistência à corrosão de dióxido de carbono) em um ambiente corrosivo de 200°C contendo alta temperatura, CO2 e Cl-. Os tubos de aço inoxidável sem costura de alta resistência dos exemplos presentes não produziram rachaduras (SSC, SCC) no ambiente contendo H2S, e apresentaram excelente resistência à rachadura de tensão de sulfeto, e excelente resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto.
[00104] Por outro lado, exemplos comparativos fora da faixa da presente invenção não possuíram pelo menos uma de alta resistência, tenacidade a baixas temperaturas, resistência à corrosão de dióxido de carbono, resistência à rachadura de tensão de sulfeto (resistência de SSC) e resistência à rachadura de corrosão de tensão de sulfeto (resistência de SCC) desejadas.
[00105] O tubo de aço No. 21 tinha mais de 45% de fase de ferrita, e o limite de escoamento YS foi inferior a 862 MPa. O valor de vE-40 foi inferior a 100 J com a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado superior a 0,75% de massa.
[00106] O tubo de aço No. 22 (No. de aço V) tinha um teor de Ni inferior a 3,0% de massa e a resistência de SSC e a resistência de SCC desejadas não foram obtidas.
[00107] O tubo de aço No. 23 (No. de aço W) tinha um teor de Mo inferior a 2,7% de massa e a resistência de SSC e a resistência de SCC desejadas não foram obtidas.
[00108] O tubo de aço No. 24 (No. de aço X) tinha um teor de Cr superior a 17,5% de massa e o limite de escoamento YS era inferior a 862 MPa.
[00109] O tubo de aço No. 25 (No. de aço Y) tinha um teor de Ni superior a 6,0% em massa e o limite de escoamento YS era inferior a 862 MPa.
[00110] O tubo de aço No. 26 (No. de aço Z) tinha um teor de Mo superior a 5,0% de massa, e a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado era superior a 0,75% de massa. O valor de vE-40 foi inferior a 100 J em conformidade. Como resultado, ocorreu a corrosão alveolar, e a resistência de SSC e a resistência de SCC desejadas não foram obtidas.
[00111] O tubo de aço No. 27 (No. de aço AA) tinha um teor de Cu superior a 4,0% de massa e a resistência de SSC e a resistência de SCC desejadas não foram obtidas.
[00112] O tubo de aço No. 28 (No. de aço AB) tinha um teor de Cr inferior a 14,5% de massa. Como resultado, ocorreu a corrosão alveolar, e a resistência de SSC e de resistência a SCC desejadas não foram obtidas.
[00113] O tubo de aço No. 29 (No. de aço AC) tinha um teor de Cu inferior a 0,3% de massa e a resistência de SSC e a resistência de SCC desejadas não foram obtidas.
[00114] O tubo de aço No. 30 (No. de aço AD) tinha um teor de V inferior a 0,02% de massa e o limite de escoamento YS era inferior a 862 MPa.
[00115] O tubo de aço No. 31 (No. de aço AE) tinha um teor de W inferior a 0,1% de massa e o limite de escoamento YS era inferior a 862 MPa. Como resultado, ocorreu a corrosão alveolar, e a resistência de SSC e a resistência de SCC desejadas não foram obtidas.
[00116] No tubo de aço No. 32 (No. de aço AF), o valor no lado esquerdo da fórmula (1) foi inferior a 13,0, e a resistência de SSC e de resistência a SCC desejadas não foram obtidas.
[00117] No tubo de aço No. 33 (No. de aço AG), o valor do lado esquerdo da fórmula (2) era superior a 34,5 e o limite de escoamento YS era inferior a 862 MPa.
[00118] No tubo de aço No. 34, a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado era superior a 0,75% de massa, e o valor de vE-40 era inferior a 100 J.
[00119] No tubo de aço No. 35, a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado era superior a 0,75% de massa, e o valor de vE-40 era inferior a 100 J.

Claims (5)

1. Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo caracterizado pelo fato de que tem um limite de escoamento de 862 MPa ou mais, o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência tendo uma composição que compreende, em % de massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15 a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 14,5 a 17,5%, Ni: 3,0 a 6,0%, Mo: 3,0 a 5,0%, Cu: 0,3 a 4,0%, W: 1,0 a 2,5%, V: 0,02 a 0,20%, Al: 0,10% ou menos, N: 0,15% ou menos, opcionalmente pelo menos um selecionado a partir de Nb: 0,02 a 0,50%, Ti: 0,02 a 0,16%, Zr: 0,02 a 0,50%, e B: 0,0005 a 0,0030%, opcionalmente pelo menos um selecionado a partir de REM: 0,001 a 0,05%, Ca: 0,001 a 0,005%, Sn: 0,05 a 0,20%, e Mg: 0,0002 a 0,01%, opcionalmente pelo menos um selecionado a partir de Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0%, e Sb: 0,01 a 1,0% e o equilíbrio sendo Fe e impurezas inevitáveis, em que, como uma impureza inevitável, um teor de O (oxigênio) de 0,01% ou menos é aceitável e em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfazem a fórmula (1) abaixo, e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfazem a fórmula (2) abaixo, o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência tendo uma estrutura consistindo em mais de 45% de fase de martensita por volume como uma fase primária, e 10 a 45% de fase de ferrita e 30% ou menos de fase de austenita retida por volume como uma fase secundária, em que a quantidade total de Cr precipitado, Mo precipitado e W precipitado é de 0,75% de massa ou menos, -5,9 x (7,82 + 27C - 0,91Si + 0,21Mn - 0,9Cr + Ni - 1,1Mo + 0,2Cu + 11N) > 13,0 ... (1), onde C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N representam os teores de elementos correspondentes (% de massa), respectivamente, Cu + Mo + W + Cr + 2Ni < 34,5 ... (2), onde Cu, Mo, W, Cr e Ni representam os teores de elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
2. Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição compreende, em % de massa, pelo menos um selecionado a partir de Nb: 0,02 a 0,50%, Ti: 0,02 a 0,16%, Zr: 0,02 a 0,50%, e B: 0,0005 a 0,0030%.
3. Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a composição compreende, em % de massa, pelo menos um selecionado a partir de REM: 0,001 a 0,05%, Ca: 0,001 a 0,005%, Sn: 0,05 a 0,20% e Mg: 0,0002 a 0,01%.
4. Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a composição compreende, em % de massa, pelo menos um selecionado a partir de Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0% e Sb: 0,01 a 1,0%.
5. Método para produzir o tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, o método caracterizado pelo fato de que compreende: aquecer um material de tubo de aço; compor o material de tubo de aço em um tubo de aço sem costura através de trabalho a quente; e submeter o tubo de aço sem costura trabalhado a quente à têmpera, na qual o tubo de aço é aquecido a uma temperatura de 850°C ou mais e 1150°C ou menos, e revenimento, no qual o tubo de aço é aquecido a uma temperatura de revenimento igual ou menor do que o ponto de transformação Ac1 e 550°C ou mais, na sequência, em que as condições de revenimento do revenimento são ajustadas de modo a satisfazer a seguinte fórmula (3), t/(3956 - 2,9Cr - 92,1Mo - 50W + 61,7Ni + 99Cu - 5,3T) < 0,034 ... (3), onde T é a temperatura de revenimento (oC), t é a duração do revenimento (min) e Cr, Mo, W, Ni e Cu representam os teores de elementos correspondentes (% de massa), respectivamente.
BR112019001287-7A 2016-07-27 2017-06-14 Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo e método para produzir o mesmo BR112019001287B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016146899 2016-07-27
JP2016-146899 2016-07-27
PCT/JP2017/021955 WO2018020886A1 (ja) 2016-07-27 2017-06-14 油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BR112019001287A2 BR112019001287A2 (pt) 2019-04-30
BR112019001287B1 true BR112019001287B1 (pt) 2022-10-11

Family

ID=61017134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019001287-7A BR112019001287B1 (pt) 2016-07-27 2017-06-14 Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo e método para produzir o mesmo

Country Status (10)

Country Link
US (1) US11072835B2 (pt)
EP (1) EP3456852B1 (pt)
JP (1) JP6304460B1 (pt)
CN (1) CN109563581A (pt)
AR (1) AR109147A1 (pt)
BR (1) BR112019001287B1 (pt)
CA (1) CA3026554C (pt)
MX (1) MX2019000964A (pt)
RU (1) RU2698233C1 (pt)
WO (1) WO2018020886A1 (pt)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7264596B2 (ja) * 2018-03-19 2023-04-25 日本製鉄株式会社 鋼材
BR112021000039B1 (pt) * 2018-07-09 2023-11-07 Nippon Steel Corporation Tubo de aço sem costura e método para a sua produção
WO2020202957A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 Ｊｆｅスチール株式会社 ステンレス継目無鋼管
US20220349036A1 (en) * 2019-10-01 2022-11-03 Jfe Steel Corporation Stainless steel seamless pipe and method for manufacturing same
US20220364211A1 (en) * 2019-10-01 2022-11-17 Jfe Steel Corporation Stainless steel seamless pipe and method for manufacturing same
WO2021157251A1 (ja) * 2020-02-05 2021-08-12 Ｊｆｅスチール株式会社 ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
US20230097339A1 (en) * 2020-02-27 2023-03-30 Jfe Steel Corporation Stainless steel pipe and method for manufacturing same
BR112022018370A2 (pt) * 2020-03-19 2022-11-08 Jfe Steel Corp Tubo de aço inoxidável sem costura e método para fabricação de tubo de aço inoxidável sem costura
EP4123040A1 (en) * 2020-03-19 2023-01-25 JFE Steel Corporation Stainless seamless steel pipe and method for producing stainless seamless steel pipe
WO2021200571A1 (ja) * 2020-04-01 2021-10-07 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
EP4079875A4 (en) * 2020-05-18 2023-06-14 JFE Steel Corporation SEAMLESS STAINLESS STEEL OIL WELL TUBING AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
US20230151469A1 (en) * 2020-06-02 2023-05-18 Jfe Steel Corporation Dual-phase stainless steel and dual-phase stainless steel seamless pipe
WO2022009598A1 (ja) 2020-07-06 2022-01-13 Ｊｆｅスチール株式会社 ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
CN114107810B (zh) * 2021-11-12 2022-07-22 江苏科技大学 一种抗二氧化碳腐蚀的低合金材料及其制备方法与应用
CN115807190A (zh) * 2022-11-28 2023-03-17 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种输油用高强度耐腐蚀不锈钢无缝管及其制造方法
CN115896628A (zh) * 2022-11-28 2023-04-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种输油用高强度无缝管及其制造方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH101755A (ja) 1996-04-15 1998-01-06 Nippon Steel Corp 耐食性、耐硫化物応力腐食割れに優れたマルテンサイトステンレス鋼及びその製造方法
JP5109222B2 (ja) 2003-08-19 2012-12-26 Ｊｆｅスチール株式会社 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
WO2005042793A1 (ja) 2003-10-31 2005-05-12 Jfe Steel Corporation 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法
JP4792778B2 (ja) 2005-03-29 2011-10-12 住友金属工業株式会社 ラインパイプ用厚肉継目無鋼管の製造方法
JP4893196B2 (ja) 2006-09-28 2012-03-07 Ｊｆｅスチール株式会社 高靭性でかつ耐食性に優れた油井用高強度ステンレス鋼管
AR073884A1 (es) 2008-10-30 2010-12-09 Sumitomo Metal Ind Tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente en resistencia a la fisuracion bajo tension por sulfuros y a la corrosion de gas de acido carbonico en alta temperatura.
AR076669A1 (es) 2009-05-18 2011-06-29 Sumitomo Metal Ind Acero inoxidable para pozos de petroleo, tubo de acero inoxidable para pozos de petroleo, y metodo de fabricacion de acero inoxidable para pozos de petroleo
EP2468904B1 (en) 2009-08-21 2017-10-11 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for manufacturing thick-walled seamless steel pipe
MX2012012435A (es) 2010-04-28 2013-03-05 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Acero inoxidable de alta resistencia para pozos petroleros y tubo de aceroinoxidable de alta resistencia para pozo petrolero.
JP5505100B2 (ja) 2010-06-04 2014-05-28 Ｊｆｅスチール株式会社 炭酸ガスインジェクション用部材向けＣｒ含有鋼管
JP5640762B2 (ja) 2011-01-20 2014-12-17 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度マルテンサイト系ステンレス継目無鋼管
JP5348354B1 (ja) * 2012-03-26 2013-11-20 新日鐵住金株式会社 油井用ステンレス鋼及び油井用ステンレス鋼管
JP5488643B2 (ja) * 2012-05-31 2014-05-14 Ｊｆｅスチール株式会社 油井管用高強度ステンレス鋼継目無管およびその製造方法
JP5924256B2 (ja) * 2012-06-21 2016-05-25 Ｊｆｅスチール株式会社 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス鋼継目無管およびその製造方法
JP5967066B2 (ja) * 2012-12-21 2016-08-10 Ｊｆｅスチール株式会社 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
MX2016002824A (es) 2013-09-04 2016-06-22 Jfe Steel Corp Metodo de fabricacion de una tuberia de acero inoxidable de alta resistencia y una tuberia de acero inoxidable de alta resistencia.
JP6171851B2 (ja) 2013-10-29 2017-08-02 Ｊｆｅスチール株式会社 継目無鋼管製造用装置列およびそれを利用した油井用高強度ステンレス継目無鋼管の製造方法
WO2015178022A1 (ja) 2014-05-21 2015-11-26 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
JP6237873B2 (ja) * 2014-11-19 2017-11-29 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度ステンレス継目無鋼管
WO2016113794A1 (ja) 2015-01-15 2016-07-21 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用継目無ステンレス鋼管およびその製造方法
JP6672620B2 (ja) 2015-06-29 2020-03-25 日本製鉄株式会社 油井用ステンレス鋼及び油井用ステンレス鋼管
JP6226081B2 (ja) 2015-07-10 2017-11-08 Ｊｆｅスチール株式会社 高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
CN108431246B (zh) 2016-01-13 2020-02-18 日本制铁株式会社 油井用不锈钢管的制造方法及油井用不锈钢管
MX2019008377A (es) 2017-01-13 2019-09-16 Jfe Steel Corp Tubo de acero inoxidable sin soldadura de alta resistencia y metodo de fabricacion del mismo.
EP3561131B1 (en) 2017-02-24 2021-01-20 JFE Steel Corporation High strength seamless stainless steel pipe for oil well and production method therefor
JP6766887B2 (ja) 2017-08-15 2020-10-14 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3456852A4 (en) 2019-06-19
MX2019000964A (es) 2019-06-10
WO2018020886A1 (ja) 2018-02-01
CA3026554C (en) 2021-03-23
JPWO2018020886A1 (ja) 2018-07-26
EP3456852A1 (en) 2019-03-20
AR109147A1 (es) 2018-10-31
RU2698233C1 (ru) 2019-08-23
CN109563581A (zh) 2019-04-02
US11072835B2 (en) 2021-07-27
JP6304460B1 (ja) 2018-04-04
EP3456852B1 (en) 2022-03-23
CA3026554A1 (en) 2018-02-01
US20190292618A1 (en) 2019-09-26
BR112019001287A2 (pt) 2019-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112019001287B1 (pt) Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para bens tubulares para indústria de petróleo e método para produzir o mesmo
RU2716438C1 (ru) Бесшовная высокопрочная труба из нержавеющей стали нефтепромыслового сортамента и способ её изготовления
EP3438305B1 (en) High-strength seamless stainless-steel pipe for oil well
EP3569724B1 (en) High strength seamless stainless steel pipe and production method therefor
EP3508596B1 (en) Dual-phase stainless seamless steel pipe and method of production thereof
JP6226081B2 (ja) 高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
JP5967066B2 (ja) 耐食性に優れた油井用高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
EP3569725B1 (en) Duplex stainless steel and method for producing same
EP3670693A1 (en) High strength stainless seamless steel pipe for oil wells, and method for producing same
BR112019007842B1 (pt) Tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares do setor petrolífero e seu método de produção
BR112016000669B1 (pt) Tubo de aço de alta resistência para poço de petróleo e tubos de poço de petróleo
BR112016004849B1 (pt) Método de fabricação de um tubo de aço inoxidável de alta resistência e tubo de aço inoxidável de alta resistência
BR112021008164B1 (pt) Tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares da indústria de petróleo e método para fabricar o mesmo
BR112017014690B1 (pt) Tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares e acessórios para a indústria petrolífera e método para fabricar o mesmo
WO2016079920A1 (ja) 油井用高強度ステンレス継目無鋼管
BR112020023438B1 (pt) Tubo de aço sem costuras de aço inoxidável martensítico para tubos de poço de petróleo e método para produção dos mesmos
EP3978641A1 (en) Duplex stainless steel and method for manufacturing same, and duplex stainless steel pipe
BR112019017105B1 (pt) Tubo de aço inoxidável sem costura de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos e método de produção do mesmo
BR112021018962B1 (pt) Tubo de aço inoxidável sem emenda
BR112022006022B1 (pt) Tubo sem costura de aço inoxidável e método para a fabricação do mesmo
BR112020003067B1 (pt) Tubo sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares de campos petrolíferos, e processo para a fabricação do mesmo
BR112020023809B1 (pt) Tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera, e método para fabricar o mesmo
BR112019017764A2 (pt) Produto de aço inoxidável martensítico
BR112020004809B1 (pt) Tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares petrolíferos e método para fabricar o mesmo
BR112020012828B1 (pt) Tubo de aço sem emenda de alta resistência e baixo teor de liga para produtos tubulares para a indústria petrolífera

Legal Events

Date Code Title Description
B06W Patent application suspended after preliminary examination (for patents with searches from other patent authorities) chapter 6.23 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 14/06/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS