BR112020023809B1 - Tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera, e método para fabricar o mesmo - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um tubo de aço inoxidável sem emenda para produtos tubulares da indústria petrolífera tendo uma tensão de rendimento de 758 MPa ou mais, e excelente resistência à fissuração da corrosão sob estresse por sulfeto. Um método de fabricação de um referido tubo de aço inoxidável martensítico sem emenda também é provido. O tubo de aço inoxidável martensítico sem emendas para produtos tubulares da indústria petrolífera tem uma composição que contém, % em massa, C: 0,010% ou mais, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,50%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Ni: 4,6 a 8,0%, Cr: 10,0 a 14,0%, Mo: 1,0 a 2,7%, Al: 0,1% ou menos, V: 0,005 a 0,2%, N: 0,1% ou menos, Ti: 0,010 a 0,054%, Cu: 0,01 a 1,0%, e Co: 0,01 a 1,0%. C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N e Ti satisfazem as relações predeterminadas, e o equilíbrio é Fe e impurezas imprevistas. O tubo de aço inoxidável martensítico sem emendas tem uma tensão de rendimento de 758 MPa ou mais.

Description

Campo técnico

[0001] A presente invenção se refere a um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para uso em aplicações em poços de petróleo bruto e gás natural (aqui abaixo, referido apenas como "produtos tubulares para a indústria petrolífera"), e a um método para fabricar um referido tubo de aço inoxidável martensítico sem costura. Particularmente, a invenção se refere a um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera tendo uma tensão de escoamento YS de 758 MPa ou mais, e excelente resistência ao trincamento por corrosão sob tensão sulfeto (“sulfide stress corrosion cracking resistance” - resistência SSC) em um ambiente contendo sulfeto de hidrogênio (H2S), e a um método para fabricar um referido tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera.

Técnica anterior

[0002] Os preços crescentes do petróleo bruto e uma redução es perada nos recursos do petróleo no futuro próximo iniciaram um desenvolvimento ativo de produtos tubulares para a indústria petrolífera para uso nas aplicações que eram inimagináveis no passado, por exemplo, tais como em campos de petróleo profundos, e em campos de petróleo e campos de gás de petróleo de ambientes muito corrosivos contendo gás dióxido de carbono, íons de cloro e sulfeto de hidrogênio. O material dos tubos de aço para os produtos tubulares para a indústria petrolífera pretendido para esses ambientes necessita alta resistência, e excelente resistência à corrosão.

[0003] Os produtos tubulares para a indústria petrolífera usados para mineração de campos de petróleo e campos de gás de um ambiente contendo gás dióxido de carbono, íons de cloro, e similares tipi-camente usam tubulações de aço inoxidável martensítico 13% Cr. Também há o desenvolvimento global de campos de petróleo em am-bientes muito corrosivos contendo sulfeto de hidrogênio. Consequentemente, a necessidade por resistência SSC é alta, e há um uso cres-cente de uma tubulação de aço inoxidável martensítico 13%Cr melhorada de um teor reduzido de C e teores aumentados de Ni e Mo.

[0004] PTL 1 descreve uma composição usando um aço à base de 13% Cr como uma composição básica, em que C está contido em um teor muito menor do que nos aços inoxidáveis comuns, e Ni, Mo e Cu estão contidos de modo a satisfazer Cr + 2Ni + 1,1Mo + 0,7Cu <32,5. A composição também contém pelo menos um de Nb: 0,20% ou menos, e V: 0,20% ou menos de modo a satisfazer a condição Nb + V >0,05%. Declara-se em PTL 1 que isto proverá alta resistência e uma tensão de escoamento de 965 MPa ou mais, alta dureza com uma energia de absorção Charpy em -40°C de 50 J ou mais, e desejável resistência à corrosão.

[0005] PTL 2 descreve um tubo de aço inoxidável martensítico à base de 13% Cr de uma composição contendo carbono em um teor ultrabaixo de 0,015% ou menos, e 0,03% ou mais de Ti. Declara-se em PTL 2 que este tubo de aço inoxidável tem alta resistência com uma tensão de escoamento na ordem de 95 ksi, baixa dureza com um HRC de menos do que 27, e excelente resistência SSC. PTL 3 descreve um aço inoxidável martensítico que satisfaz 6,0 <Ti/C <10,1, onde Ti/C tem uma correlação com um valor obtido pela subtração de uma tensão de escoamento a partir de uma resistência à tensão. Declara-se em PTL 3 que esta técnica, com um valor obtido pela subtração de uma tensão de escoamento a partir de uma resistência à tensão sendo de 20,7 MPa ou mais, pode reduzir a variação da dureza que prejudica a resistência SSC.

[0006] PTL 4 descreve um aço inoxidável martensítico contendo Mo em um teor limitado de Mo >2,3 - 0,89Si + 32.2C, e tendo uma microestrutura metálica composta principalmente de martensita reve- nida, carbetos que se precipitaram durante o revenimento, e compostos intermetálicos tais como uma fase Laves e uma fase d formada como precipitados finos durante o revenimento. Declara-se em PTL 4 que o aço produzido por esta técnica alcança alta resistência com um limite de tensão 0,2% de 860 MPa ou mais, e tem excelente resistência à corrosão causada por dióxido de carbono e resistência e resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Lista de Citação Literatura de Patentes

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

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

[0009] PTL 3: WO2008/023702

[0010] PTL 4: WO2004/057050

Sumário da invenção Problema técnico

[0011] O desenvolvimento de recentes campos de petróleo e cam pos de gás é feito em ambientes muito corrosivos contendo CO2, Cl-, e H2S. As concentrações crescentes de H2S devido ao envelhecimento também preocupam. Necessita-se que os tubos de aço para produtos tubulares para a indústria petrolífera para uso nesses ambientes tenham, portanto, excelente resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SSC), além da resistência à corrosão por dióxido de carbono. No entanto, a técnica descrita em PTL 1, a qual descreve um aço com excelente resistência à corrosão causada por CO2, não leva em consideração a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto, e não se pode concluir que o aço te- nha resistência à corrosão em um ambiente muito corrosivo.

[0012] PTL 2 declara que a resistência ao trincamento por corro são sob tensão por sulfeto pode ser mantida sob uma tensão aplicada de 655 MPa em uma atmosfera de uma solução aquosa 5% NaCl (H2S: 0,10 bar) tendo um pH ajustado de 3,5. O aço descrito em PTL 3 tem resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto em uma atmosfera de uma solução aquosa 20% NaCl (H2S: 0,03 bar, CO2 bal.) tendo um pH ajustado de 4,5. O aço descrito em PTL 4 tem resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto em uma atmosfera de uma solução aquosa 25% NaCl (H2S: 0,03 bar, CO2 bal.) tendo um pH ajustado de 4,0. No entanto, esses pedidos de patente não levam em consideração a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto em atmosferas diferentes daquelas descritas acima e não pode ser concluído que os aços descritos nesses pedidos de patente tenham o nível de resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto que possa aguentar os ambientes muito corrosivos muito exigentes da atualidade.

[0013] Consequentemente, é um objetivo da presente invenção prover um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera tendo uma tensão de escoamento de 758 MPa ou mais, e excelente resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. A invenção também pretende prover um método para fabricar um referido tubo de aço inoxidável martensí- tico sem costura.

[0014] Conforme usado no presente documento, "excelente resis tência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto" significa que uma peça de teste mergulhada em uma solução de teste (uma solução aquosa de NaCl 20 % em peso; temperatura líquida: 25°C; H2S: 0,1 bar; CO2 bal.) tendo um pH ajustado de 4,0 com adição de acetato de sódio e ácido acético não fissure mesmo depois de 720 ho- ras sob uma tensão aplicada igual a 90% da tensão de escoamento.

Solução para o Problema

[0015] De modo a alcançar os objetivos anteriores, os presentes inventores conduziram estudos intensivos dos efeitos de vários elementos da liga na resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SSC) em um ambiente corrosivo contendo CO2-, Cl-- e H2S, usando um tubo de aço inoxidável à base de 13% Cr como uma composição básica. Os estudos verificaram que um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera tendo a resistência desejada, e excelente resistência SSC em um ambiente corrosivo contendo CO2-, Cl-- e H2S, e em um ambiente sob uma tensão aplicada próxima à tensão de escoamento pode ser provido quando o aço contém C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, N e Ti, e, opcionalmente, Nb e W, em quantidades ajustadas que satisfazem as relações adequadas, e quando o aço é submetido a têmpera e revenimento adequados.

[0016] A presente invenção é baseada nesta constatação, e foi completada depois de estudos adicionais. Especificamente, a essência da presente invenção é como a seguir.

[0017] [1] Um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura pa ra produtos tubulares da indústria petrolífera tendo uma composição compreendendo, em % em massa, C: 0,010% ou mais, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,50%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Ni: 4,6 a 8,0%, Cr: 10,0 a 14,0%, Mo: 1,0 a 2,7%, Al: 0,1% ou menos, V: 0,005 a 0,2%, N: 0,1% ou menos, Ti: 0,010 a 0,054%, Cu: 0,01 a 1,0%, e Co: 0,01 a 1,0%, no qual as seguintes fórmulas (1) e (2) satisfazem a fórmula (3) abaixo, e o equilíbrio é Fe e impurezas imprevistas,

[0018] O tubo sem costura de aço inoxidável martensítico tendo uma tensão de escoamento de 758 MPa ou mais. Fórmula (1) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (2) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514

[0019] Nas fórmulas, C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N e Ti representam o teor de cada elemento em % em massa, e o teor é 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos. Fórmula (3) -0,600 <fórmula (1) <-0,250, e - 0,400 <fórmula (2) <0,100

[0020] [2] O tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para a indústria petrolífera de acordo com o item [1], em que a composição ainda compreende, % em massa, pelo menos um selecionado a partir de Nb: 0,1% ou menos, e W: 1,0% ou menos.

[0021] [3] O tubo sem costura de aço inoxidável martensítico para produtos tubulares para a indústria petrolífera de acordo com o item [1] ou [2], em que a composição ainda compreende, % em massa, um ou mais selecionados a partir de Ca: 0,010% ou menos, REM: 0,010% ou menos, Mg: 0,010% ou menos, e B: 0,010% ou menos.

[0022] [4] Um método para fabricação de um tubo de aço inoxidá vel martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera, o método compreendendo: formar um tubo de aço a partir de um material do tubo de aço da composição de qualquer um dos itens [1] a [3]; temperar o tubo de aço ao aquecer o tubo de aço até uma temperatura igual ou maior do que um ponto de transformação de Ac3 e resfriar o tubo de aço até uma temperatura de parada do resfriamen- to de 100°C ou menos; e revenir o tubo de aço em uma temperatura igual ou menor do que um ponto de transformação de Ac1.

Efeitos vantajosos da invenção

[0023] A presente invenção permitiu a produção de um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera tendo excelente resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SSC) em um ambiente corrosivo contendo CO2-, Cl-- e H2S-, e alta resistência com uma tensão de escoamento YS de 758 MPa ou mais.

Descrição das modalidades

[0024] A seguir se descreve as razões para especificação da com posição de um tubo de aço da presente invenção. A seguir, "%" significa percentual em massa, a menos que declarado de outra forma.

[0025] C: 0,010% ou mais

[0026] C tem o efeito de prover uma quantidade eficaz de Cr, e assegurar a resistência à corrosão. Para este fim, o teor de C é limitado a 0,010% ou mais. No entanto, quando C está contido em quantidades em excesso, a dureza aumenta, e o aço se torna mais suscetível ao trincamento por sob tensão por sulfeto. Por esta razão, C está contido em uma quantidade de desejavelmente 0,040% ou menos. Isto é, o teor de carbono preferido é de 0,010 a 0,040%.

[0027] Si: 0,5% ou menos

[0028] Si age como um agente desoxidante, e está contido em uma quantidade de desejavelmente 0,05% ou mais. Um teor de Si de mais do que 0,5% prejudica a resistência à corrosão por dióxido de carbono e a trabalhabilidade a quente. Por esta razão, o teor de Si é limitado a 0,5% ou menos. A partir do ponto de vista de se prover resistência de forma estável, o teor de Si é preferivelmente de 0,10% ou mais, e é preferivelmente de 0,30% ou menos.

[0029] Mn: 0,05 a 0,50%

[0030] Mn é um elemento que melhora a trabalhabilidade a quente e a resistência, e está contido em uma quantidade de 0,05% ou mais para prover a resistência necessária. Quando adicionado em quantidades em excesso, no entanto, Mn se precipita em MnS, e prejudica a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Por esta razão, o teor de Mn é limitado a 0,05 a 0,50%. Preferivelmente, o teor de Mn é de 0,40% ou menos. Preferivelmente, o teor de Mn é de 0,10% ou mais.

[0031] P: 0,030% ou menos

[0032] P é um elemento que prejudica resistência à corrosão por dióxido de carbono, resistência à corrosão por pites e resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto, e deve desejavelmente ser contido em uma quantidade menor possível na presente invenção. No entanto, um teor de P excessivamente pequeno aumenta o custo de fabricação. Por esta razão, o teor de P é limitado a 0,030% ou menos, que é uma faixa de teor que não causa um grave dano das características, e é economicamente prático nas aplicações industriais. Preferivelmente, o teor de P é de 0,015% ou menos.

[0033] S: 0,005% ou menos

[0034] S é um elemento que seriamente prejudica a trabalhabilida- de a quente, e deve ser desejavelmente contido em uma quantidade menor possível. Um teor de S reduzido de 0,005% ou menos permite a produção de tubos usando um processo comum, e o teor de S é limitado a 0,005% ou menos na presente invenção. Preferivelmente, o teor de S é de 0,002% ou menos.

[0035] Ni: 4,6 a 8,0%

[0036] Ni fortalece o revestimento protetor, e melhora a resistência à corrosão. Ni também aumenta a resistência do aço através da formação de uma solução sólida. Ni precisa ser contido em uma quanti- dade de 4,6% ou mais para obter esses efeitos. Com um teor de Ni de mais do que 8,0%, a fase martensítica se torna menos estável, e a resistência diminui. Por esta razão, o teor de Ni é limitado a 4,6 a 8,0%. O teor de Ni é preferivelmente de 5,0% ou mais, e é preferivelmente de 7,5% ou menos.

[0037] Cr: 10,0 a 14,0%

[0038] Cr é um elemento que forma um revestimento protetor, e melhora a resistência à corrosão. A resistência à corrosão necessária para produtos tubulares para a indústria petrolífera pode ser provida quando Cr está contido em uma quantidade de 10,0% ou mais. Um teor de Cr de mais do que 14,0% facilita a geração de ferrita, e uma fase martensítica estável não pode ser provida. Por esta razão, o teor de Cr é limitado a 10,0 a 14,0%. O teor de Cr é preferivelmente de 11,0% ou mais, e é preferivelmente de 13,5% ou menos.

[0039] Mo: 1,0 a 2,7%

[0040] Mo é um elemento que melhora a resistência contra corro são por pites causada por Cl-. Mo precisa ser contido em uma quantidade de 1,0% ou mais para obter a resistência à corrosão necessária para um ambiente muito corrosivo. Quando Mo está contido em quantidades em excesso, o efeito se torna saturado. Mo também é um elemento caro, e um teor de Mo de mais do que 2,7% aumenta o custo de fabricação. Por esta razão, o teor de Mo é limitado a 1,0 a 2,7%. O teor de Mo é preferivelmente de 1,5% ou mais, e é preferivelmente de 2,5% ou menos.

[0041] Al: 0,1% ou menos

[0042] Al age como um agente desoxidante, e um teor de Al de 0,01% ou mais é eficaz para obter este efeito. No entanto, Al tem um efeito adverso na rigidez quando contido em uma quantidade de mais do que 0,1%. Por esta razão, o teor de Al é limitado a 0,1% ou menos na presente invenção. O teor de Al é preferivelmente de 0,01% ou mais, e é preferivelmente de 0,03% ou menos.

[0043] V: 0,005 a 0,2%

[0044] V precisa ser contido em uma quantidade de 0,005% ou mais para melhorar a resistência do aço através do endurecimento por precipitação, e para melhorar a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Já que um teor de V de mais do que 0,2% prejudica a rigidez, o teor de V é limitado a 0,005 a 0,2% na presente invenção. O teor de V é preferivelmente de 0,01% ou mais, e é preferivelmente de 0,1% ou menos.

[0045] N: 0,1% ou menos

[0046] N é um elemento que age para aumentar a resistência ao formar uma solução sólida no aço, além de melhorar a resistência à corrosão por pites. No entanto, N forma várias inclusões de nitreto, e prejudica a resistência à corrosão por pites quando contido em uma quantidade de mais do que 0,1%. Por esta razão, o teor de N é limitado a 0,1% ou menos na presente invenção. Preferivelmente, o teor de N é de 0,010% ou menos.

[0047] Ti: 0,010 a 0,054%

[0048] Ti fixa C, e age para reduzir a variação de resistência. Ti precisa ser contido em uma quantidade de 0,010% ou mais para obter este efeito. No entanto, quando contido em uma quantidade de mais do que 0,054%, Ti gera TiN, o qual, com o seu tamanho igual ou maior do que 5 µm, potencialmente se torna um ponto de iniciação da corrosão por pites, e prejudica a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Por esta razão, o teor de Ti é limitado a 0,010 a 0,054%. O teor de Ti é preferivelmente de 0,015% ou mais, e é preferivelmente de 0,050% ou menos.

[0049] Cu: 0,01 a 1,0%

[0050] Cu está contido em uma quantidade de 0,01% ou mais para fortalecer o revestimento protetivo, e melhorar a resistência ao trinca- mento por corrosão sob tensão por sulfeto. No entanto, quando contido em uma quantidade de mais do que 1,0%, Cu se precipita em CuS, e prejudica a trabalhabilidade a quente. Por esta razão, o teor de Cu é limitado a 0,01 a 1,0%. O teor de Cu é preferivelmente de 0,03% ou mais, e é preferivelmente de 0,6% ou menos.

[0051] Co: 0,01 a 1,0%

[0052] Co é um elemento que melhora a resistência à corrosão por pites, além de reduzir a dureza aumentando o ponto de Ms e promovendo a transformação a. Co precisa ser contido em uma quantidade de 0,01% ou mais para obter esses efeitos. No entanto, um teor de Co excessivamente alto pode prejudicar a rigidez, e aumentar o custo do material. Os referidos altos teores de Co também prejudicam a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Por esta razão, o teor de Co é limitado a 0,01 a 1,0% na presente invenção. O teor de Co é mais preferivelmente 0,03% ou mais, e é preferivelmente de 0,6% ou menos.

[0053] Na presente invenção, C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, N e Ti, e, op cionalmente, W, são contidos nas referidas quantidades que as fórmulas (1) e (2) a seguir satisfazem a fórmula (3) abaixo. A Fórmula (1) se correlaciona com o potencial de repassivação. A Fórmula (2) se correlaciona com o potencial de corrosão por pites. Uma película passiva se regenera mais facilmente quando C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N e Ti são contidos nas referidas quantidades em que a fórmula (1) satisfaz a faixa de fórmula (3), e que a fórmula (2) satisfaz a faixa de fórmula (3). Ao satisfazer essas condições, também é possível reduzir a geração de corrosão por pites, que se torna um ponto de iniciação do trinca- mento por sob tensão por sulfeto, e para melhorar amplamente a resistência ao trincamento por corrosão sob tensão por sulfeto. Fórmula (1) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (2) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514

[0054] Nas fórmulas, C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N e Ti representam a % em massa do teor de cada elemento, e o teor é 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos. Fórmula (3) -0,600 <fórmula (1) <-0,250, e -0,400 <fórmula (2) <0,100

[0055] Esses são os componentes básicos. Além desses compo nentes básicos, a composição pode ainda conter pelo menos um elemento opcional selecionado a partir de Nb: 0,1% ou menos, e W: 1,0% ou menos, conforme necessário.

[0056] Nb forma carbetos, e pode reduzir a dureza ao reduzir o carbono da solução sólida. No entanto, Nb pode prejudicar a rigidez quando contido em quantidades excessivamente grandes. W é um elemento que melhora a resistência à corrosão por pites. No entanto, W pode prejudicar a rigidez, e aumenta o custo do material quando contido em quantidades excessivamente grandes. Por esta razão, Nb, quando contido, está contido em uma quantidade limitada de 0,1% ou menos, e W, quando contido, está contido em uma quantidade limitada de 1,0% ou menos. Preferivelmente, o teor de Nb é de 0,02% ou mais, e o teor de W é de 0,1% ou mais.

[0057] Um ou mais selecionados a partir de Ca: 0,010% ou menos, REM: 0,010% ou menos, Mg: 0,010% ou menos, e B: 0,010% ou menos podem ser contidos como elementos opcionais, conforme necessário.

[0058] Ca, REM, Mg e B são elementos que melhoram a resistên cia à corrosão ao controlar a forma de inclusões. Os teores desejados para prover este efeito são Ca: 0,0005% ou mais, REM: 0,0005% ou mais, Mg: 0,0005% ou mais, e B: 0,0005% ou mais. Ca, REM, Mg e B prejudicam a rigidez e a resistência à corrosão por dióxido de carbono quando contidos em quantidades de mais do que Ca: 0,010%, REM: 0,010%, Mg: 0,010% e B: 0,010%. Por esta razão, os teores de Ca, REM, Mg e B, quando contidos, são limitados a Ca: 0,010% ou menos, REM: 0,010% ou menos, Mg: 0,010% ou menos, e B: 0,010% ou menos.

[0059] O equilíbrio é Fe e impurezas imprevistas na composição.

[0060] Um tubo de aço da presente invenção tem uma microestru- tura na qual a fase dominante é a fase martensítica temperada, e que contém 30% ou menos da fase de austenita retida, e 5% ou menos da fase de ferrita, em volume. Conforme usado no presente documento, "fase dominante"é a fase que contabiliza por 70% ou mais em volume.

[0061] A seguir se descreve um método preferido para fabricação de um tubo de aço inoxidável para produtos tubulares para a indústria petrolífera da presente invenção.

[0062] Na presente invenção, um material do tubo de aço da com posição anterior é usado. No entanto, o método de produção de um tubo sem costura de aço inoxidável usado como um material do tubo de aço não é particularmente limitado, e qualquer método de fabricação de tubo sem costura conhecido pode ser usado.

[0063] Preferivelmente, um aço fundido da composição anterior é feita de aço usando um processo de fabricação de aço comum tal como ao se usar um conversor, e formado em um material do tubo de aço, por exemplo, um lingote, usando um método tal como lingotamen- to contínuo, ou uma fundição-laminação de lingote. O material do tubo de aço é então aquecido, e trabalhado a quente em um tubo usando um processo de fabricação de tubo conhecido, por exemplo, o processo de laminação Mannesmann ou o processo por mandrilhamento Mannesmann para produzir um tubo de aço sem costura da composi- ção anterior.

[0064] O processo depois da produção do tubo de aço a partir do material do tubo de aço não está particularmente limitado. Preferivelmente, o tubo de aço é submetido à têmpera na qual o tubo de aço é aquecido até uma temperatura igual ou maior do que o ponto de transformação Ac3, e resfriado até uma temperatura de parada do resfriamento de 100°C ou menos, seguido de revenimento em uma temperatura igual ou menor do que o ponto de transformação Ac1. Têmpera

[0065] Na presente invenção, o tubo de aço é submetido à têmpe ra na qual o tubo de aço é reaquecido até uma temperatura igual ou maior do que o ponto de transformação Ac3, mantido por preferivelmente pelo menos 5 min, e resfriado até uma temperatura de parada do resfriamento de 100°C ou menos. Isto torna possível produzir uma fase martensítica refinada, rígida. Quando a temperatura de aquecimento da têmpera é menor do que o ponto de transformação Ac3, não é possível aquecer o aço na região de fase única da austenita, e uma microestrutura martensítica suficiente não ocorre no resfriamento subsequente, com o resultado de que a alta resistência desejada não pode ser obtida. Por esta razão, a temperatura de aquecimento da têmpera é limitada a uma temperatura igual ou maior do que o ponto de transformação Ac3. O método de resfriamento não está particularmente limitado. Tipicamente, o tubo de aço é resfriado com ar (em uma taxa de resfriamento de 0,05°C/s ou mais e 20°C/s ou menos) ou resfriado com água (em uma taxa de resfriamento de 5°C/s ou mais e 100°C/s ou menos). As condições da taxa de resfriamento também não são limitadas.

Revenimento

[0066] O tubo de aço temperado é revenido. O revenimento é um processo no qual o tubo de aço é aquecido até uma temperatura igual ou menor do que o ponto de transformação Ac1, mantido por preferivelmente pelo menos 10 min, e resfriado com ar. A fase austenita ocorre quando a temperatura de revenimento é maior do que o ponto de transformação Ac1. Neste caso, não é possível prover a alta resistência desejada, alta rigidez e desejável resistência à corrosão. Por esta razão, a temperatura de renevimento é limitada a uma temperatura igual ou menor do que o ponto de transformação Ac1. Preferivelmente, a temperatura de renevimento é de 565 a 600°C. O ponto de transformação Ac3 (°C) e ponto de transformação Aci (°C) podem ser medidos por um teste Formaster ao fornecer um histórico de temperatura de aquecimento e resfriamento a uma peça de teste, e encontrar o ponto de transformação a partir de um microdeslocamento devido à expansão e contração.

Exemplos

[0067] A presente invenção é adicionalmente descrita através de exemplos.

[0068] Aços fundidos contendo os componentes descritos na tabe la 1 se tornaram aço com um conversor, e fundidos em tarugos (material do tubo de aço) por lingotamento contínuo. O tarugo foi trabalhado a quente em um tubo com um laminador do modelo sem costura, e resfriado com resfriamento do ar ou resfriamento em água para produzir um tubo de aço sem costura medindo 83,8 mm de diâmetro externo e 12,7 mm na espessura de parede.

[0069] Cada tubo de aço sem costura foi cortado para obter um material de teste, que foi então submetido à têmpera e revenimento sob as condições mostradas na Tabela 2. Uma peça de teste para observação da microestrutura foi tomada do material de teste temperado e revenido. Depois do polimento, a quantidade de austenita retida (y) foi medida por difratometria de raios X.

[0070] Especificamente, a quantidade de austenita retida foi en- contrada ao se medir as intensidades integrais de difração de raios X do plano y (220), e o plano (211) da ferrita (a). Os resultados foram então convertidos usando a equação a seguir.

[0071]

[0072] Na equação, Ia representa a intensidade integral de a, Ra representa um valor de cálculo teórico cristalográfico para a, Iy representa a intensidade integral de y, e Ry representa um valor de cálculo teórico cristalográfico para y. Para a medição, a radiação de Mo-Ka foi usada sob a voltagem de aceleração de 50 kV.

[0073] Um espécime de teste tensional em forma de arco especifi cado pelo padrão API foi tomado do material de teste recozido e temperado, e as propriedades tensionais (tensão de escoamento YS, resistência à tensão TS) foram determinadas em um teste tensional conduzido de acordo com a especificação API-5CT. Para a medição dos pontos Ac3 e ACI (°C) na Tabela 2, uma peça de teste (4-mm de diâmetro x 10 mm) foi tomada a partir do material de teste temperado, e foi medida em um teste Formaster. Especificamente, a peça de teste foi aquecida até 500°C em 5°C/s, e adicionalmente aquecida até 920°C em 0,25°C/s. O aço foi então mantido por 10 minutos, e resfriadoaté a temperatura ambiente em 2°C/s. Os pontos de transformação Ac3 e Ac1 (°C) foram determinados pela detecção da expansão e contração ocorrendo na peça de teste com este histórico de temperatura.

[0074] O teste SSC foi conduzido de acordo com a norma NACE TM0177, método A. O ambiente de teste foi criado pelo ajuste do pH de uma solução de teste (uma solução aquosa de NaCl 20% em peso; temperatura líquida: 25°C; H2S: 0,1 bar; CO2 bal.) até 4,0 com a adição de 0,82 g/L de acetato de sódio e ácido acético. No teste, uma tensão de 90% da tensão de escoamento foi aplicada por 720 horas na solução. As amostras foram determinadas como sendo aceitáveis quando não havia fissuras na peça de teste depois do teste, e inaceitáveis quando a peça de teste tinha uma fissura depois do teste.

[0075] Os resultados são apresentados na Tabela 2. Tabela 1 Tabela 2

Claims (2)

1. Tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera, caracterizado pelo fato de que possui uma composição que compreende, % em massa, C: 0,010% ou mais e 0,040% ou menos, Si: 0,05% ou mais e 0,5% ou menos, Mn: 0,05 a 0,50%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Ni: 4,6 a 8,0%, Cr: 10,0 a 14,0%, Mo: 1,0 a 2,7%, Al: 0,1% ou menos, V: 0,005 a 0,2%, N: 0,1% ou menos, Ti: 0,010 a 0,054%, Cu: 0,01 a 1,0%, e Co: 0,01 a 1,0%, opcionalmente pelo menos um selecionado a partir de Nb: 0,1% ou menos, e W: 1,0% ou menos, e opcionalmente um ou mais selecionados a partir de Ca: 0,010% ou menos, REM: 0,010% ou menos, Mg: 0,010% ou menos, e B: 0,010% ou menos, em que as seguintes fórmulas (1) e (2) satisfazem a fórmula (3) abaixo, e o equilíbrio é Fe e impurezas imprevistas, o tubo sem costura de aço inoxidável martensítico tendo uma tensão de escoamento de 758 MPa ou mais, e uma microestrutu- ra na qual a fase martensítica revenida representa 70% ou mais em volume e que contém, em volume, 30% ou menos de fase austenita retida, bem como 5% ou menos de fase ferrita, Fórmula (1) -0,0278Mn + 0,0892Cr + 0,00567Ni + 0,153Mo - 0,0219W - 1,984N + 0,208Ti - 1,83 Fórmula (2) -1,324C + 0,0533Mn + 0,0268Cr + 0,0893Cu + 0,00526Ni + 0,0222Mo - 0,0132W - 0,473N - 0,5Ti - 0,514, onde C, Mn, Cr, Cu, Ni, Mo, W, N e Ti representam o teor em % em massa do teor de cada elemento, e o teor é 0 (zero) por cento para elementos que não estão contidos, Fórmula (3) -0,600 <fórmula (1) <-0,250, e - 0,400 <fórmula (2) <0,100.

2. Método para fabricação de um tubo de aço inoxidável martensítico sem costura para produtos tubulares da indústria petrolífera, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: formar um tubo de aço a partir de um material do tubo de aço da composição, como definida na reivindicação 1; temperar o tubo de aço ao aquecer o tubo de aço até uma temperatura igual ou maior do que um ponto de transformação Ac3, e resfriar o tubo de aço até uma temperatura de parada do resfriamento de 100°C ou menos; e revenir o tubo de aço em uma temperatura igual ou menor do que um ponto de transformação Ac1.