BR112019019696A2

BR112019019696A2 - chapa de aço de alta resistibilidade para tubo de linha resistente à acidez, método para fabricar a mesma e tubo de aço de alta resistibilidade que usa chapa de aço de alta resistibilidade para tubo de linha resis-tente à acidez

Info

Publication number: BR112019019696A2
Application number: BR112019019696A
Authority: BR
Inventors: Shimamura Junji; Hase Kazukuni; Ueoka Satoshi; Ota Shusaku; Yokota Tomoyuki; Tamura Yuta
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2020-04-14
Also published as: WO2018179512A1; KR20190129957A; JP6521197B2; CN110462080A; JPWO2018179512A1; CN110462080B; EP3604584A4; EP3604584B1; EP3604584A1; KR20210118961A; BR112019019696B1; KR102478368B1

Abstract

a presente invenção se refere a uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez que tem não apenas propriedades anti-hic como também propriedades anti-sscc superiores em um ambiente severamente mais corrosivo. esta chapa de aço de alta resistibilidade para tubo de linha resistente à acidez é caracterizada por incluir componentes constituintes de, em porcentagem em massa, 0,02 a 0,08% de c, 0,01 a 0,50% de si, 0,50 a 1,80% de mn, 0,001 a 0,015% de p, 0,0002 a 0,0015% de s, 0,01 a 0,08% de al e 0,0005 a 0,005% de ca, com o saldo sendo fe e impurezas inevitáveis, e pelo fato de que a estrutura de aço 0,5 mm abaixo da superfície abaixo da chapa de aço é uma estrutura de bainita com uma densidade de deslocamento de 0,1 x 1014 a 7,0 x 1014 (m-2), variação na dureza vickers a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço é 30 hv ou menos, em 3¿, em que ¿ é o desvio-padrão, e a resistência à tração é 520 mpa ou maior.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CHAPA DE AÇO DE ALTA RESISTIBILIDADE PARA TUBO DE LINHA RESISTENTE À ACIDEZ, MÉTODO PARA FABRICAR A MESMA E TUBO DE AÇO DE ALTA RESISTIBILIDADE QUE USA CHAPA DE AÇO DE ALTA RESISTIBILIDADE PARA TUBO DE LINHA RESISTENTE À ACIDEZ.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0001] A presente descrição se refere a uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez que é excelente em homogeneidade de material na chapa de aço e que é adequada para uso em tubos de linha nos campos de construção, estrutura marinha, construção de navios, engenharia civil e maquinaria de Indústria de construção e a um método para fabricar a mesma. A descrição também se refere a um tubo de aço de alta resistibilidade que usa a chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez.

ANTECEDENTES [0002] De modo geral, um tubo de linha é fabricado conformandose uma chapa de aço fabricada por uma fresa de chapa ou uma fresa laminadora a quente em um tubo de aço por conformação de UOE, conformação por flexão em prensa, conformação por rolos ou semelhantes.

[0003] O tubo de linha usado para transportar óleo cru e gás natural quer contém sulfeto de hidrogênio é necessário para ter a então chamada resistência à acidez, tal como resistência à rachadura induzida por hidrogênio (resistência a HIC) e resistência à rachadura por corrosão por estresse por sulfeto (resistência a SSCC), além da resistibilidade, tenacidade, soldabilidade e assim por diante. Acima de tudo, em HIC, os íons de hidrogênio causados por reação de corrosão são adsorvidos na superfície de material de aço, penetram no aço como

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2/32 hidrogênio atômico, difundem e se acumulam em inclusões não metálicas, tais como MnS no aço e na estrutura dura de segunda fase, e se tornam hidrogênio molecular, desse modo, causando rachadura devido à sua pressão interna. Esse fenômeno é considerado como um problema em tubos de linha com um nível relativamente baixo de resistibilidade com relação a tubos de poço de óleo e muitas contramedidas foram propostas. Por outro lado, a SSCC é conhecida geralmente por ocorrer em tubos de aço contínuos de alta resistibilidade para poços de óleo e em regiões de alta dureza e não foi considerado como um problema em tubos de linha com dureza relativamente baixa. No entanto, nos recentes anos, relatou-se que a SSCC também ocorre no metalbase dos tubos de linha e ambientes em que ambientes de mineração de óleo e gás natural se tornaram cada vez mais grandes e ambientes com alta pressão parcial de sulfeto de hidrogênio ou baixo pH. Destacou-se também que é importante controlar a dureza da camada de superfície da superfície interna de um tubo de aço a fim de aprimorar a resistência a SSCC em ambientes de corrosão mais severa.

[0004] De modo geral, a então chamada tecnologia de TMCP (Processo de Controle Termomecânico), que combina laminação controlada e resfriamento controlado, é aplicada durante fabricação de chapas de aço de alta resistibilidade para tubos de linha. A fim de aumentar a resistibilidade de materiais de aço com o uso da tecnologia de TMCP, é eficaz aumentar a taxa de resfriamento durante resfriamento controlado. No entanto, quando o resfriamento de controle é realizado a uma alta taxa de resfriamento, uma camada de superfície da chapa de aço é rapidamente resfriada, e uma dureza da camada de superfície se torna mais alta que aquela do interior da chapa de aço, e a distribuição de dureza na direção da espessura de chapa se torna não uniforme. Portanto, isso é um problema em termos de garantir a homogeneidade de material na chapa de aço.

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3/32 [0005] A fim de solucionar os problemas acima, por exemplo, os documentos n²² JP3951428B (PTL 1) e JP3951429B (PTL 2) descrevem métodos para fabricar chapas de aço com uma diferença de propriedade de material reduzida na direção da espessura de chapa realizando-se resfriamento controlado de alta velocidade na qual a superfície é recuperada antes da conclusão da transformação de bainita na camada de superfície após laminação. Os documentos n²² JP2002327212A (PTL 3) e JP3711896B (PTL 4) descrevem métodos para fabricar chapas de aço para tubos de linha nos quais a dureza da camada de superfície é reduzida aquecendo-se a superfície de uma chapa de aço após resfriado acelerado a uma temperatura mais alta do que o no interior com o uso de um dispositivo de aquecimento por indução de alta frequência.

[0006] Por outro lado, quando a espessura da carepa na superfície de chapa de aço não é uniforme, a taxa de resfriamento também não uniforme na chapa de aço subjacente durante resfriamento, o que causa um problema da variação na temperatura de interrupção de resfriamento local na chapa de aço. Como resultado, a não uniformidade na espessura da carepa causa variações na propriedade do material de chapa de aço na direção da largura da chapa. Por outro lado, os documentos n²² JPH9-57327A (PTL 5) e JP3796133B (PTL 6) revelam métodos para aprimorar o formato de uma chapa de aço realizando-se conformação de carepa imediatamente antes do resfriamento de reduzir a não uniformidade por resfriamento causada por não uniformidade de espessura de carepa LISTA DE CITAÇÕES

LITERATURA DE PATENTE [0007] PTL 1: JP3951428B [0008] PTL2: JP3951429B [0009] PTL 3: J P2002-327212A

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4/32 [0010] PTL 4: JP3711896B [0011] PTL 5: JPH9-57327A [0012] PTL6: JP3796133B

SUMÁRIO

PROBLEMA DA TÉCNICA [0013] No entanto, de acordo com o presente estudo, constatou-se que as chapas de aço de alta resistibilidade obtidas pelos métodos de fabricação nos Documentos de Patente 1 a 6 podem ser aprimoradas em termos de resistência a SSCC em ambientes de corrosão mais severa. O seguinte pode ser considerado como o motivo.

[0014] Nos métodos de fabricação descritos nas PTLs 1 e 2, quando o comportamento de transformação é diferente dependendo das composições da chapa de aço, um efeito de homogeneização de material suficiente por recuperação de calor pode não ser obtido. No caso que a microestrutura na camada de superfície da chapa de aço obtida pelos métodos de fabricação descritos nas PTLs 1 e 2 é uma estrutura de fase dupla, tal como uma estrutura de fase dupla de bainita de ferrita, o valor de dureza pode ter uma variação grande em um teste micro-Vickers de baixa carga dependendo de qual microestrutura o penetrador penetra.

[0015] Nos métodos de fabricação descritos nas PTLs 3 e 4, a taxa de resfriamento da camada de superfície em resfriamento acelerado é tão alta que a dureza da camada de superfície pode não ser suficientemente reduzida apenas pelo aquecimento da superfície de chapa de aço.

[0016] Por outro lado, os métodos das PTLs 5 e 6 se aplicam à conformação de carepa para reduzir os defeitos das características de superfície devido à penetração na carepa durante nivelamento a quente e para reduzir a variação na temperatura de interrupção de resfriamento da chapa de aço para aprimorar o formato de chapa de aço. No

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5/32 entanto, não é fornecida nenhuma consideração às condições de resfriamento para obter uma propriedade de material uniforme. Isso se deve ao fato de que caso a taxa de resfriamento na superfície da chapa de aço varie, a dureza da chapa de aço variará. Ou seja, em uma baixa taxa de resfriamento, a ebulição de filme, na qual um filme de bolhas de ar é gerado entre a superfície de chapa de aço e a água de resfriamento quando a superfície de chapa de aço resfria, e a ebulição nucleada, na qual as bolhas de ar são separadas da superfície pela água de resfriamento antes de formar um filme, ocorrem ao mesmo tempo, causando variações na taxa de resfriamento na superfície de chapa de aço. Como resultado, a dureza da superfície da chapa de aço variará. No entanto, nas técnicas descritas nas PTLs 5 e 6, esses fatos não são nem um pouco considerados.

[0017] Logo, é necessário fornecer uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez que tem não apenas excelente resistência a HIC como também excelente resistência a SSCC em ambientes de corrosão mais severa, junto de um método vantajoso para fabricar a mesma. É necessário fornecer também um tubo de aço de alta resistibilidade com o uso da chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0018] Os presentes inventores repetiram muitos experimentos e exames sobre as composições químicas, microestruturas e condições de fabricação de materiais de aço a fim de garantir resistência apropriada a SSCC em ambientes de corrosão mais severa. Como resultado, os inventores constataram que a fim de aprimorar ainda mais a resistência a SSCC de um tubo de aço de alta resistibilidade, não é suficiente apenas suprimir a dureza de camada de superfície de acordo com a prática convencional, e em particular, e que é possível reduzir os aumentos em dureza no processo de revestimento após a produção

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6/32 do tubo conformando-se a camada de superfície mais externa da chapa de aço, especificamente a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço, com uma microestrutura de bainita que tem uma densidade de deslocamento de 1,0 χ 10¹⁴ a 7,0 χ 10¹⁴ (m ²), e como resultado, a resistência a SSCC do tubo de aço é aprimorada. A fim de fornecer tal microestrutura de aço, os inventores também constataram que é importante controlar estritamente a taxa de resfriamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço, e tiveram êxito em constatar as condições. A presente descrição foi concluída com base nas constatações acima. [0019] Os recursos primários da presente descrição são conforme a seguir.

[0020] [1] Uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez que compreende: uma composição química que contém (consiste em), % em massa, C: 0,02% a 0,08%, Si: 0,01% a 0,50%, Mn: 0,50% a 1,80%, P: 0,001% a 0,015%, S: 0,0002% a 0,0015%, Al: 0,01% a 0,08%, e Ca: 0,0005% a 0,005%, com o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis; uma microestrutura de aço a 0,5 mm abaixo de uma superfície da chapa de aço é uma microestrutura de bainita que tem uma densidade de deslocamento de 1,0 χ 10¹⁴ a 7,0 χ 10¹⁴ (m ²); uma variação em dureza Vickers a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço sendo 30 HV ou inferior em 3σ, em que σ é um desvio-padrão; e uma resistência à tração sendo 520 MPa ou superior.

[0021] [2] Chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, de acordo com [1], em que a composição química contém adicionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Cu: 0,50% ou menos, Ni: 0,50% ou menos, Cr: 0,50% ou menos, e Mo: 0,50% ou menos.

[0022] [3] A chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, de acordo com [1] ou [2], em que a composi

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7/32 ção química contém adicionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,005% a 0,1%, V: 0,005% a 0,1%, Ti: 0,005% a 0,1%, Zr: 0,0005% a 0,02%, Mg: 0,0005% a 0,02%, e REM: 0,0005% a 0,02%.

[0023] [4] Um método para fabricar uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, o método que compreende: aquecer uma placa a uma temperatura de 1000°C a 1300°C, a placa que tem uma composição química que contém (que consiste em), % em massa, C: 0,02% a 0,08%, Si: 0,01% a 0,50%, Mn: 0,50% a 1,80%, P: 0,001% a 0,015%, S: 0,0002% a 0,0015%, Al: 0,01% a 0,08%, e Ca: 0,0005% a 0,005%, com o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis, e em seguida, laminar a quente a placa para formar uma chapa de aço; e, em seguida, submeter a chapa de aço ao resfriamento controlado sob um conjunto de condições que inclui: uma temperatura de uma superfície da chapa de aço no início do resfriamento sendo (Ars - 10°C) ou superior; uma taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço que é 80°C/s ou inferior; uma taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura média da chapa de aço sendo 15°C/s ou superior; uma taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 550°C a uma temperatura de interrupção de resfriamento em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço que é 150°C/s ou superior; e uma temperatura de interrupção de resfriamento em termos de uma temperatura média da chapa de aço que é 250°C a 550°C.

[0024] [5] O método para fabricar uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, de acordo com [4], em que a composição química contém adicionalmente, em massa%, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Cu:

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0,50% ou menos, Ni: 0,50% ou menos, Cr: 0,50% ou menos, e Mo: 0,50% ou menos.

[0025] [6] O método para fabricar a chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez de acordo com [4] ou [5], em que a composição química contém adicionalmente, em massa%, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,005% a 0,1%, V: 0,005% a 0,1%, Ti: 0,005% a 0,1%, Zr: 0,0005% a 0,02%, Mg: 0,0005% a 0,02%, e REM: 0,0005% a 0,02%.

[0026] [7] Tubo de aço de alta resistibilidade que usa a chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, de acordo com qualquer um dentre [1] a [3].

EFEITO VANTAJOSO [0027] A chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez e o tubo de aço de alta resistibilidade que usa a chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez revelado no presente documento têm não apenas excelente resistência a HIC como também em excelente resistência a SSCC em ambientes de corrosão mais severa. Além disso, de acordo com o método para fabricar uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez revelado no presente documento, é possível fabricar uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez que tem não apenas excelente resistência a HIC como também excelente resistência a SSCC em ambientes de corrosão mais severa.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO [0028] A Figura 1 é uma vista esquemática que ilustra uma vista esquemática que ilustra um método para obter peças de teste para avaliação da resistência a SSCC nos Exemplos.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0029] Doravante, a chapa de aço de alta resistibilidade para um

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9/32 tubo de linha resistente à acidez de acordo com a presente descrição será descrita detalhadamente.

Composição Química [0030] Primeiramente, a composição química da chapa de aço de alta resistibilidade revelada no presente documento e as razões para limitação dos mesmos serão descritas. A seguir, todas as unidades mostradas em % estão em % em massa.

C: 0,02% a 0,08% [0031] C contribui com eficácia para o aprimoramento em resistibilidade. No entanto, caso o teor seja menor que 0,02%, a resistibilidade suficiente pode não ser garantida, em contrapartida, caso exceda 0,08%, a dureza da camada de superfície e da área de segregação central aumentam durante resfriamento acelerado, causando deterioração em resistência a SSCC e resistência a HIC. A tenacidade também deteriora. Portanto, o teor de C está em uma faixa de 0,02% a 0,08%.

Si: 0,01% a 0,50% [0032] Si é adicionado para desoxidação. No entanto, caso o teor seja inferior a 0,01%, o efeito de desoxidação não é suficiente, em contrapartida, caso exceda 0,50%, a tenacidade e soldabilidade são degradadas. Portanto, o teor de Si está em uma faixa de 0,01% a 0,50%.

Mn: 0,50% a 1,80% [0033] Mn contribui com eficácia para o aprimoramento na resistibilidade e tenacidade. No entanto, caso o teor seja menor que 0,50%, o efeito de adição é insuficiente, em contrapartida, caso exceda 1,80%, a dureza da camada de superfície e da área de segregação central aumenta durante resfriamento acelerado, causando deterioração em resistência a SSCC e resistência a HIC. A soldabilidade também se deteriora. Portanto, o teor de Mn está em uma faixa de 0,50% a 1,80%.

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P: 0,001% a 0,015% [0034] P é um elemento de pureza que degrada a soldabilidade e aumenta a dureza da área de segregação central, causando deterioração na resistência a HIC. Visto que essa tendência se torna notável quando o teor de P excede 0,015%, o limite superior é definido a 0,015%. De preferência, o teor de P é 0,008% ou menos. Embora um teor inferior de P seja preferencial, o teor de P é definido como 0,001 % ou mais do ponto de vista do custo de refinaria.

S: 0,0002% a 0,0015% [0035] S é um elemento de impureza inevitável que forma inclusões de MnS no aço e degrada a resistência a HIC e, logo, um teor inferior de S é preferencial. No entanto, até 0,0015% é aceitável. Embora um teor inferior de S seja preferencial, o teor de S é definido como 0,0002% ou mais do ponto de vista do custo de refinaria.

Al: 0,01% a 0,08% [0036] Al é adicionado como um agente desoxidante. No entanto, um teor de Al abaixo de 0,01% não fornece efeito de adição, em contrapartida, um teor de Al superior a 0,08% diminui a limpidez do aço e deteriora a tenacidade. Portanto, o teor de Al está em uma faixa de 0,01% a 0,08%.

Ca: 0,0005% a 0,005% [0037] Ca é um elemento eficaz para aprimorar a resistência a HIC por meio de controle morfológico de inclusões de sulfeto. No entanto, caso o teor seja menor que 0,0005%, seu efeito de adição não é suficiente. Por outro lado, caso o teor exceda 0,005%, não apenas o efeito de adição satura, com também a resistência a HIC deteriorada devido à redução na limpidez do aço. Portanto, o teor de Ca está em uma faixa de 0,0005% a 0,005%.

[0038] Os componentes básicos da presente descrição foram descritos acima. No entanto, de modo opcional, a composição química da

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11/32 presente descrição também pode conter pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Cu, Ni, Cr e Mo para aprimorar adicionalmente a resistibilidade e tenacidade da chapa de aço.

Cu: 0,50% ou menos [0039] Cu é um elemento eficaz para aprimorar a tenacidade e aumenta a resistibilidade. A fim de obter esse efeito, o teor de Cu é, de preferência, 0,05% ou mais, ainda assim, caso o teor seja muito grande, a soldabilidade deteriora. Portanto, quando o Cu é adicionado, o teor de Cu é até 0,50%.

Ni: 0,50% ou menos [0040] Ni é um elemento eficaz para aprimorar a tenacidade e aumenta a resistibilidade. A fim de obter esse efeito, o teor de Ni é, de preferência, 0,05% ou mais, caso a adição excessiva de Ni não seja economicamente desvantajosa, porém também deteriora a tenacidade da zona afetada por calor. Portanto, quando Ni é adicionado, o teor de Ni é até 0,50%.

Cr: 0,50% ou menos [0041] Cr, como Mn, é um elemento eficaz para obter resistibilidade suficiente até mesmo em baixo teor de C. A fim de obter esse, o teor de Cr é, de preferência, 0,05% ou mais, ainda assim, caso o teor seja muito alto, a dureza por arrefecimento brusco se tona excessivamente alta, o que faz com que um aumento na densidade de deslocamento seja descrito posteriormente e deteriora a resistência a SSCC. A soldabilidade também se deteriora. Portanto, quando o Cr é adicionado, o teor de Cr é até 0,50%.

Mo: 0,50% ou menos [0042] Mo é um elemento eficaz para aprimorar a tenacidade e aumenta a resistibilidade. A fim de obter esse efeito, o teor de Mo é, de preferência, 0,05% ou mais, ainda assim, caso o teor seja muito grande, a dureza por arrefecimento brusco se torna excessiva, o que

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12/32 faz com que um aumento na densidade de deslocamento seja descrito posteriormente e deteriora a resistência a SSCC. A soldabilidade também se deteriora. Portanto, quando Mo é adicionado, o teor de Mo é até 0,50%.

[0043] A composição química de acordo com a presente descrição pode conter ainda, de modo opcionalmente, um ou mais selecionado a partir do grupo que consiste em Nb, V, e Ti na faixa a seguir.

[0044] Um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em Nb: 0,005% a 0,1%, V: 0,005% a 0,1%, Ti: 0,005% a 0,1%, Zr: 0,0005% a 0,02%, Mg: 0,0005% a 0,02%, e REM: 0,0005% a 0,02% Nb, V e Ti são elementos que podem ser adicionados opcionalmente para intensificar a resistibilidade e tenacidade da chapa de aço. Caso o teor de cada elemento adicionado seja menos do que 0,005%, o efeito de adição é insuficiente, em contrapartida, caso exceda 0,1%, a tenacidade da porção soldada se deteriora. Portanto, o teor de cada elemento adicionado está, de preferência, em uma faixa de 0,005% a 0,1%. Zr, Mg e REM são elementos que podem ser adicionados opcionalmente a fim de intensificar a tenacidade através de refinamento de grão e aprimorar a resistência a rachadura através de controle das propriedades de inclusão. Cada um desses elementos seja insuficiente no efeito de adição quando o teor é menor que 0,0005%, em contrapartida, o efeito é saturado quando o teor é maior que 0,02%. Portanto, quando adicionado, o teor de cada elemento adicionado está, de preferência, em uma faixa de 0,0005% a 0,02%.

[0045] Embora a presente descrição revele uma técnica para aprimorar a resistência a SSCC do tubo de aço de alta resistibilidade com o uso da chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, fica evidente que a técnica revelada no presente documento precisa satisfazer a resistência a HIC ao mesmo tempo que o desempenho resistente à acidez. Por exemplo, o valor de

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CP obtido pela Expressão a seguir (1) é, de preferência, definido como 1,00 ou menos. Para qualquer elemento não adicionado, o que é necessário é apenas substituir 0.

CP = 4,46 [%C] +2,37 [%Mn] /6 + (1,74 [%Cu] +1,7 [%Ni]) /15+ (1,18 [%Cr] +1,95 [%Mo] +1,74 [%V]) / 5 + 22,36 [%P] (1), em que [%X] indica o teor % em massa do elemento X em aço.

[0046] Conforme usado no presente documento, o valor de CP é uma fórmula dividida para estimar a propriedade do material na área de segregação central do teor de cada elemento de conformação de ligas, e as concentrações de componente da área de segregação central são superiores uma vez que o valor de CP da Expressão (1) é superior, causando uma elevação na dureza da área de segregação central. Portanto, definindo-se o valor de CP obtido na Expressão (1) a 1,00 ou menos, é possível suprimir a ocorrência de rachadura no teste de HIC. Além disso visto que a dureza da área de segregação central é inferior visto que o valor de CP é inferior, o limite superior para o valor de CP pode ser definido como 0,95 quando é necessária uma resistência a HIC superior.

[0047] O saldo diferente dos elementos descritos acima é Fe e as impurezas inevitáveis. No entanto, nessa expressão não há intenção de proibir a inclusão de outros elementos-traço, sem prejudicar a ação ou efeito da presente descrição. Por exemplo, N é um elemento que está inevitavelmente contido no aço, e um teor de 0,007% ou inferior, de preferência, 0,006% ou menos, é aceitável na presente descrição.

MICROESTRUTURA DA CHAPA DE AÇO [0048] Em seguida, a microestrutura de aço da chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez revelada no presente documento será descrita. A fim de obter alta resistibilidade com a resistência à tração de 520 MPa ou superior, a microestrutura

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14/32 de aço precisa ser uma microestrutura de bainita. Em particular, quando uma fase dura, tal como martensita ou constituinte de austenita de martensita (MA), é gerada na camada de superfície, a dureza de camada de superfície é aumentada, a variação na dureza na chapa de aço é aumentada, e a homogeneidade de material é prejudicada. A fim de suprimir o aumento na dureza de camada de superfície, a camada de superfície é formada com uma microestrutura de bainita como a microestrutura de aço. Nesse caso, a microestrutura de bainita inclui uma microestrutura denominada de ferrita bainítica ou ferrita granular que contribui para reforçar a transformação. Essas microestruturas aparecem através da transformação ou após resfriamento acelerado. Caso diferentes microestruturas, tais como ferrita, martensita, pearlita, constituintes de austenita de martensita, austenita retida e semelhantes sejam misturadas na microestrutura de bainita, ocorre uma diminuição em resistibilidade, uma deterioração em tenacidade, uma elevação na dureza de superfície, e semelhantes. Portanto, é preferencial que microestruturas diferentes da fase de bainita tenha proporções semelhantes. No entanto, quando a fração de volume de tais microestruturas diferentes da fase bainítica é suficientemente baixa, seus efeitos são negligenciáveis e até uma determinada quantidade é aceitável. Especificamente, na presente descrição, caso o total das microestruturas de aço diferentes de bainita (tais como ferrita, martensita, pearlita, os constituintes de austenita de martensita e austenita retida) seja menor que 5% em fração de volume, não é efeito adverso e isso é aceitável.

[0049] Embora a microestrutura de bainita assuma várias formas de acordo com a taxa de resfriamento, é importante para a presente descrição que a camada de superfície mais externa da chapa de aço, especificamente, a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço seja formada com uma microestrutura de bainita que tem uma densidade de deslocamento de 1,0 χ 10¹⁴ a 7,0 χ 10¹⁴ (m ²). Visto que a densida

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15/32 de de deslocamento diminui no processo de revestimento após a produção de tubo, o aumento na dureza devido a endurecimento por envelhecimento pode ser minimizado caso a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço seja 7,0 χ 10¹⁴ (m ²) ou menos. Em contrapartida, caso a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço exceda 7,0 χ 10¹⁴ (m ²), uma densidade de deslocamento não diminui no processo de revestimento após a produção de tubo, e a dureza é significativamente aumentada devido a endurecimento por envelhecimento, causando deterioração na resistência a SSCC. A faixa de densidade de deslocamento é, de preferência, 6,0 χ 10¹⁴ (m ²) ou menos a fim de obter boa resistência a SSCC após a produção de tubo. Por outro lado, quando a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço é inferior a 1,0 χ 10¹⁴ (m ²), a resistibilidade da chapa de aço se deteriora. A fim de garantir a resistibilidade do grau X65, é preferencial ter uma densidade de deslocamento de 2,0 χ 10¹⁴ (m ²) ou mais. Na chapa de aço de alta resistibilidade revelada no presente documento, caso a densidade de deslocamento na microestrutura de aço a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço esteja na faixa acima, a camada de superfície mais externa está em uma faixa da superfície da chapa de aço a uma profundidade de 0,5 mm tem uma densidade de deslocamento equivalente, e como resultado, o efeito de aprimoramento de resistência a SSCC descrita acima é obtido.

[0050] Quando a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço é 7,0 χ 10¹⁴ (m ²) ou menos, a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da superfície é 230 ou menos. Do ponto de vista de garantir a resistência a SSCC do tubo de aço, é importante suprimir um aumento na dureza de superfície da chapa de aço. No entanto, definindose a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço a 230 ou inferior, a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da superfície após o processo de

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16/32 revestimento após a produção de tubo pode ser suprimida a 260 ou menos, e a resistência a SSCC pode ser garantida.

[0051] Além disso, na chapa de aço de alta resistibilidade revelada no presente documento, também é importante que a variação na dureza Vickers a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço seja 30 HV ou menos a 3σ, em que σ é um desvio-padrão. O motivo é que caso 3σ no momento de medir a dureza Vickers a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço seja maior que 30 HV, uma variação de dureza na camada de superfície da chapa de aço, isto é, a presença de uma porção de dureza localmente alta na camada de superfície causa deterioração na resistência a SSCC que se origina da porção. Observa-se que durante o cálculo do desvio-padrão σ, é preferencial medir a dureza Vickers em 100 localizações ou mais.

[0052] A chapa de aço de alta resistibilidade revelada no presente documento é uma chapa de aço para tubos de aço que têm uma resistibilidade de grau X60 ou superior em API 5L e, então, tem uma resistência à tração de 520 MPa ou mais.

MÉTODO DE FABRICAÇÃO [0053] Doravante, o método e condições para fabricar a chapa de aço de alta resistibilidade descrita acima para um tubo de linha resistente à acidez serão descritos detalhadamente. O método de fabricação de acordo com a presente descrição compreende: aquecer uma placa que tem a composição química descrita acima e, em seguida, laminar a quente a placa a fim de formar uma chapa de aço; em seguida, submeter a chapa de aço a resfriamento controlado sob condições predeterminadas.

TEMPERATURA DE AQUECIMENTO DE PLACA

A temperatura de aquecimento de placa: 1000°C a 1300°C [0054] Caso a temperatura de aquecimento de placa seja inferior a 1000°C, os carbetos não dissolvem adequadamente e a resistibilidade

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17/32 necessária não pode ser obtida. Por outro lado, caso a temperatura de aquecimento de placa exceda 1300°C, a tenacidade é deteriorada. Portanto, a temperatura de aquecimento de placa é definida a 1000°C a 1300°C. Essa temperatura é a temperatura no forno de aquecimento, e a placa é aquecida a essa temperatura ao centro.

TEMPERATURA DE ACABAMENTO DE LAMINAÇÃO [0055] Em uma etapa de laminação a quente, a fim de obter alta tenacidade para metal-base, uma temperatura de acabamento de laminação inferior é preferencial, porém, por outro lado, a eficiência de laminação é rebaixada. Desse modo, uma temperatura de acabamento de laminação em termos de uma temperatura da superfície da chapa de aço precisa ser definida em consideração da tenacidade necessidade para metal-base e eficiência de laminação. Do ponto de visto de aprimorar a resistibilidade e a resistência a HIC, é preferencial definir a temperatura de acabamento de laminação à temperatura de transformação de Ar₃, ou acima da mesma, em termos de a temperatura da superfície da chapa de aço. Conforme usado no presente documento, temperatura de transformação de Ars significa que a temperatura inicial da transformação de ferrita durante resfriamento, e pode ser determinada, por exemplo, dos componentes de aço de acordo com a equação a seguir. Além disso, a fim de obter alta tenacidade para o metalbase, é desejável definir a razão de redução de laminação em uma faixa de temperatura de 950°C ou inferior correspondente à faixa de temperatura de não recristalização de austenita a 60% ou mais. A temperatura da superfície da chapa de aço pode ser medida por um termômetro de radiação ou semelhantes.

Ar₃ (°C) = 910-310 [%C] - 80 [%Mn] - 20 [%Cu] - 15 [%Cr] - 55 [%Ni] - 80 [%Mo], em que [%X] indica o teor em massa% do elemento X em aço.

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TEMPERATURA INICIAL DO RESFRIAMENTO NO RESFRIAMENTO CONTROLADO [0056] A temperatura inicial de resfriamento é (Ars - 10°C) ou superior em termos de uma temperatura da superfície da chapa de aço.

[0057] Quando a temperatura da superfície da chapa de aço no início do resfriamento é baixa, a quantidade de conformação de ferrita antes do resfriamento controlado aumenta e, em particular, caso a temperatura caixa da temperatura de transformação de Ars é maior que 10°C, sendo que a ferrita excede 5% na fração de volume é gerada, causando uma diminuição significativa na resistibilidade e uma deterioração na resistência a HIC. Portanto, a temperatura da superfície da chapa de aço no início de resfriamento é definida como (Ars - 10°C) ou superior.

TAXA DE RESFRIAMENTO DO RESFRIAMENTO CONTROLADO [0058] A fim de reduzir a variação em dureza na chapa de aço e aprimorar a homogeneidade de material ao mesmo tempo que a alta resistibilidade é alcançada, é importante controlar a taxa de resfriamento da camada de superfície e a taxa de resfriamento média na chapa de aço. Em particular, a fim de definir a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço e 3σ dentro das faixas descritas acima, é necessário controlar a taxa de resfriamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço.

[0059] Taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço: 80°C/s ou inferior [0060] Quando a taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura e 750°C a 550°C em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço excede 80°C/s, a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço excede 7,0 χ 10¹⁴ (m ²). Como resultado, a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da

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19/32 superfície da chapa de aço excede 230, e após o processo de revestimento após a produção de tubo, a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da superfície excede 260, causando deterioração na resistência a SSCC do tubo de aço. Portanto, a taxa de resfriamento média é definida a 80°C/s ou inferior. De preferência, é 50°C/s ou inferior. O limite inferior da taxa de resfriamento média não é particularmente limitado, ainda assim, caso a taxa de resfriamento seja excessivamente baixa, a ferrita e pearlita são geradas e a resistibilidade é insuficiente. Portanto, a fim de impedir isso, 20°C/s ou superior é preferencial.

[0061] A taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura média da chapa de aço: 15°C/s ou superior [0062] Caso a taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura média da chapa de aço é inferior a 15°C/s, uma microestrutura de bainita não pode ser obtida, causando deterioração na resistibilidade e resistência a HIC. Portanto, a taxa de resfriamento em termos de uma temperatura média da chapa de aço é definida como 15°C/s ou superior. Do ponto de vista de variações na resistibilidade e dureza da chapa de aço, a chapa de aço taxa de resfriamento média é, de preferência, 20°C/s ou superior. O limite superior da taxa de resfriamento média não é particularmente limitado, ainda assim, é, de preferência, 80°C/s ou inferior de modo que os produtos de transformação de temperatura excessivamente baixa não sejam gerados.

[0063] A taxa de resfriamento média e uma faixa de temperatura de 550°C a uma temperatura de interrupção de resfriamento em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço: 150°C/s ou superior [0064] Para resfriamento a uma temperatura de 550°C ou inferior em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da cha

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20/32 pa de aço, o resfriamento em um estado de ebulição nucleada estável é necessário, e é essencial aumentar a taxa de fluxo de água. Caso a taxa de resfriamento média seja inferior a 150 C/s em uma faixa de temperatura de 550°C em relação à temperatura de interrupção de resfriamento em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço, o resfriamento em um estado de ebulição nucleada não é obtido, uma variação de dureza ocorre na camada de superfície mais externa da chapa de aço, e 3σ a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço excede 30 HV, resultando na deterioração na resistência a SSCC. Portanto, a taxa de resfriamento média é definida como 150°C/s ou superior. De preferência, é 170°C/s ou superior. O limite superior da taxa de resfriamento média não é particularmente limitado, ainda assim, é, de preferência, 250°C/s ou inferior tendo em vista as restrições de equipamento.

[0065] Embora a temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço e a temperatura média da chapa de aço possam não estar diretamente medidas fisicamente, por exemplo, uma distribuição de temperatura em um corte transversal na direção da espessura de chapa pode ser determinada em tempo real por cálculo de diferença com o uso de um computador de processo na base da temperatura de superfície no início do resfriamento medido por um termômetro e a temperatura-alvo de superfície no fim do resfriamento. Conforme usado no presente documento, a temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço na distribuição de temperatura é denominada de temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço, e o valor médio das temperaturas na direção de espessura na distribuição de temperatura como a temperatura média da chapa de aço.

TEMPERATURA DE INTERRUPÇÃO DE RESFRIAMENTO [0066] A temperatura de interrupção de resfriamento: 250°C a 550°C em termos de uma temperatura média da chapa de aço

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21/32 [0067] Após a conclusão da laminação, uma fase de bainita é gerada realizando-se resfriamento controlado para arrefecer bruscamente a chapa de aço a uma faixa de temperatura de 250°C a 550°C que é a faixa de temperatura da transformação de bainita. Quando a temperatura de interrupção de resfriamento excede 550°C, a transformação de bainita está incompleta e resistibilidade suficiente não pode ser obtida. Além disso, caso a temperatura de interrupção de resfriamento seja inferior a 250°C, o aumento de dureza na camada de superfície se torna notável e a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço excede 7,0 χ 10¹⁴ (m ²), causando deterioração na resistência a SSCC. Além disso, a dureza da área de segregação central aumenta e a resistência a HIC deteriora. Portanto, a fim de suprimir a deterioração de homogeneidade de material na chapa de aço, a temperatura de interrupção de resfriamento do resfriamento controlado é definida como 250°C a 550°C em termos de uma temperatura média da chapa de aço.

TUBO DE AÇO DE ALTA RESISTIBILIDADE [0068] Conformando-se a chapa de aço de alta resistibilidade revelada no presente documento em um formato tubular por conformação por flexão em prensa, conformação em laminadora, conformação de UOE, ou semelhantes, e em seguida soldando-se as porções em porções juntadas a topo, um tubo de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez (tal como um tubo de aço UOE, um tubo de aço soldado com resistência elétrica e um tubo de aço espiral) que tem excelente homogeneidade de material na chapa de aço e que é adequado para transportar óleo cru e gás natural pode ser fabricado.

[0069] Por exemplo, um tubo de aço de UOE é fabricado usinando-se sulcos nas extremidades de uma chapa de aço, conformando-se a chapa de aço em um formato de tubo de aço por prensa de confor

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22/32 mação em C, prensa de conformação em U e prensa de conformação em O, em seguida, por meio de soldagem contínua das porções juntadas a topo por soldagem de superfície interna e soldagem de superfície externa e opcionalmente submetendo as mesmas a um processo de expansão. Um método pode ser aplicado desde que resistibilidade conjunta e tenacidade conjunta sejam garantidas, porém é preferencial usar soldagem a arco submerso para obter excelentes qualidade de solda e eficiência de fabricação.

EXEMPLOS [0070] Os aços (Aços A a K) que têm as composições químicas listadas na Tabela 1 são produzidos em placas por fusão contínua, aquecidas às temperaturas listradas na Tabela 2 e, em seguida, laminados a quente nas temperaturas de acabamento de laminação e razões de redução de laminação listadas na Tabela 2 para obter as chapas de aço das espessuras listadas na Tabela 2. Em seguida, as chapas de aço foram submetidas a resfriamento controlado com o uso de um dispositivo de resfriamento controlado por resfriamento à água sob as condições listradas na Tabela 2.

IDENTIFICAÇÃO DE MICROESTRUTURA [0071] A microestrutura de cada chapa de aço obtida foi observada por microscópio óptico e um microscópio eletrônico de varredura. A microestrutura em uma posição de 0,5 mm abaixo da superfície de cada chapa de aço e a microestrutura na parte de espessura intermediária são listradas na Tabela 2.

MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO [0072] O teste de tração foi conduzido com o uso de peças de teste de espessura total coletadas em uma direção perpendicular à direção de laminação como peças de teste de tração para medir a resistência à tração. Os resultados são listados na Tabela 2.

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MEDIÇÃO DE DUREZA VICKERS [0073] Para um corte transversal perpendicular à direção de laminação, de acordo com JIS Z 2244, dureza Vickers (HV 0,1) foi medido em 100 localizações em uma posição 0,5 mm abaixo da superfície de cada chapa de aço, os resultados de medição foram calculados em média, e o desvio-padrão σ foi determinado. O valor médio e 3σ são listados na Tabela 2. Nesse caso, a medição foi produzida a HV 0,1 em vez da HV 10 usada normalmente, devido ao fato de que o tamanho de penetração tem a medição menor em HV 0,1, e é possível obter informações de dureza em uma posição mais próxima à superfície e mais sensível à microestrutura.

DENSIDADE DE DESLOCAMENTO [0074] Uma amostra para uma difração de raios X foi obtida de uma posição que tem uma dureza média, a superfície de amostra foi polida para remover carepa, e a medição de difração de raios X foi realizado em uma posição de 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço. A densidade de deslocamento foi convertida da deformação obtida da metade de largura β de medição de difração de raios X. Em uma curva de intensidade de difração obtida por difração de raios X, Ka1 e Ka2 raios que têm diferentes comprimentos de onda e são, então, separados pelo método de Rachinger. Para extração de deformação, usa-se o método Williamson-Hall descrito a seguir. A difusão da meia largura é influenciada pelo tamanho D do cristalito e pela deformação ε, e pode ser calculada pela seguinte equação como soma de ambos os fatores: β = β1 + β2 = (0,9 λ/(ϋ χ cos0)) + 2ε χ tanO. Modificando mais essa equação, deriva-se o seguinte: β cos θ/λ = 0,9 λ/D + 2ε χ seno θ/λ. A deformação ε é calculada a partir do coeficiente angular da linha reta plotando-se β cos θ/λ em relação a seno θ/λ. Essas linhas difração usadas para o cálculo são (110), (211) e (220). Para conversão da densidade de deslocamento a partir da deformação ε, a

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24/32 seguinte equação foi usada: p = 14,4 s²/b². Conforme usado no presente documento, Θ significa o ângulo de pico calculado pelo método Θ-2Θ para difração de raios X, e λ significa o comprimento de onda dos raios X usados na difração de raios X, b é um vetor de Burgers de Fe(a), que é 0,25 nm nessa modalidade.

AVALIAÇÃO DE RESISTÊNCIA A SSCC [0075] A resistência a SSCC foi calculada para um tubo produzido a partir de uma parte de cada chapa de aço. Cada tubo foi fabricado usinando-se sulcos nas extremidades de uma chapa de aço e conformando-se a chapa de aço em um formato de tubo de aço por prensa de conformação em C, prensa de conformação em U e prensa de conformação em O, em seguida, por meio de soldagem contínua das porções juntadas a topo nas superfícies interna e externa por soldagem a arco submersas e submetendo-se as mesmas a um processo de expansão. Conforme ilustrado na Figura 1, após um recorte de cupom de cada tubo de aço obtido ter sido achatado, uma peça de teste SSCC de 5 mm χ 15 mm χ 115 mm foi coletada da superfície interna do tubo de aço. No momento, a superfície interna a ser testada se manteve intacta sem remover a carepa a fim de deixa o estado da camada mais externa. Cada peça de teste de SSCC foi carregada com estresse a 90% do real limite elástico (0,5% de YS) do tubo de aço correspondente e a avaliação foi produzida com o uso de uma Solução A TM0177 padrão NACE, a uma pressão de sulfeto de hidrogênio parcial de 1 bar, em conformidade com o teste de SSCC de flexão de 4 pontos especificados pelo padrão EFC 16. Após imersão por 720 horas, a resistência a SSCC foi julgada como Satisfatória quando nenhuma rachadura foi observada ou Insuficiente quando rachadura ocorreu. Os resultados são listados na Tabela 2.

[0076] A resistência a HIC foi determinada realizando-se o teste de HIC com um tempo de imersão de 96 horas com o uso de uma Solu

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25/32 ção padrão A NACE TM0177. A resistência a HIC foi julgada como Satisfatória quando a razão de comprimento de rachadura (CLR) foi 15% ou inferior no teste de HIC ou insuficiente quando a CLR excedeu 15%. Os resultados são listados na Tabela 2.

[0077] As faixas-alvo da presente descrição foram de acordo com o seguinte:

- a resistência à tração é 520 MPa ou superior como uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez;

- a microestrutura é uma microestrutura de bainita em ambas as posições de 0,5 mm abaixo da superfície e de t/2;

- a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da superfície é 230 ou inferior;

não foram observadas rachaduras no teste de SSCC no tubo de aço de alta resistibilidade produzido a partir da chapa de aço correspondente; e

- a razão de comprimento de rachadura (CLR) é 15% ou inferior no teste de HIC.

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TABELA 1

ID do aço	Composição química (% em massa)	CP	Temp. de Ara (°C)
C	Si	Mn	P	S	Al	N	Cu	Ni	Cr	Mo	Nb	V	Ti	Zr	Ca	Mg	REM
A	0,040	0,30	1,14	0,005	0,0005	0,026	0,0040	0,16	0,27	0,22	0,08	0,030		0,010		0,003			0,87	779
B	0,040	0,30	1,31	0,004	0,0004	0,035	0,0040			0,27	0,12	0,030		0,011		0,001			0,90	779
C	0,067	0,32	1,44	0,005	0,0008	0,024	0,0035									0,002			0,98	774
D	0,052	0,13	1,31	0,004	0,0006	0,027	0,0038			0,22	0,10					0,002			0,93	778
E	0,050	0,25	1,29	0,004	0,0008	0,030	0,0035			0,35		0,035	0,035			0,002			0,92	786
F	0,042	0,31	1,35	0,004	0,0006	0,033	0,0037			0,22	0,15	0,030		0,012	0,002	0,001		0,004	0,92	774
G	0,043	0,28	1,30	0,004	0,0006	0,035	0,0043			0,25	0,12	0,035		0,013		0,001	0,002		0,90	779
H	0,085	0,18	1,29	0,005	0,0007	0,027	0,0034		0,25		0,15	0,025		0,012		0,001			1,09	755
1	0,050	0,23	1,83	0,005	0,0008	0,031	0,0041	0,12	0,24							0,002			1,10	733
J	0,047	0,22	1,25	0,005	0,0006		0,0035			0£						0,001			1,03	782
K	0,050	0,15	1,30	0,006	0,0008	0,034	0,0038		0,022	0,11	0,60	0,025	0,035	0,010		0,001			1,15	740

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Nota 1: O saldo é Fe e impurezas inevitáveis.

Nota 2: Sublinhado caso esteja fora do escopo da descrição.

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TABELA 2

N°	ID do aço	Espessura de chapa (mm)	Temp, de Aquecimento (°C)	Temp, de acabamento de laminação. (°C)	Razão de redução de laminação (%)	Temp, de início de resfriamento (°C)	Temp, de início de resfriamento Ars (°C)	Taxa de resfriamento na faixa de temp, de 750°C —> 550°C (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (°C/s)	Taxa de resfriamento na faixa de temp, de 750°C —> 550°C (média da chapa de aço) (°C/s)	taxa de resfriamento na faixa de temp, de 550°C ou inferior (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (°C/s)	Temp, de resfriamento de resfriamento (°C)
1	A	17,5	1100	890	75	850	71	55	65	180	495
2	B	20	1080	890	75	850	71	45	55	180	500
3	B	20	1080	890	75	850	71	50	53	170	410
4	B	20	1080	890	75	850	71	50	56	190	300
5	B	34	1080	880	75	830	51	40	35	180	480
6	B	34	1080	880	75	860	81	45	38	170	450
7	C	34	1080	850	80	810	36	35	32	190	500
8	D	34	1080	870	75	840	62	50	28	160	400
9	D	34	1080	830	75	810	32	65	37	180	350
10	D	34	1080	850	70	810	32	70	33	180	390
11	D	34	1080	850	70	810	32	80	33	180	390
12	E	34	1080	870	70	840	54	50	35	200	420
13	E	34	1080	870	75	820	34	45	36	190	480
14	F	20	1080	890	75	850	76	45	55	150	500
15	G	20	1080	890	75	850	71	45	55	180	500
16	B	20	980	880	75	840	61	50	51	160	500
17	B	20	1080	780	75	730	-49	45	53	170	450
18	B	20	1080	840	75	810	31	40	5	160	470

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Petição 870190094475, de 20/09/2019, pág. 43/53

N°	ID do aço	Microestrutura (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço)	Microestrutura (a t/2)	Resistência à tração (MPa)	Dureza média (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (HV0,1)	Variação de dureza 3σ (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (HV0,1)	Densidade de deslocamento	Resistência a SSCC do tubo de aço	Resistência a HIC do tubo de aço	Categoria
(0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (m-2)
1	A	B	B	575	210	25	3x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória	Exemplo
2	B	B	B	583	210	24	3x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
3	B	B	B	586	215	20	5x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
4	B	B	B	602	220	27	6x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
5	B	B	B	586	215	21	3x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
6	B	B	B	612	220	24	2x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
7	C	B	B	615	225	26	3x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
8	D	B	B	597	207	25	5x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
9	D	B	B	626	212	24	6x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
10	D	B	B	631	210	22	5x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
11	D	B	B	647	218	22	6x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
12	E	B	B	586	205	23	4x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
13	E	B	B	592	210	26	4x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
14	F	B	B	576	208	26	3x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
15	G	B	B	577	205	26	4x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória
16	B	B	B	508	203	27	3x10¹⁴	Satisfatória	Satisfatória	Exemplo comparativo
17	B	F+B	F+B	513	205	24	2x10¹⁴	Satisfatória	Insuficiente
18	B	B	F+P	505	197	27	1x10¹⁴	Satisfatória	Insuficiente

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Petição 870190094475, de 20/09/2019, pág. 44/53

N°	ID do aço	Espessura de chapa (mm)	Temp, de Aquecimento (°C)	Temp, de acabamento de laminação. (°C)	Razão de redução de laminação (%)	Temp, de início de resfriamento (°C)	Temp, de início de resfriamento -Ars (°C)	Taxa de resfriamento na faixa de temp, de 750°C —> 550°C (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (°C/s)	Taxa de resfriamento na faixa de temp, de 750°C —> 550°C (média da chapa de aço) (°C/s)	taxa de resfriamento na faixa de temp, de 550°C ou inferior (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (°C/s)	Temp, de resfriamento de resfriamento (°C)
19	B	20	1080	850	75	810	31	60	55	180	200
20	B	20	1080	870	75	840	61	90	55	190	450
21	B	20	1080	860	75	840	61	55	52	110	430
22	B	20	1080	860	75	840	61	55	52	135	430
23	C	34	1080	890	75	850	76	105	29	170	360
24	H	34	1080	890	75	850	95	45	30	180	460
25	I	34	1080	820	75	800	68	40	36	160	500
26	J	34	1080	840	75	810	28	50	36	190	350
27	K	34	1080	860	75	810	70	45	38	200	430

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Petição 870190094475, de 20/09/2019, pág. 45/53

N-	ID do aço	Microestrutura (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço)	Microestrutura (a t/2)	Resistência à tração (MPa)	Dureza média (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (HV0,1)	Variação de dureza 3σ (0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (HV0,1)	Densidade de deslocamento	Resistência a SSCC do tubo de aço	Resistência a HIC do tubo de aço	Categoria
(0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço) (m-2)
19	B	B	B	639	245	28	9x10¹⁴	Insuficiente	Insuficiente	Exemplo comparativo
20	B	B	B	582	240	24	9x10¹⁴	Insuficiente	Satisfatória
21	B	B	B	576	225	40	5x10¹⁴	Insuficiente	Satisfatória
22	B	B	B	580	222	35	5x10¹⁴	Insuficiente	Satisfatória
23	C	B	B	594	250	20	10x10¹⁴	Insuficiente	Insuficiente
24	H	B	B	605	255	22	11x10¹⁴	Insuficiente	Insuficiente
25	I	B	B	615	240	27	9x10¹⁴	Insuficiente	Insuficiente
26	J	B	B	627	235	26	8x10¹⁴	Insuficiente	Insuficiente
27	K	B	B	621	257	24	11x10¹⁴	Insuficiente	Insuficiente

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Nota 1: Sublinhado caso esteja fora do escopo da descrição.

Nota 2: Para a microestruturas, B indica bainita e F indica ferrita.

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31/32 [0078] Conforme pode ser observado a partir da Tabela 2, os N.o 1 a 15 são os exemplos da invenção nos quais a composição química e as condições de produção satisfazem as faixas apropriadas da presente descrição. Em qualquer um desses casos, a resistência à tração como uma chapa de aço foi 520 MPa ou superior, a microestrutura em ambas as posições de 0,5 mm abaixo da superfície e de t/2 foi uma microestrutura de bainita, a HV 0,1 a 0,5 mm abaixo da superfície foi 230 ou inferior e, por conseguinte, a resistência a SSCC e resistência a HIC também foram satisfatórias em cada tubo de aço de alta resistibilidade produzido com o uso da chapa de aço.

[0079] Em contrapartida, os n.16 a 23 são exemplos comparativos cujas composições químicas estão dentro do escopo da presente descrição, porém cujas condições de produção estão fora do escopo da presente descrição. No n.16, visto que a temperatura de aquecimento de placa foi baixa, a homogeneização da microestrutura e o estado de solução sólido de carbetos oram insuficientes e a resistibilidade foi baixa. No n.17, visto que a temperatura inicial de resfriamento foi baixa e a microestrutura foi formada de maneira estratificada com precipitação de ferrita, a resistibilidade foi baixa e a resistência a HIC após a conformação de tubo foi deteriorada. No n. 18, visto que as condições de resfriamento controlado estavam fora do escopo da presente descrição e uma microestrutura de bainita não foi obtida na parte de espessura intermediária, porém em vez de uma microestrutura ferrita + pearlita foi obtida como a microestrutura, a resistibilidade foi baixa e a resistência a HIC após conformação de tubo deteriorada. No n.19, visto que a temperatura de interrupção de resfriamento foi baixa, a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície aumentou, e a HV 0,1 excedeu 230, a resistência a SSCC após conformação do tubo foi inferior. Além disso, a dureza da área de segregação central também aumentou, e a resistência a HIC também deteriorou. Nos n. 20 e

Petição 870190094475, de 20/09/2019, pág. 47/53

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23, visto que a taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço excedeu 80°C/s, a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície aumentou, e a HV 0,1 excedeu 230, e a resistência a SSCC após a conformação de tubo foi inferior. No n. 23, a resistência a HIC na camada de superfície também deteriorou. No n. 21 e n. 22, visto que a taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 550°C ou inferior a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço foi inferior a 150°C/s, um resfriamento não uniforme da chapa de aço foi notável, e embora a HV 0,1 tivesse sido 230 em média, a variação na dureza foi grande e uma porção de dureza localmente alta foi gerada e, por conseguinte, a resistência a SSCC após a conformação do tubo foi inferior. Nos n. 24 a 27, visto que as composições das chapas de aço também estavam fora do escopo da presente descrição, a densidade de deslocamento a 0,5 mm abaixo da superfície foi alta, e a HV 0,1 excedeu 230, a resistência a SSCC após a conformação do tubo foi inferior. Além disso, nos n. 24 a 27, a resistência a HIC também foi inferior devido ao fato de que a dureza da área de segregação central aumentou.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [0080] De acordo com a presente descrição, é possível fornecer uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez que tem não apenas excelente resistência a HIC como também em resistência a SSCC em ambientes de corrosão mais severa. Portanto, tubos de aço (tais como tubos de aço soldados de resistência elétrica, tubos de aço espirais e tubos de aço de UOE) fabricados conformando-se a frio a chapa de aço revelada podem ser usados adequadamente para transporte de óleo cru e gás natural que contêm sulfeto de hidrogênio e exigem resistência à acidez.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez caracterizada pelo fato de que compreende:

uma composição química que contém, % em massa, C: 0,02% a 0,08%, Si: 0,01% a 0,50%, Mn: 0,50% a 1,80%, P: 0,001% a 0,015%, S: 0,0002% a 0,0015%, Al: 0,01% a 0,08%, e Ca: 0,0005% a 0,005%, com o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis;

uma microestrutura de aço a 0,5 mm abaixo de uma superfície da chapa de aço que é uma microestrutura de bainita que tem uma densidade de deslocamento de 1,0 χ 10¹⁴ a 7,0 χ 10¹⁴ (m ²);

uma variação em dureza Vickers a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço que é de 30 HV ou inferior sob 3σ, em que σ é um desvio-padrão; e uma resistência à tração é 520 MPa ou mais.
2. Chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição química contém adicionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Cu: 0,50% ou menos, Ni: 0,50% ou menos, Cr: 0,50% ou menos, e Mo: 0,50% ou menos.
3. Chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a composição química contém adicionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,005% a 0,1%, V: 0,005% a 0,1%, Ti: 0,005% a 0,1%, Zr: 0,0005% a 0,02%, Mg: 0,0005% a 0,02%, e REM: 0,0005% a 0,02%.
4. Método para fabricar a chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, caracterizado pelo fato de que:

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2/3 aquecer uma placa a uma temperatura de 1000°C a 1300°C, a placa que tem uma composição química que contém, % em massa, C: 0,02% a 0,08%, Si: 0,01% a 0,50%, Mn: 0,50% a 1,80%, P: 0,001% a 0,015%, S: 0,0002% a 0,0015%, Al: 0,01% a 0,08%, e Ca: 0,0005% a 0,005%, com o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis, e em seguida, laminar a quente a placa para formar uma chapa de aço;

em seguida, submeter a chapa de aço a resfriamento controlado sob um conjunto de condições incluindo:

uma temperatura de uma superfície da chapa de aço no início de resfriamento que é (Ars - 10°C) ou superior;

uma taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço que é 80°C/s ou inferior;

uma taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 750°C a 550°C em termos de uma temperatura média da chapa de aço que é 15°C/s ou superior;

uma taxa de resfriamento média em uma faixa de temperatura de 550°C a uma temperatura de interrupção de resfriamento em termos de uma temperatura a 0,5 mm abaixo da superfície da chapa de aço que é 150°C/s ou superior; e uma temperatura de interrupção de resfriamento em termos de uma temperatura média da chapa de aço que é 250°C a 550°C.
5. Método para fabricar uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, como definido na reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a composição química contém adicionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Cu: 0,50% ou menos, Ni: 0,50% ou menos, Cr: 0,50% ou menos, e Mo: 0,50% ou menos.
6. Método para fabricar uma chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, como definido na rei

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3/3 vindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a composição química contém adicionalmente, % em massa, pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,005% a 0,1%, V: 0,005% a 0,1%, Ti: 0,005% a 0,1%, Zr: 0,0005% a 0,02%, Mg: 0,0005% a 0,02%, e REM: 0,0005% a 0,02%.
7. Tubo de aço de alta resistibilidade caracterizado pelo fato de que usa a chapa de aço de alta resistibilidade para um tubo de linha resistente à acidez, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.