BR112019007842B1

BR112019007842B1 - Tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares do setor petrolífero e seu método de produção

Info

Publication number: BR112019007842B1
Application number: BR112019007842-8A
Authority: BR
Inventors: Mami Endo; Kenichiro Eguchi; Masao Yuga
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2023-03-14
Also published as: MX2019004721A; AR109869A1; BR112019007842A2; US20190241989A1; EP3533892B1; WO2018079111A1; JP6315159B1; JPWO2018079111A1; EP3533892A4; EP3533892A1

Abstract

Trata-se de um cano inteiriço de aço inoxidável martensítico para cano de poço de petróleo, sendo que o dito cano inteiriço tem alta durabilidade e excepcional resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto; e método para produzir o cano inteiriço. Um cano inteiriço de aço inoxidável martensítico para cano de poço de petróleo, sendo que o dito cano inteiriço tem uma composição que contém, de porcentagem em massa, C: 0,035% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,5%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cu: 2,6% ou menos, Ni: 5,3 a 7,3%, Cr: 11,8 a 14,5%, Al: 0,1% ou menos, Mo: 1,8 a 3,0%, V: 0,2% ou menos, N: 0,1% ou menos, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis, e na qual C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti satisfazendo relações predeterminadas.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para uso em produtos tubulares para o setor petrolífero utilizados em poços de petróleo e aplicações de poços de gás, como em poços de petróleo bruto e poços de gás natural e a um método para produzir um tal tubo sem costura de aço inoxidável martensítico. A invenção refere-se particularmente à melhoria da resistência à corrosão em um ambiente corrosivo severo contendo gás de dióxido de carbono (CO2), íons de cloro (Cl -) e similares, e melhoria da resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SSC) em um ambiente contendo sulfeto de hidrogênio (H2S).

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] A subida dos preços do petróleo bruto e a crescente escassez de recursos petrolíferos, levaram ao desenvolvimento ativo de campos petrolíferos profundos que eram impensáveis no passado e campos de petróleo e campos de gás de um ambiente corrosivo severo contendo gás carbônico, íons de cloro e sulfeto de hidrogênio. Os canos de aço para produtos tubulares para o setor petrolífero (OCTG - Oil Country Tubular Goods) destinados a tal ambiente, precisam ser feitos de materiais com alta durabilidade e excelente resistência à corrosão.

[0003] Os produtos tubulares para o setor petrolífero utilizados para a mineração de campos de petróleo e campos de gás de um ambiente contendo gás CO2, Cl- e similares, frequentemente usam canos de aço inoxidável martensítico de 13% Cr. A fim de atender à crescente demanda por maior resistência SSC decorrente do desenvolvimento mundial de campos de petróleo de um ambiente corrosivo severo, contendo sulfeto de hidrogênio, tem havido um aumento no uso de canos de aço inoxidável martensítico de 13% Cr modificados, contendo um teor de carbono reduzido e aumento do conteúdo de Ni e Mo.

[0004] A PTL 1 revela uma composição básica de aço com 13% de Cr contendo Ni, Mo, e Cu, e um teor de carbono muito menor do que nas composições tradicionais. Esses elementos estão contidos para satisfazer Cr + 2Ni + 1,1Mo + 0,7Cu < 32,5, e Nb + V > 0,05% para, pelo menos, um de Nb: 0,20% ou menos, e V: 0,20% ou menos. A composição é descrita como sendo capaz de fornecer alta durabilidade com um limite de elasticidade de 965 MPa ou mais e alta tenacidade com uma energia de absorção Charpy a -40°C de 50 J ou mais, além da desejável resistência à corrosão.

[0005] A PTL 2 descreve um cano de aço inoxidável martensítico de 13% Cr com um teor de carbono extremamente baixo de 0,015% ou menos, e um teor de Ti de 0,03% ou mais. Com essa composição, o cano de aço inoxidável martensítico 13% Cr pode ter alta durabilidade com um limite de escoamento da ordem de 95 ksi (655 a 758 MPa), baixa dureza com dureza Rockwell HRC inferior a 27 e excelente resistência SSC. A PTL 3 descreve um aço inoxidável martensítico que satisfaz 6,0 < Ti / C < 10,1, em que a Ti/C tem correlação com um valor obtido pela subtração do limite de escoamento do limite de resistência à tração. A técnica descrita nesta publicação pode produzir um valor de 20,7 MPa ou mais como a diferença do limite de escoamento do limite de resistência à tração, e pode reduzir a variação de dureza, que deteriora a resistência da SSC.

[0006] A PTL 4 descreve um aço inoxidável martensítico contendo uma quantidade especificada de molibdênio satisfazendo Mo > 2,3 a 0,89Si + 32,2C, e com uma estrutura metálica que é configurada principalmente a partir de martensita temperada, carbonetos que se precipitaram durante o revenido e compostos intermetálicos, como a fase Laves e a fase δ, que foram finamente precipitados durante o revenido. A técnica descrita nesta publicação pode alcançar alta durabilidade com uma resistência à prova de 0,2% de 860 MPa ou mais, e excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono e excelente resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTES

[0007] PTL 1: JP-A-2007-332442

[0008] PTL 2: JP-A-2010-242163

[0009] PTL 3: WO2008/023702

[0010] PTL 4: WO2004/057050

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0011] Recentes campos de petróleo e campos de gás são desenvolvidos em ambientes corrosivos CO2, Cl-, e H2S. Há também preocupações crescentes com o aumento das concentrações de H2S devido ao envelhecimento. Os produtos tubulares para o setor petrolífero utilizados nesses ambientes devem, portanto, ter excelente resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SSC), além da resistência à corrosão por dióxido de carbono. A técnica de PTL 1 é descrita como fornecendo excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono. No entanto, não há investigação da resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto e a técnica não pode ser considerada como fornecendo o nível de resistência à corrosão que pode resistir a um ambiente corrosivo severo.

[0012] É indicado na PTL 2 que a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto pode ser mantida sob uma tensão aplicada de 655 MPa em uma atmosfera de uma solução aquosa de NaCl a 5% (H2S: 0,10 bar) com um pH ajustado de 3,5. A PTL 3 descreve o fornecimento de resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto em uma atmosfera de uma solução aquosa de NaCl a 20% (H2S: 0,03 atm, saldo de CO2) com um pH ajustado de 4,5. A PTL 4 descreve o fornecimento de resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto em uma atmosfera de uma solução aquosa de NaCl a 25% (H2S: 0,003 MPa, saldo de CO2) com um pH ajustado de 4,0. No entanto, essas técnicas não investigam a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto em outras atmosferas e não podem ser ditas como fornecendo o nível de resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto, que pode resistir aos ambientes corrosivos mais severos da atualidade.

[0013] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um tubo sem costura de aço inoxidável martensítico com alta durabilidade e excelente resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto, destinado a produtos tubulares para o setor petrolífero. A invenção destina-se também a fornecer um método para a produzir um tal tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero.

[0014] Como usado no presente documento, "alta durabilidade" significa um limite de escoamento de 758 MPa (110 ksi) ou mais. Preferivelmente, o limite de escoamento é de 896 MPa ou menos.

[0015] Como usado no presente documento, "excelente resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto", significa que uma peça teste mergulhada em uma solução teste (uma solução aquosa de NaCl a 0,165% em massa; temperatura de líquido: 25°C, H2S: 1 bar, saldo de CO2) com um pH ajustado de 3,5 com adição de acetato de sódio e ácido clorídrico não craquela, mesmo após 720 horas sob uma tensão aplicada igual a 90% do limite de escoamento.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0016] De modo a alcançar os objetivos anteriores, os presentes inventores conduziram estudos intensivos de vários elementos de liga em uma composição básica de um cano de aço inoxidável 13% Cr em relação aos efeitos desses elementos na resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto (resistência SSC) em ambiente corrosivo contendo CO2, Cl-, e H2S. Como resultado da investigação, os presentes inventores revelaram que um tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero, que tem a durabilidade desejada e excelente resistência SSC em um CO2-, Cl--, e H2S-, contendo ambiente corrosivo sob uma tensão aplicada perto do limite de escoamento pode ser produzida quando uma composição contendo C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti em quantidades ajustadas que satisfaçam as relações e intervalos apropriados, é submetido a tratamentos adequados de têmpera e revenido.

[0017] A presente invenção foi completada com base nessas revelações após estudos adicionais e a essência da invenção é a seguinte.

[0018] [1] Tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero,

[0019] o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico com uma composição que compreende, de % em massa, C: 0,035% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,5%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cu: 2,6% ou menos, Ni: 5,3 a 7,3%, Cr: 11,8 a 14,5%, Al: 0,1% ou menos, Mo: 1,8 a 3,0%, V: 0,2% ou menos, N: 0,1% ou menos, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis, e que satisfaz a seguinte fórmula (4) com as seguintes fórmulas (1), (2), e (3),

[0020] o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico com um limite de escoamento de 758 MPa ou mais. Fórmula (1) -109,37C + 7,307Mn + 6,399Cr + 6,329Cu + 11,343Ni - 13,529Mo + 1,276W + 2,925Nb + 196,775N - 2,621Ti - 120,307 Fórmula (2) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (3) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514,

[0021] Nas fórmulas (1) a (3), C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti representam o teor de cada elemento de % em massa (o teor sendo 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos). Fórmula (4) -10 < fórmula (1) < 45, -0,25 < fórmula (2) < -0,20, e 0,10 < fórmula (3) < 0,20

[0022] [2] O tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero, de acordo com o item [1], em que a composição compreende ainda, % em massa, pelo menos um selecionado de Ti: 0,19% ou menos, Nb: 0,25% ou menos, W: 1,1% ou menos, e Co: 0,45% ou menos.

[0023] [3] Um método para produzir o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero do item [1] ou [2], o método que compreende:

[0024] fazer um cano de aço a partir de um material de cano de aço;

[0025] sujeitar o cano de aço à têmpera, em que o cano de aço é aquecido a uma temperatura igual ou superior ao ponto de transformação de Ac3, e resfriado ao ar a uma temperatura de parada de resfriamento de 100°C ou menos, a uma taxa de resfriamento de 0,1°C/s ou mais; e

[0026] revenir o cano de aço a uma temperatura igual ou inferior ao ponto de transformação Ac1.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0027] A presente invenção pode produzir um tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares do setor petrolífero, que tem excelente resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SSC) em um ambiente corrosivo contendo CO2-, Cl--, e H2S, e alta durabilidade com rendimento de tensão YS de 758 MPa (110 ksi) ou mais.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0028] Um cano de aço inoxidável inteiriço da presente invenção é um tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares do setor petrolífero. O tubo sem costura de aço inoxidável martensítico tem uma composição que contém, % em massa, C: 0,035% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,5%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cu: 2,6% ou menos, Ni: 5,3 a 7,3%, Cr: 11,8 a 14,5%, Al: 0,1% ou menos, Mo: 1,8 a 3,0%, V: 0,2% ou menos, N: 0,1% ou menos, e o saldo Fe e impurezas inevitáveis, e que satisfaz a seguinte fórmula (4), (5), ou (6) com as seguintes fórmulas (1), (2), e (3). O tubo sem costura de aço inoxidável martensítico tem um limite de escoamento de 758 MPa ou mais. Fórmula (1) -109,37C + 7,307Mn + 6,399Cr + 6,329Cu + 11,343Ni - 13,529Mo + 1,276W + 2,925Nb + 196,775N - 2,621Ti - 120,307 Fórmula (2) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (3) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514

[0029] Nas fórmulas (1) a (3), C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti representam o teor de cada elemento de % em massa (o teor sendo 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos). Fórmula (4) - 10 < fórmula (1) < 45, -0,25 < fórmula (2) < -0,20, e 0,10 < fórmula (3) < 0,20 Fórmula (5) - 10 < fórmula (1) < 5, -0,35 < fórmula (2) < -0,25, e 0,025 < fórmula (3) < 0,10 Fórmula (6) - 10 < fórmula (1) < -5, -0,39 < fórmula (2) < -0,35, e -0,15 < fórmula (3) < 0,025

[0030] As razões para especificar a composição do cano de aço da presente invenção são as seguintes, "%" significa porcentagem em massa, salvo indicação em contrário. C: 0,035% ou Menos

[0031] O carbono é um elemento importante envolvido na durabilidade do aço inoxidável martensítico e efetivamente melhora a durabilidade. No entanto, um teor de carbono de mais de 0,035%, torna a dureza excessivamente alta e aumenta a sensibilidade ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Por esta razão, o conteúdo de C é limitado a 0,035% ou menos na presente invenção. Preferivelmente, o teor de C é de 0,015% ou menos. Mais preferivelmente, o teor C é de 0,0090% ou menos. Mais preferivelmente, o teor de C é de 0,0075% ou menos. Desejavelmente, o carbono está contido em uma quantidade de 0,005% ou mais para fornecer a durabilidade desejada. Si: 0,5% ou Menos

[0032] O silício atua como um agente desoxidante e deve estar contido em uma quantidade de 0,05% ou mais. Um teor de Si superior a 0,5% deteriora a resistência à corrosão do dióxido de carbono e a trabalhabilidade a quente. Por esta razão, o teor de Si é limitado a 0,5% ou menos. O limite inferior do teor de Si é preferivelmente de 0,10% ou superior e o limite superior do teor de Si é preferivelmente de 0,30% ou inferior. Mn: 0,05 a 0,5%

[0033] O manganês é um elemento que melhora a trabalhabilidade a quente e está contido em uma quantidade de 0,05% ou mais. Quando contido em excesso de 0,5%, o efeito fica saturado e isso leva ao aumento do custo. Por esse motivo, o teor de Mn é limitado a 0,05 a 0,5%. Preferivelmente, o teor de Mn é de 0,40% ou menos. P: 0,03% ou Menos

[0034] O fósforo é um elemento que deteriora a resistência à corrosão do dióxido de carbono, a resistência à corrosão por escavação e a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto e deve estar contido na menor quantidade possível na presente invenção. No entanto, um teor de P excessivamente pequeno leva a um aumento no custo de fabricação. O teor de P é, portanto, limitado a 0,03% ou menos, um conteúdo que não causa uma perda excessiva de características, e que é industrialmente viável em termos de custo. Preferivelmente, o conteúdo de P é de 0,02% ou menos. S: 0,005% ou Menos

[0035] O enxofre é um elemento que deteriora seriamente a trabalhabilidade a quente e deve ser contido de forma tão pequena quanto possível. Um teor de S de 0,005% ou menos permite a produção de canos usando procedimentos comuns e, consequentemente, o teor de S está limitado a 0,005% ou menos na presente invenção. Preferivelmente, o teor de S é de 0,003% ou menos. Cu: 2,6% ou Menos

[0036] O cobre acrescenta durabilidade ao revestimento protetor e melhora a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto. No entanto, um teor de Cu superior a 2,6%, causa a precipitação de CuS e deteriora a trabalhabilidade a quente. Por esse motivo, o teor de Cu é limitado a 2,6% ou menos. O limite inferior do teor de Cu é preferivelmente de 0,5% ou mais, e o limite superior do teor de Cu é preferivelmente 2,0% ou menos. Ni: 5,3 a 7,3%

[0037] Quando contido em uma quantidade de 5,3% ou mais, o níquel adiciona durabilidade ao revestimento protetor e melhora a resistência à corrosão. O níquel também forma uma solução sólida e aumenta a durabilidade do aço nessa faixa de conteúdo. Um teor de Ni superior a 7,3%, torna a fase de martensita instável, e a durabilidade se deteriora. Por esse motivo, o conteúdo de Ni é limitado a 5,3 a 7,3%. Preferivelmente, o teor de Ni é de 5,7% ou mais, mais preferivelmente de 6,0% ou mais. Cr: 11,8 a 14,5%

[0038] O cromo é um elemento que forma uma camada protetora e melhora a resistência à corrosão. O cromo fornece a resistência à corrosão necessária para aplicações de produtos tubulares do setor petrolífero quando contido em uma quantidade de 11,8% ou mais. Um teor de Cr ou mais de 14,5% facilita a geração de ferrita, e a fase de martensita não pode permanecer estável. Por esse motivo, o conteúdo de Cr está limitado a 11,8 a 14,5%. O limite inferior do teor de Cr é preferivelmente de 12,0% ou mais, e o limite superior do teor de Cr é preferivelmente de 13,5% ou menos. Al: 0,1% ou Menos

[0039] O alumínio atua como agente desoxidante. Um conteúdo Al de 0,01% ou mais efetivamente fornece esse efeito. Como um teor de Al de mais de 0,1% afeta negativamente a tenacidade, o teor de Al é limitado a 0,1% ou menos na presente invenção. Preferivelmente, o teor de Al é de 0,01 a 0,03%. Mo: 1,8 a 3,0%

[0040] O molibdênio é um elemento que melhora a resistência à corrosão por escavação causada por Cl-. O molibdênio precisa estar contido em uma quantidade de 1,8% ou mais para obter a resistência à corrosão necessária para um ambiente corrosivo severo. O efeito fica saturado quando o teor de Mo é superior a 3,0%. O molibdênio também é um elemento caro e aumenta o custo de fabricação. Por essas razões, o teor do Mo está limitado a 1,8 a 3,0%. O limite inferior do teor de Mo é preferivelmente de 2,4% ou mais, e o limite superior do teor de Mo é preferivelmente 2,9% ou menos. V: 0,2% ou Menos

[0041] O vanádio está contido em uma quantidade desejável de 0,01% ou mais, a fim de melhorar a durabilidade do aço pelo fortalecimento da precipitação e melhorar a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto. Um teor de V superior a 0,2% deteriora a tenacidade e o teor de V é limitado a 0,2% ou menos na presente invenção. O limite inferior do teor de V é preferivelmente de 0,01% ou mais, e o limite superior do teor de V é preferivelmente de 0,08% ou menos. N: 0,1% ou Menos

[0042] O nitrogênio é um elemento que melhora muito a resistência à corrosão por escavação. No entanto, um teor de N superior a 0,1% provoca a formação de vários nitretos e deteriora a tenacidade. Por essa razão, o conteúdo de N está limitado a 0,1% ou menos na presente invenção. Preferivelmente, o teor de N é 0,003% ou mais. O limite inferior do teor de N é mais preferivelmente 0,004% ou mais, ainda mais preferivelmente 0,005% ou mais. O limite superior do teor de N é mais preferivelmente de 0,08% ou menos, ainda mais preferivelmente de 0,05% ou menos.

[0043] Na presente invenção, C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti estão contidos nas faixas anteriores e estes estão contidos de modo que satisfaça a fórmula (4), (5) ou (6) com as fórmulas (1), (2) e (3) abaixo. A fórmula (1) é uma fórmula que se correlaciona com a quantidade y residual. Ao tornar o valor calculado da fórmula (1) menor, a austenita residual é reduzida e a dureza diminui, com o resultado que a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto aumenta. A fórmula (2) é uma fórmula que se correlaciona com o potencial de repassivação. A regeneração do revestimento de passivação ocorre mais facilmente e a repassivação melhora ao conter C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti em tais quantidades que a fórmula (1) produz um valor que satisfaz a faixa de fórmula (4), (5) ou (6), e contendo Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N, e Ti em tais quantidades que a fórmula (2) produz um valor que satisfaz o intervalo de fórmula (4), (5) ou (6). A fórmula (3) é uma fórmula que se correlaciona com o potencial de corrosão por pite. A corrosão por pite, que se torna uma origem de craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto, pode ser suprimida e a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto, melhora consideravelmente ao conter C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N, e Ti em tais quantidades que a fórmula (3) produz um valor que satisfaz a faixa de fórmula (4), (5) ou (6). Com o valor calculado da fórmula (1) satisfazendo a faixa de fórmula (4), a dureza aumenta quando o valor calculado da fórmula (1) é 10 ou mais. No entanto, a regeneração de um revestimento de passivação ocorre mais proeminentemente e a corrosão por escavação pode ser suprimida de forma mais eficaz quando os valores calculados das fórmulas (2) e (3) satisfazem a faixa de fórmula (4). Isso melhora a resistência ao craqueamento por corrosão sob tensão de sulfeto.

[0044] O valor calculado da fórmula (1) é mais preferencialmente 5 a 45 na fórmula (4) seguinte e é mais preferencialmente -5 a 5 na fórmula seguinte (5). Fórmula (1) -109,37C + 7,307Mn + 6,399Cr + 6,329Cu + 11,343Ni - 13,529Mo + 1,276W + 2,925Nb + 196,775N - 2,621Ti - 120,307 Fórmula (2) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (3) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514

[0045] Nas fórmulas (1) a (3), C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti representam o teor de cada elemento de % em massa (o teor é 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos) Fórmula (4) -10 < fórmula (1) < 45, -0,25 < fórmula (2) < -0,20, e 0,10 < fórmula (3) < 0,20 Fórmula (5) -10 < fórmula (1) < 5, -0,35 < fórmula (2) < -0,25, e 0,025 < fórmula (3) < 0,10 Fórmula (6) -10 < fórmula (1) < -5, -0,39 < fórmula (2) < -0,35, e -0,15 < fórmula (3) < 0,025

[0046] Além dos componentes anteriores, a composição contém o saldo de Fe e impurezas inevitáveis. A composição básica anterior pode ainda conter um ou mais elementos selecionáveis selecionados de Ti: 0,19% ou menos, Nb: 0,25% ou menos, W: 1,1% ou menos, e Co: 0,45% ou menos, conforme necessário.

[0047] O titânio e o nióbio formam carbonetos, e podem reduzir o carbono da solução sólida. Isso permite reduzir a dureza. O conteúdo excessivamente alto de Ti e Nb pode deteriorar a tenacidade e o conteúdo de Ti e Nb está limitado a 0,19% ou menos para Ti, e 0,25% ou menos para Nb, quando conter esses elementos.

[0048] O tungstênio e o cobalto são elementos que melhoram a resistência à corrosão por escavação. Entretanto, o conteúdo excessivamente alto de W e Co pode deteriorar a tenacidade e aumentar o custo do material. Por esse motivo, o conteúdo de W e Co está limitado a 1,1% ou menos para W, e 0,45% ou menos para Co, quando conter esses elementos.

[0049] Um método preferencial para produzir o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero da presente invenção é descrito abaixo.

[0050] A presente invenção utiliza um material de cano de aço da composição descrita acima. O método de produção do material da tubulação de aço ou um tubo sem costura de aço inoxidável, não é particularmente limitado e qualquer método conhecido de produção de tubo sem costura de aço pode ser usado.

[0051] Preferivelmente, um aço fundido da composição anterior é transformado em aço, utilizando um processo de produção de aço, tal como utilizando um forno de conversão e formado em um material de cano de aço, por exemplo, um tarugo, usando um método como fundição contínua e laminação de fundição de placas de lingote. O material do cano de aço é aquecido e trabalhado a quente utilizando um processo de fabricação de canos conhecido, por exemplo, o processo de laminador Mannesmann e o processo laminador de mandril Mannesmann para produzir um cano de aço inteiriço da composição anterior.

[0052] O processo que segue a produção de cano de aço, a partir do material de cano de aço, não é particularmente limitado. Preferivelmente, o cano de aço é submetido à têmpera, em que o cano de aço é aquecido a uma temperatura igual ou maior que o ponto de transformação Ac3 e resfriado ao ar a uma temperatura de parada de resfriamento de 100°C ou menos a uma taxa de resfriamento de 0,1°C/s ou mais, e isso é seguido por revenido a uma temperatura igual a ou menor que o ponto de transformação Ac1.

TÊMPERA

[0053] Na presente invenção, o cano de aço é submetido à têmpera, em que o cano de aço é reaquecido a uma temperatura igual ou maior que o ponto de transformação Ac3, mantida preferivelmente durante pelo menos 5 min, e resfriado ao ar a uma temperatura de parada de resfriamento a 100°C ou menos. Isso produz uma fase de martensita fina e alta tenacidade. Quando a temperatura de aquecimento da têmpera é menor que o ponto de transformação Ac3, o aquecimento não pode ser feito na região da fase de austenita única, e uma estrutura de martensita suficiente não pode ser obtida no resfriamento subsequente. Neste caso, a alta durabilidade desejada não pode ser obtida. Por essa razão, a temperatura de aquecimento da têmpera é limitada a uma temperatura igual ou maior que o ponto de transformação Ac3. Aqui, "resfriamento de ar" significa uma taxa de resfriamento de 0,1°C/s ou mais.

REVENIDO

[0054] A têmpera do cano de aço é seguida por revenido. O revenido é um processo pelo qual o cano de aço é aquecido a uma temperatura igual ou menor que o ponto de transformação Ac1, mantido preferivelmente por pelo menos 10 min, e resfriado ao ar. Quando a temperatura de revenido for maior que o ponto de transformação Ac1, a fase de martensita precipita após o revenido e não é possível obter a alta tenacidade desejada e excelente resistência à corrosão. Por essa razão, a temperatura de têmpera é limitada a uma temperatura igual ou inferior ao ponto de transformação Ac1. O ponto de transformação Ac3 (°C), e o ponto de transformação Ac1 (°C), pode ser medido por um teste Formaster, no qual a peça teste recebe um histórico de temperatura de aquecimento e resfriamento e o ponto de transformação é detectado a partir de um pequeno deslocamento devido à expansão e contração.

EXEMPLOS

[0055] A presente invenção é ainda descrita abaixo através de exemplos.

[0056] Os aços fundidos das composições mostradas na Tabela 1 foram transformados em aço com um forno conversor, e fundidos em tarugos (material de cano de aço) por fundição contínua. O material de cano de aço foi então trabalhado a quente com um modelo de máquina de laminação inteiriço, e resfriado ao ar (taxa de resfriamento de 0,5°C/s) para produzir um cano de aço inteiriço com 83,8 mm de diâmetro externo e 12,7 mm de espessura de parede.

[0057] O cano de aço inteiriço foi cortado para obter um material teste, que foi então submetido à têmpera e revenido sob as condições mostradas na Tabela 2. Uma peça teste para observação da estrutura foi coletada do material teste arrefecido bruscamente e revenido, e foi polida e medida para a quantidade residual de austenita (y) por um método de difração de raios X.

[0058] Especificamente, foram medidas as intensidades integrais de raios X de difração do plano y (220) e do plano α (211). Os resultados foram então convertidos usando a seguinte equação. y (Fração de volume) = 100/(1 + (IαRy/IyRα))

[0059] 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.

[0060] Um espécime de tira especificada pela norma API 5CT foi coletada do material teste arrefecido bruscamente e revenido, e submetida a um teste de tração de acordo com as especificações da API para determinar suas características de tração (limite de escoamento YS, limite de resistência à tração TS). O ponto Ac3 (°C) e o ponto Ac1 (°C) mostrados na Tabela 2, foram medidos conduzindo um teste Formaster para uma peça teste (medindo 4 mm de diâmetro Φ x 10 mm), coletado do material teste arrefecido bruscamente. Especificamente, a peça teste foi aquecida a 500°C a 5°C/s, mantida durante 10 minutos após o aumento da temperatura para 920°C a 0,25°C/s, e resfriada até à temperatura ambiente a 2°C/s. O ponto Ac3 (°C) e o ponto Ac1 (°C) foram encontrados pela detecção da expansão e contração da peça teste com o histórico de temperatura.

[0061] O teste SSC foi conduzido de acordo com a NACE TM0177, Método A. O ambiente de teste foi criado usando uma solução teste de NaCl a 0,165% em massa após o ajuste do pH da solução para 3,5 pela adição de 0,41 g/L de CH3COONa e HCl, e o teste foi conduzido sob pressão parcial de sulfeto de hidrogênio de 0,1 MPa e uma tensão aplicada igual a 90% do limite de escoamento.

[0062] Os resultados são apresentados na Tabela 2. TABELA 1

TABELA 1 CONTINUAÇÃO

O saldo é Fe e impurezas inevitáveis (*1) Fórmula (1): -109,37C+7,307Mn+6,399Cr+6,329Cu+11,343Ni-13,529Mo+1,276W+2,925Nb+196,775N-2,621Ti-120,307 (*2) Fórmula (2): -0,0278Mn+0,0892Cr+0,00567Ni+0,153Mo-0,0219W-1,984N+0,208Ti-1,83 (*3) Fórmula (3): -1,324C+0,0533Mn+0,0268Cr+0,0893Cu+0,00526Ni+0,0222Mo-0,0132W-0,473N-0,5Ti-0,514 (*4) A fórmula usada para determinação Fórmula (4): -10 < fórmula (1) < 45, -0,25 < fórmula (2) < -0,20, e 0,10 < fórmula (3) < 0,20 Fórmula (5): -10 < fórmula (1) < 5, -0,35 < fórmula (2) < -0,25, e 0,025 < fórmula (3) < 0,10 Fórmula (6): -10 < fórmula (1) < -5, -0,39 < fórmula (2) < -0,35, e -0,15 < fórmula (3) < 0,025 TABELA 2

TABELA 2 CONTINUAÇÃO

(*1) Residual y: Austenita residual

[0063] Os canos semitransparentes de aço inoxidável martensítico do Exemplo presentes, apresentaram alta durabilidade com limite de escoamento de 758 MPa ou mais, e excelente resistência SSC que não envolvia craqueamento mesmo sob a tensão aplicada no ambiente H2S. Exemplos comparativos fora da faixa da presente invenção, não mostraram excelente resistência à SSC, embora os níveis desejados de alta durabilidade tenham sido obtidos.

Claims

1. Tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares do setor petrolífero, o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico, caracterizado pelo fato de que tem uma composição que consiste em, % em massa, C: 0,035% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,5%, P: 0,03% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cu: 2,6% ou menos, Ni: 5,3 a 7,3%, Cr: 11,8 a 14,5%, Al: 0,1% ou menos, Mo: 1,8 a 3,0%, V: 0,2% ou menos, N: 0,1% ou menos, opcionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado de Ti: 0,19% ou menos, Nb: 0,25% ou menos, W: 1,1% ou menos, e Co: 0,45% ou menos, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis, e que satisfaz a seguinte fórmula (4) com as seguintes fórmulas (1), (2) e (3), o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico com um limite de escoamento de 758 MPa ou mais, medida de acordo com a norma API 5CT, Fórmula (1) -109,37C + 7,307Mn + 6,399Cr + 6,329Cu + 11,343Ni - 13,529Mo + 1,276W + 2,925Nb + 196,775N - 2,621Ti - 120,307 Fórmula (2) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (3) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514 Nas fórmulas (1) a (3), C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, Nb, N, e Ti representam o teor de cada elemento de % em massa, o teor sendo 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos, Fórmula (4) -10 < fórmula (1) < 45, -0,25 < fórmula (2) < -0,20 e 0,10 < fórmula (3) < 0,20.

2. Método para produzir o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para o setor petrolífero, como definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende: fazer um cano de aço a partir de um material de cano de aço; sujeitar o cano de aço à têmpera, em que o cano de aço é aquecido a uma temperatura igual ou superior ao ponto de transformação de Ac3, e resfriado ao ar a uma temperatura de parada de resfriamento de 100°C ou menos a uma taxa de resfriamento de 0,1°C/s ou mais; e revenir o cano de aço a uma temperatura igual ou inferior ao ponto de transformação Ac1.