BR112019013808A2

BR112019013808A2 - aço inoxidável dúplex e método para produzir o mesmo

Info

Publication number: BR112019013808A2
Application number: BR112019013808A
Authority: BR
Inventors: Eguchi Kenichiro; Yuga Masao
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2020-01-21
Also published as: JPWO2018131412A1; CN110168124A; US20190352752A1; AR110821A1; CN110168124B; WO2018131412A1; EP3569725B1; EP3569725A4; MX2019008238A; BR112019013808B1; JP6369662B1; EP3569725A1; US11655526B2

Abstract

aço inoxidável dúplex e método para produzir o mesmo trata-se de um aço inoxidável dúplex que tem excelente resistência à corrosão que tem excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono, excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e excelente resistência à fissuração sob tensão de sulfeto ao mesmo tempo. esse aço inoxidável dúplex tem uma composição que contém, em % em massa, 0,03% ou menos de c, 1,0% ou menos de si, 0,10 a 1,5% de mn, 0,030% ou menos de p, 0,005% ou menos de s, 20,0 a 30,0% de cr, 5,0 a 10,0% de ni, 2,0 a 5,0% de mo, 2,0 a 6,0% de cu, menos do que 0,07% de n, e um ou mais elementos selecionados dentre 0,05 a 1,0% de al, 0,02 a 1,0% de ti e 0,02 a 1,0% de nb, com o saldo constituído de fe e impurezas inevitáveis. esse aço inoxidável dúplex tem uma estrutura que compreende 20 a 70% de fase austenita e 30 a 80% de uma fase de ferrita.

Description

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para AÇO INOXIDÁVEL DÚPLEX E MÉTODO PARA PRODUZIR O MESMO. CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se a um aço inoxidável dúplex preferencial para uso em aplicações de poço de óleo e poço de gás (doravante, também denominado produtos tubulares para a indústria petrolífera) tais como em poços de óleo bruto e poços de gás natural, e a um método para produzir esse aço inoxidável dúplex. Um aço inoxidável dúplex da presente invenção pode ser usado como um tubo de aço inoxidável sem costura que tem alta resistibiiidade e excelente resistência à corrosão, particularmente resistência à corrosão por dióxido de carbono em um ambiente corrosivo de alta temperatura severo que contém gás dióxido de carbono (CO2) e íons de cloro (Cl·), e resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto em alta temperatura (resistência SCC) e resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto em temperatura normal (resistência SSC) em um ambiente que contém sulfeto de hidrogênio (H2S), e preferencial para uso como produtos tubulares para a indústria petrolífera.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Preço crescente de óleo bruto e a escassez crescente de cursos de petróleo têm induzido desenvolvimento ativo de campos de óleo profundos que eram impensáveis no passado, e campos de óleo e campos de gás de um ambiente corrosivo severo, ou um ambiente ácido como 0 mesmo também é chamado, em que sulfeto de hidrogênio e outros gases corrosivos estão presentes. Tais campos de óleo e campos de gás são, tipicamente, muito profundos e envolvem um ambiente corrosivo de alta temperatura severo de uma atmosfera que contém CO2, Cl·, e H2S. Materiais de tubo de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera que se destinam a esse ambiente exigem alta resistibiiidade, e excelente resistência à corrosão (resistência

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2/33 à corrosão por dióxido de carbono, resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração sob tensão de sulfeto).

[003] Produtos tubulares para a indústria petrolífera usados para exploração de campos de óleo e campos de gás de um ambiente que contém gás CO2, Cl', e similares tipicamente usa tubos de aço inoxidável dúplex.

[004] Por exemplo, 0 documento PTL 1 revela um aço inoxidável dúplex de uma composição que contém, em % em massa, C < 0,03%, Si < 1,0%, Mn < 1,5%, P < 0,03%, S < 0,0015%, Cr: 24,0 a 26,0%, Ni: 9,0 a 13,0%, Mo: 4,0 a 5,0%, N: 0,03 a 0,20%, Al: 0,01 a 0,04%, O < 0,005%, e Ca: 0,001 a 0,005%. Na composição, as quantidades de S, O e Ca são restritas, e Cr, Ni, Mo, e N, que contribuem muito para 0 equilíbrio de fases que afeta trabalhabilidade a quente, são contidos em quantidades restritas. Dessa forma, 0 aço inoxidável dúplex dessa técnica relacionada pode manter 0 mesmo nível de trabalhabilidade a quente visto em aços tradicionais, e a resistência à corrosão contra H2S pode melhorar com as quantidades otimizadas restritas de Cr, Ni, Mo, e N adicionadas ao aço inoxidável.

[005] Entretanto, a técnica descrita no documento PTL 1 pode alcançar apenas um limite de elasticidade tâo elevada quanto cerca de 551 MPa (80 ksi), e é aplicável apenas a tubos de aço limitados para aplicações de produtos tubulares para a indústria petrolífera.

[006] Esse problema tem sido endereçado, e são propostos aços inoxidáveis dúplex de alta resistibilidade que são preferenciais para produtos tubulares para a indústria petrolífera.

[007] Por exemplo, 0 documento PTL 2 revela um método para produzir um tubo de aço inoxidável dúplex que tem os níveis de resistência à corrosão e resistibilidade exigidos para produtos tubulares para a aplicações de indústria petrolífera. Nesse método, um material de

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3/33 aço inoxidável dúplex que contém, em % em massa, C: 0,03% ou menos, Si: 1% ou menos, Mn: 0,1 a 2%, Cr: 20 a 35%, Ni: 3 a 10%, Mo: 0 a 4%, W: 0 a 6%, Cu: 0 a 3%, N: 0,15 a 0,35%, e o saldo Fe e impurezas é submetido a trabalho a quente e, opcionalmente, um tratamento térmico em solução sólida para produzir um material de tubo para trabalho a frio, e um tubo de aço é produzido mediante estiragem a frio, que é realizada sob as condições em que o grau de trabalho Rd em termos de uma redução percentual de um corte transversal na estiragem a frio final varia de 5 a 35%, e satisfaz a fórmula (Rd (%) > (MYS55)/17,2-{ 1,2 x Cr+3,0 x (Mo + 0,5 x W)}).

[008] O documento PTL 3 revela um método para produzir um aço inoxidável dúplex de alta resistibilidade que tem resistência à corrosão melhorada. Nesse método, um aço inoxidável dúplex que contém Cu é trabalhado a quente sendo aquecido para 1.000°C ou mais, e arrefecido bruscamente diretamente de uma temperatura de 800°C ou mais, e submetido a um processo de envelhecimento.

[009] O documento PTL 4 revela um método para produzir um aço inoxidável dúplex reforçado com precipitação resistente à água do mar. Nesse método, um aço inoxidável dúplex reforçado com precipitação resistente à água do mar que contém, em % em peso, C: 0,03% ou menos, Si: 1% ou menos, Mn: 1,5% ou menos, P: 0,04% ou menos, S: 0,01% ou menos, Cr: 20 a 26%, Ni: 3 a 7%, Sol. Al: de 0,03% ou menos, N: 0,25% ou menos, Cu: 1 a 4%, pelo menos um dentre Mo: 2 a 6% e W: 4 a 10%, Ca: 0 a 0,005%, Mg: 0 a 0,05%, B: 0 a 0,03%, Zr: 0 a 0,3%, e um total de 0 a 0,03% de Y, La e Ce, e em que o índice de resistência à água do mar PT satisfaz PT > 35, e o valor G que representa uma fração de austenita satisfaz 70 > G > 30 é submetido a um tratamento com solução a 1.000°C ou mais, e a um tratamento térmico de envelhecimento entre 450 a 600°C.

[0010] O documento PTL 5 revela um método para produzir um

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4/33 material de aço inoxidável dúpiex de alta resistibilidade que pode ser usado como um poço de óleo linha de perfilagem ou similares para poços de óleo e poços de gás profundos. Nesse método, um material de aço inoxidável dúpiex de austenita-ferrita que contém Cu tratado por solução é submetido a trabalho a frio em uma redução percentual de corte transversal de 35% ou mais. Após ser aquecido para uma faixa de temperatura de 800 a 1.150°C em uma taxa de aquecimento de 50°C/s ou mais, o material de aço inoxidável é arrefecido bruscamente, e trabalhado a frio novamente após trabalho a quente a 300 a 700°C. O trabalho a frio é seguido por um processo de envelhecimento opcional a 450 a 700°C.

[0011] O documento PTL 6 revela um método para produzir um aço inoxidável dúpiex para produtos tubulares para a indústria petrolífera de gás ácido. Nesse método, um aço que contém C: 0,02% em peso ou menos, Si: 1,0% em peso ou menos, Mn: 1,5% em peso ou menos, Cr: 21 a 28% em peso, Ni: 3 a 8% em peso, Mo: 1 a 4% em peso, N: 0,1 a 0,3% em peso, Cu: 2% em peso ou menos, W: 2% em peso ou menos, Al: 0,02% em peso ou menos, Ti, V, Nb, e Ta: 0,1% em peso ou menos cada um, Zr e B: 0,01% em peso ou menos cada um, P: 0,02% em peso ou menos, e S: 0,005% em peso ou menos é submetido a um tratamento térmico em solução a 1.000 a 1.150°C, seguido por um tratamento térmico de envelhecimento a 450 a 500°C por 30 a 120 minutos.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

PTL 1: JP-A-H5-302150

PTL 2: JP-A-2009-46759

WT 3: JP-A-S61-23713

PTL 4: JP-A-H10-60526

PTL 5: JP-A-H7-207337

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PTL6: JP-A-S61-157626 SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO [0012] O desenvolvimento recente de campos de óleo e campos de gás em ambientes corrosivos severos tem criado uma demanda por um tubo de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera que tem alta resistibilidade e resistência à corrosão. Como usado no presente documento, resistência à corrosão significa ter excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono em uma alta temperatura de 200°C ou mais, excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto (resistência SCC) em uma baixa temperatura de 80°C ou menos, e excelente resistência à fissuração sob tensão de sulfeto (resistência SSC) em uma temperatura normal de 20 a 30°C em um ambiente corrosivo severo que contém COz-, Cl - e HzS. Também há uma demanda por melhorar a economia (custo e eficiência).

[0013] A técnica descrita no documento PTL 2 não é satisfatória, embora a resistência à corrosão e resistibilidade sejam melhoradas. O método que envolve estiragem a frio também é oneroso. Outro problema é baixa eficiência, que exige um tempo de produção longo. A técnica descrita no documento PTL 3 alcança resistibilidade com um limite de elasticidade de cerca de 78,9 kgf/mm² sem estiragem a frio. Entretanto, a técnica é insuficiente em termos de resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração sob tensão de sulfeto em uma baixa temperatura de 80°C ou menos. As técnicas descritas nos documentos PTL 4 a PTL 6 alcançam alta resistibilidade com um limite de elasticidade de 758 MPa ou mais sem estiragem a frio. Entretanto, essas técnicas também são insuficientes em termos de resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração sob tensão de sulfeto em uma baixa temperatura de 80°C ou menos.

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6/33 [0014] À luz desses problemas, é um objetivo da presente invenção fornecer um aço inoxidável dúplex que tenha alta resistibilidade e excelente resistência à corrosão (excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono, excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e excelente resistência à fissuração sob tensão de sulfeto também em um ambiente corrosivo severo tal como acima), preferencial para uso em produtos tubulares para a indústria petrolífera usados em aplicações de poço de óleo e gás tal como em poços de óleo bruto e poços de gás natural. A presente invenção também se destina a fornecer um método para produzir esse aço inoxidável dúplex.

[0015] Como usado no presente documento, de alta resistibilidade significa um limite de elasticidade de 758 MPa (110 ksi) ou mais conforme medido de acordo com as especificações API-5CT, especificamente, um limite de elasticidade de 758 MPa ou mais.

[0016] Como usado no presente documento, excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono significa que uma peça de teste mergulhada em uma solução de teste (uma solução aquosa de 20 % em massa de NaCI; temperatura do líquido: 200°C; atmosfera de gás CO2 a 30 atm) carregada em uma autoclave tem uma taxa de corrosão de 0,125 mm/y ou menos após 336 horas na solução. Como usado no presente documento, excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto” significa que uma peça de teste mergulhada em uma solução aquosa de teste (uma solução aquosa de 10 % em massa de NaCI; temperatura do líquido: 80°C; uma atmosfera de gás CO2 a 2 MPa e H2S a 35 kPa) em uma autoclave não fissura mesmo após 720 horas sob uma tensão aplicada igual a 100% da tensão de escoamento. Como usado no presente documento, excelente resistência à fissuração sob tensão de sulfeto significa que uma peça de teste mergulhada em uma solução aquosa de teste (uma solução aquosa de

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20% em massa de NaCI; temperatura do líquido: 25°C; uma atmosfera de gás CO2 a 0,07 MPa, e H2S a 0,03 MPa) que tem um pH ajustado de 3,5 com adição de ácido acético e acetato de sódio em uma célula de teste não fissura mesmo após 720 horas sob uma tensão aplicada igual a 90% da tensão de escoamento.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0017] A fim de alcançar os objetivos supramencionados, os presentes inventores conduziram estudos intensivos de um aço inoxidável dúplex com respeito a fatores que afetam a resistibilidade, resistência à corrosão por dióxido de carbono, resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração sob tensão de sulfeto. As investigações levaram às seguintes constatações.

[0018] O aço estudado tinha uma estrutura composta que era 20 a 70% de fase austenita, e continha uma fase ferrita como uma fase secundária. Com essa estrutura de aço, pode ser fornecido um aço inoxidável dúplex que tem excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono, e excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto em alta temperatura em um ambiente corrosivo de alta temperatura que contém CO2-, Cl -, e HzS em que a temperatura alcança 200°C ou superior, e em uma atmosfera corrosiva que contém COa-, Cl -, e H2S em que uma tensão quase igual ao limite de elasticidade é aplicada. Também foi constatado que alta resistibilidade com um YS de 758 MPa (110 ksi) ou mais pode ser alcançada sem trabalho a frio quando uma estrutura que contém mais do que uma certa quantidade de cobre, e mais do que uma certa quantidade de pelo menos um dentre Al, Ti e Nb é submetido a um tratamento térmico de envelhecimento. Sabendo-se que a causa principal de fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto, e fissuração sob tensão de sulfeto é a dissolução ativa em uma faixa de temperatura de mais do que 80°C, foi constatado que (1) fragilização por hidrogênio é a causa principal de fissuração

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8/33 por corrosão sob tensão de sulfeto e fissuração sob tensão de sulfeto em uma faixa de temperatura de 80°C ou menos, e (2) nitretos servem como locais de retenção de hidrogênio, e aumentam absorção de hidrogênio e reduzem a resistência contra fragilização por hidrogênio. Isso levou à constatação de que reduzir o teor de nitrogênio para menos do que 0,07% é eficaz para suprimir geração de nitreto em um tratamento térmico de envelhecimento, e impedir fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e fissuração sob tensão de sulfeto em uma faixa de temperatura de 80°C ou menos.

[0019] A presente invenção foi concluída com base nessas constatações, e a essência da presente invenção é como segue.

[0020] [1] Um aço inoxidável dúplex de uma composição que compreende, em % em massa, C: 0,03% ou menos, Si: 1,0% ou menos, Mn: 0,10 a 1,5%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 5,0 a 10,0%, Mo: 2,0 a 5,0%, Cu: 2,0 a 6,0%, N: menos do que 0,07%, pelo menos um selecionado dentre Al: 0,05 a 1,0%, Ti: 0,02 a 1,0%, e Nb: 0,02 a 1,0%, e o saldo Fe e impurezas inevitáveis, o aço inoxidável dúplex que tem uma estrutura que é 20 a 70% de fase austenita, e 30 a 80% fase ferrita em termos de uma fração de volume, e um limite de elasticidade YS de 758 MPa ou mais.

[0021] [2] O aço inoxidável dúplex de acordo com o item [1], em que a composição compreende adicionaimente um ou mais selecionados dentre os seguintes grupos à E.

[0022] Grupo A: W: 0,02 a 1,5% em massa [0023] Grupo B: V: 0,02 a 0,20% em massa [0024] Grupo C: pelo menos um selecionado dentre Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos em massa [0025] Grupo D: pelo menos um selecionado dentre REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, Sn: 0,20% ou menos e Mg: 0,0002 a 0,01% em massa

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9/33 [0026] Grupo E: pelo menos um selecionado dentre Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0%, e Sb: 0,01 a 1,0% em massa [0027] [3] Um método para produzir o aço inoxidável dúplex que tem um limite de elasticidade YS de 758 MPa ou mais do item [1] ou [2], sendo que o método compreende: submeter um aço inoxidável a um tratamento térmico em solução em que o aço inoxidável é aquecido para uma temperatura de aquecimento de 1.000°C ou mais, e resfriado para uma temperatura de 300°C ou menos em uma taxa de resfriamento média de resfriamento de ar ou mais rápida; e submeter o aço inoxidável a um tratamento térmico de envelhecimento em que o aço inoxidável é aquecido para uma temperatura de 350 a 600°C, e resfriado.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0028] A presente invenção pode fornecer um aço inoxidável dúplex que tem alta resistibilidade com um limite de elasticidade de 758 MPa ou mais (110 ksí ou mais), e excelente resistência à corrosão, que inclui excelente resistência à corrosão por dióxido de carbono, excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto, e excelente resistência à fissuração sob tensão de sulfeto, mesmo em um ambiente corrosivo severo que contém sulfeto de hidrogênio. Um aço inoxidável dúplex produzido de acordo com a presente invenção pode ser usado para produzir a baixo custo um tubo de aço inoxidável sem costura para produtos tubulares para a indústria petrolífera. Isso torna a invenção altamente vantajoso na indústria.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [0029] A presente invenção é descrita abaixo em detalhes.

[0030] A seguir, em primeiro lugar, é descrita a composição de um aço inoxidável dúplex da presente invenção, e os motivos para especificar a composição. A seguir, % significa percentual em massa, a menos que indicado especificamente de outra forma.

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C: 0,03% OU MENOS [0031] Carbono é um elemento que tem o efeito de melhorar resistibilidade e tenacidade à baixa temperatura por estabilização da fase austenita. Entretanto, quando o teor de carbono é mais do que 0,03%, a precipitação de carboneto por tratamento térmico se torna excessiva, e a resistência à corrosão do aço reduz. Por esse motivo, o limite superior de teor de carbono é 0,03%. O teor de carbono é, preferenciaimente, 0,02% ou menos, mais preferencialmente, 0,01% ou menos. Quando contido em grandes quantidades, o carbono provoca grande precipitação de carbonetos durante um tratamento térmico (descrito posteriormente), e pode não ser possível para impedir entrada excessiva de hidrogênio difuso no aço. Por esse motivo, o teor de C é, preferencialmente, 0,0020% ou mais. Mais preferencialmente, o teor de C é 0,0050% ou mais, de forma adicionalmente preferencial, 0,0065% ou mais.

Si: 1,0% ou menos [0032] Silício é um elemento que é eficaz como um agente desoxidante. Preferencialmente, silício é contido em uma quantidade de 0,05% ou mais para obter esse efeito. O teor de Si é, mais preferencialmente, 0,10% ou mais, de forma adicionalmente preferencial, 0,40% ou mais. Entretanto, com um teor de Si de mais do que 1,0%, a precipitação de compostos intermetálicos por tratamento térmico se torna excessiva e a resistência à corrosão do aço reduz. Por esse motivo, o teor de Si é 1,0% ou menos. O teor de Mn é, preferencialmente, 0,7% ou menos, mais preferencialmente, 0,6% ou menos.

Mn: 0,10 a 1,5% [0033] Tal como o silício, manganês é um agente desoxidante eficaz. Manganês também melhora a trabalhabilidade a quente por fixar o enxofre componente de aço inevitável na forma de um sulfeto. Esses efeitos são obtidos com um teor de Mn de 0,10% ou mais. Entretanto,

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11/33 um teor Μη acima de 1,5% não apenas reduz a trabalhabilidade a quente, mas afeta adversamente a resistência à corrosão. Por esse motivo, o teor de Mn é 0,10 a 1,5%. O teor de Mn é, preferencialmente, 0,15% a 1,0%, mais preferencialmente, 0,20% a 0,5%.

P: 0,030% ou menos [0034] Na presente invenção, fósforo deve, preferencialmente, ser contido em uma quantidade tão pequena quanto possível devido ao fato de que esse elemento reduz a resistência à corrosão, que inclui resistência à corrosão por dióxido de carbono, resistência à corrosão por pites e resistência à fissuração sob tensão de sulfeto. Entretanto, um teor de P de 0,030% ou menos é aceitável. Por esse motivo, o teor de P é 0,030% ou menos. Preferencialmente, o teor de Al é 0,020% ou menos, mais preferencialmente, 0,015% ou menos. Reduzir o teor de P em excesso aumenta o custo de refinamento, e é economicamente desvantajoso. Por esse motivo, o limite inferior de teor de P é, preferencialmente, 0,005% ou mais. O teor de P é, mais preferencialmente, 0,007% ou mais.

S: 0,005% ou menos [0035] Preferencialmente, enxofre deve ser contidos em uma quantidade tão pequena quanto possível devido ao fato de que esse elemento é altamente prejudicial à trabalhabilidade a quente, e interfere com uma operação estável do processo de fabricação de tubo. Entretanto, produção de tubo normal é possível quando o teor de S é 0,005% ou menos. Por esse motivo, o teor de S é 0,005% ou menos. Preferencialmente, o teor de S é 0,002% ou menos. Mais preferencialmente, o teor de S é 0,0015% ou menos. Redução alta de teor de S é industrialmente difícil, e envolve alto custo de dessulfurização em um processo de produção de aço, e produtividade ruim. Por esse motivo, o limite inferior de teor de S é, preferencialmente, 0,0001%. Mais preferencialmente, o teor de S é 0,0005% ou mais.

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Cr: 20,0 a 30,0% [0036] Cromo é um componente básico que mantém com eficácia a resistência à corrosão e melhora a resistibilidade. O cromo precisa estar contido em uma quantidade de 20,0% ou mais para obter esses efeitos. Entretanto, um teor de Cr acima de 30,0% facilita a precipitação da σ fase, e reduz tanto resistência à corrosão quanto tenacidade. Por esse motivo, o teor de Cr é 20,0 a 30,0%. Para resistibilidade alta melhorada, o teor de Cr é, preferencialmente, 21,0% ou mais, mais preferencialmente, 21,5% ou mais. Do ponto de vista de resistência à fissuração sob tensão de sulfeto e tenacidade, o teor de Cr é, preferencialmente, 28,0% ou menos, mais preferencialmente, 26,0% ou menos.

Ni: 5,0 a 10,0% [0037] Níquel é um elemento que é adicionado para estabilizar a fase austenita, e produzir uma estrutura dúplex. Quando o teor de Ni é menos do que 5,0%, a fase ferrita se torna predominante, e a estrutura dúplex não pode ser obtida. Com um teor de Ni de mais do que 10,0%, a fase austenita se torna predominante, e a estrutura dúplex não pode ser obtida. O níquel também é um elemento oneroso, e esse teor de Ni alto não é favorável em termos de economia. Por esses motivos, o teor de Ni é 5,0 a 10,0%. Preferencialmente, o teor de Ni é 6,0% ou mais. Preferencialmente, o teor de Ti é 8,5% ou menos.

Mo: 2,0 a 5,0% [0038] Molibdênio é um elemento que melhora a resistência contra corrosão por pite provocada por Cl’ e pH baixo, e melhora a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto. Na presente invenção, molibdênio precisa estar contido em uma quantidade de 2,0% ou mais. Um teor de Mo alto acima de 5,0% provoca precipitação da σ fase, e reduz a tenacidade e a resistência à corrosão. Por esse motivo, o teor de Mo é 2,0 a

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5,0%. Preferencialmente, o teor de Mo é 2,5% a 4,5%. Mais preferencialmente, o teor de Mo é 2,6% a 3,5%.

Cu: 2,0 a 6,0% [0039] Cobre precipita na forma de ε-Cu fino em um tratamento térmico de envelhecimento, e melhora muito a resistibilidade. O cobre também adiciona resistibilidade ao revestimento de proteção, e impede a entrada de hidrogênio no aço e, desse modo, melhora a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto e a resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto. Isso torna o cobre um elemento muito importante na presente invenção. O cobre precisa estar contido em uma quantidade de 2,0% ou mais para obter esses efeitos. Um teor de Cu acima de 6,0% resulta em um valor de tenacidade à baixa temperatura baixo. Esse teor de Cu alto também provoca precipitação de ε-Cu excessiva, e pode reduzir a resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto. Por esse motivo, o teor de Cu é 6,0% ou menos. Preferencialmente, o teor de Cu é 2,5% a 5,5%. Mais preferencialmente, o teor de Cu é 2,7% a 3,5%.

N: MENOS DO QUE 0,07% [0040] Nitrogênio é conhecido por melhorar resistência à corrosão por pites, e contribuir para fortalecimento de solução sólida em aços inoxidáveis dúplex comuns. O nitrogênio é adicionado ativamente em uma quantidade de 0,10% ou mais. Entretanto, os presentes inventores constataram que nitrogênio, na verdade, forma vários nitretos em um tratamento térmico de envelhecimento, e provoca redução de resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração sob tensão de sulfeto em uma baixa faixa de temperatura de 80°C ou menos, e que esses efeitos adversos se tomam mais proeminentes quando o teor de N é 0,07% ou mais. Por esses motivos, o teor de N é menos do que 0,07%. O teor de N é, preferencialmente,

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0,05% ou menos, mais preferencialmente, 0,03% ou menos, de forma adicionalmente preferencial, 0,015% ou menos. A fim de obter as características pretendidas pela presente invenção, o teor de N é, preferencialmente, 0,001% ou mais. Mais preferencialmente, o teor de N é 0,005% ou mais.

[0041] Pelo menos um selecionado dentre Al: 0,05 a 1,0%, Ti: 0,02 a 1,0% e Nb: 0,02 a 1,0% [0042] Al, Ti e Nb são elementos que geram compostos intermetálicos com níquel no tratamento térmico de envelhecimento, e que aumentam muito a resistibiiidade sem diminuir a resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto em uma faixa de temperatura baixa de 80°C ou menos. Isso torna esses elementos muito importantes na presente invenção. O efeito não pode ser obtido quando Al é menos do que 0,05%, Ti é menos do que 0,02%, e Nb é menos do que 0,02%. Quando Al é mais do que 1,0%, Ti é mais do que 1,0%, e Nb é mais do que 1,0%, ocorre precipitação em excesso de compostos intermetálicos, e reduz a resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto e a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto em uma baixa faixa de temperatura de 80°C ou menos. Por esse motivo, os teores de Al, Ti, e Nb são Al: 0,05 a 1,0%, Ti: 0,02 a 1,0%, e Nb: 0,02 a 1,0%. Preferencialmente, os teores de Al, Ti e Nb são Al: 0,10% a 0,75%, Ti: 0,15% a 0,75%, e Nb: de 0,15% a 0,75%. Mais preferencialmente, os teores de Al, Ti, e Nb são Al: 0,40% a 0,60%, Ti: 0,40% a 0,60%, e Nb: de 0,40% a 0,60%. Al, Ti e Nb podem ser adicionados isoladamente.

[0043] Na presente invenção, a resistibiiidade pode melhorar adicionalmente quando dois ou mais dentre Al, Ti, e Nb são adicionados em combinação. Quando dois ou mais de Al, Ti, e Nb são adicionados em combinação, os teores de Al, Ti e Nb são, preferencialmente, 1,0% ou menos no total.

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15/33 [0044] O saldo é Fe e impurezas indesejáveis O (oxigênio) é aceitável como impurezas inevitáveis: 0,01% ou menos.

[0045] Os componentes supramencionados representam os componentes básicos da composição, e, com esses componentes básicos, o aço inoxidável dúpiex da presente invenção pode ter as características desejadas. Além dos componentes básicos supramencionados, os seguintes elementos selecionáveis podem estar contidos na presente invenção, conforme necessário.

W: 0,02 a 1,5% [0046] Tungstênio é um elemento útil que melhora a resistência à fissuraçâo por corrosão sob tensão de sulfeto e a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto. Preferencialmente, o tungstênio é contido em uma quantidade de 0,02% ou mais para obter tais efeitos. Quando contido em uma grande quantidade acima de 1,5%, o tungstênio pode reduzir a tenacidade. Um teor de W alto também pode reduzir a resistência à fissuraçâo sob tensão de sulfeto. Por esse motivo, o tungstênio, quando contido, é contido em uma quantidade de 0,02 a 1,5%. O teor de W é, preferencialmente, 0,3 a 1,2%, mais preferencialmente, 0,4 a 1,0%.

V: 0,02 a 0,20% [0047] Vanádio é um elemento útil que melhora a resistibilidade do aço através de fortalecimento de precipitação. Preferencialmente, o vanádio é contido em uma quantidade de 0,02% ou mais para obter tais efeitos. Quando contido acima de 0,20%, o vanádio pode reduzir a tenacidade. Um teor de vanádio alto também pode reduzir a resistência à fissuraçâo sob tensão de sulfeto. Por esse motivo, o teor de V é, preferencíalmente, 0,20% ou menos. Considerado em conjunto, o vanádio, quando contido, é contido em uma quantidade de 0,02 a 0,20%. Preferencialmente, o teor de V é 0,03 a 0,08%, mais preferencialmente, 0,04 a 0,07%.

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16/33 [0048] Pelo menos um selecionado dentre Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos [0049] Zircônio e boro são elementos úteis que contribuem para melhorar a resistibilidade, e podem ser contidos sendo selecionados, conforme necessário.

[0050] Em adição a contribuir para resistibilidade melhorada, o zircônio também contribui para melhorar a resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto. Preferencialmente, o zircônio é contido em uma quantidade de 0,02% ou mais para obter tais efeitos. Quando contido acima de 0,50%, o zircônio pode reduzir a tenacidade. Um teor de Zr alto também pode reduzir a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto. Por esse motivo, o zircônio, quando contido, é contido em uma quantidade de 0,50% ou menos. O teor de Zr é, preferencialmente, 0,05% a 0,40%, mais preferencialmente, 0,10 a 0,30%.

[0051] O boro é um elemento útil que também contribui para melhorar a trabalhabilidade a quente, além de melhorar a resistibilidade. Preferencialmente, o boro é contido em uma quantidade de 0,0005% ou mais para obter tais efeitos. Quando contido acima de 0,0030%, o boro pode reduzir a tenacidade e a trabalhabilidade a quente. Um teor de boro alto também pode reduzir a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto. Por esse motivo, o boro, quando contido, é contido em uma quantidade de 0,0030% ou menos. Preferencialmente, o teor de B é 0,0008 a 0,0028%, mais preferencialmente, 0,0010 a 0,0027%.

[0052] Pelo menos um selecionado dentre REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, Sn: 0,20% ou menos e Mg: 0,0002 a 0,01% [0053] REM, Ca, Sn e Mg são elementos úteis que contribuem para melhorar resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto, e podem estar contidos por serem selecionados, conforme necessário. Os teores preferenciais para fornecer esse efeito são 0,001% ou

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17/33 mais para REM, 0,001% ou mais para Ca, 0,05% ou mais para Sn e 0,0002% ou mais para Mg. Mais preferencialmente, REM: 0,0015% ou mais, Ca: 0,0015% ou mais, Sn: 0,09% ou mais, e Mg: 0,0005% ou mais. Nem sempre é economicamente vantajoso conter REM acima de 0,005%, Ca acima de 0,005%, Sn acima de 0,20% e Mg acima de 0,01% devido ao fato de que o efeito não é necessariamente proporcional ao teor, e pode se tomar saturado. Por esse motivo, REM, Ca, Sn e Mg, quando contidos, são contidos em quantidades de 0,005% ou menos, 0,005% ou menos, 0,20% ou menos e 0,01% ou menos, respectivamente. Mais preferenciaimente, REM: 0,004% ou menos, Ca: 0,004% ou menos, Sn: 0,15% ou menos, e Mg: 0,005% ou menos.

[0054] Pelo menos um selecionado dentre Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0%, e Sb: 0,01 a 1,0% [0055] Ta, Co e Sb são elementos úteis que contribuem para melhorar resistência à corrosão por CO2, resistência à fissuração sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto, e podem ser contidos por serem selecionados, conforme necessário. Os teores preferenciais para fornecer tais efeitos são 0,01% ou mais para Ta, 0,01% ou mais para Co, e 0,01% ou mais para Sb. O efeito não é necessariamente proporcional ao teor, e pode se tornar saturado quando Ta, Co, e Sb são contidos acima de 0,1%, 1,0%, e 1,0%, respectivamente. Por esse motivo, Ta, Co e Sb, quando contidos, são contidos em quantidades de 0,01 a 0,1%, 0,01 a 1,0%, e 0,01 a 1,0%, respectivamente. Além dos efeitos acima, cobalto contribui para elevar 0 ponto MS, e também aumentar a resistibilidade. Mais preferencialmente, Ta: 0,03 a 0,07%, Co: 0,03 a 0,3%, e Sb: 0,03 a 0,3%.

[0056] A seguir é descrita a estrutura do aço inoxidável dúplex da presente invenção, e os motivos para limitar a estrutura. A seguir, fração de volume significa uma fração de volume relativa a toda estrutu

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18/33 ra de chapa de aço.

[0057] Além da composição supramencionada, o aço inoxidável dúplex da presente invenção tem uma estrutura composta que é 20 a 70% de fase austenita, e 30 a 80% de fase ferrita em termos de uma fração de volume.

[0058] Quando a fase austenita é menos do que 20%, a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto e resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto desejadas não podem ser obtidas. A resistibilidade alta desejada não pode ser fornecida quando a fase ferrita é menos do que 30%, e a fase austenita é mais do que 70%. Por esses motivos, a fase austenita é 20 a 70%. Preferencialmente, a fase austenita é 30 a 60%. A fase ferrita é 30 a 80%, preferencialmente, 40 a 70%. As frações de volume da fase austenita e da fase ferrita podem ser medidas com o uso do método descrito na seção de Exemplo abaixo.

[0059] Na presente invenção, as frações de volume da fase austenita e da fase ferrita são controladas por um tratamento térmico em solução (descrito posteriormente) para que a estrutura composta de 20 a 70% de fase austenita, e 30 a 80% de fase ferrita possa ser obtida.

[0060] A fração de volume de fase ferrita é determinada observando-se uma superfície perpendicular à direção de laminação de uma chapa de aço inoxidável, e que é localizada no centro na espessura da chapa de aço inoxidável, com o uso de um microscópio eletrônico de varredura. Uma peça de teste para observação de estrutura é corroída com um reagente de Vilella, e a estrutura é imageada com um microscópio eletrônico de varredura (1.000 vezes). O valor médio do percentual de área da fase ferrita é, então, calculado com o uso de um analisador de imagem para encontrar a fração de volume (% em volume).

[0061] A fração de volume da fase austenita é medida pelo método de difração de raios X. Uma peça de teste para ser medida é coletada

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19/33 a partir de uma superfície na proximidade do centro na espessura do material da peça de teste submetido ao tratamento térmico (tratamento térmico em solução e tratamento térmico de envelhecimento), e a intensidade integral de difração de raios X é medida para o plano (220) da fase austenita (y), e o plano (211) da fase ferrita (a) por difração de raios X. O resultado da fração de volume da fase austenita é convertido com o uso da seguinte fórmula.

γ (Fração de volume) = 100/(1 + (laRy/lyRa)), [0062] em que Ia é a intensidade integral de a, Ra é o valor teórico de cristalografia para α, ly é a intensidade integral de γ, e Ry é o valor teórico de cristalografia para y.

[0063] Além da fase austenita e da fase ferrita, a composição pode conter precipitados, tais como compostos intermetálicos, carbonetos, nitretos, e sulfetos, desde que o teor total dessas fases seja 1% ou menos. Resistência à flssuração por corrosão sob tensão de sulfeto e resistência à flssuração sob tensão de sulfeto muito deterioram quando o teor total desses precipitados excede 1%.

[0064] Um método para produzir o aço inoxidável dúplex da presente invenção é descrito abaixo.

[0065] Na presente invenção, uma peça de aço que tem a composição descrita acima é usada como um material de partida. Na presente invenção, o método usado para produzir o material de partida não é particularmente limitado, e, tipicamente, qualquer método de produção conhecido pode ser usado.

[0066] A presente invenção é aplicável não apenas a tubos de aço sem costura, mas para uma variedade de outras aplicações, que incluem chapas finas, placas grossas, UOE, ERW, tubos de aço espirais e tubos soldados a topo. Quando a presente invenção é aplicada a chapas finas, placas grossas, UOE, ERW, tubos de aço espirais e tubos soldados a topo, esses podem ser tipicamente produzidos com o

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20/33 uso de métodos de produção conhecidos. Deve ser observado que o tratamento térmico em solução é realizado após laminação a quente, independentemente do método de produção.

[0067] A seguir é descrito um método de produção preferencial da presente invenção para aplicações de tubo de aço sem costura.

[0068] Em um método preferencial, por exemplo, um aço fundido da composição supramencionada é transformado em aço com o uso de um processo de produção de aço comum tal como com o uso de um conversor, e formado em um material de tubo de aço (material de partida), por exemplo, um tarugo, com o uso de um método comum tal como fundição contínua e laminação de decomposição de fundição de lingote. O material de tubo de aço é, então, aquecido, e formado em um tubo de aço sem costura da composição supramencionada e das dimensões desejadas, tipicamente com o uso de um processo de fabricação de tubo conhecido, por exemplo, tal como extrusão pelo método de Eugene Sejerne, e laminação a quente pelo método Mannesmann.

[0069] Após a produção, o tubo de aço sem costura é, preferencialmente, resfriado para temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento média de resfriamento de ar ou mais rápida. O tubo de aço sem costura pode ser arrefecido bruscamente e temperado, como exigido.

[0070] Na presente invenção, o tubo de aço sem costura resfriado é submetido a um tratamento térmico em solução, em que o tubo de aço é aquecido para uma temperatura de aquecimento de 1.000°C ou mais, e resfriado para uma temperatura de 300°C ou menos em uma taxa de resfriamento média de resfriamento de ar ou mais rápida, preferencialmente, 1°C/s ou mais. Dessa forma, compostos intermetálicos, carbonetos, nitretos, sulfetos, e outros compostos afins que tenham precipitado anteriormente podem ser dissolvidos, e um tubo de

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21/33 aço sem costura de uma estrutura que contém as quantidades apropriadas de fase austenita e de fase ferrita pode ser produzido.

[0071] A tenacidade alta desejada não pode ser fornecida quando a temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é menos do que 1.000°C. A temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é, preferencialmente, 1.150°C ou menos do ponto de vista de impedir o engrossamento da estrutura. Mais preferencialmente, a temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é 1.020°C ou mais. Mais preferencialmente, a temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é 1.130°C ou menos. Na presente invenção, a temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é mantida por pelo menos 5 min da perspectiva de fazer uma temperatura uniforme no material. Preferencialmente, a temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é mantida por no máximo 210 min. Quando a temperatura de aquecimento do tratamento térmico em solução é menos do que 1.000°C, compostos intermetálicos, carbonetos, nitretos, sulfetos, e outros compostos afins que tivessem precipitado anteriormente não podem ser dissolvidos, e YS e TS aumentam.

[0072] Quando a taxa de resfriamento média do tratamento térmico em solução é menos do que 1°C/s, compostos intermetálicos, tais como a fase σ e a fase χ precipitam durante o processo de resfriamento, e a resistência à corrosão pode reduzir seriamente. Por esse motivo, a taxa de resfriamento média do tratamento térmico em solução é, preferencialmente, 1°C/s ou mais. O limite superior de taxa de resfriamento média não é particularmente limitado. Como usado no presente documento, taxa de resfriamento média significa a média de taxas de resfriamento da temperatura de aquecimento para a temperatura de parada de resfriamento do tratamento térmico em solução.

[0073] Quando a temperatura de parada de resfriamento do trata

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22/33 mento térmico em solução é superior a 300°C, a fase a-principal precipita subsequentemente, e a resistência à corrosão reduz seriamente. Por esse motivo, a temperatura de parada de resfriamento do tratamento térmico em solução é 300°C ou menos. Preferencialmente, a temperatura de parada de resfriamento do tratamento térmico em solução é 200°C ou menos.

[0074] Após o tratamento térmico em solução, o tubo de aço sem costura é submetido a um tratamento térmico de envelhecimento, em que o tubo de aço é aquecido para uma temperatura de 350 a 600°C, e resfriado. Pelo tratamento térmico de envelhecimento, o cobre adicionado precipita na forma de ε-Cu, e os Al, Ti e Nb adicionados formam compostos intermetálicos com níquel e contribuem para a resistibilidade. Isso completa o tubo sem costura de aço inoxidável dúplex de alta resistibilidade que tem a alta resistibilidade desejada e excelente resistência à corrosão.

[0075] Quando a temperatura de aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é superior a 600°C, os compostos intermetálicos engrossam, e a alta resistibilidade e excelente resistência à corrosão desejadas não podem ser obtidas. Quando a temperatura de aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é menos do que 350°C, os compostos intermetálicos não podem precipitar suficientemente e a alta resistibilidade desejada não pode ser obtida. Por esses motivos, a temperatura de aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é, preferencialmente, 350 a 600°C. Mais preferencialmente, a temperatura de aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é 400°C a 550°C. Na presente invenção, o aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é mantido por pelo menos 5 min da perspectiva de fazer uma temperatura uniforme no material. A estrutura uniforme desejada não pode ser obtida quando o aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é mantido por menos do que

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23/33 min. Mais preferencialmente, o aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é mantido por pelo menos 20 min. Preferencialmente, o aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é mantido por no máximo 210 min. Mais preferencialmente, o aquecimento do tratamento térmico de envelhecimento é mantido por no máximo 100 min. Como usado no presente documento, resfriamento no tratamento térmico de envelhecimento significa resfriamento de uma faixa de temperatura de 350 a 600°C a temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento média de resfriamento de ar ou mais rápida. Preferencialmente, a taxa de resfriamento média do resfriamento no tratamento térmico de envelhecimento é 1°C/s ou mais.

EXEMPLOS [0076] A presente invenção é descrita adicionalmente abaixo através de Exemplos. Deve ser observado que a presente invenção não é limitada pelos Exemplos a seguir.

[0077] Nos Exemplos a seguir, aços fundidos das composições mostradas na Tabela 1 foram transformados em aço com um conversor, e fundidos em tarugos (material de tubo de aço) por fundição contínua. O material de tubo de aço foi, então, aquecido a 1.150 a 1.250°C, e trabalhado a quente com uma máquina de laminação sem costura de modelo de aquecimento para produzir um tubo de aço sem costura que mede 83,8 mm de diâmetro externo e 12,7 mm de espessura de parede. Após a produção, o tubo de aço sem costura foi resfriado a ar.

[0078] O tubo de aço sem costura foi, então, submetido a um tratamento térmico em solução, em que o tubo de aço sem costura foi aquecido e resfriado sob as condições mostradas na Tabela 2. Isso foi seguido por um tratamento térmico de envelhecimento, em que o tubo de aço sem costura foi aquecido e resfriado a ar sob as condições mostradas na Tabela 2.

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24/33 [0079] Do tubo de aço sem costura obtido, por fim, após o tratamento térmico, uma peça de teste para observação de estrutura foi coletada, e a estrutura constituinte foi avaliada quantitativamente. A peça de teste também foi examinada por um teste de tração, um teste de corrosão, um teste de resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto (teste de resistência SCC), e um resistência à fissuração sob tensão de sulfeto teste (teste de resistência SSC). Os testes foram conduzidos na forma descrita abaixo.

(1) FRAÇÕES DE VOLUME (% EM VOLUME) DE FASES NA ESTRUTURA DE CHAPA DE AÇO INTEIRA [0080] A fração de volume da fase ferrita foi determinada por microscopia eletrônica de varredura de uma superfície perpendicular à direção de laminação do tubo de aço, e que estava localizada no centro na espessura do tubo de aço. A peça de teste para observação de estrutura foi corroída com um reagente de Vilella, e a estrutura foi imageada com um microscópio eletrônico de varredura (1.000 vezes). O valor médio do percentual de área da fase ferrita foi, então, calculado com o uso de um analisador de imagem para encontrar a fração de volume (% em volume).

[0081] A fração de volume da fase austenita foi medida pelo método de difração de raios X. Uma peça de teste para ser medida foi coletada de uma superfície na proximidade do centro na espessura do material da peça de teste submetido ao tratamento térmico (tratamento térmico em solução, e tratamento térmico de envelhecimento), e intensidade integral de difração de raios X foi medida para o plano (220) da fase austenita (γ), e o plano (211) da fase ferrita (cx) por difração de raios X. O resultado da fração de volume da fase austenita foi convertido com o uso da seguinte fórmula.

γ (Fração de volume) = 100/(1 + (laRy/ÍTRa)), em que Ia é a intensidade integral de a, Ra é o valor teórico de crlsta

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25/33 lografia para α, Ιγ é a intensidade integral de y, e Ry é o valor teórico de cristalografia para y.

(2) CARACTERÍSTICAS DE TRAÇÃO [0082] Uma tira de amostra especificada por padrão AP! foi coletada do material da peça de teste tratado termicamente em uma orientação tal que a direção de tração estivesse na direção axial do tubo, e submetida a um teste de tração de acordo com as especificações API5CT para determinar suas características de tração (limite de elasticidade YS, resistência à tração TS). Na presente invenção, a peça de teste foi avaliada como ser aceitável quando a mesma tinha um limite de elasticidade de 758 MPa ou mais.

(3) TESTE DE CORROSÃO (TESTE DE RESISTÊNCIA À CORROSÃO POR DIÓXIDO DE CARBONO) [0083] Uma peça de teste de corrosão, medindo 3 mm de espessura, 30 mm de largura e 40 mm de comprimento, foi usinada a partir do material da peça de teste tratado termicamente, e submetida a um teste de corrosão.

[0084] O teste de corrosão foi conduzido mergulhando-se a peça de teste por 336 horas em uma solução de teste (uma solução aquosa de 20 % em massa de NaCI; temperatura do líquido: 200°C, uma atmosfera de gás CO2 a 30-atm) carregada em uma autoclave. Após 0 teste, 0 peso da peça de teste foi medido, e a taxa de corrosão foi determinada a partir da redução de peso calculada antes e após 0 teste de corrosão. Na presente invenção, a peça de teste foi avaliada como aceitável quando tinha uma taxa de corrosão de 0,125 mm/y ou menos.

(4) TESTE DE RESISTÊNCIA À FISSURAÇÃO SOB TENSÃO DE SULFETO (TESTE DE RESISTÊNCIA SSC) [0085] Uma peça de teste em formato de vara redonda (diâmetro φ ·· 6,4 mm) foi usinada a partir do material da peça de teste tratado ter

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26/33 micamente de acordo com NACE TM0177, Método A, e submetida a um teste de resistência SSC.

[0086] No teste de resistência SSC, a peça de teste foi mergulhada em uma solução aquosa de teste (uma solução aquosa de 20 % em massa de NaCI; temperatura do líquido: 25°C; atmosfera de H2S: 0,03 MPa, e CO2: 0,07 MPa) com um pH ajustado de 3,5 com adição de ácido acético e acetato de sódio. A peça de teste foi mantida na solução por 720 horas para aplicar uma tensão igual a 90% da tensão de escoamento. Após 0 teste, a peça de teste foi observada para a presença ou ausência de fissuração. Na presente invenção, a peça de teste foi avaliada como aceitável quando a mesma não tinha uma fissura após 0 teste. Na Tabela 3, 0 círculo aberto representa sem fissuração, e a cruz representa fissuração.

(5) TESTE DE RESISTÊNCIA À FISSURAÇÃO POR CORROSÃO SOB TENSÃO DE SULFETO (TESTE DE RESISTÊNCIA SCC) [0087] Uma peça de teste dobrada em 4 pontos, medindo 3 mm de espessura, 15 mm de largura, e 115 mm de comprimento, foi coletada usinando-se 0 material da peça de teste tratado termicamente, e submetida a um teste de resistência SCC.

[0088] No teste de resistência SCC, a peça de teste foi mergulhada em uma solução aquosa de teste (uma solução aquosa de 10 % em massa de NaCI; temperatura do líquido: 80°C; H2S: 35 kPa; CO2: 2 MPa) carregada em uma autoclave. A peça de teste foi mantida na solução por 720 horas para aplicar uma tensão igual a 100% da tensão de escoamento. Após 0 teste, a peça de teste foi observada para a presença ou ausência de fissuração. Na presente invenção, a peça de teste foi avaliada como aceitável quando a mesma não tinha uma fissura após 0 teste. Na Tabela 3, 0 círculo aberto representa sem fissuração, e a cruz representa fissuração.

[0089] Os resultados desses testes são sumarizados na Tabela 3.

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TABELA 1

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<z ω	>	>	>	>	>						0,10	í	í	í	í			«
05 Q	>	i	i	i	i						0,0025	=	=	=	=
s LU CL	•	>	>	>	>					=	0,0022	=	=	=	=	<	<	<	<
N	>	>	>	>	>					o’	í	í	í	í	í
03	>	i	i	i	i					0.0033			=	=	=	=				1
>	0,048	0,064	1090'0	1890'0	0,047	0,055		0,0481	0,061	0,0641	0,064	=	=	=	=	1		1	0,062
§									0,50									úo o
z	o o o'	800'0	800'0	900'0	600'0	0,007	0.070		0,007	0,008	0,007	o o o o	CO o o o	CO o o o	o o o o	O O o o	0,006	0,006	0,009	0,008
í—	>	>	0,500	0,500	>	=					=	=	=	ÍN xh O	=	0,228	0.180	<	<
ê	>	i	i	i	0,508	o XÍ θ'							b> χίο	=	0,243	1	0,162	1	0,546
o :>	3,30	2,90	3,10	3,20	3,10	3,30	1.50		3,30	2,90	3,10	3,20	3,54	2,86	CO	3,13	3,04	2,93	2,68	2,82
z	7.20	8,50	7.20	O 1.0 (sj	6,60	7,50	O xíir>’	08'9	08'9	00'9	06'9		99'9	68 9	xt CD	CO o	CD	6,13	CO CO CD
Ξ5 O	3,00	3,00	2,701	2,701	3,00	3,00	o		2,90	3,00	2,90	2,80	3,10	2,99	2,93	2,95	3,24	2.78	3,021	3,24
ò	22,20	22,20	21,60	21,50	21,80	21,20	24,70	21,30	21,10	21,00	21,80	22,27	21,08	22,27	21,37	21,64	21,36	21,23	22,03
<	CO ur o	0,504	<	<	<		0.006 i		0,529	00 o xt θ'	0,513	0,518	oo xt o	*	*	O cr> CM o	C35 CO CM o'	0,144	C35 xt o'	•
to	xt o o o	0,0009	0,0006	01.00'0	o o o	0,0007	0,0010	0,0012	CO o o ô	CO o o ô	0,0012	0,0013	bí.oo‘0	9000Ό	9000Ό	0,0009	0,0011	0,0012	0,0012 !
CL	0,011	0,013	0,014	0,015	0,014	0,012	m o θ'	600'0	600'0	5 θ'	0,010	0,010	0,014	0,014	0,012	CM O o'	CM O o'	C35 O O o'	CM O o'
C.	xieo o	0,35	0,281	0,281	0,37	0,35	m o	0,32	0,30	<o ô	0,30	0,36	0,38	0,31	0,37	0.30	0.33	0.31	0.35 ___________________________________________!
«	0,570	0,520	O XÍ o	0,520	0,500	0,550	o xt θ'	0,540	0,530	0,510	0,540	0,594	0,474	0,487	0,524	0,478	0,532	0,565	0,553
o	CO CD O O o'	0,0083	0,0070	0,0085	0,0106	0,0082	0,0713		0,0092	0,0102	9800'0	0,0092	0,0064	0,0116	0,0078	0,0076	0,0089	0,0101	0,0089	0,0078
n° do Aço	<	CO	O	Q	LU	Li..	0	2Z	—			-J		z	O	CL	σ	CL	to

Petição 870190062009, de 03/07/2019, pág. 40/50

28/33

Composição (% em massa)	CO									<	i	i	i
Φ o	=	=	=	=	=	=			<	<	<
Cw H												>
O							0,0011			>	>	>
c CO		*	*	*	*	*	0,09	*	>
C5 O				*	*	*	0,0025	*	>	>	>	>
2 LU cc							0,0020	*	>	•	•	•
N	-	-	-	0,12	o~	o~			>
ca				0,0027	0,0019	0,0019			>	>	>	>
>	0,0511	0,042	0,049	0,063	0,055	0,041	0,055	0,048	CO o o o'	0,058	0,053	0,0461
§									1	1	1	1
Z	900'0	900'0	0,007	900'0	900'0	0,007	900'0	0,007	CD O O o'	o o o'	C35 O O o'	\|θΌ91
ΐ—	CM •Mo'	0,261	-	*	0,253	*	*	*	CM m o	O)		>	>
z.			0,259			0,270				>	Í14 l		i
o	2,98	2,92	2,96	3,04	3,39	2,83	3,27	o 03 CM	o QJ CM	3,30	3,00	2,70
z	6.89	Mr-2’	6,62	6,57	6,33	6,30	6,22	6,20	6,801	7.00	7,20	7.30 ___________________________________________!
25 O	2,89	3,05	2,99	2,72	2,76	2,74	2,94	<2		2,92	2,80	2,83	CO
ò	22,18	22,50	21,54	21,01	22,51	21,65	21,15	22,00	O CO CM	22,00	O CM	21,30
<	=	0,234	0,248	cn o	0,218	0,219	σ> oo o	CM cn o	1J52		<	σ> CD o	0,517
ω	0,0005	0,0009	0,0013	0,0012	0,0009	0,0012	0,0012	0,0012	CO o o o	CO o o o o	o o o	O o o o
D_	xr o ô	c? o ô	s ô	O o	0,014	O o	σ> o o o	O o o	0,010	0,014	0,013	0,013
2	0,27	0,34	0,32	0,34	0,29	0,34	0,32	0,29	«3 CO o	CO CM O	CO o	O CO o
«	0,449	0,569	0,579	0,478	0,512	0,501	0,545	0,540	0,510	0,510	o CO θ'	0,490
O	0,0091	9900'0	0,0077	0,0087	0,0072	8600'0	0,0075	6900'0	0,0071	O o o o'	C35 O O o'	0,0113
-g o O U <	l_.		>	§	X	>	N	1	to <	CA	AD	LU <

o

Φ c

Φ

ΪΛ

Φ Q,

XJ

Petição 870190062009, de 03/07/2019, pág. 41/50

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TABELA 2

Cano de aço n²	Aço n²	Tratamento térmico em solução	Tratamento térmico de envelhecimento
Temperatura de aquecimento (°C)	Tempo de permanência (min)	Taxa de resfriamento médio (°C/s)	Temperatura de interrupção de resfriamento (°C)	Temperatura de aquecimento (°C)	Tempo de permanência (min)
1	A	1070	20	25	25	500	60
2	A	1070	20	25	25	550	60
3	B	1070	20	25	25	450	60
4	B	1070	20	25	25	500	60
5	C	1070	20	25	25	500	60
6	c	1070	20	25	25	550	60
7	D	1070	20	25	25	500	60
8	D	950	30	25	25	500	60
9	E	1070	20	25	25	500	60
10	F	1070	20	25	25	500	60
11	G	1070	20	25	25	550	60
12	H	1070	20	25	25	550	60
13		1070	20	25	25	550	60
14	J	1070	20	25	25	550	60
15	K	1070	20	25	25	550	60
16	L	1070	20	22	25	500	60
17	M	1040	20	28	26	460	60
18	N	1050	20	28	25	530	60
19	0	1030	20	27	22	535	60
20	P	1060	20	24	30	480	60
21	Q	1040	20	26	24	480	60
22	R	1100	20	30	22	570	60
23	S	1120	20	25	22	550	60
24	T	1120	20	29	27	530	60
25	u	1040	20	26	29	465	60
26	V	1030	20	26	23	475	60
27	w	1040	20	29	22	570	60
28	X	1100	20	30	23	490	60
29	Y	1110	20	22	21	480	60
30	z	1120	20	29	27	600	60

Petição 870190062009, de 03/07/2019, pág. 42/50

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Cano de aço n-	Aço n^fi	Tratamento térmico em solução	Tratamento térmico de envelhecimento
Temperatura de aquecimento (°C)	Tempo de permanência (min)	Taxa de resfriamento médio (°C/s)	Temperatura de interrupção de resfriamento (°C)	Temperatura de aquecimento (°C)	Tempo de permanência (min)
31	A	1070	20	25	25	300	60
32	A	1070	20	25	25	650	60
33	AA	1070	20	25	25	550	60
34	AB	1070	20	25	25	400	60
35	AC	1070	20	25	25	400	60
36	AD	1070	20	25	25	500	60
37	AE	1070	20	25	25	500	60
38	S	1220	20	25	22	550	60

* Sublinhado significa fora da faixa da presente invenção.

TABELA 3

Cano de aço na	Aço n²	Fração de volume	Características de Tração	Teste de cor- rosão	Teste de resistência de SSC	Teste de resistência de SCC	Notas
Fração de volume de fase ferrita (%)	Fração de volume de fase austenita (%)	Limite de elasticidade YS (MPa)	Resistência à tração TS (MPa)	Taxa de corrosão (mm/y)	Presença ou ausência de fissuração	Presença ou ausência de fissuração	Exemplo Presente/ Exemplo Comparativo
1	A	68	32	884	1016	0,010	O	O	Exemplo Presente
2	A	64	36	792	943	0,010	O	O	Exemplo Presente
3	B	60	40	819	987	0,010	O	O	Exemplo Presente
4	B	57	43	776	982	0,010	O	O	Exemplo Presente
5	c	68	32	918	1080	0,010	O	O	Exemplo Presente
6	C	73	27	863	1027	0,010	O	O	Exemplo Presente
7	D	57	43	824	969	0,010	O	O	Exemplo Presente

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8	D	63	37	976	1162	0,010	o	o	Exemplo Presente
9	E	69	31	777	959	0,010	o	o	Exemplo Presente
10	F	56	44	763	942	0,010	o	o	Exemplo Presente
11	G	57	43	660	767	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
12	H	67	33	780	940	0,010	o	o	Exemplo Presente
13	I	66	34	771	886	0,010	o	o	Exemplo Presente
14	J	65	35	761	885	0,010	X	o	Exemplo Comparativo
15	K	63	37	774	900	0,010	o	o	Exemplo Presente
16	L	65	35	900	1071	0,010	o	o	Exemplo Presente
17	M	71	29	790	952	0,010	o	o	Exemplo Presente
18	N	66	34	899	1045	0,010	o	o	Exemplo Presente
19	O	71	29	844	993	0,010	o	o	Exemplo Presente
20	P	67	33	904	1089	0,010	o	o	Exemplo Presente
21	Q	66	34	877	1020	0,010	o	o	Exemplo Presente
22	R	68	32	759	893	0,010	o	o	Exemplo Presente
23	S	72	28	793	955	0,010	o	o	Exemplo Presente
24	T	68	32	915	1064	0,010	o	o	Exemplo Presente
25	u	68	32	882	1050	0,010	o	o	Exemplo Presente
26	V	67	33	838	974	0,010	o	o	Exemplo Presente

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32/33

27	W	65	35	775	934	0,010	o	O	Exemplo Presente
28	X	69	31	900	1084	0,083	o	O	Exemplo Presente
29	Y	67	33	837	996	0,010	o	O	Exemplo Presente
30	z	61	39	792	943	0,010	o	O	Exemplo Presente
31	A	65	35	666	810	0,010	o	O	Exemplo Comparativo
32	A	67	33	678	808	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
33	AA	64	36	736	901	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
34	AB	66	34	923	1024	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
35	AC	70	30	895	1001	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
36	AD	75	25	959	1173	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
37	AE	59	41	791	1015	0,010	X	X	Exemplo Comparativo
38	S	89	11	812	955	0,010	X		Exemplo Comparativo

Sublinhado significa fora da faixa da presente invenção.

Ό: Sem fissuração x: Fissuração [0090] Todos os exemplos presentes tinham alta resistibilidade com um limite de elasticidade de 758 MPa ou mais. Os aços inoxidáveis dúplex de alta resistibilidade dos exemplos presentes também tinham excelente resistência à corrosão (resistência à corrosão por dióxido de carbono) em um ambiente corrosivo contendo CO2- e Cl· em alta temperatura, de 200°C e superior. Os aços inoxidáveis dúplex de

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33/33 alta resistibilidade dos exemplos presentes não produziram fissuras (SSC, SCC) no ambiente contendo H2S, e tinham excelente resistência à fissuração sob tensão de sulfeto e excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto. Por outro lado, os exemplos comparativos fora da faixa da presente invenção não tinham pelo menos um selecionado dentre a alta resistibilidade desejada (limite de elasticidade de 758 MPa ou mais), a resistência à corrosão por dióxido de carbono desejada, a resistência à fissuração sob tensão de sulfeto desejada (resistência SSC) e a resistência à fissuração por corrosão sob tensão de sulfeto desejada (resistência SCC) da presente invenção.

Claims

1. Aço inoxidável dúplex caracterizado por uma composição que compreende, em % em massa, C: 0,03% ou menos, Si: 1,0% ou menos, Mn: 0,10 a 1,5%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 20,0 a 30,0%, Ni: 5,0 a 10,0%, Mo: 2,0 a 5,0%, Cu: 2,0 a 6,0%, N: menos do que 0,07%, pelo menos um selecionado dentre Al: 0,05 a 1,0%, Ti: 0,02 a 1,0%, e Nb: 0,02 a 1,0%, e o saldo Fe e impurezas inevitáveis, o aço inoxidável dúplex que tem uma estrutura que é 20 a 70% de fase austenita, e 30 a 80% fase ferrita em termos de uma fração de volume, e um limite de elasticidade YS de 758 MPa ou mais.

2. Aço inoxidável dúplex, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição compreende adicionalmente um ou mais selecionados dentre os seguintes grupos A E:

Grupo A: W: 0,02 a 1,5% em massa,

Grupo B: V: 0,02 a 0,20% em massa,

Grupo C: pelo menos um selecionado dentre Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos em massa

Grupo D: pelo menos um selecionado dentre REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, Sn: 0,20% ou menos e Mg: 0,0002 a 0,01% em massa, e

Grupo E: pelo menos um selecionado dentre Ta: 0,01 a 0,1%, Co: 0,01 a 1,0%, e Sb: 0,01 a 1,0% em massa.

3. Método para produzir o aço inoxidável dúplex que tem um limite de elasticidade YS de 758 MPa ou mais, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o método compreende:

submeter um aço inoxidável a um tratamento térmico em solução em que o aço inoxidável é aquecido para uma temperatura de aquecimento de 1.000°C ou mais, e resfriado para uma temperatura de 300°C ou menos em uma taxa de resfriamento média de resfria

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2/2 mento de ar ou mais rápida; e submeter o aço inoxidável a um tratamento térmico de envelhecimento em que o aço inoxidável é aquecido para uma temperatura de 350 a 600°C, e resfriado.