BR112020018174A2 - material de aço adequado para uso em ambiente ácido - Google Patents

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Abstract

  É fornecido um material de aço que tem um limite de escoamento em um intervalo de 655 a menos que 862 Mpa (grau 95 a 110 ksi) e também possui excelente resistência SSC. O material de aço de acordo com a presente divulgação contém uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,50%, Si: 0,05 a 0,50%, Mn: 0,05 a 1,00%, P: 0,030% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,10 a 1,50%, Mo: 0,25 a 1,50%, Ti: 0,002 a 0,050%, N: 0,0100% ou menos e O: 0,0100% ou menos, com o balanço sendo Fe e impurezas. O material de aço contém uma quantidade de C dissolvido dentro de um intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. O material de aço também tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos que 862 MPa e um índice de rendimento do material de aço é de 85% ou mais.

Description

MATERIAL DE AÇO ADEQUADO PARA USO EM AMBIENTE ÁCIDO CAMPO TÉCNICO
[0001] A presente invenção se refere a um material de aço e, mais particularmente, a um material de aço adequado para uso em um ambiente ácido. 5 FUNDAMENTOS DA TÉCNICA
[0002] Devido ao aprofundamento dos poços de petróleo e poços de gás (de acordo com este documento, poços de petróleo e poços de gás são coletivamente mencionados como “poços de petróleo”), há uma demanda para aumento da resistência de materiais de aço de poços de petróleo representados pelos tubos de 10 aço de poço de petróleo. Especificamente, por exemplo, tubos de aço de poço de petróleo de grau 80 ksi (limite de escoamento é 80 a menos de 95 ksi, ou seja, 552 a menos de 655 MPa) e grau 95 ksi (limite de escoamento é 95 a menos de 110 ksi, ou seja, 655 a menos de 758 MPa) estão sendo amplamente utilizados e solicitações recentes estão começando a serem feitas para tubos de aço de poço 15 de petróleo de grau 110 ksi (limite de escoamento é 110 a menos de 125 ksi, ou seja, 758 a menos de 862 MPa).
[0003] A maioria dos poços profundos está em um ambiente ácido contendo sulfeto de hidrogênio corrosivo. Na presente descrição, o termo “ambiente ácido” significa um ambiente acidificado contendo sulfeto de hidrogênio. Observe que, em 20 alguns casos, um ambiente ácido pode conter dióxido de carbono. Tubos de aço de poço de petróleo que são usados nesses ambientes ácidos precisam ter não apenas uma elevada resistência, mas também precisam ter resistência à trincamento por tensão de sulfetos (de acordo com este documento, mencionada como “resistência SSC”).
25 [0004] A tecnologia para melhorar a resistência SSC de materiais de aço como tipificado por tubos de aço de poço de petróleo é divulgada na Publicação de Pedido de Patente Japonesa n°. 62-253720 (Literatura Patentária 1), Publicação de Pedido de Patente Japonesa n°. 59-232220 (Literatura Patentária 2), Publicação de Pedido de Patente Japonesa n°. 6-322478 (Literatura Patentária 3), Publicação de 30 Pedido de Patente Japonesa n° 8-311551 (Literatura Patentária 4), Publicação de
Pedido de Patente Japonesa n° 2000-256783 (Literatura Patentária 5), Publicação de Pedido de Patente Japonesa n° 2000-297344 (Literatura Patentária 6), Publicação do Pedido de Patente Japonesa n° 2005-350754 (Literatura Patentária 7), Publicação Nacional do Pedido de Patente Internacional n° 2012-519238 5 (Literatura Patentária 8) e Publicação de Pedido de Patente Japonesa n° 2012- 26030 (Literatura Patentária 9).
[0005] A Literatura Patentária 1 propõe um método para melhorar a resistência SSC do aço para poços de petróleo, reduzindo as impurezas, como Mn e P. A Literatura Patentária 2 propõe um método para melhorar a resistência SSC 10 do aço realizando a têmpera duas vezes para refinar os grãos.
[0006] A Literatura Patentária 3 propõe um método para melhorar a resistência SSC de um material de aço de grau 125 ksi, refinando a microestrutura de aço por meio de um tratamento térmico usando aquecimento por indução. A Literatura Patentária 4 propõe um método para melhorar a resistência SSC de tubos 15 de aço de grau 110 a 140 ksi, aumentando a temperabilidade do aço ao usar um processo de têmpera direta e aumentando também a temperatura de revenimento.
[0007] A Literatura Patentária 5 e a Literatura Patentária 6 propõem, cada uma delas, um método para melhorar a resistência SSC de um aço para produtos tubulares petrolíferos de baixa liga de grau 110 a 140 ksi, controlando as formas 20 dos carbetos. A Literatura Patentária 7 propõe um método para melhorar a resistência SSC do material de aço de grau 125 ksi ou superior, controlando a densidade de deslocamento e o coeficiente de difusão de hidrogênio para os valores desejados. A Literatura Patentária 8 propõe um método para melhorar a resistência SSC do aço de grau 125 ksi, submetendo um aço de baixa liga contendo 25 0,3 a 0,5% de C a várias etapas de têmpera. A Literatura Patentária 9 propõe um método para controlar as formas ou o número de carbetos, empregando um processo de revenimento composto por um tratamento térmico de dois estágios.
Mais especificamente, na Literatura Patentária 9, é proposto um método que aumenta a resistência SSC do aço de grau 125 ksi ao suprimir a densidade 30 numérica de grandes partículas de M3C ou partículas de M2C.
LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA PATENTÁRIA
[0008] Literatura Patentária 1: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 62-253720 5 Literatura Patentária 2: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 59- 232220 Literatura Patentária 3: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 6- 322478 Literatura Patentária 4: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 8- 10 311551 Literatura Patentária 5: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2000- 256783 Literatura Patentária 6: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2000- 297344 15 Literatura Patentária 7: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2005- 350754 Literatura Patentária 8: Publicação Nacional do Pedido de Patente Internacional N° 2012-519238 Literatura Patentária 9: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2012- 20 26030
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO
[0009] Conforme descrito acima, acompanhando a crescente severidade dos ambientes de poços de petróleo nos últimos anos, há uma demanda por tubos de 25 aço de poços de petróleo que são mais excelentes em resistência SSC do que os tubos de aço de poços de petróleo convencionais. Portanto, os materiais de aço (por exemplo, tubos de aço de poços de petróleo) com um limite de escoamento de grau 95 ksi ou 110 ksi (655 a menos que 862 MPa) e excelente resistência SSC podem ser obtidos usando técnicas diferentes das técnicas divulgadas nas 30 Literaturas Patentárias 1 a 9 supracitadas.
[0010] Um objetivo da presente divulgação é fornecer um material de aço que tenha um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos que 862 MPa (95 a menos que 125 ksi; grau 95 ksi ou grau 110 ksi) e que também tenha excelente resistência SSC. 5 SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0011] Um material de aço de acordo com a presente divulgação contém uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,50%, Si: 0,05 a 0,50%, Mn: 0,05 a 1,00%, P: 0,030% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,10 a 1,50%, Mo: 0,25 a 1,50%, Ti: 0,002 a 0,050%, N: 10 0,0100% ou menos, O: 0,0100% ou menos, B: 0 a 0,0050%, V: 0 a 0,30%, Nb: 0 a 0,100%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 0 a 0,0100%, metal de terras raras: 0 a 0,0100%, Co: 0 a 0,50%, W: 0 a 0,50%, Ni: 0 a 0,50%, e Cu: 0 a 0,50% com o balanço sendo Fe e impurezas. O material de aço de acordo com a presente divulgação também contém uma quantidade de C dissolvido dentro de um intervalo 15 de 0,010 a 0,050% em massa. O material de aço de acordo com a presente divulgação também tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos que 862 MPa e um índice de rendimento do material de aço é de 85% ou mais.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO 20 [0012] O material de aço de acordo com a presente divulgação tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi) e também possui uma excelente resistência SSC.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0013] [FIG. 1A] A FIG. 1A é uma vista ilustrando a relação entre a 25 quantidade de C dissolvido e um valor K1SSC de tenacidade de fratura para os respectivos números de teste tendo um limite de escoamento de grau 95 ksi nos exemplos.
[FIG. 1B] A FIG. 1B é uma vista ilustrando a relação entre a quantidade de C dissolvido e um valor K1SSC de tenacidade de fratura para os respectivos números 30 de teste tendo um limite de escoamento de grau 110 ksi nos exemplos.
[FIG. 2A] A FIG. 2A mostra uma vista lateral e uma vista em corte transversal de uma amostra de teste DCB (Feixe de Cantilever Duplo) que é usada em um teste DCB na presente modalidade.
[FIG. 2B] A FIG. 2B é uma vista em perspectiva de uma cunha que é usada 5 no teste DCB na presente modalidade.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES
[0014] Os presentes inventores conduziram investigações e estudos sobre um método para obter tanto um limite de escoamento em um intervalo de 655 a menos que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi) quanto excelente resistência 10 SSC em um material de aço que se supõe que será usado em um ambiente ácido e obtiveram os seguintes resultados.
[0015] Se a densidade de deslocamento do material de aço for aumentada, o limite de escoamento do material de aço diminuirá. Por outro lado, existe a possibilidade de que os deslocamentos obstruam o hidrogênio. Portanto, se a 15 densidade de deslocamento do material de aço aumentar, há possibilidade de que aumente a quantidade de hidrogênio que o material de aço obstrui. Se a concentração de hidrogênio no material de aço aumenta como resultado do aumento da densidade de deslocamento, mesmo se for obtida alta resistência, a resistência SSC do material de aço diminuirá. Consequentemente, à primeira vista, 20 parece que, para obter tanto um limite de escoamento de 95 ksi ou mais como excelente resistência SSC, não é preferencial utilizar a densidade de deslocamento para aumentar a resistência.
[0016] Contudo, os presentes inventores descobriram que, ajustando a quantidade de C dissolvido em um material de aço, pode obter-se também uma 25 excelente resistência SSC, ajustando ao mesmo tempo o limite de escoamento para 95 ksi ou mais utilizando a densidade de deslocamento. Embora a razão para isto seja incerta, considera-se que a razão possa ser a seguinte.
[0017] Os deslocamentos incluem deslocamentos móveis e sésseis, e considera-se que o C dissolvido em um material de aço imobiliza deslocamentos 30 móveis para formar deslocamentos sésseis. Quando os deslocamentos móveis são imobilizados pelo C dissolvido, o desaparecimento dos deslocamentos pode ser inibido e, assim, uma diminuição na densidade de deslocamento pode ser suprimida. Neste caso, o limite de escoamento do material de aço pode ser mantido. 5 [0018] Além disso, considera-se que os deslocamentos sésseis que são formadas por C dissolvido reduzem a quantidade de hidrogênio que é obstruído no material de aço mais do que os deslocamentos móveis. Portanto, considera-se que aumentando a densidade dos deslocamentos sésseis que são formados por C dissolvido, a quantidade de hidrogênio que é obstruída no material de aço é 10 reduzida. Em resultado, a resistência SSC do material de aço pode ser aumentada.
Considera-se que, devido a este mecanismo, é obtida uma excelente resistência SSC, mesmo quando o material de aço tem o limite de escoamento de 95 ksi ou mais.
[0019] Como descrito acima, os presentes inventores consideraram que 15 ajustando adequadamente a quantidade de C dissolvido em um material de aço, a resistência SSC do material de aço pode ser aumentada enquanto se mantém o limite de escoamento de grau 95 ksi ou mais. Portanto, usando o material de aço contendo a composição química que consiste em % em massa, C: 0,20 a 0,50%, Si: 0,05 a 0,50%, Mn: 0,05 a 1,00%, P: 0,030% ou menos, S: 0,0100% ou menos, 20 Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,10 a 1,50%, Mo: 0,25 a 1,50%, Ti: 0,002 a 0,050%, N: 0,0100% ou menos, O: 0,0100% ou menos, B: 0 a 0,0050%, V: 0 a 0,30%, Nb: 0 a 0,100%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 0 a 0,0100%, metal de terras raras: 0 a 0,0100%, Co: 0 a 0,50%, W: 0 a 0,50%, Ni: 0 a 0,50%, e Cu: 0 a 0,50%, com o balanço sendo Fe e impurezas, os presentes inventores investigaram a relação 25 entre a quantidade de C dissolvido, o limite de escoamento e um valor K1SSC de tenacidade de fratura que é um índice de resistência SSC.
[0020] [Relação entre a quantidade de C dissolvido e resistência SSC] Os presentes inventores primeiro conduziram estudos detalhados sobre a relação entre a quantidade de C dissolvido e a resistência SSC de um 30 material de aço com um limite de escoamento de grau 95 ksi (655 a menos de 758
MPa). Especificamente, com referência às figuras, é descrita a relação entre a quantidade de C dissolvido e a resistência SSC do material de aço contendo a composição química supracitada e um limite de escoamento de grau 95 ksi.
[0021] A FIG. 1A é uma vista ilustrando a relação entre a quantidade de C 5 dissolvido e um valor K1SSC de tenacidade de fratura para os respectivos números de teste tendo um limite de escoamento de grau 95 ksi nos exemplos. A FIG. 1a FOI obtida pelo seguinte método. A FIG. 1A foi criada usando a quantidade de C dissolvido (% em massa) e o valor K1SSC de tenacidade de fratura (MPa √m) obtido com relação a materiais de aço para os quais, entre os materiais de aço dos 10 exemplos que são descritos posteriormente, as condições da composição química supracitada são satisfeitas e um limite de escoamento é de grau 95 ksi (655 a menos de 758 MPa) e um índice de rendimento é de 85% ou mais.
[0022] Observe que o ajuste do limite de escoamento dos materiais de aço indicados na Fig. 1A foi realizado ajustando a temperatura de revenimento.
15 Adicionalmente, com respeito à resistência SSC, se valor K1SSC de tenacidade de fratura obtido por um teste DCB descrito posteriormente foi de 42,0 MPa√m ou mais, determinou-se que a resistência SSC era boa.
[0023] Referindo-se à FIG. 1A, em um material de aço no qual as condições da composição química supracitada são satisfeitas, quando a quantidade de C 20 dissolvido foi de 0,010% ou mais, o valor K1SSC de tenacidade de fratura tornou-se 42,0 MPa√m ou mais, indicando excelente resistência SSC. Por outro lado, em um material de aço no qual as condições da composição química supracitada são satisfeitas, quando a quantidade de C dissolvido foi maior que 0,050% em massa, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi menor que 42,0 MPa√m. Em outras 25 palavras, foi esclarecido que quando a quantidade de C dissolvido é muito alta, inversamente, a resistência SSC diminui.
[0024] A razão pela qual a resistência SSC diminui quando a quantidade de C dissolvido é muito alta, como descrito acima, não foi esclarecida. Contudo, no que diz respeito ao intervalo da composição química e o limite de escoamento (grau 30 95 ksi) da presente modalidade, pode-se obter uma excelente resistência SSC se a quantidade de C dissolvido se tornar 0,050% em massa ou menos.
[0025] Os presentes inventores conduziram estudos detalhados a respeito da relação entre a quantidade de C dissolvido e a resistência SSC de um material de aço com um limite de escoamento de grau 110 ksi (758 a menos de 862 MPa). 5 Especificamente, com referência às figuras, é descrita a relação entre a quantidade de C dissolvido e a resistência SSC do material de aço contendo a composição química supracitada e um limite de escoamento de grau 110 ksi.
[0026] A FIG. 1B é uma vista ilustrando a relação entre a quantidade de C dissolvido e um valor K1SSC de tenacidade de fratura para os respectivos números 10 de teste tendo um limite de escoamento de grau 110 ksi nos exemplos. A FIG. 1B foi obtida pelo seguinte método. A FIG. 1B foi criada usando a quantidade de C dissolvido (% em massa) e o valor de tenacidade à fratura K1SSC (MPa √m) obtida com relação a materiais de aço para os quais, entre os materiais de aço dos exemplos que são descritos posteriormente, as condições da composição química 15 supracitada são satisfeitas e um limite de escoamento é de 110 ksi grau (758 a menos de 862 MPa) e um limite de escoamento é de 85% ou mais.
[0027] Observe que o ajuste do limite de escoamento dos materiais de aço indicados na Fig. 1B foi realizado ajustando a temperatura de revenimento.
Adicionalmente, com respeito à resistência SSC, se valor K1SSC de tenacidade de 20 fratura obtido por um teste DCB descrito posteriormente foi de 27,5 MPa√m ou mais, determinou-se que a resistência SSC era boa.
[0028] Referindo-se à FIG. 1B, em um material de aço no qual as condições da composição química supracitada são satisfeitas, quando a quantidade de C dissolvido foi de 0,010% ou mais, o valor K1SSC de tenacidade de fratura tornou-se 25 27,5 MPa√m ou mais, indicando excelente resistência SSC. Por outro lado, em um material de aço no qual as condições da composição química supracitada são satisfeitas, quando a quantidade de C dissolvido foi maior que 0,050% em massa, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi menor que 27,5 MPa√m. Em outras palavras, foi esclarecido que quando a quantidade de C dissolvido é muito alta, 30 inversamente, a resistência SSC diminui.
[0029] A razão pela qual a resistência SSC diminui quando a quantidade de C dissolvido é muito alta, como descrito acima, não foi esclarecida. Contudo, no que diz respeito ao intervalo da composição química e o limite de escoamento (grau 110 ksi) da presente modalidade, pode-se obter uma excelente resistência SSC se 5 a quantidade de C dissolvido se tornar 0,050% em massa ou menos.
[0030] Portanto, em um caso em que um material de aço contém a composição química supracitada, mesmo se o limite de escoamento for de grau de 95 ksi (655 a menos de 758 MPa) ou grau 110 ksi (758 a menos de 862 MPa), quando a quantidade de C dissolvido é 0,010 a 0,050% em massa, pode-se obter 10 excelente resistência SSC. Por conseguinte, na presente modalidade, a quantidade de C dissolvido do material de aço é definida dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa.
[0031] Observe que a microestrutura do material de aço de acordo com a presente modalidade é composta de uma microestrutura que é principalmente 15 composta de martensita revenida e bainita revenida. O termo “composto principalmente de martensita revenida e bainita revenida” significa que a razão de volume de martensita revenida e bainita revenida é de 90% ou mais. Quando a microestrutura do material de aço é composta principalmente de martensita revenida e bainita revenida, no material de aço de acordo com a presente 20 modalidade, o limite de escoamento está em um intervalo de 655 a menos que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi) e um índice de rendimento (razão entre o limite de escoamento e a resistência à tração; em outras palavras, o índice de rendimento (YR) = limite de escoamento (YS)/resistência à tração (TS)) é de 85% ou mais.
[0032] Um material de aço de acordo com a presente modalidade que foi 25 concluído com base nos resultados acima contém uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,50%, Si: 0,05 a 0,50%, Mn: 0,05 a 1,00%, P: 0,030% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,10 a 1,50%, Mo: 0,25 a 1,50%, Ti: 0,002 a 0,050%, N: 0,0100% ou menos, O: 0,0100% ou menos, B: 0 a 0,0050%, V: 0 a 0,30%, Nb: 0 a 0,100%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 30 0,0100%, Zr: 0 a 0,0100%, metal de terras raras: 0 a 0,0100%, Co: 0 a 0,50%, W:
0 a 0,50%, Ni: 0 a 0,50%, e Cu: 0 a 0,50% com o balanço sendo Fe e impurezas.
O material de aço de acordo com a presente modalidade contém uma quantidade de C dissolvido dentro de um intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. No material de aço de acordo com a presente modalidade, o limite de escoamento está dentro 5 de um intervalo de 655 a 862 Mpa, e o índice de rendimento é 85% ou mais.
[0033] Na presente descrição, embora não particularmente limitado, o material de aço é, por exemplo, um tubo de aço ou uma placa de aço. De preferência, o material de aço é um material de aço de poço de petróleo que é usado para poços de petróleo, ainda mais preferencialmente é um tubo de aço de 10 poço de petróleo. Na presente descrição, conforme descrito acima, o termo “poços de petróleo” é o nome genérico de poços de petróleo e poços de gás.
[0034] A composição química supracitada pode conter B em uma quantidade de 0,0001 a 0,0050%.
[0035] A composição química supracitada pode conter um ou mais tipos de 15 elementos selecionados do grupo que consiste em V: 0,01 a 0,30% e Nb: 0,002 a 0,100%.
[0036] A composição química supracitada pode conter um ou mais tipos de elementos selecionados do grupo que consiste em Ca: 0,0001 a 0,0100%, Mg: 0,0001 a 0,0100%, Zr: 0,0001 a 0,0100% e metal de terras raras: 0,0001 a 0,0100%.
20 [0037] A composição química supracitada pode conter um ou mais tipos de elementos selecionados do grupo que consiste em Co: 0,02 a 0,50% e W: 0,02 a 0,50%.
[0038] A composição química supracitada pode conter um ou mais tipos de elementos selecionados do grupo que consiste em Ni: 0,02 a 0,50%, e Cu: 0,02 a 25 0,50%.
[0039] O material de aço supracitada pode ser um tubo de aço de poço de petróleo.
[0040] Na presente descrição, o tubo de aço de poço de petróleo pode ser um tubo de aço que é usado para um tubo de linha ou pode ser um tubo de aço 30 usado para produtos tubulares petrolíferos (OCTG). O tubo de aço de poço de petróleo pode ser um tubo de aço sem costura ou pode ser um tubo de aço costurado. Os produtos tubulares petrolíferos são, por exemplo, tubos de aço que são usados como tubos de revestimento ou tubos de tubulação.
[0041] O material de aço supracitado pode ser um tubo de aço sem costura. 5 [0042] Se o tubo de aço de poço de petróleo de acordo com a presente modalidade é um tubo de aço sem costura, mesmo se a espessura de parede for de 15 mm ou mais, o tubo de aço de poço de petróleo terá um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi) e também terá excelente resistência SSC.
10 [0043] O termo "quantidade de C dissolvido" supracitado significa a diferença entre a quantidade de C (% em massa) em carbetos no material de aço e o teor de C da composição química do material de aço. A quantidade de C em carbetos no material de aço é determinada pela Fórmula (1) para a Fórmula (5) usando uma concentração de Fe <Fe>a, uma concentração de Cr <Cr>a, uma concentração de 15 Mn <Mn>a, uma concentração de Mo <Mo>a, uma concentração de V <V>a e uma concentração de Nb <Nb>a em carbetos (cementita e carbetos do tipo MC) obtidos como resíduo quando a análise do resíduo de extração é realizada no material de aço e uma concentração de Fe <Fe>b, uma concentração de Cr <Cr>b, uma concentração de Mn <Mn>b e uma concentração de Mo <Mo>b em cementita 20 obtida realizando análise pontual por espectrometria de raio-X de dispersão de energia (doravante denominada como “EDS”) com relação à cementita identificada realizando observação por microscópio eletrônico de transmissão (doravante mencionada como “TEM”) de um filme de réplica obtido por um método de extração de réplica.
25 <Mo>c = (<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1) <Mo>d = <Mo>a-<Mo>c (2) <C>a = (<Fe>a/55,85+<Cr>a/52+<Mn>a/53,94+<Mo>c/95,9)/3×12 (3) 30 <C>b = (<V>a/50,94+<Mo>d/95,9+<Nb>a/92,9)×12 (4)
(quantidade de C dissolvido) = <C>-(<C>a+<C>b) (5) Note que, na presente descrição, o termo “cementita” significa carbetos contendo um teor de Fe de 50% em massa ou mais.
[0044] De acordo com isto, o material de aço de acordo com a presente 5 modalidade, é descrito em detalhes. O símbolo “%” em relação a um elemento significa “percentual em massa”, exceto se especificamente declarado em contrário.
[0045] [Composição Química] O material de aço de acordo com a presente modalidade é adequado 10 para uso em ambiente ácido. A composição química do material de aço de acordo com a presente modalidade contém os seguintes elementos.
[0046] C: 0,20 a 0,50% Carbono (C) aumenta a temperabilidade e aumenta a resistência do aço. C também promove a esferoidização de carbetos durante o revenimento no 15 processo de produção e aumenta a resistência SCC do material de aço. Se os carbetos estiverem dispersos, a resistência do material de aço também aumenta.
Esses efeitos não serão obtidos se o teor de C for muito baixo. Por outro lado, se o teor de C for muito elevado, a tenacidade do material de aço diminuirá e é provável a ocorrência de trincamento na têmpera. Portanto, o teor de C está dentro do 20 intervalo de 0,20 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de C é 0,23% e mais preferencialmente 0,25%. Um limite superior preferencial do teor de C é 0,45% e mais preferencialmente 0,40%.
[0047] Si: 0,05 a 0,50% Silício (Si) desoxida o aço. Se o teor de Si for muito baixo, esse efeito 25 não é obtido. Por outro lado, se o teor de Si for muito alto, a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de Si está dentro do intervalo de 0,05 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Si é 0,15% e mais preferencialmente 0,20%. Um limite inferior preferencial do teor de Si é 0,45% e mais preferencialmente 0,40%.
30 [0048] Mn: 0,05 a 1,00%
Manganês (Mn) desoxida o material de aço. Mn também aumenta a temperabilidade do material de aço. Se o teor de Mn for muito baixo, esses efeitos não são obtidos. Por outro lado, se o teor de Mn for muito alto, o Mn segrega as bordas do grão juntamente com impurezas como P e S. Nesse caso, a resistência 5 SCC do material de aço diminuirá. Portanto, o teor de Mn está dentro de um intervalo de 0,05 a 1,00%. Um limite inferior preferencial do teor de Mn é 0,25% e mais preferencialmente 0,30%. Um limite superior preferencial do teor de Mn é 0,90% e mais preferencialmente é 0,80%.
[0049] P: 0,030% ou menos 10 Fósforo (P) é uma impureza. Em outras palavras, o teor de P é maior que 0%. P segrega nas bordas de grãos e diminui a resistência SSC do material de aço. Portanto, o teor de P é 0,030% ou menos. Um limite superior preferencial do teor de P é 0,020% e mais preferencialmente 0,015%. De preferência, o teor de P é o mais baixo possível. No entanto, se o teor de P for excessivamente reduzido, o 15 custo de produção aumenta significativamente. Portanto, ao levar em consideração a produção industrial, um limite inferior preferencial do teor de P é 0,0001%, mais preferencialmente é 0,0002% e ainda mais preferencialmente é 0,003%.
[0050] S: 0,0100% ou menos Enxofre (S) é uma impureza. Em outras palavras, o teor de S é maior 20 que 0%. S segrega nas bordas de grãos e diminui a resistência SSC do material de aço. Portanto, o teor de S é de 0,0100% ou menos. Um limite superior preferencial do teor de S é 0,0050% e mais preferencialmente 0,0030%. De preferência, o teor de S é o mais baixo possível. No entanto, se o teor de S for excessivamente reduzido, o custo de produção aumenta significativamente. Portanto, ao levar em 25 consideração a produção industrial, um limite inferior preferencial do teor de S é 0,0001%, mais preferencialmente é 0,0002% e ainda mais preferencialmente é 0,0003%.
[0051] Al: 0,005 a 0,100% Alumínio (Al) desoxida o material de aço. Se o teor de Al for muito 30 baixo, esse efeito não é obtido e a resistência SSC do material de aço diminui. Por outro lado, se o teor de Al for muito alto, surgem inclusões baseadas em óxido grosseiro e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de Al está dentro de um intervalo de 0,005 a 0,100%. Um limite inferior preferencial do teor de Al é 0,015% e mais preferencialmente 0,020%. Um limite superior preferencial do 5 teor de Al é 0,080% e mais preferencialmente 0,060%. Na presente descrição, o teor de “Al” significa “Al solúvel em ácido”, ou seja, o teor de “Al sol.”.
[0052] Cr: 0,10 a 1,50% Cromo (Cr) melhora a temperabilidade do material aço. Cr também aumenta a resistência ao amolecimento do revenimento do material de aço e 10 permite o revenimento em alta temperatura. Em resultado, a resistência SSC do material de aço diminui. Se o teor de Cr for muito baixo, esses efeitos não são obtidos. Por outro lado, se o teor de Cr for muito alto, a tenacidade e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de Cr está dentro de um intervalo de 0,10 a 1,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Cr é 0,25% e mais 15 preferencialmente 0,30%. Um limite superior preferencial do teor de C é 1,30%.
[0053] Mo: 0,25 a 1,50% Molibdênio (Mo) melhora a temperabilidade do material aço. Mo também forma carbetos finos e aumenta a resistência ao amolecimento por revenimento do material de aço. Em resultado, Mo aumenta a resistência SSC do 20 material de aço pelo revenimento em elevada temperatura. Se o teor de Mo for muito baixo, esses efeitos não são obtidos. Por outro lado, se o teor de Mo for muito alto, os efeitos supracitados são saturados. Portanto, o teor de Mo está dentro de um intervalo de 0,25 a 1,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Mo é 0,50% e mais preferencialmente é 0,65%. Um limite superior preferencial do teor de Mo é 25 1,30% e mais preferencialmente 1,25%.
[0054] Ti: 0,002 a 0,050% Titânio (Ti) forma nitretos e refina os grãos cristalinos pelo efeito de pinagem. Em resultado, a resistência do material de aço aumenta. Se o teor de Ti for muito baixo, esse efeito não é obtido. Por outro lado, se o teor de Ti for muito 30 alto, os nitretos de Ti se tornam grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de Ti está dentro de um intervalo de 0,002 a 0,050%. Um limite inferior preferencial do teor de Ti é 0,003% e mais preferencialmente 0,005%.
Um limite superior preferencial do teor de Ti é 0,030% e mais preferencialmente 0,020%. 5 [0055] N: 0,0100% ou menos Nitrogênio (N) é inevitavelmente contido. Em outras palavras, o teor de N é maior que 0%. N se combina com Ti para formar nitretos finos e refina os grãos cristalinos do material de aço pelo efeito de pinagem. Contudo, se o teor de N for muito alto, N formará nitretos grosseiros e a resistência SSC do material de 10 aço diminui. Portanto, o teor de N é 0,0100% ou menos. Um limite superior preferencial do teor de N é 0,0050% e mais preferencialmente 0,0040%. Para obter o efeito acima mais eficientemente, um limite inferior preferencial do teor de N é de 0,0005%, mais preferencialmente é de 0,0010% e ainda mais preferencialmente é de 0,0020%.
15 [0056] O: 0,0100% ou menos Oxigênio (O) é uma impureza. Em outras palavras, o teor de O é maior que 0%. Oxigênio (O) forma óxidos grosseiros e reduz a resistência à corrosão do material de aço. Portanto, o teor de O é 0,0100% ou menos. Um limite superior preferencial do teor de O é 0,0030% e mais preferencialmente é 0,0020%. De 20 preferência, o teor de O é o mais baixo possível. No entanto, se o teor de O for excessivamente reduzido, o custo de produção aumenta significativamente.
Portanto, ao levar em consideração a produção industrial, um limite inferior preferencial do teor de O é 0,0001%, mais preferencialmente é 0,0002% e ainda mais preferencialmente é 0,0003%.
25 [0057] O equilíbrio da composição química do material de aço de acordo com a presente modalidade é Fe e impurezas. Aqui, o termo “impurezas” refere-se aos elementos que, durante a produção industrial do material de aço, são misturados a partir do minério ou refugo que é usado como matéria prima do material de aço ou a partir do ambiente de produção ou semelhante, e que são permitidos dentro de 30 um intervalo que não afeta de forma adversa o material de aço de acordo com a presente modalidade.
[0058] [Quanto aos elementos opcionais] A composição química do material de aço que é descrito acima pode conter ainda B como um substituto para uma parte do Fe. 5 [0059] B: 0 a 0,0050% O Boro (B) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Em outras palavras, o teor de B pode ser 0%. Se contido, B dissolve-se no aço, aumenta a temperabilidade do material de aço e aumenta a resistência do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de B é contida, este efeito é obtido 10 até certo ponto. No entanto, se o teor de B for muito alto, formam-se nitretos grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de B está dentro de um intervalo de 0 a 0,0050%. Um limite inferior preferencial do teor de B é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,0001%, ainda mais preferencialmente é de 0,0003%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0007%.
15 No caso em que se pretende obter um limite de escoamento de 758 MPa ou mais, é preferencial que o material de aço contenha B em uma quantidade de 0,0001% ou mais. Quando B está contido em uma quantidade de 0,0001% ou mais, o limite de escoamento do material de aço é feito de forma estável de 758 MPa ou mais.
Portanto, em um caso em que o limite de escoamento está dentro de um intervalo 20 de 758 a menos de 862 MPa, um limite inferior preferencial do teor de B é 0,0001%, mais preferencialmente é 0,0003% e mais preferencialmente é 0,0007%. Um limite superior preferencial do teor de B é 0,0030% e mais preferencialmente é 0,0025%.
[0060] A composição química do material de aço descrito acima pode conter ainda um ou mais tipos do elemento selecionado do grupo que consiste em V e Nb 25 como um substituto para uma parte do Fe. Cada um desses elementos é um elemento opcional e aumenta a resistência SSC do material de aço.
[0061] V: 0 a 0,30% O Vanádio (V) é um elemento opcional e não precisa estar contido.
Em outras palavras, o teor de V pode ser 0%. Se estiver contido, V combina-se com 30 C ou N para formar carbetos, nitretos ou carbonitretos e semelhantes (doravante mencionados como “carbonitretos ou semelhantes”). Esses carbonitretos e semelhantes refinam a subestrutura do material de aço pelo efeito de pinagem e melhoram a resistência SSC do aço. V também forma carbetos finos durante o revenimento. Os carbetos finos aumenta a resistência ao amolecimento no 5 revenimento do material de aço e aumentam a resistência do material de aço. Além disso, como V também forma carbetos do tipo MC esféricos, o V suprime a formação de carbetos do tipo M2C acicular e, assim, aumenta a resistência SSC do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de V é contida, esses efeitos são obtidos até certo ponto. Contudo, se o teor de V for muito alto, a tenacidade do 10 material de aço diminui. Portanto, o teor de V está dentro do intervalo de 0 a 0,30%.
Um limite inferior preferencial do teor de V é maior do que 0%, mais preferencialmente é 0,01%, e mais preferencialmente é 0,02%. Um limite superior preferencial do teor de V é 0,20%, mais preferencialmente é 0,15% e ainda mais preferencialmente é 0,12%.
15 [0062] Nb: 0 a 0,100% O Nióbio (Nb) é um elemento opcional e não precisa estar contido.
Em outras palavras, o teor de Nb pode ser 0%. Se contido, o Nb forma carbonitretos e semelhantes. Esses carbonitretos e semelhantes refinam a subestrutura do material de aço pelo efeito de pinagem e aumentam a resistência SSC do material 20 de aço. Além disso, como Nb também forma carbetos do tipo MC esféricos, o Nb suprime a formação de carbetos do tipo M2C acicular e, assim, aumenta a resistência SSC do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Nb é contida, esses efeitos são obtidos até certo ponto. No entanto, se o teor de Nb for muito alto, formam-se carbonitretos e semelhantes em excesso e a resistência SSC 25 do material de aço diminui. Portanto, o teor de Nb está dentro do intervalo de 0 a 0,100%. Um limite inferior preferencial do teor de Nb é de 0%, mais preferencialmente é de 0,002%, ainda mais preferencialmente é de 0,003%, e ainda mais preferencialmente é de 0,007%. No caso em que se pretende obter um limite de escoamento de 758 MPa ou mais, é preferencial que o material de aço contenha 30 Nb em uma quantidade de 0,002% ou mais. Quando Nb está contido em uma quantidade de 0,002% ou mais, o limite de escoamento do material de aço é feita de forma estável de 758 MPa ou mais. Portanto, em um caso em que o limite de escoamento está dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa, um limite inferior preferencial do teor de Nb é 0,002%, mais preferencialmente é 0,003% e 5 mais preferencialmente é 0,007%. Um limite superior preferencial do teor de Nb é menor que 0,050%, mais preferencialmente é 0,035% e ainda mais preferencialmente é 0,030%.
[0063] A composição química do material de aço descrito acima pode conter ainda um ou mais tipos do elemento selecionado do grupo que consiste em Ca, Mg, 10 Zr e metal de terras raras (REM) como um substituto para uma parte do Fe. Cada um desses elementos é um elemento opcional e aumenta a resistência SSC do material de aço.
[0064] Ca: 0 a 0,0100% O Cálcio (Ca) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Em 15 outras palavras, o teor de Ca pode ser 0%. Se contido, Ca neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e, assim, aumenta a resistência SCC do material de aço.
Se mesmo uma pequena quantidade de Ca é contida, este efeito é obtido até certo ponto. No entanto, se o teor de Ca for muito alto, os óxidos do material aço se tornam grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor 20 de Ca está dentro do intervalo de 0 a 0,0100%. Um limite inferior preferencial do teor de Ca é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,0001%, ainda mais preferencialmente é de 0,0003%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0006%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0010%. Um limite superior preferencial do teor de Ca é 0,0025% e mais preferencialmente 0,0020%.
25 [0065] Mg: 0 a 0,0100% O Magnésio (Mg) é um elemento opcional e não precisa estar contido.
Em outras palavras, o teor de Mg pode ser 0%. Se contido, Mg neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e, assim, aumenta a resistência SCC do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Mg é contida, este efeito é obtido 30 até certo ponto. No entanto, se o teor de Mg for muito alto, os óxidos do material aço se tornam grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de Mg está dentro do intervalo de 0 a 0,0100%. Um limite inferior preferencial do teor de Mg é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,0001%, ainda mais preferencialmente é de 0,0003%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0006%, e 5 ainda mais preferencialmente é de 0,0010%. Um limite superior preferencial do teor de Mg é 0,0025% e mais preferencialmente é 0,0020%.
[0066] Zr: 0 a 0,0100% O Zircônio (Zr) é um elemento opcional e não precisa estar contido.
Em outras palavras, o teor de Zr pode ser 0%. Se contido, Zr neutraliza S no 10 material de aço ao formar sulfetos e, assim, aumenta a resistência SCC do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Zr é contida, este efeito é obtido até certo ponto. No entanto, se o teor de Zr for muito alto, os óxidos no material aço se tornam grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de Zr está dentro do intervalo de 0 a 0,0100%. Um limite inferior preferencial 15 do teor de Zr é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,0001%, ainda mais preferencialmente é de 0,0003%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0006%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0010%. Um limite superior preferencial do teor de Zr é 0,0025% e mais preferencialmente é 0,0020%.
[0067] Metal de terras raras (REM): 0 a 0,0100% 20 O metal de terras raras (REM) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Em outras palavras, o teor de REM pode ser 0%. Se contido, REM neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e, assim, aumenta a resistência SCC do material de aço. REM também combina-se a P no material de aço e suprime a segregação de P nas bordas de grãos cristalinos. Portanto, uma 25 diminuição na resistência SSC do material de aço que é devido à segregação de P é suprimida. Se mesmo uma pequena quantidade de REM é contida, esses efeitos são obtidos até certo ponto. No entanto, se o teor de REM for muito alto, os óxidos se tornam grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de REM está dentro do intervalo de 0 a 0,0100%. Um limite inferior preferencial 30 do teor de REM é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,0001%, ainda mais preferencialmente é de 0,0003%, e ainda mais preferencialmente é de 0,0006%. Um limite superior preferencial do teor de REM é 0,0025% e mais preferencialmente é 0,0020%.
[0068] Observe que, na presente descrição, o termo “REM” refere-se a um 5 ou mais tipos de elementos selecionados de um grupo constituído por escândio (Sc), que é o elemento com número atômico 21, ítrio (Y), que é o elemento com número atômico 39 e os elementos do lantânio (La) com número atômico 57 a lutécio (Lu) com número atômico 71 que são lantanoides. Além disso, na presente descrição, o termo “teor de REM” refere-se ao teor total desses elementos.
10 [0069] No caso em que dois ou mais tipos de elementos selecionados do grupo supracitado contendo Ca, Mg, Zr e REM estão contidos em combinação, o total dos teores destes elementos é de preferência de 0,0100% ou menos, e mais preferencialmente é de 0,0050% ou menos.
[0070] A composição química do material de aço descrito acima pode conter 15 ainda um ou mais tipos do elemento selecionado do grupo que consiste em Co e W como um substituto para uma parte do Fe. Cada um desses elementos é um elemento opcional que forma um revestimento de proteção contra corrosão em um ambiente ácido e suprime a penetração de hidrogênio no material de aço. Por meio disso, cada um desses elementos aumenta a resistência SSC do material de aço.
20 [0071] Co: 0 a 0,50% O cobalto (Co) é um elemento opcional e não precisa ser contido. Em outras palavras, o teor de Co pode ser 0%. Se contido, Co forma um revestimento de proteção contra corrosão em um ambiente ácido e suprime a penetração de hidrogênio no material de aço. Por meio disto, Co aumenta a resistência SSC do 25 material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Co é contida, este efeito é obtido até certo ponto. No entanto, se o teor de Co for muito alto, a temperabilidade do material de aço diminuirá e a resistência do material de aço diminuirá. Portanto, o teor de Co está dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Co é maior do que 0%, mais preferencialmente é 30 0,02%, e mais preferencialmente é 0,05%. Um limite superior preferencial do teor de Co é 0,45% e mais preferencialmente 0,40%.
[0072] W: 0 a 0,50% O Tungstênio (W) é um elemento opcional e não precisa estar contido.
Em outras palavras, o teor de W pode ser 0%. Se contido, W forma um revestimento 5 de proteção contra corrosão em um ambiente ácido e suprime a penetração de hidrogênio no material de aço. Por meio disto, W aumenta a resistência SSC do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de W é contida, este efeito é obtido até certo ponto. No entanto, se o teor de W for muito alto, formam-se carbetos grosseiros no material de aço e a resistência SSC do material de aço 10 diminui. Portanto, o teor de W está dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de W é maior do que 0%, mais preferencialmente é 0,02%, e mais preferencialmente é 0,05%. Um limite superior preferencial do teor de W é 0,45% e mais preferencialmente é 0,40%.
[0073] A composição química do material de aço descrito acima pode conter 15 ainda um ou mais tipos do elemento selecionado do grupo que consiste em Ni e Cu como um substituto para uma parte do Fe. Cada um desses elementos é um elemento opcional e aumenta a temperabilidade do material de aço.
[0074] Ni: 0 a 0,50% O Níquel (Ni) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Em 20 outras palavras, o teor de Ni pode ser 0%. Se contido, Ni aumenta a temperabilidade do material de aço e aumenta a resistência do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Ni é contida, este efeito é obtido até certo ponto. No entanto, se o teor de Ni for muito elevado, o NI promoverá a corrosão local e a resistência SSC do material de aço diminuirá. Portanto, o teor de Ni está 25 dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Ni é maior que 0% e mais preferencialmente 0,02%. Um limite inferior preferencial do teor de Ni é 0,35% e mais preferencialmente 0,25%.
[0075] Cu: 0 a 0,50% O Cobre (Cu) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Em 30 outras palavras, o teor de Cu pode ser 0%. Se contido, Cu aumenta a temperabilidade do material de aço e aumenta a resistência do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Cu é contida, este efeito é obtido até certo ponto. No entanto, se o teor de Cu for muito elevado, a temperabilidade do material de aço será muito alta e a resistência SSC do material de aço diminuirá. Portanto, 5 o teor de Cu está dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Cu é mais de 0% e mais preferencialmente é 0,02%. Um limite superior preferencial do teor de Cu é 0,35% e mais preferencialmente 0,25%.
[0076] [Quantidade de C dissolvido] O material de aço de acordo com a presente modalidade também 10 contém uma quantidade de C dissolvido dentro de um intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. Se a quantidade de C dissolvido for inferior a 0,010% em massa, a imobilização de deslocamentos no material de aço será insuficiente e a excelente resistência SCC não será obtida. Por outro lado, se a quantidade de C dissolvido for maior do que 0,050% em massa, inversamente, a resistência SSC do material 15 de aço diminuirá. Portanto, a quantidade de C dissolvido está dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. Um limite inferior preferencial da quantidade de C dissolvido é 0,020% em massa, e mais preferencialmente 0,030% em massa.
[0077] Uma quantidade de C dissolvido dentro do intervalo supracitado é obtida, por exemplo, controlando o tempo de espera no processo de revenimento 20 e controlando a taxa de resfriamento no processo de revenimento. A razão é como descrito abaixo.
[0078] A quantidade de C dissolvido é mais alta imediatamente após a têmpera. Imediatamente após a têmpera, o C é dissolvido, exceto por uma pequena quantidade dele que é precipitada como carbetos durante a têmpera. No processo 25 de revenimento posterior, parte do C precipita como carbetos como resultado de ser mantido para revenimento. Como resultado, a quantidade de C dissolvido diminui em direção à concentração de equilíbrio térmico em relação à temperatura de revenimento. Se o tempo de espera para o revenimento for muito curto, este efeito não será obtido e a quantidade de C dissolvido será muito alta. Por outro 30 lado, se o tempo de espera para o revenimento for muito longo, a quantidade de C dissolvido se aproximará da concentração de equilíbrio térmico mencionada anteriormente e dificilmente mudará. Portanto, na presente modalidade, o tempo de espera durante o revenimento está dentro do intervalo de 10 a 180 minutos.
[0079] Se a taxa de resfriamento durante o resfriamento após o revenimento 5 no processo de revenimento for lenta, o C dissolvido irá reprecipitar enquanto a temperatura estiver diminuindo. Nos métodos convencionais para produzir material de aço, visto que o resfriamento após o revenimento foi realizado permitindo que o material de aço esfrie, a taxa de resfriamento tem sido lenta. Consequentemente, a quantidade de C dissolvido foi quase 0% em massa. Portanto, na presente 10 modalidade, a taxa de resfriamento após o revenimento é aumentada e é obtida uma quantidade de C dissolvido dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa.
[0080] O método de resfriamento é, por exemplo, um método que realiza resfriamento forçado de um material de aço continuamente a partir da temperatura de revenimento para desse modo diminuir continuamente a temperatura da 15 superfície do material de aço. Exemplos desse tipo de tratamento de resfriamento contínuo incluem um método que esfria o material de aço por imersão em um banho de água, e um método que esfria o material de aço de forma acelerada, com resfriamento a água de chuveiro, resfriamento por nebulização ou por ar forçado.
[0081] A taxa de resfriamento após o revenimento é medida em uma região 20 que é mais lentamente resfriada dentro de uma seção transversal do material de aço que é revenido (por exemplo, no caso de resfriamento forçado de ambas as superfícies, a taxa de resfriamento é medida na parte central da espessura do material de aço). Especificamente, em um caso em que o material de aço é uma placa de aço, a taxa de resfriamento após o revenimento pode ser determinada 25 com base em uma temperatura medida por um termopar do tipo bainha que é inserido na porção central da espessura da placa de aço. Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço, a taxa de resfriamento após o revenimento pode ser determinada com base em uma temperatura medida por um termopar do tipo bainha que é inserido na porção central da espessura de parede do tubo de aço.
30 Além disso, em um caso de resfriamento forçado de apenas uma superfície de um lado do material de aço, a taxa de resfriamento após o revenimento pode ser determinada com base na temperatura da superfície no lado resfriado não forçado do material de aço que é medida por meio de um termômetro infravermelho do tipo sem contato. 5 [0082] A região de temperatura de 600°C a 200°C é uma região de temperatura em que a difusão de C é comparativamente rápida. Por outro lado, se a taxa de resfriamento após o revenimento for muito rápida, haverá muito pouco do C que se dissolveu após ser retido durante os precipitados de revenimento. Assim, em alguns casos, a quantidade de C dissolvido é excessiva. Portanto, na presente 10 modalidade, a taxa média de resfriamento na região de temperatura de 600°C a 200°C é 5 a 100°C/seg.
[0083] De acordo com o presente método, no material de aço de acordo com a presente modalidade, a quantidade de C dissolvido pode estar dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. No entanto, a quantidade de C dissolvido no material 15 de aço pode ser ajustada dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa por outro método.
[0084] [Método para calcular a quantidade de C dissolvido] O termo "quantidade de C dissolvido" significa a diferença entre a quantidade de C (% em massa) em carbetos no material de aço e o teor de C da 20 composição química do material de aço. A quantidade de C em carbetos no material de aço é determinada pela Fórmula (1) para a Fórmula (5) usando uma concentração de Fe <Fe>a, uma concentração de Cr <Cr>a, uma concentração de Mn <Mn>a, uma concentração de Mo <Mo>a, uma concentração <V>a e uma concentração de Nb <Nb>a em carbetos (cementita e carbetos do tipo MC) obtidos 25 como resíduo quando a análise do resíduo de extração é realizada no material de aço e uma concentração de Fe <Fe>b, uma concentração de Cr <Cr>b, uma concentração de Mn <Mn>b e uma concentração de Mo <Mo>b em cementita obtida realizando análise pontual por EDS com relação à cementita identificada por meio da observação TEM de um filme de réplica obtido por um método de extração 30 de réplica.
<Mo>c = (<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1) <Mo>d = <Mo>a-<Mo>c (2) <C>a = (<Fe>a/55,85+<Cr>a/52+<Mn>a/53,94+<Mo>c/95,9)/3×12 5 (3) <C>b = (<V>a/50,94+<Mo>d/95,9+<Nb>a/92,9)×12 (4) (quantidade de C dissolvido) = <C>-(<C>a+<C>b) (5) Note que, na presente descrição, o termo “cementita” significa carbetos contendo um teor de Fe de 50% em massa ou mais. Abaixo, o método 10 para calcular a quantidade de C dissolvido é descrito em detalhes.
[0085] [Determinação do teor de C do material de aço] Uma amostra de análise com a forma de um chip usinado é retirada do material de aço. Em um caso onde o material de aço é uma placa de aço, uma amostra de análise é retirada da parte central da espessura. Em um caso em que 15 o material de aço é um tubo de aço, uma amostra de análise é retirada de uma parte central da espessura da parede. O teor de C (% em massa) é analisado por um método de absorção por infravermelho por combustão de fluxo de oxigênio. O valor resultante foi considerado como sendo o teor de C (<C>) do material de aço.
[0086] [Cálculo da quantidade de C que precipita como carbetos (quantidade 20 C precipitada)] A quantidade de C precipitado é calculada pelos seguintes procedimentos de 1 a 4. Especificamente, no procedimento 1, é realizada uma análise de resíduos de extração. No procedimento 2, um método de réplica de extração usando um TEM e uma análise de concentração de elementos (doravante 25 mencionado como “análise EDS”) dos elementos na cementita é realizada por EDS.
No procedimento 3, o teor de Mo é ajustado. No procedimento 4, a quantidade de C precipitado é calculada.
[0087] [Procedimento 1. Determinação das quantidades residuais de Fe, Cr, Mn, Mo, V e Nb por análise de resíduos de extração] 30 No procedimento 1, carbetos no material de aço são capturados como resíduo, e os teores de Fe, Cr, Mn, Mo, V e Nb no resíduo são determinados. Neste documento, o termo “carbetos” é um termo genérico para cementita (carbetos do tipo M3C) e carbetos do tipo MC. O procedimento específico é o que se segue. Uma amostra cilíndrica com um diâmetro de 6 mm e um comprimento de 50 mm é 5 extraída do material de aço. Em um caso onde o material de aço é uma placa de aço, a amostra de teste cilíndrica é extraída de uma parte central da espessura de modo que o centro da espessura torna-se o centro da seção transversal. Em um caso em que o material de aço é um tubo de aço, a amostra de teste cilíndrica é extraída de uma parte central da espessura da parede do tubo de aço de maneira 10 que o centro da espessura da parede torna-se o centro da seção transversal. A superfície da amostra de teste cilíndrica é polida para remover cerca de 50 μm por eletropolimento preliminar para obter uma superfície recém-formada. A amostra de teste eletropolida é submetida à eletrólise em uma solução eletrolítica (10% de acetilacetona + 1% de tetra-amônio + metanol). A solução eletrolítica após a 15 eletrólise é passada através de um filtro de 0,2-μm para capturar resíduos. O resíduo obtido é submetido à decomposição ácida e as concentrações de Fe, Cr, Mn, Mo, V e Nb são determinadas em unidades de percentual em massa por espectrometria de emissão óptica por ICP (plasma indutivamente acoplado). As concentrações são definidas como <Fe>a, <Cr>a, <Mn>a, <Mo>a, <V>a e <Nb>a, 20 respectivamente.
[0088] [Procedimento 2. Determinação do teor de Fe, Cr, Mn e Mo em cementita pelo método de réplica de extração e EDS] No procedimento 2, o teor de cada um dos Fe, Cr, Mn e Mo na cementita é determinado. O procedimento específico é o que se segue. Uma 25 amostra de microteste é cortada do material de aço. Em um caso onde o material de aço é uma placa de aço, a amostra de microteste é cortada da parte central da espessura. Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço, a amostra de microteste é cortada da parte central da espessura da parede do tubo de aço. A superfície da amostra de microteste é finalizada por polimento espelhado. A 30 amostra de teste é imersa durante 10 minutos em um reagente de gravação nital a
3% para gravar a superfície. A superfície corroída é coberta com uma película de carbono depositada. A amostra de teste cuja superfície é coberta com o filme depositado é imersa em um reagente de gravação nital a 5% e mantida nela durante 20 minutos para fazer com que a película depositada se solte. O filme depositado 5 descascado é limpo com etanol e depois é recolhido com uma tela de folha e seco.
O filme depositado (filme de réplica) é observado usando um TEM e a análise pontual por EDS é realizada em relação a 20 partículas de cementita. A concentração de cada um dos elementos Fe, Cr, Mn e Mo é determinada em unidades de percentual em massa, considerando-se o total dos elementos de liga, 10 excluindo carbono na cementita como 100%. As concentrações são determinadas para 20 partículas de cementita e os valores médios aritméticos para os respectivos elementos são definidos como: <Fe>b, <Cr>b, <Mn>b e <Mo>b.
[0089] [Procedimento 3. Ajuste da quantidade de Mo] Em seguida, a concentração de Mo nos carbetos é determinada.
15 Neste caso, Fe, Cr, Mn e Mo concentram-se na cementita. Por outro lado, V, Nb e Mo concentram-se em carbetos do tipo MC. Em outras palavras, o Mo é concentrado em cementita e carbetos do tipo MC por meio de revenimento.
Portanto, a quantidade de Mo é calculada separadamente para cementita e para carbetos do tipo MC. Note que, em alguns casos, uma parte de V também se 20 concentra em cementita. No entanto, a quantidade de V que se concentra na cementita é insignificantemente pequena em comparação com a quantidade de V que se concentra em carbetos do tipo MC. Portanto, ao determinar a quantidade de C dissolvido, V é considerado como concentrado apenas em carbetos do tipo MC.
[0090] Especificamente, a quantidade de Mo que precipita como cementita 25 (<Mo>c) é calculada pela fórmula (1).
<Mo>c = (<Fe>a+<Cr>a+<Mn>a)×<Mo>b/(<Fe>b+<Cr>b+<Mn>b) (1)
[0091] Por outro lado, a quantidade de Mo que precipita como carbetos do tipo MC (<Mo>d) é calculada em unidades de percentual em massa pela Fórmula 30 (2).
<Mo>d = <Mo>a-<Mo>c (2)
[0092] [Procedimento 4. Cálculo da quantidade de C precipitado] A quantidade de C precipitado é calculada como o total da quantidade de C que precipita como cementita (<C>a) e a quantidade de C precipitando como 5 carbetos do tipo MC (<C>b). <C>a e <C>b são calculados em unidades de percentual em massa pela Fórmula (3) e Fórmula (4), respectivamente. Note que, a Fórmula (3) é uma fórmula que é derivada do fato de que a estrutura da cementita é uma estrutura do tipo M3C (M inclui Fe, Cr, Mn e Mo).
<C>a = (<Fe>a/55,85+<Cr>a/52+<Mn>a/53,94+<Mo>c/95,9)/3×12 10 (3) <C>b = (<V>a/50,94+<Mo>d/95,9+<Nb>a/92,9)×12 (4)
[0093] Assim, a quantidade de C precipitada é <C>a + <C>b.
[0094] [Cálculo da Quantidade de C dissolvido] A quantidade de C dissolvido (doravante também mencionada como 15 “<C>c”) é calculada em unidades de percentual em massa pela fórmula (5) como uma diferença entre o teor de C (<C>) e a quantidade precipitada de C do material de aço.
<C>c = <C>-(<C>a+<C>b) (5)
[0095] [Microestrutura] 20 A microestrutura do material de aço de acordo com a presente invenção é composta principalmente de martensita revenida e bainita revenida.
Mais especificamente, a razão volumétrica de martensita revenida e/ou bainita revenida na microestrutura é de 90% ou mais. Em outras palavras, o total das razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida na microestrutura é 25 de 90% ou mais. O balanço da microestrutura é, por exemplo, ferrita ou perlita. Se a microestrutura do material de aço contendo a composição química supracitada contiver martensita revenida e bainita revenida em uma quantidade equivalente a uma taxa de volume total de 90% ou mais, o limite de escoamento estará dentro do intervalo de 655 a menos de 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi) e o índice de 30 rendimento será de 85% ou mais.
[0096] Na presente modalidade, se o limite de escoamento estiver dentro do intervalo de 655 a menos que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi) e o índice de rendimento for 85% ou mais, assume-se que as razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida na microestrutura são de 90% ou mais. De preferência, 5 a microestrutura é composta apenas por martensita revenida e/ou bainita revenida.
Em outras palavras, as razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida na microestrutura podem ser de 100%.
[0097] Note que, o seguinte método pode ser adotado no caso de determinar as razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida por observação.
10 Em um caso onde o material de aço é um placa de aço, uma amostra tendo uma superfície de observação com dimensões de 10 mm na direção de rolagem e 10 mm na direção de espessura é cortada de uma porção central da espessura. Em um caso em que o material de aço é um tubo de aço, uma amostra tendo uma superfície de observação com dimensões de 10 mm na direção do eixo do tubo e 15 8 mm na direção de espessura de parede é cortada de uma porção central da espessura da parede.
[0098] Depois de polir a superfície de observação da amostra para obter uma superfície espelhada, a amostra é imersa por cerca de 10 segundos em um reagente de gravação nital para revelar a microestrutura por gravação. A superfície 20 de observação gravada é observada por meio de uma imagem secundária de elétrons obtida usando um microscópio eletrônico de varredura (MEV) e a observação é realizada por meio de 10 campos visuais. A área de cada campo visual é de 400 μm2 (ampliação de ×5000).
[0099] Em cada campo visual, a martensita revenida e a bainita revenida são 25 identificadas com base no contraste. É determinado o total das frações de área de martensita revenida e bainita revenida que são identificadas. Na presente modalidade, o valor da média aritmética dos totais das frações de área de martensita revenida e bainita revenida determinada em todos os campos visuais é tomado como a razão volumétrica de martensita revenida e bainita revenida.
30 [0100] [Forma do material de aço]
A forma do material de aço de acordo com a presente modalidade não é particularmente limitada. O material de aço é, por exemplo, um tubo de aço ou uma chapa de aço. Em um caso em que o material de aço é um tubo de aço para poços de petróleo, de preferência o material de aço é um tubo de aço sem costura. 5 Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço de poço de petróleo, a espessura de parede não é particularmente limitada. Uma espessura de parede preferencial é de 9 a 60 mm. O material de aço de acordo com a presente modalidade é, em particular, adequado para utilização como um tubo de aço de poço de petróleo de parede pesada. Mais especificamente, mesmo se o material 10 de aço de acordo com a presente modalidade é um tubo de aço de poço de petróleo tendo uma parede espessa de 15 mm ou mais ou, além disso, 20 mm ou mais, o material de aço exibe uma excelente resistência e resistência SSC.
[0101] [Limite de escoamento e índice de rendimento do material de aço] O limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente 15 modalidade está dentro de um intervalo de 655 a menos do que 862 Mpa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi), e o índice de rendimento do material de aço é de 85% ou mais.
Em suma, o material de aço de acordo com a presente modalidade tem um limite de escoamento de grau 95 ksi ou grau 110 ksi e um limite de escoamento de 85% ou mais.
20 [0102] O limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade é definido de acordo com ASTM E8 (2013). Especificamente, o limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade é definido para cada intervalo do limite de escoamento. Mais especificamente, em um caso em que o limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente 25 modalidade está dentro de um intervalo de 655 a menos de 758 MPa (grau de 95 ksi), o termo “limite de escoamento” significa a tensão quando o alongamento de 0,5% é obtido em um teste de tração (tensão de escoamento de 0,5%). Em um caso em que um limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade está dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa (grau 110 30 ksi), o termo “limite de escoamento” significa a tensão quando o alongamento de
0,7% é obtido em um teste de tração (tensão de escoamento de 0,7%).
[0103] Embora o material de aço de acordo com a presente modalidade tenha um limite de escoamento dentro do intervalo de 655 a menos do que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi), o material de aço também possui uma excelente 5 resistência SSC, satisfazendo as condições relativas à composição química, quantidade de C dissolvido e microestrutura, as quais são descritas acima.
[0104] O limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser determinado pelo método a seguir. Um teste de tensão é realizado de acordo com a ASTM E8 (2013). Uma amostra de teste de barra 10 redonda é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. Em um caso onde o material de aço é uma placa de aço, a amostra de teste de barra redonda é retirada da parte central da espessura. Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço, a amostra de teste de barra redonda é retirada da parte central da espessura da parede. Em relação ao tamanho da amostra de teste de 15 barra redonda, por exemplo, a amostra de teste de barra redonda tem um diâmetro de porção paralela de 6,35 mm e um comprimento de porção paralela de 35,6 mm.
Observe que a direção axial da amostra de teste de barra redonda é paralela à direção de rolagem do material de aço. Um teste de tração é realizado na atmosfera em temperatura normal (25°C) usando a amostra de teste de barra redonda.
20 [0105] Em um caso em que a tensão no momento de alongamento de 0,5% (0,5% de tensão de escoamento) obtida no teste de tração está dentro de um intervalo de 655 a menos de 758 MPa (grau 95 ksi), 0,5% de tensão de escoamento é definida como o limite de escoamento. Em um caso em que a tensão no momento do alongamento de 0,7% (tensão de escoamento de 0,7%) obtida no teste de tração 25 está dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa (grau de 110 ksi), a tensão de escoamento de 0,7% é definida como o limite de escoamento. Além disso, a tensão máxima durante o alongamento uniforme é definida a resistência à tração (MPa). O índice de rendimento (YR) (%) pode ser obtido por um limite de escoamento (YS) para a resistência à tração (TS) (YR = YS/TS).
30 [0106] O material de aço de acordo com a presente modalidade contém a composição química supracitada, contém uma quantidade de C dissolvido no intervalo de 0,010 a 0,050% em massa, tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos do que 862 MPa e tem um índice de rendimento de 85% ou mais. Neste respeito, quando os materiais de aço contêm a composição química 5 de acordo com a presente modalidade e a mesma microestrutura (fases), a densidade de deslocamento é considerada o fator dominante que determina o limite de escoamento.
[0107] Especificamente, a densidade de deslocamento de um material de aço que contém a composição química supracitada, contém uma quantidade de C 10 dissolvido no intervalo de 0,010 a 0,050% em massa, tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos de 758 MPa (grau 95 ksi), e tem um índice de rendimento de 85% ou mais dentro do intervalo de 1,0×1014 a menos de 4,4×1014 (m-2). Além disso, a densidade de deslocamento de um material de aço que contém a composição química supracitada, contém uma quantidade de C dissolvido no 15 intervalo de 0,010 a 0,050% em massa, tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa (grau 110 ksi), e tem um índice de rendimento de 85% ou mais dentro do intervalo de 4,4×1014 a menos de 6,5×1014 (m-2).
[0108] Por outro lado, a densidade de deslocamento de um material de aço que contém a composição química supracitada, contém uma quantidade de C 20 dissolvido no intervalo de 0,010 a 0,050% em massa, tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 862 a menos de 965 MPa (grau 125 ksi), e tem um índice de rendimento de 85% ou mais dentro do intervalo de 6,5×1014 a menos de 9,2×1014 (m-2). O material de aço de acordo com a presente modalidade contém a composição química supracitada, a quantidade de C dissolvido supracitada, o limite 25 de escoamento supracitado e o índice de rendimento supracitado.
Consequentemente, a densidade de deslocamento do material de aço de acordo com a presente modalidade difere da densidade de deslocamento de um material de aço que contém a composição química supracitada, a quantidade de C dissolvido supracitada e o índice de rendimento supracitado, mas tem um limite de 30 escoamento diferente.
[0109] A densidade de deslocamento do material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser determinado pelo método a seguir. Uma amostra de teste para uso na medição da densidade de deslocamento é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. Em um caso onde o material de aço é 5 uma placa de aço, a amostra é retirada da parte central da espessura. Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço, a amostra é retirada da parte central da espessura da parede. O tamanho da amostra de teste é, por exemplo, 20 mm de largura × 20 mm de comprimento × 2 mm de espessura. A direção da espessura da amostra de teste é a direção da espessura do material de aço (direção da 10 espessura da placa ou direção da espessura da parede). Nesse caso, a superfície de observação da amostra é uma superfície com um tamanho de 20 mm de largura × 20 mm de comprimento.
[0110] A superfície de observação da amostra é polida em espelho e, além disso, o eletropolimento é realizado usando uma solução de ácido perclórico a 10% 15 em volume (solvente de ácido acético) para remover a tensão na camada externa.
A superfície de observação após o tratamento é submetida a difração de raios X (DRX) para determinar a largura de meio valor ΔK dos picos dos planos (110), (211) e (220) da estrutura cúbica centrada no corpo (ferro).
[0111] Na DRX, a medição da largura de meio valor ΔK é realizada 20 empregando linhas CoKα como fonte de raios-X, 30 kV como tensão do tubo e 100 mA como corrente do tubo. Além disso, LaB6 (hexaboreto de lantânio) em pó é usado para medir uma largura de meio valor originária do difratômetro de raios-X.
[0112] A cepa não uniforme ε da amostra é determinada com base na largura de meio valor ΔK determinada pelo método supracitado e pela equação de 25 Williamson-Hall (Fórmula (6)).
ΔK×cosθ/λ = 0,9/D+2ε×sinθ/λ (6) Na fórmula (6), θ representa o ângulo de difração, λ representa o comprimento de onda do raio-X e D representa o diâmetro do cristalito.
[0113] Além disso, a densidade de deslocamento ρ (m-2) pode ser 30 determinada usando a cepa não uniforme obtida ε e Fórmula (7).
ρ = 14,4×ε2/b2 (7) Na Fórmula (7), b representa o vetor de Burgers (b = 0,248 (nm)) da estrutura cúbica centralizada no corpo (ferro).
[0114] [Resistência SSC do material de aço] 5 Como descrito acima, existe a possibilidade de que os deslocamentos obstruam o hidrogênio. Ou seja, considerou-se que quanto maior o limite de escoamento do material de aço, menor é a resistência SSC do material de aço obtido. Portanto, de acordo com a presente modalidade, excelente resistência SSC é definida para cada limite de escoamento. Especificamente, excelente resistência 10 SSC é definida como se segue.
[0115] [Resistência SSC quando o limite de escoamento é grau 95 ksi] Em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 95 ksi, a resistência SSC do material de aço pode ser avaliada por um teste DCB realizado de acordo com o “Método D” descrito na NACE TM0177-2005 e um 15 teste de Resistência SSC realizado de acordo com o “Método A” descrito na NACE TM0177-2005.
[0116] O teste DCB é realizado de acordo com o “Método D” descrito na NACE TM0177-2005. Especificamente, uma solução aquosa mista contendo 5,0 % em massa de cloreto de sódio e 0,5% em massa de ácido acético (solução A da 20 NACE) é usada como a solução de teste. Uma amostra de teste DCB ilustrada na FIG. 2A é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. Em um caso onde o material de aço é uma placa de aço, a amostra é retirada da parte central da espessura. Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço, a amostra é retirada da parte central da espessura da parede. A direção longitudinal 25 da amostra do teste DCB é paralela à direção de laminação do material de aço.
Uma cunha ilustrada na FIG. 2B também é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. A espessura t da cunha é de 3,12 (mm).
[0117] Referindo-se à FIG. 2A, a cunha supracitada foi conduzida entre as ramificações da amostra do teste DCB. A amostra de teste DCB na qual a cunha 30 foi conduzida é colocada em um recipiente de teste. Em seguida, a solução de teste supracitada é vertida no recipiente de teste de modo a deixar uma porção da fase de vapor e é adotada como o banho de teste. Após a desgaseificação do banho de teste, 1 atm de H2S é soprado no recipiente de teste para tornar o banho de teste um ambiente corrosivo. O interior do recipiente de teste é mantido a uma 5 temperatura de 24°C durante duas semanas (336 horas) enquanto se agita o banho de teste. Depois de mantido durante duas semanas, a amostra de teste DCB é retirada do recipiente de teste.
[0118] Foi inserido um pino em um furo formado na ponta das ramificações de cada amostra de teste DCB que foi obtida e foi aberta uma porção de entalhe 10 com uma máquina de teste de tensão e foi medida uma cunha que libera tensão P.
Além disso, o entalhe na amostra de teste DCB foi liberado no nitrogênio líquido e foi medido um comprimento de propagação de trincamento “a” com respeito à propagação de trincamento que ocorreu durante a imersão. O comprimento de propagação de trincamento “a” foi medido visualmente utilizando paquímetros. Foi 15 determinado um valor K1SSC (MPa√m) de tenacidade de fratura usando a Fórmula (8) com base na cunha de liberação de tensão P obtida e no comprimento de propagação de trincamento “a”. √ , ( ) √
[0119] 𝐾 = (8)
[0120] Na Fórmula (8), h representa a altura (mm) de cada ramificação da 20 amostra de teste DCB, B representa a espessura (mm) da amostra de teste DCB, e Bn representa a espessura da malha (mm) da amostra de teste DCB. Estes são definidos no "Método D" da NACE TM0177-2005.
[0121] O teste de resistência SSC a baixa temperatura é realizado de acordo com o “Método A” descrito em NACE TM0177-2005. Amostras de teste de barra 25 redonda são retiradas do material de aço de acordo com a presente modalidade.
No caso do material de aço ser uma chapa de aço, as amostras de barra redonda são retiradas de uma parte central da espessura. Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço, as amostras de barra redonda são retiradas da parte central da espessura da parede. O tamanho da amostra de barra redonda é, por exemplo,
6,35 mm de diâmetro, com um comprimento de porção paralela de 25,4 mm. A direção axial da amostra da barra redonda é paralela à direção de rolagem do material de aço.
[0122] Uma solução aquosa mista contendo 5,0 % em massa de cloreto de 5 sódio e 0,5% em massa de ácido acético (solução A da NACE) é usada como a solução de teste. Uma tensão equivalente a 95% da tensão de escoamento real é aplicada à amostra de barra redonda. A solução de teste em 4°C é derramada em um recipiente de teste para que a amostra de barra redonda à qual a tensão foi aplicada seja imersa no mesmo e isso seja adotado como um banho de teste. Após 10 a desgaseificação do banho de teste, gás de H2S a 1 atm é soprado no banho de teste e é saturado no banho de teste. O banho de teste no qual o gás de H2S a 1 atm foi soprado é mantido durante 720 horas (30 dias) a 4°C.
[0123] No material de aço de acordo com a presente modalidade, em um caso em que o limite de escoamento do material de aço é de grau de 95 ksi, o valor 15 de tenacidade de fratura K1SSC de determinado no teste DCB anterior é de 42,0 MPa√m ou mais e o trincamento não é confirmado após 720 horas (30 dias) decorridas na condição sob o teste de resistência SSC de baixa temperatura anterior.
[0124] [Resistência SSC quando o limite de escoamento é grau 110 ksi] 20 Em um caso em que o limite de escoamento do material de aço é de 110 ksi, a resistência SSC do material de aço pode ser avaliada por meio de um teste DCB de acordo com o “Método D” descrito na NACE TM0177-2005. O teste DCB é realizado de maneira semelhante ao teste DCB supracitado que é realizado quando o limite de escoamento é de 95 ksi, exceto que a espessura t da cunha é 25 de 2,92 (mm).
[0125] No material de aço de acordo com a presente modalidade, quando o limite de escoamento do material de aço é de grau 110 ksi, o valor K1SSC de tenacidade de fratura de determinado no teste DCB anterior é 27,5 MPa√m ou mais.
[0126] [Método de Produção] 30 Será descrito agora um método para produzir o material de aço de acordo com a presente modalidade. O método de produção descrito abaixo é um método para a produção de um tubo de aço sem costura como um exemplo do material de aço de acordo com a presente modalidade. O método para produzir um tubo de aço sem costura inclui um processo de preparação de uma casca oca 5 (processo de preparação), e um processo de submeter a casca oca a têmpera e revenimento para obter um tubo de aço sem costura (processo de têmpera e processo de revenimento). Observe que, um método para produzir o material de aço de acordo com a presente modalidade não é limitado ao método de produção descrito abaixo. Cada um desses processos é descrito em detalhes abaixo.
10 [0127] [Processo de Preparação] No processo de preparação, é preparado um material de aço intermediário contendo a composição química supracitada. O método não é particularmente limitado desde que o material de aço intermediário contenha a composição química supracitada. Como usado neste documento, o termo “material 15 de aço intermediário” refere-se a um material de aço em forma de placa em um caso onde o produto final é uma placa de aço, e refere-se a uma casca oca em um caso onde o produto final é um tubo de aço.
[0128] O processo de preparação pode incluir um processo no qual uma matéria-prima é preparada (processo de preparação de matéria-prima), e um 20 processo no qual a matéria-prima é submetida a trabalho a quente para produzir um material de aço intermediário (processo de trabalho a quente). Em seguida, um caso em que o processo de preparação inclui o processo de preparação da matéria- prima e o processo de trabalho a quente é descrito em detalhe.
[0129] [Processo de preparação da matéria-prima] 25 No processo de preparação da matéria-prima, uma matéria-prima é produzida usando aço fundido contendo a composição química supracitada. O método para produzir a matéria-prima não é particularmente limitado e pode ser usado um método bem conhecido. Especificamente, a peça fundida (uma placa, lupa ou tarugo) é produzida por uma processo de fundição contínua usando o aço 30 fundido. Pode ser produzido também um lingote por um processo de produção de lingote usando o aço fundido. Conforme necessário, a placa, lupa ou lingote pode ser submetido a desbaste para produzir um tarugo. A matéria-prima (uma placa, lupa ou tarugo) é produzida pelo processo descrito acima.
[0130] [Processo de trabalho a quente] 5 No processo de trabalho a quente, a matéria-prima que foi preparada é submetida a trabalho a quente para produzir um material de aço intermediário.
No caso em onde o material de aço é um tubo de aço sem costura, o material de aço intermediário corresponde a uma casca oca. Primeiro, o tarugo é aquecido no forno de aquecimento. Embora a temperatura de aquecimento não seja 10 particularmente limitada, por exemplo, a temperatura de aquecimento está dentro de um intervalo de 1100 a 1300°C. O tarugo que é extraído a partir do forno de aquecimento é submetido a trabalho a quente para produzir uma casca oca (tubo de aço sem costura). O método de realizar o trabalho a quente não é particularmente limitado e um método bem conhecido pode ser usado.
15 [0131] Por exemplo, o processo Mannesmann pode ser realizado conforme o trabalho a quente para produzir a casca oca. Neste caso, um tarugo redondo é laminado por perfuração usando uma perfuradora. Quando se realiza a laminação por perfuração, embora a razão de perfuração não seja particularmente limitada, a razão de perfuração está, por exemplo, dentro de um intervalo de 1,0 a 4,0. O 20 tarugo redondo que foi submetido a laminação por perfuração é ainda laminado a quente para formar uma casca oca usando um laminador contínuo, um redutor, um moinho de dimensionamento ou semelhante. A redução cumulativa de área no processo de trabalho a quente é, por exemplo, de 20 a 70%.
[0132] Uma casca oca pode ser produzida também a partir do tarugo por 25 outro método de trabalho a quente. Por exemplo, no caso de um material de aço de parede pesada de um comprimento curto tal como um acoplamento, uma casca oca pode ser produzida por forjamento, tal como por processo de Ehrhardt. Uma casca oca é produzida pelo processo acima. Embora não particularmente limitada, a espessura da parede da casca oca é, por exemplo, de 9 a 60 mm.
30 [0133] A casca oca produzida por trabalho a quente pode ser resfriada por ar (produto laminado). A casca oca produzida por trabalho a quente pode ser submetida a têmpera direta após trabalho a quente sem ser resfriada à temperatura normal ou pode ser submetida a têmpera após sofrer aquecimento suplementar (reaquecimento) após trabalho a quente. 5 [0134] No caso de realizar a têmpera direta ou têmpera após aquecimento suplementar, é preferencial parar o resfriamento pela metade durante o processo de têmpera ou conduzir resfriamento lento. Neste caso, o trincamento de têmpera pode ser suprimido. Em um caso onde a têmpera direta é realizada após trabalho a quente ou a têmpera é realizada após aquecimento suplementar após trabalho a 10 quente, pode-se realizar um tratamento de alívio de tensão (tratamento SR) em um momento que após a têmpera e antes do tratamento a quente do próximo processo.
Nesse caso, a tensão residual da casca oca pode ser eliminada.
[0135] Como descrito acima, um material de aço intermediário é preparado no processo de preparação. O material de aço intermediário pode ser produzido 15 pelo processo preferencial supracitado, ou pode ser um material de aço intermediário que foi produzido por terceiros, ou um material de aço intermediário que foi produzido em outra fábrica que não a fábrica na qual um processo de têmpera e processo de revenimento que são descritos mais tarde são realizados, ou em trabalhos diferentes. O processo de têmpera é descrito em detalhes abaixo.
20 [0136] [Processo de Têmpera] No processo de têmpera, o material de aço intermediário (casca oca) que foi preparado é submetido a têmpera. Na presente descrição, o termo "têmpera" significa resfriamento rápido do material de aço intermediário que está a uma temperatura não inferior ao ponto A3. A temperatura de têmpera preferencial 25 é de 850 a 1000°C. Em um caso em que a têmpera direta é realizada após o trabalho a quente, a temperatura de têmpera corresponde à temperatura da superfície do material intermediário que é medida por um termômetro colocado no lado de saída do aparelho que realiza o trabalho final a quente. Além disso, em um caso em que a têmpera é realizada após o aquecimento suplementar ser realizado 30 após o trabalho a quente, a temperatura de têmpera corresponde à temperatura do forno que realiza o aquecimento suplementar.
[0137] Se a temperatura de têmpera for muito alta, em alguns casos, os grãos γprévios tornam-se grossos e a resistência SSC do material de aço diminui.
Portanto, uma temperatura de têmpera no intervalo de 850 a 1000°C é preferencial. 5 [0138] O método de têmpera, por exemplo, resfria continuamente o material de aço intermediário (casca oca) a partir da temperatura inicial de têmpera e diminui continuamente a temperatura da superfície da casca oca. O método de realizar o tratamento de resfriamento contínuo não é particularmente limitado e um método bem conhecido pode ser usado. O método de realizar o tratamento de resfriamento 10 contínuo é, por exemplo, um método que resfria a casca oca imergindo a casca oca em um banho de água ou um método que resfria a casca oca de forma acelerada por resfriamento de água de chuveiro ou resfriamento por nebulização.
[0139] Se a taxa de resfriamento durante a têmpera é muito lenta, a microestrutura não se torna uma que é composta principalmente de martensita e 15 bainita e a propriedade mecânica definida na presente modalidade (ou seja, o limite de escoamento de grau 95 ksi ou grau 110 ksi e o índice de rendimento de 85% ou mais) não é obtida.
[0140] Portanto, como descrito acima, no método para produzir o material de aço de acordo com a presente modalidade, o material de aço intermediário é 20 rapidamente resfriado durante a têmpera. Especificamente, no processo de têmpera, a taxa média de resfriamento quando a temperatura superficial do material de aço intermediário (casca oca) está dentro da faixa de 800 a 500°C durante a têmpera é definido como uma taxa de resfriamento durante a têmpera CR800-500.
Mais especificamente, a taxa de resfriamento durante a têmpera CR800-500 é 25 determinada com base em uma temperatura medida em uma região que é mais lentamente resfriada dentro de uma seção transversal do material de aço intermediário que está sendo temperado (por exemplo, no caso de resfriamento forçado de ambas as superfícies, a taxa de resfriamento é medida na parte central da espessura do material de aço intermediário).
30 [0141] A taxa de resfriamento preferencial durante a têmpera CR800-500 é
300°C/min ou superior. Um limite inferior preferencial da taxa de resfriamento durante a têmpera CR800-500 é 450°C/min, e mais preferencialmente é 600°C/min.
Embora um limite superior da taxa de resfriamento durante a têmpera CR800-500 não seja particularmente definido, por exemplo, o limite superior é 60000°C/min.
5 [0142] De preferência, a têmpera é realizada após realizar uma pluralidade de vezes o aquecimento da casca oca na zona de austenita. Neste caso, a resistência SSC do material de aço aumenta, pois os grãos de austenita são refinados antes da têmpera. O aquecimento na zona de austenita pode ser repetido uma pluralidade de vezes ao realizar a têmpera uma pluralidade de vezes ou o 10 aquecimento na zona de austenita pode ser repetido uma pluralidade de vezes ao realizar a normalização e têmpera. A têmpera e revenimento descritos abaixo podem ser realizados em combinação uma pluralidade de vezes. Portanto, tanto a têmpera como o revenimento podem ser realizados uma pluralidade de vezes.
Neste caso, a resistência SSC do material de aço é adicionalmente reduzida. A 15 seguir, o processo de revenimento será descrito em detalhes.
[0143] [Processo de Revenimento] No processo de revenimento, o revenimento é realizado após a condução da têmpera supracitada. Na presente descrição, o termo “revenimento” significa reaquecer o material intermediário de aço após a têmpera a uma 20 temperatura que não exceda o ponto Ac1 e mantenha o material intermediário de aço nessa temperatura. A temperatura de revenimento é ajustada de forma adequada de acordo com a composição química do material de aço e o limite de escoamento que deve ser obtido. Neste documento, a temperatura de revenimento corresponde à temperatura do forno quando o material intermediário de aço após 25 a têmpera é aquecido e mantido na temperatura relevante.
[0144] Ou seja, no processo de revenimento de acordo com a presente modalidade, com respeito ao material de aço intermediário (casca oca) contendo a composição química supracitada, a temperatura de revenimento é ajustada de modo a ajustar o limite de escoamento do material de aço para dentro de um 30 intervalo de 655 a menos do que 862 MPa (grau 95 ksi ou grau 110 ksi). A seguir,
em um caso em que se pretende obter um limite de escoamento de grau 95 ksi e grau 110 ksi, a temperatura de revenimento é descrita em detalhes.
[0145] [Temperatura de revenimento quando o limite de escoamento é grau 95 ksi] 5 Quando pretende-se obter um limite de escoamento de grau 95 ksi (655 a menos de 758 MPa), uma temperatura de revenimento preferencial está dentro de um intervalo de 650 a 740°C. Se a temperatura de revenimento for muito alta, em alguns casos a densidade de deslocamento é reduzida demais e um limite de escoamento de 95 ksi não pode ser obtido. Em contraste, se a temperatura de 10 revenimento for muito lenta, em alguns casos a densidade de deslocamento não pode ser adequadamente reduzida. Nesses casos, o limite de escoamento do material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui.
[0146] Assim, no caso em que se pretende obter um limite de escoamento 15 de 95 ksi, é preferencial definir a temperatura de revenimento no intervalo de 650 a 740°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 95 ksi, um limite inferior mais preferencial da temperatura de revenimento é de 670°C, e ainda preferencialmente é 680°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 95 ksi, um limite superior mais preferencial da temperatura de revenimento é 730°C, 20 e ainda preferencialmente é 720°C.
[0147] [Temperatura de revenimento quando o limite de escoamento é grau 110 ksi] Quando pretende-se obter um limite de escoamento de grau 110 ksi (758 a menos de 862 MPa), uma temperatura de revenimento preferencial está 25 dentro de um intervalo de 650 a 720°C. Se a temperatura de revenimento for muito alta, em alguns casos a densidade de deslocamento é reduzida demais e um limite de escoamento de 110 ksi não pode ser obtido. Em contraste, se a temperatura de revenimento for muito lenta, em alguns casos a densidade de deslocamento não pode ser adequadamente reduzida. Nesses casos, o limite de escoamento do 30 material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui.
[0148] Assim, no caso em que se pretende obter um limite de escoamento de 110 ksi, é preferencial definir a temperatura de revenimento no intervalo de 650 a 720°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 110 ksi, um limite 5 inferior mais preferencial da temperatura de revenimento é de 660°C, e ainda preferencialmente é 670°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 110 ksi, um limite superior mais preferencial da temperatura de revenimento é 715°C, e ainda preferencialmente é 710°C.
[0149] Conforme descrito acima, no processo de revenimento de acordo com 10 a presente modalidade, a temperatura de revenimento é adequadamente controlada de acordo com o limite de escoamento que se pretende obter (grau 95 ksi e grau 110 ksi). Um versado na técnica será suficientemente capaz de fazer com que o limite de escoamento do material de aço contendo a composição química supracitada caia dentro do intervalo pretendido ajustando de modo 15 adequado o tempo de espera supracitado na temperatura de revenimento supracitada.
[0150] No processo de revenimento de acordo com a presente modalidade, um tempo de espera preferencial (tempo de revenimento) está dentro do intervalo de 10 a 180 minutos. Neste documento, o tempo de revenimento (tempo de espera) 20 significa o período de tempo do carregamento do material de aço intermediário no forno de tratamento até a extração.
[0151] Se o tempo de revenimento for muito curto, a quantidade de C dissolvido torna-se excessiva porque a precipitação de carbetos não se processa.
Mesmo se o tempo de revenimento for longo demais, não haverá quase nenhuma 25 mudança na quantidade de C dissolvido. Portanto, para controlar a quantidade de C dissolvido dentro de um intervalo adequado, o tempo de revenimento preferencial está dentro de um intervalo de 10 a 180 minutos.
[0152] Um limite inferior mais preferencial do tempo de revenimento é 15 minutos. Um limite superior mais preferencial do tempo de revenimento é 120 30 minutos e, mais preferencialmente, é 90 minutos. Observe que, em um caso em que o material de aço é um tubo de aço, em comparação com outras formas, variações de temperatura em relação ao tubo de aço podem ocorrer durante a retenção para revenimento. Por conseguinte, em um caso em que o material de aço é um tubo de aço, o tempo revenimento é preferencialmente ajustado dentro 5 de um intervalo de 15 a 180 minutos.
[0153] [Em relação ao resfriamento rápido após o revenimento] Convencionalmente, o resfriamento após o revenimento não foi controlado. Contudo, a região de temperatura de 600°C a 200°C é uma região de temperatura em que a difusão de C é comparativamente rápida. Portanto, se a taxa 10 de resfriamento do material de aço após o revenimento (ou seja, depois de ser mantido pelo tempo de espera supracitado na temperatura de revenimento supracitada) for lenta, quase todo o C que se dissolveu reprecipitará enquanto a temperatura estiver diminuindo. Em outras palavras, a quantidade de C dissolvido será aproximadamente 0% em massa. Portanto, na presente modalidade, o 15 material de aço intermediário (casca oca) após o revenimento é rapidamente resfriado.
[0154] Especificamente, no processo de revenimento, a taxa média de resfriamento quando a temperatura do material de aço intermediário (casca oca) está dentro do intervalo de 600 a 200°C após o revenimento é definida como uma 20 taxa de resfriamento após o revenimento CR600-200. No método para produzir o material de aço de acordo com a presente modalidade, a taxa de resfriamento após o revenimento CR600-200 é preferencialmente 5°C/seg ou superior. Por outro lado, se a taxa de resfriamento após o revenimento for muito rápida, em alguns casos, muito pouco do C que foi dissolvido precipitará, e a quantidade de C dissolvido será 25 excessiva. Nesse caso, a resistência SSC do material de aço diminui.
[0155] Portanto, na presente descrição, a taxa de resfriamento preferencial após o revenimento CR600-200 está dentro do intervalo de 5 a 100°C/seg. Um limite inferior mais preferencial da taxa de resfriamento após o revenimento CR600-200 é 10°C/seg, e mais preferencialmente é 15°C/seg. Um limite superior mais 30 preferencial da taxa de resfriamento após o revenimento CR600-200 é 50°C/seg, e mais preferencialmente é 40°C/seg. Observe que, no caso em que o revenimento seja realizado várias vezes, pode-se controlar o resfriamento após o revenimento final. Ou seja, o resfriamento após o revenimento, exceto para o revenimento final, pode ser realizado da mesma forma que o convencional. 5 [0156] Um método para resfriamento de modo que a taxa de resfriamento após o revenimento CR600-200 está dentro do intervalo de 5 a 100°C/seg não é particularmente limitada, e um método bem conhecido pode ser usado. O método de resfriamento é, por exemplo, um método que realiza o resfriamento forçado de uma casca oca continuamente a partir da temperatura de revenimento para desse 10 modo diminuir continuamente a temperatura da superfície da casca oca. Exemplos desse tipo de tratamento de resfriamento contínuo incluem um método que esfria a casca oca por imersão em um banho de água, e um método que esfria a casca oca de forma acelerada, com resfriamento a água de chuveiro, resfriamento por nebulização ou por ar forçado. Observe que, a taxa de resfriamento após o 15 revenimento CR600-200 é medida em uma região que é mais lentamente resfriada dentro de uma seção transversal do material de aço intermediário revenido (por exemplo, no caso de resfriamento forçado de ambas as superfícies, a taxa de resfriamento é medida na parte central da espessura do material de aço intermediário).
20 [0157] O material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser produzido pelo método de produção descrito acima. Foi descrito um método para produzir um tubo de aço sem costura descrito como um exemplo do método de produção supracitado. Contudo, o material de aço da presente de acordo com a presente invenção pode ser uma placa de aço ou outra forma. Um exemplo de um 25 método para produzir uma placa de aço ou um material de aço de outra forma também inclui, por exemplo, um processo de preparação, um processo de têmpera e um processo de revenimento, similarmente ao método de produção supracitado.
Contudo, o método de produção supracitada é um exemplo, e o material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser produzido por outro método de 30 produção.
[0158] Neste documento, a presente invenção é descrita mais especificamente a título de exemplos.
EXEMPLO 1
[0159] No Exemplo 1, foi investigada a resistência SSC de um material de 5 aço com um limite de escoamento de 95 ksi (655 a menos de 758 MPa).
Especificamente, os aços fundidos tendo as composições químicas mostradas na Tabela 1 foram produzidos.
[0160] [Tabela 1]
TABELA 1
Número Composição Química (Unidade é % em massa; balanço é Fe e impurezas)
de Teste C Si Mn P S Al Cr Mo Ti N O B V Nb Ca Mg Zr REM Co W Cu Ni
1-A 0,24 0,29 0,82 0,006 0,0030 0,026 1,00 0,25 0,008 0,0039 0,0017 - - - - - - - - - - -
1-B 0,26 0,23 0,42 0,008 0,0030 0,037 1,02 0,45 0,026 0,0033 0,0013 0,0011 0,10 0,027 0,0013 - - - - - - -
1-C 0,27 0,30 0,45 0,005 0,0020 0,037 0,50 1,20 0,007 0,0032 0,0014 0,0011 0,10 0,030 0,0014 - - - - - - -
1-D 0,24 0,28 0,26 0,001 0,0024 0,030 0,87 1,25 0,002 0,0040 0,0015 - 0,10 0,027 - - - - - - - -
1-E 0,28 0,24 0,60 0,003 0,0027 0,042 0,90 0,84 0,008 0,0045 0,0013 - - 0,031 - - - - - - - -
1-F 0,27 0,33 0,17 0,013 0,0021 0,020 0,97 0,80 0,023 0,0035 0,0014 0,0012 - 0,027 - - - - - - - -
1-G 0,24 0,33 0,67 0,015 0,0029 0,030 1,03 0,72 0,005 0,0015 0,0012 - - 0,025 0,0012 - - - - - - -
1-H 0,28 0,26 0,15 0,012 0,0019 0,040 0,96 0,72 0,011 0,0032 0,0011 - - 0,025 - 0,0013 - - - - - -
1-I 0,28 0,30 0,52 0,002 0,0028 0,030 0,85 0,66 0,021 0,0015 0,0012 - - 0,027 - - 0,0010 - - - - -
1-J 0,27 0,34 0,77 0,003 0,0023 0,040 1,04 0,83 0,006 0,0025 0,0012 - - 0,027 - - - 0,0012 - - - -
1-K 0,24 0,34 0,63 0,014 0,0025 0,030 0,99 1,21 0,004 0,0025 0,0013 - 0,09 0,027 - - - - 0,50 - - -
1-L 0,28 0,34 0,26 0,015 0,0019 0,030 1,03 0,84 0,017 0,0038 0,0014 - - 0,027 - - - - - 0,50 - -
1-M 0,26 0,22 0,44 0,012 0,0004 0,036 1,05 0,47 0,027 0,0041 0,0013 0,0012 - 0,027 - 0,0010 - - - - 0,02 -
1-N 0,27 0,30 0,42 0,007 0,0011 0,040 1,04 0,71 0,006 0,0019 0,0010 0,0013 0,10 0,030 - - - 0,0012 0,10 - - 0,03
1-O 0,27 0,29 0,46 0,001 0,0015 0,040 0,97 1,15 0,002 0,0025 0,0012 - 0,09 0,025 - - - - - - 0,03 -
1-P 0,28 0,23 0,56 0,002 0,0012 0,030 0,98 1,20 0,006 0,0025 0,0015 - 0,09 0,025 - - - - - - - 0,03
1-Q 0,27 0,25 0,94 0,011 0,0022 0,026 0,52 0,20 0,006 0,0032 0,0014 - - 0,027 0,0013 - - - - - - -
[0161] Um tarugo com um diâmetro externo de 310 mm foi produzido usando o aço fundido supracitado. O tarugo produzido foi aquecido a 1250°C, e então o tarugo foi laminado a quente para produzir um tubo de aço sem costura com um diâmetro externo de 244,48 mm e uma espessura de parede de 13,84 mm. Um 5 material de amostra com uma espessura de 13,84 mm em forma de placa foi retirado do tubo de aço sem costura produzido de modo que o material de amostra tenha um tamanho suficiente para retirar amostras para uso em testes de avaliação, que serão descritos mais tarde.
[0162] O obtido do material de amostra de cada número de teste foi 10 submetido a têmpera e revenimento. Especificamente, a têmpera e revenimento foram realizados uma vez nos materiais de amostra dos números de teste, excluindo os números de teste 1-16 e 1-25. Nos materiais de amostra dos Números de Teste 1-16 e 1-25, a têmpera e revenimento foram repetidos duas vezes.
[0163] Em termos mais específicos, os materiais de amostra dos números 15 de teste excluindo os Números de Teste 1-16 e 1-25 foram mantidos a uma temperatura de têmpera de 920°C durante 30 minutos. Depois de serem mantidos, os materiais de amostra dos números de teste excluindo os Testes de Número 1- 16 e 1-25 foram imersos em um banho de água para resfriamento a água. Neste momento, a taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) foi de 300°C/min. A 20 temperatura de têmpera foi ajustada para a temperatura do forno que realizou o aquecimento de têmpera. A taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) foi determinada a partir da temperatura medida por um termopar do tipo K de um tipo de bainha sendo inserido em uma porção central do material da amostra com antecedência.
25 [0164] Após a têmpera, os materiais da amostra dos números de teste, excluindo-se os Testes de Número 16 e 25, foram submetidos à revenimento. Para o revenimento, a temperatura de revenimento foi ajustada de modo que o limite de escoamento de grau 95 ksi (655 a menos do que 758 MPa) fosse atingido.
Especificamente, no revenimento realizado nos materiais de amostra de números 30 de teste, excluindo-se os Testes de Número 1-16 e 1-25, a temperatura de revenimento (°C) e o tempo de revenimento (min) foram como mostrados na Tabela
2.
[0165] Depois de realizar o tratamento térmico nas respectivas temperaturas de revenimento, os materiais de amostra dos números de teste, excluindo-se os 5 Testes de Número 1-16 e 1-25, foram resfriados. Para o resfriamento, os materiais da amostra foram submetidos a um resfriamento controlado por nebulização de água. A temperatura de revenimento foi ajustada para a temperatura do forno que realizou o revenimento. A taxa de resfriamento após o revenimento (CR600-200) foi determinada a partir da temperatura medida por um termopar do tipo K de um tipo 10 de bainha sendo inserido em uma porção central do material da amostra com antecedência. No revenimento realizado nos materiais de amostra dos números de teste, excluindo-se os Testes de Número 1-16 e 1-25, a taxa de resfriamento após o revenimento (CR600-200) (°C/seg) foi mostrada na Tabela 2.
[0166] Nos materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25, a 15 têmpera e revenimento foram repetidos duas vezes como descrito acima. Os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 foram mantidos a uma temperatura de têmpera de 920°C durante 10 minutos. Os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 após serem mantidos foram imersos em um banho de água para resfriamento a água. Neste momento, a taxa de resfriamento 20 durante a têmpera (CR800-500) foi de 300°C/min. Os materiais de amostra dos Números de Teste 1-16 e 1-25 submetidos a têmpera foram mantidos a uma temperatura de revenimento de 700°C durante 30 minutos de tempo de revenimento. Os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 depois de serem mantidos resfriaram até uma temperatura normal.
25 [0167] Depois de realizar a primeira têmpera e revenimento, os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 foram submetidos à segunda têmpera.
Especificamente, os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 foram mantidos a uma temperatura de têmpera de 900°C durante 30 minutos. Os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 após serem mantidos 30 foram imersos em um banho de água para resfriamento a água. Neste momento, a taxa de resfriamento durante a segunda têmpera (CR800-500) foi de 300°C/min.
[0168] Para o segundo revenimento, como no caso dos materiais de amostra dos números de teste, excluindo-se os Testes de Número 1-16 e 1-25, a temperatura de revenimento foi ajustada de modo que o limite de escoamento de 5 95 ksi (655 a menos de 758 MPa) fosse alcançado. Especificamente, no segundo revenimento realizado nos materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1- 25, a temperatura de revenimento (°C) e o tempo de revenimento (min) foram como mostrados na Tabela 2.
[0169] Depois de serem submetidos ao revenimento, os materiais de 10 amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 foram resfriados. Para o resfriamento, os materiais da amostra foram submetidos a um resfriamento controlado por nebulização de água. A taxa de resfriamento após revenimento (CR600-200) (°C/seg) dos materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25 foi como mostrada na Tabela 2. Para os materiais de amostra dos Testes de Número 1-16 e 1-25, a 15 temperatura do forno que realizou o aquecimento de têmpera também foi usada para a temperatura de têmpera. Da mesma forma, a temperatura do forno que realizou o revenimento também era usada para a temperatura de revenimento.
Além disso, as taxas de resfriamentos durante a primeira e segunda têmpera (CR800-500) foram determinadas a partir da temperatura medida por um termopar do 20 tipo K de um tipo de bainha sendo inserido em uma porção central do material da amostra com antecedência. Similarmente, as taxas de resfriamento após o primeiro e segundo revenimento (CR600-200) foram determinadas a partir da temperatura medida por um termopar do tipo K de um tipo de bainha sendo inserido em uma porção central do material da amostra com antecedência.
25 [0170] [Tabela 2]
TABELA 2
Densidade Teste de K1SSC (MPa√m) Temperatur Quantidade Tempo de CR600- de resistência Númer a de de C Revenime 200 YS TS YR Deslocam SSC de o de Aço Revenimen Dissolvido Valor nto (°C/seg (MPa) (MPa) (%) ento baixa 1 2 3 Teste to (% em Médio (min) ) (×1014×m- temperatur (°C) massa) 2) a
1-1 1-A 660 60 19,0 747 858 87 0,026 4,1 E 48,1 47,3 44,1 46,5
1-2 1-A 680 60 19,2 685 809 85 0,029 3,8 E 47,9 42,9 43,5 44,8
1-3 1-B 690 60 19,8 746 853 88 0,026 4,1 E 43,8 50,0 46,9 46,9
1-4 1-C 710 60 19,7 756 844 90 0,037 4,3 E 42,4 42,9 44,5 43,3
1-5 1-D 720 30 22,0 699 794 88 0,011 3,9 E 49,0 45,6 42,0 45,5
1-6 1-E 710 60 25,0 689 807 85 0,027 3,7 E 43,4 46,8 47,9 46,0
1-7 1-F 710 60 18,4 695 800 87 0,033 3,8 E 48,6 47,2 48,1 48,0
1-8 1-G 710 60 19,6 693 796 87 0,015 3,6 E 47,0 42,5 46,5 45,3
1-9 1-H 710 60 20,1 693 793 87 0,034 3,5 E 46,7 49,5 46,5 47,6
1-10 1-I 710 60 21,5 683 793 86 0,039 3,4 E 42,2 46,6 42,0 43,6
1-11 1-J 710 60 34,9 692 791 88 0,035 3,5 E 43,6 47,7 47,6 46,3
1-12 1-K 720 30 19,2 697 808 86 0,015 3,6 E 42,3 45,7 44,1 44,0
1-13 1-L 700 60 32,4 688 803 86 0,044 3,3 E 48,7 45,3 43,2 45,7
1-14 1-M 700 30 20,1 692 788 88 0,026 3,6 E 51,9 48,9 45,4 48,7
1-15 1-M 710 30 19,8 665 763 87 0,018 3,1 E 53,5 48,7 50,9 51,0
1-16 1-N 730 30 20,1 659 712 93 0,039 2,7 E 49,6 48,6 52,0 50,0
1-17 1-O 720 30 34,9 695 806 86 0,044 3,7 E 48,8 42,2 44,9 45,3
1-18 1-P 720 30 36,4 681 790 86 0,029 3,5 E 50,0 43,0 50,0 47,7
1-19 1-A 670 60 0,05 729 847 86 0,008 4,0 NA 32,3 35,1 37,8 35,1
1-20 1-A 680 60 0,05 680 802 85 0,002 3,4 NA 35,1 31,9 35,9 34,3
1-21 1-B 690 60 0,10 742 860 86 0,008 4,3 NA 31,8 31,8 30,0 31,2
1-22 1-C 710 60 0,10 756 847 89 0,003 4,2 NA 38,3 32,3 32,5 34,4
1-23 1-M 700 30 0,10 693 793 87 0,006 3,6 NA 38,3 39,5 40,1 39,3 1-24 1-M 710 30 0,40 667 760 88 0,008 3,2 NA 40,9 40,1 40,1 40,4 1-25 1-N 730 30 0,50 658 725 91 0,005 3,1 NA 37,6 39,7 39,7 39,0 1-26 1-A 680 60 110 687 812 85 0,054 3,5 NA 35,8 34,5 35,1 35,1 1-27 1-Q 650 60 18,4 742 887 84 0,012 4,5 NA 30,6 34,8 30,5 32,0
[0171] [Resultados da Avaliação] Um teste de tração, teste de determinação de microestrutura, teste de medição de quantidade de C dissolvido, teste de medição de densidade de 5 deslocamento, teste DCB e teste de resistência SSC de baixa temperatura descritos abaixo foram realizados nos materiais de amostra de cada número de teste após o revenimento supracitado.
[0172] [Teste de tração] Um teste de tração foi realizado de acordo com a ASTM E8 (2013).
10 Amostras de teste de tração de barra redonda com um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de 35 mm foram retiradas a partir da porção central da espessura dos materiais de amostra de cada número de teste. A direção axial de cada amostra de teste de barra redonda foi paralela à direção de laminação do material de amostra (a direção axial do tubo de aço sem costura). Foi realizado um teste de tração na 15 atmosfera em temperatura normal (25°C) usando cada número de teste das amostras de barra redonda e foram obtidos o limite de escoamento (MPa) e resistência à tração (MPa). Note que, no presente exemplo, a tensão no momento de 0,5% de alongamento (tensão de escoamento de 0,5 %) obtido no teste de tensão definido como o limite de escoamento para cada número de teste. Além 20 disso, a maior tensão durante o alongamento uniforme foi tomada como a resistência à tração. Uma razão do limite de escoamento para resistência à tração (YS/TS) foi adotada como o índice de rendimento (%). O limite de escoamento (YS), a resistência à tração (TS) e o índice de rendimento (YR) determinados são mostrados na Tabela 2.
25 [0173] [Teste de Determinação de Microestrutura]
Com respeito às microestruturas das placas de aço de cada número de teste, quando o limite de escoamento estava em um intervalo de 655 a menos que 758 MPa (grau 95 ksi) e o índice de rendimento foi de 85% ou mais, determinou-se que as razões volumétricas de martensita revenida e bainita 5 revenida foram 90% ou mais. Na microestrutura dos materiais de amostra de números de teste, excluindo-se os Testes de Número 1-27, as razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida foram de 90% ou mais.
[0174] [Quantidade de teste de medição de C dissolvido] Em relação aos materiais de amostra de cada número de teste, a 10 quantidade de C dissolvido (% em massa) foi medida e calculada pelo método de medição descrito acima. Observe que, o TEM usado foi o JEM-2010 fabricado pela JEOL Ltd., a tensão de aceleração foi definida em 200 kV. Para a análise pontual de EDS, a corrente de irradiação foi de 2,56 nA e a medição foi realizada por 60 segundos em cada ponto. As regiões de observação para a observação do TEM 15 foram 8 μm × 8 μm e a observação foi realizada com respeito a 10 campos visuais arbitrários. As quantidades residuais de cada elemento e as concentrações de cada elemento na cementita que foram usadas para calcular a quantidade de C dissolvido foram listadas na Tabela 3.
[0175] [Tabela 3] TABELA 3 Concentração em Quantidade Quantidade Residual Númer Cementita de C (% em massa) o de Aço (% em massa) Dissolvido Teste (% em Fe Cr Mn Mo V Nb Fe Cr Mn Mo massa) 1-1 1-A 2,2 0,46 0,11 0,21 - - 83,1 8,4 3,1 5,4 0,026 1-2 1-A 2,2 0,48 0,10 0,19 - - 80,8 10,8 2,5 5,9 0,029 1-3 1-B 2,3 0,37 0,10 0,24 0,065 0,027 82,7 8,5 2,6 6,1 0,026 1-4 1-C 2,2 0,23 0,10 0,36 0,065 0,023 81,5 10,4 2,5 5,7 0,037 1-5 1-D 2,1 0,47 0,11 0,21 0,071 0,021 84,8 7,7 2,7 4,8 0,011
1-6 1-E 2,5 0,42 0,11 0,35 - 0,021 83,7 9,0 2,4 4,9 0,027 1-7 1-F 2,4 0,40 0,12 0,30 - 0,022 81,9 9,6 2,6 5,9 0,033 1-8 1-G 2,0 0,50 0,15 0,34 - 0,023 83,8 7,7 2,7 5,8 0,015 1-9 1-H 2,5 0,43 0,15 0,27 - 0,022 83,1 8,9 2,9 5,2 0,034 1-10 1-I 2,4 0,49 0,15 0,27 - 0,022 84,1 7,3 2,5 6,1 0,039 1-11 1-J 2,2 0,48 0,10 0,33 - 0,023 84,5 8,9 2,2 4,5 0,035 1-12 1-K 2,0 0,43 0,12 0,27 0,071 0,025 82,5 8,9 2,6 6,0 0,015 1-13 1-L 2,3 0,52 0,11 0,25 - 0,022 85,0 8,4 2,3 4,3 0,044 1-14 1-M 2,2 0,50 0,10 0,33 - 0,023 81,6 10,4 2,5 5,6 0,026 1-15 1-M 2,2 0,56 0,11 0,35 - 0,028 84,3 7,3 2,9 5,5 0,018 1-16 1-N 2,1 0,45 0,11 0,24 0,061 0,024 83,3 10,2 2,4 4,0 0,039 1-17 1-O 2,0 0,43 0,13 0,25 0,071 0,024 83,2 8,9 2,8 5,1 0,044 1-18 1-P 2,2 0,47 0,10 0,36 0,071 0,024 82,3 9,5 2,2 6,0 0,029 1-19 1-A 2,2 0,54 0,11 0,28 - - 85,9 7,2 2,9 4,0 0,008 1-20 1-A 2,3 0,56 0,11 0,26 - - 85,8 7,2 2,9 4,1 0,002 1-21 1-B 2,5 0,42 0,10 0,21 0,061 0,028 79,0 14,0 2,8 4,2 0,008 1-22 1-C 2,6 0,23 0,11 0,39 0,063 0,024 83,2 9,9 2,5 4,4 0,003 1-23 1-M 2,2 0,60 0,12 0,39 - 0,023 85,6 7,4 3,0 4,1 0,006 1-24 1-M 2,2 0,53 0,11 0,43 - 0,026 82,4 11,0 2,1 4,5 0,008 1-25 1-N 2,6 0,47 0,11 0,23 0,063 0,024 83,7 9,5 2,3 4,5 0,005 1-26 1-A 2,0 0,46 0,09 0,12 - - 80,3 10,1 3,3 6,3 0,054 1-27 1-Q 2,8 0,44 0,11 0,15 - 0,021 86,8 8,5 2,6 2,0 0,012
[0176] [Teste de medição da densidade de deslocamento] Amostras de teste para uso na medição da densidade de deslocamento pelo método supracitado foram retiradas do material de amostra de cada número de teste. Além disso, a densidade de deslocamento (m-2) foi 5 determinada pelo método supracitado. A densidade de deslocamento determinada (×1014× m-2) é mostrada na Tabela 2.
[0177] [Teste DCB]
Com respeito aos materiais de amostra de cada número de teste, foi realizado um teste DCB de acordo com o “Método D” de NACE TM0177-2005, e foi avaliada a resistência SSC. Especificamente, três das amostras de teste DCB ilustradas na FIG. 2A foram extraídas a partir de uma porção central da espessura 5 do material de amostra de cada número de teste. As amostras de teste DCB foram tiradas de maneira que a direção longitudinal de cada amostra de teste DCB fosse paralela à direção de laminação do material de amostra (direção axial do tubo de aço sem costura). Uma cunha ilustrada na FIG. 2B foi adicionalmente retirada do material de amostra de cada número de teste. A espessura t da cunha era de 3,12 10 mm. A cunha supracitada foi introduzida entre as ramificações da amostra DCB.
[0178] Uma solução aquosa mista contendo 5,0 % em massa de cloreto de sódio e 0,5% em massa de ácido acético (solução A da NACE) foi usada como solução de teste. A solução de teste foi vertida no recipiente de teste que incluía a amostra DCB na qual a cunha havia sido inserida no interior de modo a deixar uma 15 parte da fase de vapor e foi adotada como banho de teste. Após a desgaseificação do banho de teste, 1 atm de H2S foi soprado no recipiente de teste para tornar o banho de teste um ambiente corrosivo. O interior do recipiente de teste foi mantido a uma temperatura de 24°C durante duas semanas (336 horas) enquanto se agita o banho de teste. Depois de mantido durante duas semanas, a amostra de teste 20 DCB foi retirada do recipiente de teste.
[0179] Foi inserido um pino em um furo formado na ponta dos braços de cada amostra de teste DCB que foi obtida e foi aberta uma porção de entalhe com uma máquina de teste de tensão, e foi medida uma cunha que libera tensão P.
Além disso, o entalhe na amostra de teste DCB sendo imerso no banho de teste foi 25 liberado no nitrogênio líquido e foi medido um comprimento de propagação de trincamento “a” com respeito à propagação de trincamento que ocorreu durante a imersão. O comprimento de propagação de trincamento “a” pode ser medido visualmente utilizando paquímetros. Foi determinado um valor K1SSC (MPa√m) de tenacidade de fratura usando a Fórmula (8) com base na cunha de liberação de 30 tensão P obtida e no comprimento de propagação de trincamento “a”. A média aritmética dos três valores de tenacidade de fratura K1SSC (MPa√m) foi determinada e definida como o valor de tenacidade de fratura K1SSC (MPa√m) do material de amostra do número de teste relevante. √ , ( ) √
[0180] 𝐾 = (8) 5 [0181] Na Fórmula (8), h (mm) representa a altura de cada ramificação da amostra de teste DCB, B (mm) representa a espessura da amostra de teste DCB e Bn (mm) representa a espessura de malha da amostra de teste DCB. Estes são definidos no "Método D" da NACE TM0177-2005.
[0182] Para o material de amostra de cada número de teste, os valores K1SSC 10 de tenacidade de fratura obtidos são mostrados na Tabela 2. Se o valor K1SSC de tenacidade de fratura que foi definido como descrito acima foi de 42,0 MPa√m ou mais, determinou-se que a resistência SSC era boa. Observe que, a folga entre as ramificações quando a cunha foi conduzida antes da imersão no banho do teste influencia o valor K1SSC. Consequentemente, a medição atual da folga entre os 15 braços foi realizada no avanço usando um micrômetro e foi confirmado também que a folga estava dentro do intervalo nos padrões API.
[0183] [Teste de resistência SSC de baixa temperatura] Com respeito aos materiais de amostra de cada número de teste, foi realizado um teste de resistência SSC de baixa temperatura de acordo com o 20 “Método A” de NACE TM0177-2005, e foi avaliada a resistência SSC.
Especificamente, três das amostras de barra redonda de cada um, com 6,35 mm de diâmetro em uma porção paralela e 25,4 mm em comprimento da porção paralela, foram retiradas de uma porção central da espessura do material de amostra de cada número de teste. A direção axial da amostra de teste de barra 25 redonda foi paralela à direção de laminação do material de amostra (a direção axial do tubo de aço sem costura). A tensão de tração foi aplicada na direção axial das amostras de barra redonda de cada número de teste. Nesse momento, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 95% da tensão de escoamento real de cada material de amostra de acordo com o Método A da NACE TM0177-2005.
[0184] Uma solução aquosa mista contendo 5,0 % em massa de cloreto de sódio e 0,5% em massa de ácido acético (solução A da NACE) foi usada como solução de teste. A solução de teste a 4°C foi vertida em três recipientes de teste e estes foram adotados como banhos de teste. As amostras de três barras redondas 5 às quais a tensão foi aplicada foram imersas individualmente em recipientes de teste mutuamente diferentes como banhos de teste. Após a desgaseificação de cada banho de teste, gás H2S a 1 atm foi soprado nos respectivos banhos de teste e saturados. Os banhos de teste nos quais o gás H2S a 1 atm foi saturado foram mantidos em espera a 4°C durante 720 horas.
10 [0185] Após imersão durante 720 horas, as amostras de barra redonda de cada número de teste foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após imersão durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu. Materiais de amostra para os quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras como 15 resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, materiais de amostra para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0186] [Resultados do Teste] Os resultados do teste são mostrados na Tabela 2.
20 [0187] Com referência à Tabela 1 e Tabela 2, as composições químicas dos materiais de amostra dos Números de Teste 1-1 a 1-18 foram apropriadas, o limite de escoamento estava no intervalo de 655 a menos que 758 MPa (grau 95 ksi) e o índice de rendimento foi 85% ou mais. Além disso, a quantidade de C dissolvido estava dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. Em consequência disto, 25 o valor K1SSC foi 42,0 MPa√m ou mais. Além disso, o trincamento não foi confirmado em todas as três amostras de teste no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Em outras palavras, excelente resistência SSC foi exibida. Observe que, a densidade de deslocamento dos materiais de amostra dos Testes de Número 1-1 a 1-18 estavam dentro do intervalo de 1,0×1014 a menos que 4,4×1014 30 m-2.
[0188] Por outro lado, para os materiais de amostra dos Números de Teste 1-19 e 1-25, a taxa de resfriamento após o revenimento (CR600-200) foi muito lenta.
Consequentemente, a quantidade de C dissolvido foi menos que 0,010% em massa. Em consequência disto, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi inferior a 5 42,0 Mpa√m e foi confirmado trincamento no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Em outras palavras, não foi exibida excelente resistência SSC.
Observe que, a densidade de deslocamento dos materiais de amostra dos Testes de Número 1-19 a 1-25 estavam dentro do intervalo de 1,0×1014 a menos que 4,4×1014 m-2.
10 [0189] Para o material de amostra dos Testes de Número 1-26, a taxa de resfriamento após o revenimento (CR600-200) foi muito rápida. Consequentemente, a quantidade de C dissolvido foi menor que 0,050% em massa. Em consequência disto, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi inferior a 42,0 Mpa√m e foi confirmado trincamento no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Em 15 outras palavras, não foi exibida excelente resistência SSC. Observe que, a densidade de deslocamento do material de amostra dos Testes de Número 1-26 estavam dentro do intervalo de 1,0×1014 a menos que 4,4×1014 m-2.
[0190] Para o material de amostra do Número de Teste 1-27, o teor de Mo foi muito elevado. Em consequência disto, o índice de rendimento foi inferior a 85%.
20 Em consequência disto, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi inferior a 42,0 Mpa√m e foi confirmado trincamento no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Em outras palavras, não foi exibida excelente resistência SSC.
Observe que a densidade de deslocamento do material de amostra dos Testes de Número 1-26 foi 4,4×1014 m-2 ou superior.
25 EXEMPLO 2
[0191] No Exemplo 2, foi investigada a resistência SSC de um material de aço com um limite de escoamento de 110 ksi (758 a menos de 862 MPa).
Especificamente, os aços fundidos tendo as composições químicas mostradas na Tabela 4 foram produzidos.
30 [0192] [Tabela 4]
TABELA 4
Número Composição Química (Unidade é % em massa; balanço é Fe e impurezas)
de C Si Mn P S Al Cr Mo Ti N O B V Nb Ca Mg REM Zr Co W Cu Ni
Teste
2-A 0,27 0,28 0,49 0,008 0,0019 0,027 1,04 0,71 0,020 0,0029 0,0010 0,0012 - 0,028 - - - - - - - -
2-B 0,27 0,30 0,42 0,007 0,0011 0,035 1,02 0,70 0,006 0,0025 0,0010 0,0013 0,10 0,030 - - - - - - - -
2-C 0,27 0,30 0,42 0,007 0,0011 0,040 0,55 1,25 0,006 0,0025 0,0010 0,0013 0,10 0,030 0,0012 - - - - - 0,02 -
2-D 0,27 0,30 0,42 0,007 0,0011 0,040 1,03 0,65 0,006 0,0020 0,0010 0,0013 0,10 0,030 - - - - 0,10 0,10 - -
2-E 0,27 0,29 0,41 0,007 0,0010 0,035 0,96 1,34 0,006 0,0025 0,0010 0,0012 0,10 0,025 - - - - - - - -
2-F 0,28 0,29 0,45 0,007 0,0010 0,035 0,51 1,06 0,004 0,0025 0,0010 0,0012 0,10 0,028 - - - - - - 0,03 -
2-G 0,28 0,27 0,47 0,007 0,0010 0,035 0,50 1,26 0,004 0,0025 0,0010 0,0012 0,10 0,028 - - - - - - - 0,03
2-H 0,25 0,34 0,35 0,007 0,0010 0,035 0,77 0,89 0,004 0,0025 0,0010 0,0012 0,10 0,028 0,0012 - - - - - - -
2-I 0,26 0,31 0,30 0,007 0,0010 0,035 1,11 0,79 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 0,10 0,025 - 0,0015 - - - - - -
2-J 0,29 0,25 0,37 0,007 0,0010 0,035 1,15 0,87 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 0,10 0,025 - - 0,0012 - - - - -
2-K 0,27 0,32 0,36 0,007 0,0010 0,035 1,12 1,22 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 0,10 0,025 - - - 0,0013 - - - -
2-L 0,27 0,31 0,43 0,007 0,0010 0,035 0,55 1,22 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 0,10 0,025 - - - - 0,10 - - -
2-M 0,27 0,33 0,36 0,007 0,0010 0,035 0,62 1,23 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 0,10 0,025 - - - - - 0,10 - -
2-N 0,27 0,31 0,34 0,007 0,0010 0,035 0,48 0,68 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 0,10 0,025 0,0012 - - - 0,10 - - -
2-O 0,27 0,28 0,48 0,007 0,0010 0,035 0,75 0,20 0,004 0,0025 0,0010 0,0010 - 0,025 - - - - - - - -
[0193] Um tarugo com um diâmetro externo de 310 mm foi produzido usando o aço fundido supracitado. O tarugo produzido foi aquecido a 1250°C, e então o tarugo foi laminado a quente para produzir um tubo de aço sem costura com um diâmetro externo de 244,48 mm e uma espessura de parede de 13,84 mm. Um 5 material de amostra com uma espessura de 13,84 mm em forma de placa foi retirado do tubo de aço sem costura produzido de modo que o material de amostra tenha um tamanho suficiente para retirar amostras para uso em testes de avaliação, que serão descritos mais tarde.
[0194] O obtido do material de amostra de cada número de teste foi 10 submetido a têmpera e revenimento. Especificamente, a têmpera e revenimento foram repetidos duas vezes nos materiais de amostra de cada número de teste. Em termos mais específicos, os materiais de amostra de cada número de teste foram mantidos a uma temperatura de têmpera de 920°C durante 10 minutos. Após o tempo de espera, os materiais de amostra de cada número de teste foram imersos 15 em banho de água para resfriamento em água. Neste momento, a taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) foi de 300°C/min. A temperatura de têmpera foi ajustada para a temperatura do forno que realizou o aquecimento de têmpera. A taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) foi determinada a partir da temperatura medida por um termopar do tipo K de um tipo de bainha sendo 20 inserido em uma porção central do material da amostra com antecedência.
[0195] Após a primeira têmpera, os materiais de amostra de cada número de teste foram submetidos ao primeiro revenimento. Para o primeiro revenimento, os materiais de amostra de cada número de teste foram mantidos a uma temperatura de revenimento de 700°C durante 30 minutos de tempo de revenimento e foram 25 deixados resfriar até uma temperatura normal. Neste documento, a temperatura do forno que realizou o revenimento também era usada para a temperatura de revenimento.
[0196] Depois de realizar a primeira têmpera e revenimento, os materiais de amostra de cada número de teste foram submetidos à segunda têmpera.
30 Especificamente, os materiais de amostra de cada número de teste foram mantidos a uma temperatura de têmpera de 900°C durante 30 minutos. Os materiais de amostra de cada número de teste após o tempo de espera foram imersos em banho de água para resfriamento em água. Neste momento, a taxa de resfriamento durante a segunda têmpera (CR800-500) foi de 300°C/min.
5 [0197] Após realizar a segunda têmpera, os materiais de amostra de cada número de teste foram submetidos ao segundo revenimento. Assim como no caso dos materiais de amostra de cada número de teste, a temperatura de revenimento foi ajustada de modo que o limite de escoamento de grau 110 ksi (758 a menos de 862 MPa) fosse alcançado. Especificamente, no segundo revenimento realizado 10 nos materiais de amostra de cada número de teste, a temperatura de revenimento (°C) e o tempo de revenimento (min) foram como mostrados na Tabela 5.
[0198] Após serem submetidos ao revenimento, os materiais de amostra de cada número de teste foram resfriados. Para o resfriamento, os materiais de amostra de cada número de teste foram submetidos a um resfriamento controlado 15 por nebulização de água. A taxa de resfriamento após revenimento (CR600-200) (°C/seg) dos materiais de amostra de cada número de teste foi como mostrado na Tabela 5. Note que, as taxas de resfriamento após o primeiro e segundo revenimento (CR600-200) foram determinadas a partir da temperatura medida por um termopar do tipo K de um tipo de bainha sendo inserido em uma porção central do 20 material da amostra com antecedência.
[0199] [Tabela 5]
TABELA 5
Densidade K1SSC(MPa√m) Temperatur Quantidade Tempo de de Númer a de CR600- de C Revenime YS TS YR Deslocam o de Aço Revenimen 200 Dissolvido Valor nto (MPa) (MPa) (%) ento 1 2 3 Teste to (°C/seg) (% em Médio (min) (×1014×m- (°C) massa) 2)
2-1 2-A 670 30 19,3 817 897 91 0,024 6,0 32,3 29,7 29,5 30,5
2-2 2-A 675 30 19,7 816 899 91 0,027 5,9 29,0 29,7 29,5 29,4
2-3 2-A 680 30 20,0 798 883 90 0,037 5,0 34,1 32,2 32,2 32,8
2-4 2-B 700 30 20,5 800 876 91 0,037 5,2 34,1 36,8 39,7 36,9
2-5 2-B 710 30 19,4 779 855 91 0,029 4,6 34,3 35,1 35,2 34,9
2-6 2-C 700 30 21,0 807 876 92 0,032 5,2 34,4 34,6 37,4 35,5
2-7 2-C 710 30 22,5 772 855 90 0,047 4,5 37,4 39,6 36,3 37,8
2-8 2-D 700 30 21,4 807 876 92 0,047 5,4 34,5 35,1 36,8 35,5
2-9 2-D 710 30 19,3 786 855 92 0,050 5,1 39,7 38,9 34,7 37,8
2-10 2-E 710 30 32,8 774 835 93 0,022 4,8 34,8 35,6 35,3 35,2
2-11 2-F 710 30 43,9 773 850 91 0,031 4,6 35,5 35,5 36,3 35,8
2-12 2-G 710 30 36,6 780 846 92 0,033 4,8 35,1 36,5 34,7 35,4
2-13 2-H 710 30 38,6 772 855 90 0,012 4,6 34,3 34,4 36,1 34,9
2-14 2-I 710 30 39,6 780 856 91 0,025 4,7 35,7 34,5 35,2 35,1
2-15 2-J 710 30 35,2 762 843 90 0,048 4,5 35,2 36,0 36,0 35,7
2-16 2-K 710 30 38,4 775 850 91 0,016 4,7 34,2 35,8 36,7 35,6
2-17 2-L 710 30 44,4 762 826 92 0,017 4,6 35,2 34,9 36,9 35,7
2-18 2-M 710 30 43,5 760 841 90 0,016 4,4 35,4 35,3 34,1 34,9
2-19 2-N 710 30 39,6 774 842 92 0,028 4,8 35,6 34,1 35,9 35,2
2-20 2-A 670 30 0,4 813 899 90 0,005 5,6 23,2 26,6 29,1 26,3
2-21 2-A 675 30 0,4 813 898 91 0,004 5,3 23,1 29,2 23,2 25,2
2-22 2-A 680 30 0,4 800 889 90 0,003 5,0 23,3 27,9 29,1 26,8
2-23 2-B 700 30 0,5 820 896 92 0,006 6,3 24,7 26,4 28,0 26,4 2-24 2-B 710 30 0,3 786 862 91 0,004 4,7 24,7 29,1 28,0 27,3 2-25 2-C 700 30 0,4 814 903 90 0,005 5,8 24,6 27,8 27,8 26,7 2-26 2-C 710 30 0,4 779 862 90 0,004 4,7 24,7 29,2 25,6 26,5 2-27 2-D 700 30 0,3 814 889 92 0,005 5,6 24,7 28,0 26,3 26,3 2-28 2-D 710 30 0,4 793 862 92 0,005 5,3 26,6 26,5 26,4 26,5 2-29 2-A 675 30 115,0 803 890 90 0,065 5,1 23,2 23,1 23,5 23,3 2-30 2-O 675 30 31,7 760 844 90 0,036 4,6 26,5 26,4 26,3 26,4
[0200] [Resultados da Avaliação] Um teste de tração, teste de determinação de microestrutura, teste de medição de quantidade de C dissolvido, teste de medição de densidade de deslocamento e teste DCB descritos abaixo foram realizados nos materiais de 5 amostra de cada número de teste após o revenimento supracitado.
[0201] [Teste de tração] Um teste de tração foi realizado de acordo com a ASTM E8 (2013).
Amostras de teste de tração de barra redonda com um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de 35 mm foram retiradas a partir da porção central da espessura dos 10 materiais de amostra de cada número de teste. A direção axial de cada amostra de teste de barra redonda foi paralela à direção de laminação do material de amostra (a direção axial do tubo de aço sem costura). Foi realizado um teste de tração na atmosfera em temperatura normal (25°C) usando cada número de teste das amostras de barra redonda e foram obtidos o limite de escoamento (MPa) e 15 resistência à tração (MPa). Note que, no presente exemplo, a tensão no momento de 0,7% de alongamento obtido no teste de tensão definido como o limite de escoamento para cada número de teste. Além disso, a maior tensão durante o alongamento uniforme foi tomada como a resistência à tração. Uma razão do limite de escoamento para resistência à tração (YS/TS) foi adotada como o índice de 20 rendimento (%). O limite de escoamento (YS), a resistência à tração (TS) e o índice de rendimento (YR) determinados são mostrados na Tabela 5.
[0202] [Teste de Determinação de Microestrutura] Com respeito às microestruturas das placas de aço de cada número de teste, quando o limite de escoamento estava em um intervalo de 758 a menos que 862 MPa (grau 110 ksi) e o índice de rendimento foi de 85% ou mais, 5 determinou-se que as razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida foram 90% ou mais. Na microestrutura dos materiais de amostra de todos os números de teste, as razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida foram de 90% ou mais.
[0203] [Quantidade de teste de medição de C dissolvido] 10 Em relação aos materiais de amostra de cada número de teste, a quantidade de C dissolvido (% em massa) foi medida e calculada pelo método de medição descrito acima. Observe que, o TEM usado foi o JEM-2010 fabricado pela JEOL Ltd., a tensão de aceleração foi definida em 200 kV. Para a análise pontual de EDS, a corrente de irradiação foi de 2,56 nA e a medição foi realizada por 60 15 segundos em cada ponto. As regiões de observação para a observação do TEM foram 8 μm × 8 μm e a observação foi realizada com respeito a 10 campos visuais arbitrários. As quantidades residuais de cada elemento e as concentrações de cada elemento na cementita que foram usadas para calcular a quantidade de C dissolvido foram listadas na Tabela 6.
20 [0204] [Tabela 6] TABELA 6 Concentração em Quantidad Quantidade Residual Númer Cementita e de C (% em massa) o de Aço (% em massa) Dissolvido Teste Fe Cr Mn Mo V Nb Fe Cr Mn Mo (% em massa) 2-1 2-A 2,6 0,48 0,09 0,22 - 0,025 81,3 10,9 2,5 5,2 0,024 2-2 2-A 2,6 0,48 0,10 0,20 - 0,026 81,0 10,9 2,5 5,6 0,027 2-3 2-A 2,3 0,52 0,10 0,26 - 0,022 83,3 8,6 2,6 5,5 0,037 2-4 2-B 2,2 0,46 0,10 0,22 0,066 0,023 81,5 10,4 2,5 5,7 0,037
2-5 2-B 2,2 0,43 0,13 0,27 0,063 0,024 84,0 8,6 2,7 4,6 0,029 2-6 2-C 2,4 0,24 0,11 0,25 0,068 0,026 85,3 8,1 2,1 4,5 0,032 2-7 2-C 2,3 0,21 0,10 0,22 0,071 0,017 85,0 7,3 2,6 5,1 0,047 2-8 2-D 2,2 0,32 0,11 0,20 0,071 0,023 82,9 9,7 2,3 5,0 0,047 2-9 2-D 2,1 0,32 0,11 0,25 0,068 0,025 82,0 9,4 2,5 6,1 0,050 2-10 2-E 2,4 0,47 0,11 0,21 0,071 0,022 83,1 8,6 3,0 5,3 0,022 2-11 2-F 2,4 0,45 0,12 0,21 0,070 0,021 85,2 7,6 2,5 4,7 0,031 2-12 2-G 2,4 0,45 0,15 0,19 0,071 0,025 84,0 7,7 2,8 5,5 0,033 2-13 2-H 2,4 0,47 0,11 0,12 0,071 0,021 84,8 7,7 2,7 4,8 0,012 2-14 2-I 2,2 0,47 0,11 0,22 0,063 0,028 84,8 7,1 2,9 5,1 0,025 2-15 2-J 2,3 0,45 0,11 0,23 0,072 0,021 84,3 7,3 2,9 5,5 0,048 2-16 2-K 2,4 0,46 0,11 0,27 0,072 0,021 84,4 7,2 2,9 5,5 0,016 2-17 2-L 2,5 0,44 0,11 0,23 0,063 0,021 83,9 7,7 2,9 5,5 0,017 2-18 2-M 2,5 0,45 0,11 0,22 0,071 0,021 84,3 7,4 2,9 5,5 0,016 2-19 2-N 2,1 0,45 0,11 0,35 0,065 0,021 84,0 7,5 2,9 5,5 0,028 2-20 2-A 2,7 0,51 0,11 0,26 - 0,023 85,9 7,2 2,9 4,0 0,005 2-21 2-A 2,7 0,52 0,11 0,26 - 0,024 83,4 9,7 2,8 4,0 0,004 2-22 2-A 2,7 0,54 0,11 0,26 - 0,028 78,3 14,8 2,8 4,1 0,003 2-23 2-B 2,5 0,55 0,11 0,23 0,061 0,024 83,5 9,7 2,4 4,4 0,006 2-24 2-B 2,4 0,56 0,11 0,26 0,077 0,023 85,6 7,3 2,9 4,2 0,004 2-25 2-C 2,6 0,38 0,10 0,26 0,070 0,025 83,5 9,6 3,0 3,9 0,005 2-26 2-C 2,6 0,38 0,11 0,28 0,069 0,028 85,5 7,1 2,9 4,5 0,004 2-27 2-D 2,5 0,55 0,11 0,23 0,061 0,024 83,3 10,2 2,4 4,0 0,005 2-28 2-D 2,4 0,56 0,11 0,26 0,077 0,023 85,4 7,2 2,9 4,5 0,005 2-29 2-A 2,1 0,46 0,10 0,19 - 0,025 80,3 10,1 3,3 6,3 0,065 2-30 2-O 2,3 0,47 0,12 0,29 - 0,021 81,9 9,6 2,6 5,9 0,036
[0205] [Teste de medição da densidade de deslocamento] Amostras de teste para uso na medição da densidade de deslocamento pelo método supracitado foram retiradas do material de amostra de cada número de teste. Além disso, a densidade de deslocamento (m-2) foi determinada pelo método supracitado. A densidade de deslocamento determinada (×1014× m-2) é mostrada na Tabela 5.
[0206] [Teste DCB] 5 Com respeito aos materiais de amostra de cada número de teste, foi realizado um teste DCB de acordo com o “Método D” de NACE TM0177-2005, e foi avaliada a resistência SSC. Especificamente, o teste DCB foi realizado de maneira semelhante ao Exemplo 1, exceto que a espessura t da cunha descrita na FIG. 2B foi de 2,92 (mm). A média aritmética dos três valores de tenacidade de fratura K1SSC 10 (MPa√m) foi determinada e definida como o valor de tenacidade de fratura K1SSC (MPa√m) do material de amostra do número de teste relevante.
[0207] Para o material de amostra de cada número de teste, os valores K1SSC de tenacidade de fratura obtidos são mostrados na Tabela 5. Se o valor K1SSC de tenacidade de fratura que foi definido como descrito acima foi de 27,5 MPa√m ou 15 mais, determinou-se que a resistência SSC era boa. Observe que, a folga entre as ramificações quando a cunha foi conduzida antes da imersão no banho do teste influencia o valor K1SSC. Consequentemente, a medição atual da folga entre os braços foi realizada no avanço usando um micrômetro e foi confirmado também que a folga estava dentro do intervalo nos padrões API.
20 [0208] [Resultados do Teste] Os resultados do teste são mostrados na Tabela 5.
[0209] Com referência à Tabela 4 e Tabela 5, as composições químicas dos materiais de amostra dos Números de Teste 2-1 a 2-19 foram apropriadas, o limite de escoamento estava no intervalo de 758 a menos que 862 MPa (grau 110 ksi) e 25 o índice de rendimento foi 85% ou mais. Além disso, a quantidade de C dissolvido estava dentro do intervalo de 0,010 a 0,050% em massa. Em resultado, o valor K1SSC foi 27,5 MPa√m ou mais e foi exibida uma excelente resistência SSC.
Observe que, a densidade de deslocamento dos materiais de amostra dos Testes de Número 2-1 a 2-19 estavam dentro do intervalo de 4,4×1014 a menos que 30 6,5×1014 m-2.
[0210] Por outro lado, para os materiais de amostra dos Números de Teste 2-20 e 2-28, a taxa de resfriamento após o revenimento (CR600-200) foi muito lenta.
Consequentemente, a quantidade de C dissolvido foi menos que 0,010% em massa. Em resultado, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi menor do que 27,5 5 MPa√m e a excelente resistência SSC não foi exibida. Observe que, a densidade de deslocamento dos materiais de amostra dos Testes de Número 2-20 a 2-28 estavam dentro do intervalo de 4,4×1014 a menos que 6,5×1014 m-2.
[0211] Para o material de amostra dos Testes de Número 2-29, a taxa de resfriamento após o revenimento (CR600-200) foi muito rápida. Consequentemente, 10 a quantidade de C dissolvido foi menor que 0,050% em massa. Em resultado, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi menor do que 27,5 MPa√m e a excelente resistência SSC não foi exibida. Observe que, a densidade de deslocamento do material de amostra dos Testes de Número 2-29 estavam dentro do intervalo de 4,4×1014 a menos que 6,5×1014 m-2.
15 [0212] Para o material de amostra do Número de Teste 2-30, o teor de Mo foi muito elevado. Em resultado, o valor K1SSC de tenacidade de fratura foi menor do que 27,5 MPa√m e a excelente resistência SSC não foi exibida. Observe que, a densidade de deslocamento do material de amostra dos Testes de Número 2-30 estavam dentro do intervalo de 4,4×1014 a menos que 6,5×1014 m-2.
20 [0213] Uma modalidade da presente invenção foi descrita acima. No entanto, a modalidade descrita acima é meramente um exemplo para implementar a presente invenção. Consequentemente, a presente invenção não está limitada à modalidade acima e a modalidade acima pode ser modificada adequadamente e implementada dentro de uma variação que não se desvia da essência da presente 25 invenção.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[0214] O material de aço de acordo com a presente invenção é amplamente aplicável à materiais utilizados em um ambiente ácido e de preferência pode ser utilizado como um material de aço para poços de petróleo que é utilizado em um 30 ambiente de poço de petróleo, e ainda de preferência, pode ser utilizado como tubos de aço de poço de petróleo, tal como revestimento, tubulação e oleodutos.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES
1. Material de aço, caracterizado pelo fato de que compreende: uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,50%, Si: 0,05 a 0,50%, Mn: 0,05 a 1,00%, P: 0,030% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,10 a 1,50%, Mo: 0,25 a 1,50%, Ti: 0,002 a 0,050%, N: 0,0100% ou menos, O: 0,0100% ou menos, B: 0 a 0,0050%, V: 0 a 0,30%, Nb: 0 a 0,100%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 0 a 0,0100%, metal de terras raras: 0 a 0,0100%, Co: 0 a 0,50%, W: 0 a 0,50%, Ni: 0 a 0,50%, Cu: 0 a 0,50%, e com o balanço sendo Fe e impurezas, uma quantidade de C dissolvido dentro de um intervalo de 0,010 a 0,050% em massa, um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a menos de 862 MPa, e um índice de rendimento de 85% ou mais.
2. Material de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição química contém: B: 0,0001 a 0,0050%.
3. Material de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a composição química contém um ou mais tipos de elementos selecionados de um grupo que consiste em: V: 0,01 a 0,30%, e Nb: 0,002 a 0,100%.
4. Material de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a composição química contém um ou mais tipos de elementos selecionados de um grupo que consiste em: Ca: 0,0001 a 0,0100%, Mg: 0,0001 a 0,0100%, Zr: 0,0001 a 0,0100%, e metal de terras raras: 0,0001 a 0,0100%.
5. Material de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a composição química contém um ou mais tipos de elementos selecionados de um grupo que consiste em: Co: 0,02 a 0,50%, e W: 0,02 a 0,50%.
6. Material de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a composição química contém um ou mais tipos de elementos selecionados de um grupo que consiste em: Ni: 0,02 a 0,50%, e Cu: 0,02 a 0,50%.
7. Material de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o limite de escoamento está dentro do intervalo de 655 a menos que 758 MPa.
8. Material de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o limite de escoamento está dentro do intervalo de 758 a menos que 862 MPa.
9. Material de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o material de aço é um tubo de aço de poço de petróleo.
10. Material de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o material de aço é um tubo de aço sem costura.
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