BR112021000070B1 - Material de aço adequado para uso em ambiente ácido - Google Patents

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Abstract

aterial de aço adequado para uso em ambiente ácido. é fornecido um material de aço que tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 mpa (grau 95 a 125 ksi) e excelente resistência ssc em um ambiente ácido de baixa temperatura. o material de aço de acordo com a presente divulgação contém uma composição química que consiste em, em % em massa, c: 0,20 a 0,35%, si: 0,05 a 1,00%, mn: 0,01 a 1,00%, p: 0,025% ou menos, s: 0,0100% ou menos, al: 0,005 a 0,100%, cr: 0,25 a 0.80%, mo: 0,20 a 2,00%, ti: 0,002 a 0,050%, b: 0,0001 a 0,0050%, n: 0,0020 a 0,0100% e o: 0,0100% ou menos, com o balanço sendo fe e impurezas, e satisfazendo a fórmula (1). uma densidade numérica de precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais é 0,150 partículas/µm2 ou menos. o limite de escoamento está dentro de um intervalo de 655 a 965 mpa. uma densidade de deslocamento "rô" é 7,0 x 10^14 m-2 ou menos. 5 x cr-mo-2 x (v+ti) =< 3,00 (1)

Description

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.
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 aço de poço de petróleo. Especificamente, 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 de petróleo de grau 110 ksi (limite de escoamento é 110 a menos de 125 ksi, ou seja, 758 a menos de 862 MPa) e grau 125 ksi (limite de escoamento é 125 ksi a 140 ksi, ou seja, 862 a 965 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 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”).
[0004] Além disso, em anos recentes, poços profundos abaixo da superfície do mar também estão sendo ativamente desenvolvidos. Por exemplo, nos chamados “campos de petróleo offshore em mar profundo” que estão a uma profundidade de água de 2000 m ou mais, a temperatura da água é baixa. Neste caso, a resistência SSC em um ambiente de baixa temperatura também é necessária. Contudo, normalmente, a suscetibilidade de trincamento por tensão de sulfetos de um material de aço aumenta à medida em que a temperatura ambiente diminui. Portanto, um material de aço para poços de petróleo, como tipificado por um tubo de aço de poço de petróleo, que possui alta resistência e também excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura começou a ser demandado.
[0005] A tecnologia para melhorar a resistência SSC de materiais de aço, tipificada por tubos de aço para poços de petróleo é divulgada na Publicação do Pedido de Patente Japonesa 2000-256783 (Literatura Patentária 1), Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2000-297344 (Literatura Patentária 2), Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2005-350754 (Literatura de Patente 3), Publicação de Pedido de Patente Japonesa N° 2012-26030 (Literatura Patentária 4) e Publicação de Pedido Internacional N° WO 2010/150915 (Literatura Patentária 5).
[0006] Um tubo de aço de poço de petróleo de alta resistência divulgado na Literatura Patentária 1 contém, em % em peso, C: 0,2 a 0,35%, Cr: 0,2 a 0,7%, Mo: 0,1 a 0,5% e V: 0,1 a 0,3%. A quantidade de carbonetos precipitantes está no intervalo de 2 a 5 por cento em peso, e entre os carbetos precipitantes a proporção de carbetos do tipo MC está no intervalo de 8 a 40 por cento em peso e o tamanho de grão da austenita anterior é o número 11 ou superior em termos dos números de tamanho de grão definidos na ASTM. É descrito na Literatura Patentária 1 que o aço para poços de petróleo de alta resistência supracitados é excelente em tenacidade e resistência à trincamento de corrosão por estresse de sulfeto.
[0007] Um aço para poços de petróleo divulgado na Literatura Patentária 2 é um aço de baixa liga contendo, em % em massa, C: 0,15 a 0,3%, Cr: 0,2 a 1,5%, Mo: 0,1 a 1%, V: 0,05 a 0,3% e Nb: 0,003 a 0,1%. A quantidade de carbetos precipitados está dentro do intervalo de 1,5 a 4% em massa, a proporção que os carbetos do tipo MC ocupam entre a quantidade de carbetos está no intervalo de 5 a 45% em massa e quando a espessura da parede do produto é tomada como t (mm), a proporção de carbetos do tipo M23C6- é (200/t) ou menos em percentual em massa. Está descrito na Literatura Patentária 2 que o aço supracitada para poços de petróleo é excelente em tenacidade e resistência à trincamento de corrosão por estresse de sulfeto.
[0008] Um aço para produtos tubulares petrolíferos de baixa liga divulgado na Literatura Patentária 3 contém, em % em massa, C: 0,20 a 0,35%, Si: 0,05 a 0,5%, Mn: 0,05 a 1,0%, P: 0,025% ou menos, S: 0,010% ou menos, Al: 0,005 a 0,10%, Cr: 0,1 a 1,0%, Mo: 0,5 a 1,0%, Ti: 0,002 a 0,05%, V: 0,05 a 0,3%, B: 0,0001 a 0,005%, N: 0,01% ou menos e O (oxigênio): 0,01% ou menos. Uma largura de meio valor H e um coeficiente de difusão de hidrogênio D (10-6 cm2/s) satisfazem a expressão (30H + D < 19,5). Está descrito na Literatura Patentária 3 que o aço supracitado para produtos tubulares petrolíferos de baixa liga possui excelente resistência SSC, mesmo quando o aço possui alta resistência com tensão de escoamento (YS) igual ou superior a 861 MPa.
[0009] Um tubo de aço de poço de petróleo na Literatura Patentária 4 possui uma composição que consiste em, em % em massa, C: 0,18 a 0,25%, Si: 0,1 a 0,3%, Mn: 0,4 a 0,8%, P: 0,015% ou menos, S: 0,005% ou menos, Al: 0,01 a 0,1%, Cr: 0,3 a 0,8%, Mo: 0,5 a 1,0%, Nb: 0,003 a 0,015%, Ti: 0,002 a 0,05% e B: 0,003% ou menos, com o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis. Na microestrutura do tubo de aço para poço de petróleo supracitado, uma fase de martensita temperada é a fase principal, o número de M3C ou M2C incluído em uma região de 20 μm x 20 μme com uma razão de aspecto igual ou inferior a 3 e um eixo principal de 300 nm ou mais quando a forma de carbeto é tomada como elíptica não é superior a 10, o teor de M23C6 é inferior a 1% em massa, M2C acicular precipita dentro dos grãos e a quantidade de Nb que precipita como carbetos com tamanho 1 μm ou mais é menor que 0,005% em massa. É descrito na Literatura Patentária 4 que o tubo de aço para poço de petróleo supracitado é excelente na resistência à trincamento por tensão de sulfeto, mesmo quando o limite de escoamento é de 862 MPa ou mais.
[0010] Um tubo de aço sem costura para poços de petróleo na Literatura Patentária 5 possui uma composição que consiste em, em % em massa, C: 0,15 a 0,50%, Si: 0,1 a 1,0%, Mn: 0,3 a 1,0%, P: 0,015% ou menos, S: 0,005% ou menos, Al: 0,01 a 0,1%, N: 0,01% ou menos, Cr: 0,1 a 1,7%, Mo: 0,4 a 1,1%, V: 0,01 a 0,12%, Nb: 0,01 a 0,08% e B: 0,0005 a 0,003%, em que a proporção de Mo contido como Mo dissolvido é de 0,40% ou mais, com o balanço sendo Fe e impurezas inevitáveis. Na microestrutura do tubo de aço sem costura supracitada para poços de petróleo, uma fase de martensita revenida é a fase principal, o número de granulometria de austenita prévia é 8,5 ou superior e precipitados tipo M2C substancialmente particulados são dispersos em uma quantidade de 0,06% em massa ou mais. É descrito na Literatura Patentária 5 que o tubo de aço sem costura supracitado para poços de petróleo tem uma alta resistência de grau 110 ksi e excelente resistência à trincamento por tensão de sulfeto.
LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA PATENTÁRIA
[0011] Literatura Patentária 1: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2000-256783 Literatura Patentária 2: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2000-297344 Literatura Patentária 3: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2005-350754 Literatura Patentária 4: Publicação do Pedido de Patente Japonesa N° 2012-26030 Literatura Patentária 5: Publicação de Pedido Internacional N° WO 2010/150915
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO
[0012] No entanto, mesmo se as técnicas divulgadas nas Literaturas Patentárias 1 a 5 supracitadas forem aplicadas, no caso de um material de aço (por exemplo, um tubo de aço de poço de óleo) com um limite de escoamento de grau 95 a 125 ksi (655 a 965 MPa), em alguns casos, não é possível obter uma excelente resistência SSC de forma estável em um ambiente ácido de baixa temperatura.
[0013] Um objetivo da presente divulgação é fornecer um material de aço que tenha um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (95 a 140 ksi; grau 95 a 125 ksi) e também tenha excelente resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0014] Um material de aço de acordo com a presente divulgação possui uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,35%, Si: 0,05 a 1,00%, Mn: 0,01 a 1,00%, P: 0,025% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,25 a 0.80%, Mo: 0,20 a 2,00%, Ti: 0,002 a 0,050%, B: 0,0001 a 0,0050%, N: 0,0020 a 0,0100%, O: 0,0100% ou menos, V: 0 a 0,60%, Nb: 0 a 0,030%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 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 metal de terras raras: 0 a 0,0100%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e satisfazendo a Fórmula (1). No material de aço de acordo com a presente divulgação, um número de densidade de precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais é 0,150 particulas/μm2 ou menos. No material de aço de acordo com a presente divulgação, o limite de escoamento está dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa. No material de aço de acordo com a presente divulgação, uma densidade de deslocamento p é 7,0x1014 m-2 ou inferior. Em um caso onde o limite de escoamento esteja dentro de um intervalo de 655 e menos de 758 MPa, a densidade de deslocamento p é 1,4x1014 m-2 ou menos. Em um caso onde o limite de escoamento esteja dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo superior a 1,4x1014 a menos que 3,0x1014 m-2. Em um caso em que o limite de escoamento esteja entre 862 e 965 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 m-2. 5xCr-Mo-2x(V+Ti)≤3,00 (1) onde, um teor (% em massa) de um elemento correspondente é substituído por cada símbolo de um elemento na Fórmula (1). Se um elemento correspondente não estiver contido, “0” é substituído pelo símbolo do elemento relevante.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[0015] O material de aço de acordo com a presente divulgação possui um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi) e também possui excelente resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0016] [FIG. 1] A FIG. 1 é uma vista que ilustra a relação entre Fn1 e uma densidade numérica de precipitados grossos para os materiais de aço tendo um limite de escoamento de grau 95 ksi. [FIG. 2] A FIG. 2 é uma vista que ilustra a relação entre Fn1 e uma densidade numérica de precipitados grossos para os materiais de aço tendo um limite de escoamento de grau 110 ksi. [FIG. 3] A FIG. 3 é uma vista que ilustra a relação entre Fn1 e uma densidade numérica de precipitados grossos para os materiais de aço tendo um limite de escoamento de grau 125 ksi.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES
[0017] Os presentes inventores conduziram investigações e estudos sobre um método para aumentar a resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e num ambiente ácido de baixa temperatura enquanto mantém um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi) em um material de aço que se supõe que será usado em um ambiente ácido de baixa temperatura. Em consequência disto, os presentes inventores consideraram que, se um material de aço tem uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,35%, Si: 0,05 a 1,00%, Mn: 0,01 a 1,00%, P: 0,025% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,25 a 0.80%, Mo: 0,20 a 2,00%, Ti: 0,002 a 0,050%, B: 0,0001 a 0,0050%, N: 0,0020 a 0,0100%, O: 0,0100% ou menos, V: 0 a 0,60%, Nb: 0 a 0,030%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 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 metal de terras raras: 0 a 0,0100%, com o balanço sendo Fe e impurezas, existe a possibilidade de que a resistência SSC do material de aço possa ser aumentada em um ambiente ácido de temperatura normal e em um ambiente ácido de baixa temperatura enquanto mantem um limite de escoamento de grau 95 a 125 ksi.
[0018] Se a densidade de deslocamento do material de aço for aumentada, o limite de escoamento do material de aço diminuirá. No entanto, existe a possibilidade de que os deslocamentos obstruam o hidrogênio. Portanto, se a 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. Assim, para obter um limite de escoamento de 95 a 125 ksi e uma excelente resistência SSC, não é preferencial utilizar densidade de deslocamento para aumentar a resistência.
[0019] Portanto, os presentes inventores conduziram primeiro estudos relativos a redução da densidade de deslocamento do material de aço de modo que leva em consideração o aumento da resistência SSC. Especificamente, os presentes inventores focaram primeiro suas atenções em um limite de escoamento no intervalo de 655 a menos do que 758 MPa (grau 95 ksi) e conduziram estudos relativos a redução da densidade de deslocamento e aumento da resistência SSC do material de aço. Em consequência disto, os presentes inventores descobriram que existe a possibilidade de, se a densidade de deslocamento do material de aço tendo a composição química supracitada for reduzida para 1,4x1014 (m-2) ou menos, a resistência SSC do material de aço aumenta enquanto mantém um limite de escoamento de grau 95 ksi.
[0020] Os presentes inventores também conduziram estudos de maneira semelhante em relação aos casos em que os limites de escoamento são diferentes. Especificamente, os presentes inventores focaram suas atenções em um limite de escoamento no intervalo de 758 a menos do que 862 MPa (grau 110 ksi) e conduziram estudos relativos a redução da densidade de deslocamento e aumento da resistência SSC do material de aço. Em consequência disto, os presentes inventores descobriram que, se a densidade de deslocamento do material de aço tendo a composição química supracitada for reduzida para menos de 3,0x1014 (m2), a resistência SSC do material de aço aumenta. Portanto, existe a possibilidade de que o material de aço tenha a composição química supracitada e a densidade de deslocamento dentro de um intervalo superior a 1,4x1014 a menos do que 3,0x1014 (m-2), a resistência SSC do material de aço aumenta enquanto mantem um limite de escoamento de grau 110 ksi.
[0021] Os presentes inventores também focaram suas atenções em um limite de escoamento no intervalo de 862 a 965 MPa (grau 125 ksi) e conduziram estudos relativos a redução da densidade de deslocamento e aumento da resistência SSC do material de aço. Em consequência disto, os presentes inventores descobriram que, se a densidade de deslocamento do material de aço tendo a composição química supracitada for reduzida para 7,0x1014 (m-2) ou menos, a resistência SSC do material de aço aumenta. Portanto, existe a possibilidade de que o material de aço tenha a composição química supracitada e a densidade de deslocamento dentro de um intervalo de 3,0x1014 a menos do que 7,0x1014 (m-2), a resistência SSC do material de aço aumenta enquanto mantem um limite de escoamento de grau 125 ksi.
[0022] Portanto, o material de aço possui a composição química supracitada e, além de reduzir a densidade de deslocamento de acordo com o limite de escoamento que é pretendido se obter, existe uma possibilidade de que o limite de escoamento e a resistência SSC possam ser obtidos em um ambiente ácido de temperatura normal e em um ambiente ácido de baixa temperatura. Especificamente, no material de aço tendo a composição química supracitada, em um caso onde pretende-se obter um limite de escoamento de grau 95 ksi, a densidade de deslocamento é reduzida em 1,4x1014 (m-2) ou menos, em um caso onde pretende-se obter um limite de escoamento de grau 110 ksi, a densidade de deslocamento é reduzida para dentro de um intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2), em um caso onde pretende-se obter um limite de escoamento de grau 125 ksi, a densidade de deslocamento é reduzida para dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m-2), existe a possibilidade de que a resistência SSC do material de aço possa ser aumentada em um ambiente ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura.
[0023] Contudo, no caso de um material de aço tendo a composição química supracitada, em consequência de reduzir a densidade de deslocamento enquanto mantem o limite de escoamento, não é obtida excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura. Portanto, os presentes inventores conduziram investigações e estudos relativos ao material de aço tendo a composição química supracitada e redução da densidade de deslocamento enquanto mantem o limite de escoamento. No resultado, ficou claro que, em um caso onde um material de aço não exibiu excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura, um grande número de precipitados grosseiros precipitaram no material de aço.
[0024] Os presentes inventores consideram o seguinte motivo pelo qual o material de aço no qual um grande número de precipitados grosseiros precipitaram não exibiu excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura. Como descrito acima, a suscetibilidade de trincamento por tensão de sulfetos de um material de aço aumenta em um ambiente ácido de baixa temperatura em comparação com um ambiente ácido de temperatura normal. Portanto, no caso de um material de aço tendo a composição química supracitada, considera-se que em um ambiente ácido de baixa temperatura, em alguns casos, a concentração de tração nas interfaces entre os precipitados grosseiros e o metal de base é atualizada e a SSC ocorre.
[0025] Ou seja, com respeito ao material de aço tendo a composição química supracitada, se os precipitados grosseiros são reduzidos após ter diminuído a densidade de deslocamento enquanto mantem o limite de escoamento, existe a possibilidade de um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi) e excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura serem obtidos. Portanto, como precipitados grosseiros, os presentes inventores focaram suas atenções especificamente em precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais e conduziram estudos relativos a um método para reduzir precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais.
[0026] Primeiro, os presentes inventores descobriram que quase todos os precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais (doravante também mencionados como “precipitados grosseiros”) são carbetos. Portanto, existe a possibilidade de que os precipitados grosseiros possam ser reduzidos ajustando o teor de Cr, Mo, Ti e V que são elementos de liga que facilmente formam carbetos. Portanto, os presentes inventores conduziram estudos detalhados referentes à relação entre o teor de Cr, Mo, Ti e V e a densidade numérica dos precipitados grosseiros em um material de aço tendo a composição química supracitada.
[0027] Neste documento, é definido que Fn1 = 5xCr-Mo-2x(V+Ti). Primeiro, um material de aço tendo um limite de escoamento de grau 95 ksi será descrito com referência aos desenhos. A FIG. 1 é uma vista que ilustra a relação entre Fn1 e a densidade numérica de precipitados grossos para os materiais de aço tendo um limite de escoamento de grau 95 ksi. A FIG. 1 foi criada usando Fn1, a densidade numérica dos precipitados grosseiros (partículas^m2) obtidos por um método descrito posteriormente, e os resultados de avaliação de um teste de resistência SSC de baixa temperatura que é descrito posteriormente, com respeito aos materiais de aço para os quais, dentre os materiais de aço dos exemplos que são descritos posteriormente, o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 655 a menos do que 758 MPa, a composição química estava dentro do intervalo da presente modalidade e a densidade de deslocamento era 1,4x1014 (m-2) ou menos. Observe que o símbolo “O” na FIG. 1 indica um material de aço para o qual o resultado da resistência SSC em baixa temperatura foi boa. Por outro lado, o símbolo “•” na FIG. 1 indica um material de aço para o qual o resultado da resistência SSC a baixa temperatura não foi boa.
[0028] Referindo-se à FIG. 1, para materiais de aço tendo a composição química supracitada, na qual a densidade de deslocamento era 1,4x1014 (m-2) ou inferior, e tendo um limite de escoamento de grau 95 ksi, quando Fn1 era 3,00 ou inferior, a densidade numérica de precipitados grosseiros era 0,150 particulas/μm2 ou inferior. Em consequência disto, mesmo quando o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 655 a menos do que 758 MPa (grau 95 ksi), resultados favoráveis foram exibidos no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Por outro lado, para materiais de aço tendo a composição química supracitada e nos quais a densidade de deslocamento era 1,4x1014 (m-2) ou inferior e o limite de escoamento era grau 95 ksi, quando Fn1 era superior a 3,00, a densidade numérica de precipitados grosseiros era superior 0,150 partículas^m2 Em consequência disto, embora o limite de escoamento estivesse dentro do intervalo de 655 a menos do que 758 MPa (grau 95 ksi), resultados favoráveis não foram exibidos no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0029] Em seguida, um material de aço tendo um limite de escoamento de grau 110 ksi será descrito com referência aos desenhos. A FIG. 2 é uma vista que ilustra a relação entre Fn1 e a densidade numérica de precipitados grossos para os materiais de aço tendo um limite de escoamento de grau 110 ksi. A FIG. 2 foi criada usando Fn1, uma densidade numérica dos precipitados grosseiros (partículas^m2) obtidos por um método descrito posteriormente, e os resultados de avaliação de um teste de resistência SSC de baixa temperatura que é descrito posteriormente, com respeito aos materiais de aço para os quais, dentre os materiais de aço dos exemplos que são descritos posteriormente, o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 758 a menos do que 862 MPa, a composição química estava dentro do intervalo da presente modalidade e a densidade de deslocamento estava dentro do intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2). Observe que o símbolo “O” na FIG. 2 indica um material de aço para o qual o resultado da resistência SSC em baixa temperatura foi boa. Por outro lado, o símbolo “•” na FIG. 2 indica um material de aço para o qual o resultado da resistência SSC a baixa temperatura não foi boa.
[0030] Referindo-se à FIG. 2, para materiais de aço tendo a composição química supracitada, na qual a densidade de deslocamento estava dentro do intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2) e tendo um limite de escoamento de grau 110 ksi, quando Fn1 era 3,00 ou inferior, a densidade numérica de precipitados grosseiros era 0,150 particulas/μm2 ou inferior. Em consequência disto, mesmo quando o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 758 a menos do que 862 MPa (grau 110 ksi), resultados favoráveis foram exibidos no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Por outro lado, para materiais de aço tendo a composição química supracitada e nos quais a densidade de deslocamento estava dentro do intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2) e o limite de escoamento era grau 110 ksi, quando Fn1 era superior a 3,00, a densidade numérica de precipitados grosseiros era superior 0,150 partículas^m2 Em consequência disto, embora o limite de escoamento estivesse dentro do intervalo de 758 a menos do que 862 MPa (grau 110 ksi), resultados favoráveis não foram exibidos no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0031] Similarmente, um material de aço tendo um limite de escoamento de grau 125 ksi será descrito com referência aos desenhos. A FIG. 3 é uma vista que ilustra a relação entre Fn1 e a densidade numérica de precipitados grossos para os materiais de aço tendo um limite de escoamento de grau 125 ksi. A FIG. 3 foi criada usando Fn1, uma densidade numérica dos precipitados grosseiros (partículas ^m2) obtidos por um método descrito posteriormente, e os resultados de avaliação de um teste de resistência SSC de baixa temperatura que é descrito posteriormente, com respeito aos materiais de aço para os quais, dentre os materiais de aço dos exemplos que são descritos posteriormente, o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 862 a 965 MPa, a composição química estava dentro do intervalo da presente modalidade e a densidade de deslocamento estava dentro do intervalo de 3,0x1014 a menos de 7,0x1014 (m-2). Observe que o símbolo “O” na FIG. 3 indica um material de aço para o qual o resultado da resistência SSC em baixa temperatura foi boa. Por outro lado, o símbolo “•” na FIG. 3 indica um material de aço para o qual o resultado da resistência SSC a baixa temperatura não foi boa.
[0032] Referindo-se à FIG. 3, para materiais de aço tendo a composição química supracitada, na qual a densidade de deslocamento estava dentro do intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m-2) e tendo um limite de escoamento de grau 125 ksi, quando Fn1 era 3,00 ou inferior, a densidade numérica de precipitados grosseiros era 0,150 particulas/μm2 ou inferior. Em consequência disto, mesmo quando o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 862 a 965 MPa (grau 125 ksi), resultados favoráveis foram exibidos no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Por outro lado, para materiais de aço tendo a composição química supracitada e nos quais a densidade de deslocamento estava dentro do intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m-2) e o limite de escoamento era grau 125 ksi, quando Fn1 era superior a 3,00, a densidade numérica de precipitados grosseiros era superior 0,150 partículas^m2 Em consequência disto, embora o limite de escoamento estivesse dentro do intervalo de 862 a 965 MPa (grau 125 ksi), resultados favoráveis não foram exibidos no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0033] Assim, o material de aço tendo a composição química supracitada e, além de reduzir a densidade de deslocamento de acordo com o limite de escoamento (grau 95 ksi, grau 110 ksi e grau 125 ksi) que pretende-se obter, além disso, Fn1 é feito em 3,00 ou menos, a densidade numérica dos precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais no material de aço é 0,150 partículas^m2 ou menos. Em consequência disto, mesmo quando o limite de escoamento está dentro do intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi), excelente resistência SSC pode ser obtida em um ambiente ácido de baixa temperatura. Observe que, na presente descrição, o termo “diâmetro circular equivalente” significa o diâmetro de um círculo em um caso em que a área de um precipitado observado em uma superfície de campo visual durante a observação da microestrutura é convertida em um círculo com a mesma área.
[0034] Um material de aço de acordo com a presente modalidade que foi concluído com base nos resultados acima tem uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,35%, Si: 0,05 a 1,00%, Mn: 0,01 a 1,00%, P: 0,025% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,25 a 0.80%, Mo: 0,20 a 2,00%, Ti: 0,002 a 0,050%, B: 0,0001 a 0,0050%, N: 0,0020 a 0,0100%, O: 0,0100% ou menos, V: 0 a 0,60%, Nb: 0 a 0,030%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 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 metal de terras raras: 0 a 0,0100%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e satisfazendo a Fórmula (1). No material de aço, uma densidade numérica de precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais é 0,150 particulas/μm2 ou menos. O limite de escoamento está dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa. Uma densidade de deslocamento p é 7,0x1014 m-2 ou menos. Em um caso onde o limite de escoamento esteja dentro de um intervalo de 55 e menos de 758 MPa, a densidade de deslocamento p é 1,4x1014 m-2 ou menos. Em um caso onde o limite de escoamento esteja dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo superior a 1,4x1014 a menos que 3,0x1014 m-2. Em um caso em que o limite de escoamento esteja entre 862 e 965 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 m-2. 5xCr-Mo-2x(V+Ti)≤3,00 (1) onde, um teor (% em massa) de um elemento correspondente é substituído por cada símbolo de um elemento na Fórmula (1). Se um elemento correspondente não estiver contido, “0” é substituído pelo símbolo do elemento relevante.
[0035] Na presente descrição, embora não particularmente limitado, o material de aço é, por exemplo, um tubo de aço ou uma placa de aço.
[0036] O material de aço de acordo com a presente modalidade possui um limite de escoamento de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi) e exibe excelente resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura.
[0037] A composição química supracitada pode conter um ou mais tipos de elementos selecionados do grupo que consiste em V: 0,01 a 0,60% e Nb: 0,002 a 0,030%.
[0038] 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% e Zr: 0,0001 a 0,0100%.
[0039] 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%.
[0040] A composição química supracitada pode conter um ou mais tipos de elementos selecionados de um grupo que consiste em Ni: 0,01 a 0,50% e Cu: 0,01 a 0,50%.
[0041] A composição química supracitada pode conter um metal de terras raras na quantidade de 0,0001 a 0,0100%.
[0042] No material de aço supracitado, o limite de escoamento pode estar dentro de um intervalo de 655 e menos de 758 MPa, a densidade de deslocamento p pode ser 1,4x1014 m-2 ou menos.
[0043] No material de aço supracitado, o limite de escoamento pode estar dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa, a densidade de deslocamento p pode estar dentro de um intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 m-2.
[0044] No material de aço supracitado, o limite de escoamento pode estar dentro de um intervalo de 862 a 965 MPa e a densidade de deslocamento p pode estar dentro de um intervalo de mais de 3,0x1014 a 7,0x1014 m-2.
[0045] O material de aço supracitada pode ser um tubo de aço de poço de petróleo.
[0046] 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 usado para produtos tubulares petrolíferos. A forma do tubo de aço de poço de petróleo não é limitada e, por exemplo, o tubo de aço de poço de petróleo pode ser um tubo de aço sem costura ou pode ser um tubo de aço soldado. Os produtos tubulares petrolíferos são, por exemplo, tubos de aço que são usados para uso no revestimento ou tubulação.
[0047] De preferência, um tubo de aço de poço de óleo de acordo com a presente modalidade é um tubo de aço sem costura. 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 tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi) e também tem excelente resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e em um ambiente ácido de baixa temperatura. Na presente descrição, o termo “ambiente ácido de temperatura normal” significa um ambiente ácido com uma temperatura de 10 a 30°C. Na presente descrição, o termo “ambiente ácido de baixa temperatura” significa um ambiente ácido com uma temperatura inferior a 10°C.
[0048] De acordo com isto, o material de aço de acordo com a presente invenção é descrito em detalhes. O símbolo “%” em relação a um elemento significa “percentual em massa”, exceto se especificamente declarado em contrário.
[0049] [Composição Química] A composição química do material de aço de acordo com a presente invenção contém os seguintes elementos.
[0050] C: 0,20 a 0,35% O carbono (C) melhora a temperabilidade do material de aço e aumenta o limite de escoamento do material de aço. C também promove a esferoidização de carbetos durante o revenimento no processo de produção e aumenta desta forma a resistência SCC do material de aço. Se os carbetos estiverem dispersos, o limite de escoamento 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. Além disso, se o teor de C for muito alto, formam-se carbetos grosseiros no material de aço e a resistência SSC do material de aço diminuirá. Portanto, o teor de C está dentro do intervalo de 0,20 a 0,35%. Um limite inferior preferencial do teor de C é 0,22% e mais preferencialmente 0,24%. Um limite superior preferencial do teor de C é 0,33%, mais preferencialmente é 0,32%, mais preferencialmente é 0,30% e ainda mais preferencialmente é 0,29%.
[0051] Si: 0,05 a 1,00% Silício (Si) desoxida o aço. Se o teor de Si for muito baixo, esse efeito 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 1,00%. 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 0,85% e mais preferencialmente 0,70%.
[0052] Mn: 0,01 a 1,00% Manganês (Mn) desoxida o aço. Mn também aumenta a temperabilidade do material de aço e aumenta o limite de escoamento 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 SCC do material de aço diminuirá. Portanto, o teor de Mn está dentro de um intervalo de 0,01 a 1,00%. Um limite inferior preferencial do teor de Mn é 0,02% e mais preferencialmente 0,03%. Um limite superior preferencial do teor de Mn é 0,90% e mais preferencialmente é 0,80%.
[0053] P: 0,025% ou menos Fósforo (P) é uma impureza. Ou seja, o teor de P é superior a 0%. P segrega nas bordas de grãos e diminui a resistência SSC do material de aço. Portanto, o teor de P é 0,025% 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 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 0,0003%, adicionalmente e preferencialmente é 0,001% e adicionalmente e preferencialmente é 0,002%.
[0054] S: 0,0100% ou menos Enxofre (S) é uma impureza. Ou seja, o teor de S é superior a 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 consideração a produção industrial, um limite inferior preferencial do teor de S é 0,0001%, mais preferencialmente é 0,0003%.
[0055] Al: 0,005 a 0,100% Alumínio (Al) desoxida o aço. Se o teor de Al for muito 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 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.”.
[0056] Cr: 0,25 a 0,80% O cromo (Cr) melhora a temperabilidade do material de aço e aumenta o limite de escoamento do material de aço. Cr também aumenta a resistência ao amolecimento do revenimento e 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, formam-se carbetos grosseiros no material de aço e a resistência SSC do material de aço diminuirá. Portanto, o teor de Cr está dentro de um intervalo de 0,25 a 0,80%. Um limite inferior preferencial do teor de Cr é 0,30%, mais preferencialmente é 0,35% e ainda mais preferencialmente é 0,40%. Um limite superior preferencial do teor de Cr é 0,78% e mais preferencialmente 0,76%.
[0057] Mo: 0,20 a 2,00% O molibdênio (Mo) aumenta a temperabilidade do material de aço e aumenta o limite de escoamento do material de aço. Mo também forma carbetos finos e aumenta desta forma a resistência ao amolecimento por revenimento do material de aço. Em resultado, a resistência SSC do material de aço diminui. 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 0,20 a 2,00%. Um limite inferior preferencial do teor de Mo é 0,30%, mais preferencialmente é 0,40%, adicionalmente e preferencialmente é 0,50%, adicionalmente e preferencialmente é 0,60% e adicionalmente e preferencialmente é 0,61%. Um limite superior preferencial do teor de Mo é 1,80%, mais preferencialmente é 1,70% e ainda mais preferencialmente é 1,50%.
[0058] Ti: 0,002 a 0,050% Titânio (Ti) forma nitretos e refina os grãos cristalinos pelo efeito de pinagem. Por meio disto, o limite de escoamento 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 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 Ni é 0,030% e mais preferencialmente 0,020%.
[0059] B: 0,0001 a 0,0050% O Boro (B) se dissolve no aço, aumenta a temperabilidade do material de aço e aumenta a resistência do material de aço. Se o teor de B for muito baixo, esse efeito não é obtido. Por outro lado, 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 0,0001 a 0,0050%. Um limite inferior preferencial do teor de B é 0,0003% e mais preferencialmente é 0,0007%. Um limite superior preferencial do teor de B é 0,0030%, mais preferencialmente é 0,0025% e ainda mais preferencialmente é 0,0015%.
[0060] N: 0,0020 a 0,0100% Nitrogênio (N) combina-se com o Ti para formar nitretos finos e, assim, refina os grãos. Se o teor de N for muito baixo, esse efeito não é obtido. Por outro lado, se o teor de N for muito alto, formam-se nitretos grosseiros e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, o teor de N está dentro do intervalo de 0,0020 a 0,0100%. Um limite inferior preferencial do teor de N é 0,0022%. Um limite superior preferencial do teor de N é 0,0050% e mais preferencialmente 0,0045%.
[0061] O: 0,0100% ou menos Oxigênio (O) é uma impureza. Ou seja, o teor de O é superior a 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 de 0,0050%, mais preferencialmente é de 0,0030% e ainda mais preferencialmente é de 0,0020%. De 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 0,0003%.
[0062] 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 um intervalo que não afeta de forma adversa o material de aço de acordo com a presente modalidade.
[0063] [Quanto aos elementos opcionais] 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 como um substituto para uma parte do Fe. Cada um desses elementos é um elemento opcional e aumenta a resistência SSC e limite de escoamento do material de aço.
[0064] V: 0 a 0,60% O Vanádio (V) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de V pode ser 0%. Se estiver contido, V combina-se com C e/ou N para formar carbetos, nitretos ou carbonitretos (doravante mencionados como “carbonitretos ou semelhantes”). Carbonitretos e semelhantes refinam a subestrutura do material de aço pelo efeito de pinagem e aumentam a resistência SSC do material de aço. V também forma carbetos finos durante o revenimento. Os carbetos finos aumenta a resistência ao amolecimento no revenimento do material de aço e aumentam a o limite de escoamento 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 material de aço diminui. Portanto, o teor de V está dentro do intervalo de 0 a 0,60%. Um limite inferior preferencial do teor de V é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,01%, ainda mais preferencialmente é de 0,02%, adicionalmente e preferencialmente é de 0,04%, adicionalmente e preferencialmente é 0,06% e adicionalmente e preferencialmente é de 0,08%. Um limite superior preferencial do teor de V é 0,40%, mais preferencialmente é 0,30% e ainda mais preferencialmente é 0,20%.
[0065] Nb: 0 a 0,030% O Nióbio (Nb) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de Nb pode ser 0%. Se contido, o Nb forma carbonitretos e semelhantes. Carbonitretos e semelhantes refinam a subestrutura do material de aço pelo efeito de pinagem e aumentam a resistência SSC do material de aço. Nb também combina-se facilmente com C para formar carbetos finos. Em consequência disto, o limite de escoamento do material de aço aumenta. 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 do material de aço diminui. Portanto, o teor de Nb está dentro do intervalo de 0 a 0,030%. 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%. Um limite superior preferencial do teor de Nb é 0,025% e mais preferencialmente 0,020%.
[0066] 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 e Zr 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.
[0067] Ca: 0 a 0,0100% O Cálcio (Ca) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de Ca pode ser 0%. Se contido, Ca neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e 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 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%, ainda mais preferencialmente é de 0,0006% e ainda mais preferencialmente é de 0,0010%. Um limite superior preferencial do teor de Ca é 0,0040%, mais preferencialmente é 0,0030% e ainda mais preferencialmente é 0,0025%.
[0068] Mg: 0 a 0,0100% O Magnésio (Mg) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de Mg pode ser 0%. Se contido, Mg neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e aumenta a resistência SCC do material de aço. Se mesmo uma pequena quantidade de Mg é contida, este efeito é obtido 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%, ainda mais preferencialmente é de 0,0006% e ainda mais preferencialmente é de 0,0010%. Um limite superior preferencial do teor de Mg é 0,0040%, mais preferencialmente é 0,0030% e ainda mais preferencialmente é 0,0025%.
[0069] Zr: 0 a 0,0100% O Zircônio (Zr) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de Zr pode ser 0%. Se contido, Zr neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e 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 do 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 do teor de Zr é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,0001%, ainda mais preferencialmente é de 0,0003%, ainda mais preferencialmente é de 0,0006% e ainda mais preferencialmente é de 0,0010%. Um limite superior preferencial do teor de Zr é 0,0040%, mais preferencialmente é 0,0030% e ainda mais preferencialmente é 0,0025%.
[0070] No caso em que dois ou mais tipos de elementos selecionados do grupo supracitado consistindo em Ca, Mg e Zr estão contidos em combinação, a quantidade total dos teores destes elementos é de preferência de 0,0100% ou menos, e mais preferencialmente é de 0,0050% ou menos.
[0071] A composição química do material de aço descrito acima pode conter 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. Por meio disso, cada um desses elementos aumenta a resistência SSC do material de aço.
[0072] Co: 0 a 0,50% O cobalto (Co) é um elemento opcional e não precisa ser contido. Ou seja, 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. Em resultado, a resistência SSC do material de aço diminui. 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 o limite de escoamento 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 de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,02%, ainda mais preferencialmente é de 0,03%, e ainda mais preferencialmente é de 0,05%. Um limite superior preferencial do teor de Co é 0,45% e mais preferencialmente 0,40%.
[0073] W: 0 a 0,50% O Tungstênio (W) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de W pode ser 0%. Se contido, W forma um revestimento de proteção contra corrosão em um ambiente ácido e suprime a penetração de hidrogênio. Em resultado, a resistência SSC do material de aço diminui. 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 diminui. Portanto, o teor de W está dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de W é de 0%, mais preferencialmente é de 0,02%, ainda mais preferencialmente é de 0,03%, e ainda mais preferencialmente é de 0,05%. Um limite superior preferencial do teor de W é 0,45% e mais preferencialmente é 0,40%.
[0074] A composição química do material de aço descrito acima pode conter 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 aço.
[0075] Ni: 0 a 0,50% O Níquel (Ni) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de Ni pode ser 0%. Se contido, Ni melhora a temperabilidade do material de aço e aumenta o limite de escoamento 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 dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Ni é maior do que 0%, mais preferencialmente é 0,01%, e mais preferencialmente é 0,02%. Um limite superior preferencial do teor de Ni é 0,10%, mais preferencialmente é 0,08% e ainda mais preferencialmente é 0,06%.
[0076] Cu: 0 a 0,50% O Cobre (Cu) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de Cu pode ser 0%. Se contido, Cu melhora a temperabilidade do material de aço e aumenta o limite de escoamento 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, o teor de Cu está dentro do intervalo de 0 a 0,50%. Um limite inferior preferencial do teor de Cu é de mais de 0%, mais preferencialmente é de 0,01%, ainda mais preferencialmente é de 0,02%, e ainda mais preferencialmente é de 0,05%. Um limite superior preferencial do teor de Cu é 0,35% e mais preferencialmente 0,25%.
[0077] A composição química do material de aço supracitado também pode conter um metal de terras raras em vez de uma parte de Fe.
[0078] Metal de terras raras (REM): 0 a 0,0100% O metal de terras raras (REM) é um elemento opcional e não precisa estar contido. Ou seja, o teor de REM pode ser 0%. Se contido, REM neutraliza S no material de aço ao formar sulfetos e 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 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 tenacidade à baixa temperatura e 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 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 0,0040% e mais preferencialmente é 0,0025%.
[0079] Observe que, na presente descrição, o termo “REM” refere-se a um 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.
[0080] [Em relação à Fórmula (1)] O material de aço de acordo com a presente modalidade também satisfaz a Fórmula (1).5xCr-Mo-2x(V+Ti) ≤3,00 (1) onde, um teor (% em massa) de um elemento correspondente é substituído por cada símbolo de um elemento na Fórmula (1). Se um elemento correspondente não estiver contido, “0” é substituído pelo símbolo do elemento relevante.
[0081] Fn1 (= 5xCr-Mo-2x(V+Ti)) é um índice que indica a densidade numérica de precipitados grosseiros em um material de aço tendo a composição química supracitada e tendo reduzido a densidade de deslocamento de acordo com o limite de escoamento (grau 95 a 125 ksi) que se pretende obter. Em um material de aço tendo a composição química supracitada, se Fn1 for superior a 3,00, um grande número de precipitados grosseiros precipitará no material de aço e a resistência SSC do material de aço diminuirá. Portanto, o material de aço de acordo com a presente modalidade possui a composição química supracitada e reduziu a densidade de deslocamento de acordo com o limite de escoamento (grau 95 a 125 ksi) que se pretende obter, além disso, Fn1 para o material de aço é 3,00 ou menos. Neste caso, o material de aço também exibe excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura. Um limite superior preferencial de Fn1 é 2,90 e, mais preferencialmente, é 2,87. Embora um limite inferior de Fn1 não seja particularmente limitado, dentro dos intervalos da composição química supracitada, Fn1 é, em prática, -2.05 ou mais.
[0082] [Sobre os precipitados grosseiros] No material de aço de acordo com a presente modalidade, o número de densidade de precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais contido é 0,150 particulas/μm2 ou menos. Como mencionado acima, precipitados dentro um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais são mencionados também como “precipitados grosseiros”. Observe que, como descrito acima, o termo “diâmetro circular equivalente” significa o diâmetro de um círculo em um caso em que a área de um precipitado observado em uma superfície de campo visual durante a observação da microestrutura é convertida em um círculo com a mesma área.
[0083] Como descrito acima, no material de aço de acordo com a presente modalidade, a densidade de deslocamento é reduzida de acordo com o limite de escoamento (grau 95 a 125 ksi) que se pretende obter, um número grande de precipitados grosseiros pode precipitar no material de aço em alguns casos. Nesse caso, particularmente, em um ambiente ácido de baixa temperatura, não é possível obter excelente resistência SSC. Portanto, no material de aço de acordo com a presente modalidade, além de possui a composição química supracitada e tendo a densidade de deslocamento supracitada, a densidade numérica dos precipitados grosseiros é reduzida e a resistência SSC é aumentada.
[0084] Assim, no material de aço de acordo com a presente modalidade, a densidade numérica dos precipitados grosseiros contidos no material de aço é de 0,150 particulas/μm2 ou menos. Se a densidade numérica dos precipitados grosseiros contidos no material de aço for 0,150 partículas^m2 ou menos, na condição de que outras exigências da presente modalidade sejam satisfeitas, o material de aço também exibe excelente resistência SSC em um ambiente ácido de baixa temperatura. Um limite superior preferencial da densidade numérica dos precipitados grosseiros é 0,145 partículas^m2, e mais preferencialmente é 0,140 particulas/μm2 Observe que, o limite inferior da densidade numérica dos precipitados grosseiros não é particularmente limitado. Ou seja, a densidade numérica dos precipitados grosseiros pode ser 0 particulas/μm2.
[0085] A densidade de deslocamento dos precipitados grosseiros no material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser determinado pelo método a seguir. Uma amostra de microteste para criar uma réplica de extração é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. Se o material de aço for uma chapa de aço, a amostra de microteste será retirada da parte central da espessura. Se o material de aço for um tubo de aço, a amostra de microteste é retirada da parte central da espessura da parede. A superfície da amostra de microteste é polida em espelho e, em seguida, a amostra de microteste é imersa durante 10 minutos em um reagente de gravação nital a 3% para gravar a superfície. A superfície gravada é coberta com uma película de carbono depositada. A amostra de microteste cuja superfície é coberta com a película depositada é imersa durante 20 minutos em um reagente de gravação nital a 5%. A película depositada é retirado da amostra imersa de microteste. A película depositada que foi retirada da amostra de microteste é limpa com etanol e, em seguida, é recolhida com uma tela de folha e seca.
[0086] A película depositada (película de réplica) é observada usando um microscópio eletrônico de transmissão (TEM). Especificamente, são especificados três locais arbitrários. A observação dos três locais especificados é conduzida usando uma ampliação de observação de x10000 e uma tensão de aceleração de 200 kV e são geradas imagens fotográficas de três locais. Observe que, cada campo visual é, por exemplo, 8 μm x 8 μm. O processamento de imagens das imagens fotográficas de cada campo visual é realizado e os precipitados em cada campo visual são identificados. Os precipitados podem ser identificados com base em contraste. O diâmetro circular equivalente de cada precipitado que é identificado é determinado por processamento de imagens.
[0087] Precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais (precipitados grosseiros) são identificados com base nos diâmetros circulares equivalentes obtidos. O número total de precipitados grosseiros que foram identificados nos três campos visuais é determinado. A densidade numérica de precipitados grosseiros (particulas/μm2) pode ser determinada baseada no então determinado número total de precipitados grosseiros e a área bruta dos três campos visuais. Observe que, na presente modalidade, embora um limite superior do diâmetro circular equivalente dos precipitados grosseiros não seja particularmente limitado, um valor limite de detecção é determinado pelo campo visual de observação. Por exemplo, em um caso onde o campo visual de observação é 8 μm x 8 μm, o valor limite de detecção para o diâmetro circular equivalente de precipitados grosseiros é 8000 nm. Neste caso, o diâmetro circular equivalente de precipitados grosseiros está, na prática, dentro do intervalo de 400 a 8000 nm.
[0088] [Limite de escoamento do material de aço] O limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade está no intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi). Como usado na presente descrição, o termo “limite de escoamento” significa a aproximação de limite elástico de deslocamento de 0,2% obtida no teste de tração. Em suma, o limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade está dentro de um intervalo de grau 95 a 125 ksi. Mesmo se o material de aço de acordo com a presente modalidade tiver um limite de escoamento dentro de um intervalo de grau 95 a 125 ksi, satisfazendo as condições referentes à composição química, a densidade de deslocamento e a densidade numérica de precipitados grosseiros que são descritos acima, o material de aço possui excelente resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e em um ambiente ácido de baixa temperatura.
[0089] 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/E8M (2013). Uma amostra de teste de barra redonda é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. Se o material de aço for uma placa de aço, a amostra de teste de barra redonda será retirada da parte central da espessura. Se o material de aço for 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 barra redonda, por exemplo, a amostra de teste de barra redonda tem um diâmetro de porção paralela de 4 mm e um comprimento de porção paralela de 35 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 e a aproximação de limite elástico de deslocamento de 0,2% obtida é definida como o limite de escoamento (MPa).
[0090] [Densidade de deslocamento] No material de aço de acordo com a presente modalidade, uma densidade de deslocamento é 7,0x1014 (m-2) ou inferior. Como descrito acima, existe a possibilidade de que os deslocamentos obstruam o hidrogênio. Portanto, se a densidade de deslocamento for muito alta, a concentração de hidrogênio obstruído no material de aço aumentará e a resistência SSC do material de aço aumentará. Por outro lado, os deslocamentos aumentam o limite de escoamento do material de aço. Portanto, a densidade de deslocamento do material de aço de acordo com a presente modalidade é reduzida de acordo com o limite de escoamento que se pretende obter.
[0091] [Densidade de deslocamento quando o limite de escoamento é grau 95 ksi] Especificamente, em um caso em que o limite de escoamento do material de aço de acordo com a presente modalidade seja de 95 ksi (655 a menos de 758 MPa), a densidade de deslocamento é 1,4x1014 (m-2) ou menos. Como descrito acima, se a densidade de deslocamento for muito elevada, a resistência SSC do material de aço diminuirá. Portanto, em um caso em que o limite de escoamento é de 95 ksi, a densidade de deslocamento do material de aço de acordo com a presente modalidade é 1,4x1014 (m-2) ou menos. Em um caso onde o limite de escoamento é de grau 95 ksi, um limite superior preferencial da densidade de deslocamento do material de aço é menos que 1,4x1014 (m-2), mais preferencialmente é 1,3x1014 (m-2) e adicionalmente e preferencialmente é 1,2x1014 (m-2). Embora o limite inferior da densidade de deslocamento do material de aço não seja particularmente limitado, em alguns casos não é possível obter um limite de escoamento de grau 95 ksi se a densidade de deslocamento for reduzida excessivamente. Portanto, em um caso em que o limite de escoamento é de 95 ksi, um limite inferior da densidade de deslocamento do material de aço é, por exemplo, superior a 0,1x1014 (m-2).
[0092] [Densidade de deslocamento quando o limite de escoamento é grau 110 ksi] Quando o material de aço de acordo com a presente modalidade tem um limite de escoamento de 110 ksi (758 a menos de 862 MPa), a densidade de deslocamento está dentro de um intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2). Como descrito acima, se a densidade de deslocamento for muito elevada, a resistência SSC do material de aço diminuirá. Por outro lado, se a densidade de deslocamento for muito baixa, não é possível obter um limite de escoamento de grau 110 ksi. Portanto, em um caso em que o limite de escoamento é de 110 ksi, a densidade de deslocamento do material de aço de acordo com a presente modalidade está dentro de um intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2). Em um caso em que o limite de escoamento é de 110 ksi, um limite superior preferencial da densidade de deslocamento do material de aço é 2,9x1014 (m-2), e mais preferencialmente é 2,8x1014 (m-2). A fim de se obter um limite de escoamento de grau 110 ksi, um limite inferior preferencial da densidade de deslocamento do material de aço é 1,5x1014 (m-2).
[0093] [Densidade de deslocamento quando o limite de escoamento é grau 125 ksi] Quando o material de aço de acordo com a presente modalidade tem um limite de escoamento de 125 ksi (862 a 965 MPa), a densidade de deslocamento está dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m-2). Como descrito acima, se a densidade de deslocamento for muito elevada, a resistência SSC do material de aço diminuirá. Por outro lado, se a densidade de deslocamento for muito baixa, não é possível obter um limite de escoamento de grau 125 ksi. Portanto, em um caso em que o limite de escoamento é de 125 ksi, a densidade de deslocamento do material de aço de acordo com a presente modalidade está dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m-2). Em um caso em que o limite de escoamento é de 125 ksi, um limite superior preferencial da densidade de deslocamento do material de aço é 6,5x1014 (m-2), e mais preferencialmente é 6,3x1014 (m-2). A fim de se obter um limite de escoamento de grau 125 ksi, um limite inferior preferencial da densidade de deslocamento do material de aço é 3,1x1014 (m-2).
[0094] 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 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 x 20 mm de comprimento x 2 mm de espessura. A direção da espessura da amostra de teste é a direção da espessura do material de aço (direção da 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 x 20 mm de comprimento. 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% 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).
[0095] Na DRX, a medição da largura de meio valor ΔK é realizada empregando linhas CoKa 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.
[0096] 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 Williamson-Hall (Fórmula (2)). ΔKxcosθ/X = 0,9/D+2εxsinθ/X (2) Na fórmula (2), θ representa o ângulo de difração, X representa o comprimento de onda do raio-X e D representa o diâmetro do cristalito.
[0097] Além disso, a densidade de deslocamento p (m-2) pode ser determinada usando a cepa não uniforme obtida ε e Fórmula (3). p = 14,4xε2/b2 (3) Na Fórmula (3), b representa o vetor de Burgers (b = 0,248 (nm)) da estrutura cúbica centralizada no corpo (ferro).
[0098] [Microestrutura] A microestrutura do material de aço de acordo com a presente invenção é composta principalmente de martensita revenida e bainita revenida. Especificamente, o total das razões volumétricas de martensita revenida e bainita revenida na microestrutura é de 90% ou mais. O balanço da microestrutura é, por exemplo, ferrita ou perlita. Se a microestrutura do material de aço com a composição química supracitada contiver martensita revenida e bainita revenida em uma quantidade equivalente a uma razão volumétrica total de 90% ou mais, desde que sejam satisfeitos os outros requisitos de acordo com a presente modalidade, o limite de escoamento do material de aço estará no intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi).
[0099] As razões volumétricas totais de martensita revenida e bainita revenida podem ser determinadas por observação de microestrutura. 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. Além disso, em um caso onde o material de aço é uma placa de aço tendo uma espessura de menos de 10 mm, é cortada uma amostra tendo uma superfície de observação com as dimensões de 10 mm na direção de rolagem e a espessura da placa de aço na direção de espessura. Em um caso onde 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 10 mm na direção radial do tubo é cortada de uma porção central da espessura da parede. Além disso, em um caso onde o material de aço é um tubo de aço tendo uma espessura de menos de 10 mm, é cortada uma amostra tendo uma superfície de observação com as dimensões de 10 mm na direção de eixo de tubo e uma espessura de parede do tubo de aço na direção de radial do tubo. Depois de polir a superfície de observação para obter uma superfície espelhada, a amostra é imersa por cerca de 10 segundos em um reagente de gravação nital a 2 % para revelar a microestrutura por gravação. A superfície de observação gravada é observada realizando observação com respeito à 10 campos visuais por meio de uma imagem secundária de elétrons obtida usando um microscópio eletrônico de varredura (MEV). A área do campo visual é de 400 μm2 (ampliação de x5000). Em cada campo visual, a martensita revenida e a bainita revenida podem ser diferenciadas de outras fases (por exemplo, ferrita ou perlita) com base no contraste. Consequentemente, martensita revenida e bainita revenida são identificadas em cada campo visual. Foram determinados os totais das frações de área de martensita revenida e bainita revenida 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 definido como a razão volumétrica de martensita revenida e bainita revenida.
[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. O material de aço também por ser um material sólido (barra de aço). Em um caso onde o material de aço é um tubo de aço de poço de petróleo, uma espessura de parede preferencial é 9 a 60 mm. Mais preferencialmente, o material de aço de acordo com a presente modalidade é adequado para uso como um tubo de aço de parede pesada. Em um caso onde o material de aço de acordo com a presente invenção é um tubo de aço sem costura, mesmo se o tubo de aço sem costura possuir uma espessura de parede com uma espessura de 15 mm ou mais, o tubo de aço sem costura tem um limite de escoamento dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi) e exibe excelente resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e em um ambiente ácido de baixa temperatura.
[0101] [Resistência SSC do material de aço] Como descrito acima, quando a densidade de deslocamento é alta, a concentração de hidrogênio ocluído no material de aço aumenta e a resistência SSC do material de aço diminui. Por outro lado, os deslocamentos aumentam o limite de escoamento. Portanto, no material de aço de acordo com a presente modalidade, a densidade de deslocamento é reduzida de acordo com os limites de escoamento. (Grau 95 a 125 ksi) que se pretende obter. Ou seja, quanto menor for o limite de escoamento do material de aço, menor será a densidade de deslocamento e, portanto, mais excelente será a resistência SSC obtida. Portanto, de acordo com o material de aço da presente modalidade, excelente resistência SSC é definida para cada limite de escoamento (grau 95 a 125 ksi) que se pretende obter.
[0102] Observe que, a resistência SSC do material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser avaliada por meio de um teste de resistência SSC de temperatura normal e um teste de resistência SSC de baixa temperatura, para ambos os limites de escoamento. O teste de resistência SSC de temperatura normal e o teste de resistência SSC de baixa temperatura são realizados por um método de acordo com o “Método A” especificado em NACE TM0177-2005.
[0103] [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 95 ksi, a resistência SSC do material de aço pode ser avaliada por meio do método a seguir. No teste de resistência SSC de temperatura normal, 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) é usada como uma solução de teste. Uma amostra de teste de barra 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 barra redonda, por exemplo, a amostra de barra redonda tem um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de porção paralela de 25,4 mm. Observe que a direção axial da amostra de teste de barra redonda é paralela à direção de rolagem do material de aço. Uma tensão equivalente a 95% da tensão de escoamento real é aplicada à amostra de barra redonda. A solução de teste em 24°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 a desgaseificação do banho de teste, gás de H2S a pressão de 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 pressão de 1 atm foi soprado é mantido durante 720 horas a 24°C.
[0104] Por outro lado, no teste de resistência SSC de baixa temperatura, 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) é usada como uma solução de teste. Uma amostra de teste de barra redonda é retirada do material de aço de acordo com a presente modalidade. Se o material de aço for uma placa de aço, a amostra de teste de barra redonda será retirada da parte central da espessura. Se o material de aço for 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 barra redonda, por exemplo, a amostra de barra redonda tem um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de porção paralela de 25,4 mm. Observe que a direção axial da amostra de teste de barra redonda é paralela à direção de rolagem do material de aço. 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 a desgaseificação do banho de teste, gás de H2S a pressão de 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 pressão de 1 atm foi soprado é mantido durante 720 horas a 4°C.
[0105] Em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 95 ksi, o material de aço de acordo com a presente modalidade, o trincamento não é confirmado após 720 horas decorridas no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura. Observe que, na presente descrição, o termo “trincamento não é confirmado” significa que o trincamento não é confirmado em uma amostra no caso em que a amostra após o teste foi observada a olho nu e por meio de um projetor com uma ampliação de x10.
[0106] [Resistência SSC quando o limite de escoamento é grau 110 ksi] Em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de 110 ksi, a resistência SSC do material de aço pode ser avaliada por meio do método a seguir. O teste de resistência SSC de temperatura normal é realizado de maneira semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal supracitado quando o limite de escoamento é de grau 95 ksi, exceto que a tensão aplicada à amostra de barra redonda é equivalente a 90% da tensão de escoamento real.
[0107] Por outro lado, o teste de resistência SSC de baixa temperatura é realizado de maneira semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal supracitado quando o limite de escoamento é de grau 95 ksi, exceto que a tensão aplicada à amostra de barra redonda é equivalente a 85% da tensão de escoamento real. Em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 110 ksi, o material de aço de acordo com a presente modalidade, o trincamento não é confirmado após 720 horas decorridas no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0108] [Resistência SSC quando o limite de escoamento é grau 125 ksi] Em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de 125 ksi, a resistência SSC do material de aço pode ser avaliada por meio do método a seguir. O teste de resistência SSC de temperatura normal é realizado de maneira semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal supracitado quando o limite de escoamento é de grau 95 ksi, exceto que a tensão aplicada à amostra de barra redonda é equivalente a 90% da tensão de escoamento real.
[0109] Por outro lado, o teste de resistência SSC de baixa temperatura é realizado de maneira semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal supracitado quando o limite de escoamento é de grau 95 ksi, exceto que a tensão aplicada à amostra de barra redonda é equivalente a 80% da tensão de escoamento real. Em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 125 ksi, o material de aço de acordo com a presente modalidade, o trincamento não é confirmado após 720 horas decorridas no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0110] [Método de Produção] 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 como um exemplo do material de aço de acordo com a presente modalidade. 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.
[0111] [Processo de Preparação] No processo de preparação, é preparado um material de aço intermediário contendo a composição química supracitada. O método para produzir o material de aço intermediário não é particularmente limitado desde que o material de aço intermediário tenha a composição química supracitada. Como usado neste documento, o termo “material 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.
[0112] O processo de preparação pode preferencialmente incluir um processo no qual uma matéria-prima é preparada (processo de preparação de matéria-prima), e um 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.
[0113] [Processo de preparação da matéria-prima] 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 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.
[0114] [Processo de trabalho a quente] 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 que o material de aço é um tubo de aço, 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 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. Por exemplo, o processo Mannesmann é 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 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%.
[0115] Uma casca oca pode ser produzida também a partir do tarugo por 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 por processo de Ehrhardt ou semelhante. 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.
[0116] 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. No entanto, 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 para fins de suprimir o trincamento por têmpera.
[0117] Em um caso onde a têmpera direta é realizada após trabalho a quente, ou a têmpera é realizada após aquecimento suplementar após o trabalho a quente, para fins de eliminar tensão residual, é preferencial realizar um tratamento de alívio de tensão (tratamento SR) em um momento que é após a têmpera e antes do tratamento a quente (têmpera e semelhante) do próximo processo.
[0118] Como descrito acima, um material de aço intermediário é preparado no processo de preparação. O material de aço intermediário pode ser produzido 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.
[0119] [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 é de 800 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 usando um forno de aquecimento suplementar ou um forno de tratamento térmico após o trabalho a quente, a temperatura de têmpera corresponde à temperatura do forno de aquecimento suplementar ou ao forno de tratamento térmico.
[0120] Se a temperatura de têmpera for muito alta, em alguns casos, os grãos de austenita prévia tornam-se grossos e a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, uma temperatura de têmpera no intervalo de 800 a 1000°C é preferencial. Um limite superior mais preferencial da temperatura de têmpera é 950°C.
[0121] O método de têmpera, por exemplo, resfria continuamente o material de aço intermediário a partir da temperatura inicial de têmpera e diminui continuamente a temperatura do material de aço intermediário. 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 contínuo é, por exemplo, um método que resfria o material de aço intermediário imergindo o material de aço intermediário em um banho de água ou um método que resfria o material de aço de forma acelerada por resfriamento de água de chuveiro ou resfriamento por nebulização.
[0122] Se a taxa de resfriamento durante a têmpera é muito lenta, a microestrutura não se torna uma que é composta principalmente de martensita e bainita e as propriedades mecânicas definidas na presente modalidade (ou seja, o limite de escoamento dentro de um intervalo de grau 95 a 125 ksi) não pode ser obtida. Portanto, no método para produzir o material de aço de acordo com a presente modalidade, o material de aço (casca oca) intermediário é rapidamente resfriado durante a têmpera. Especificamente, no processo de têmpera, a taxa média de resfriamento quando a temperatura 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 CRSOO-SOO (°C/seg). Mais especificamente, a taxa de resfriamento durante a têmpera CR800-500 é 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).
[0123] A taxa de resfriamento preferencial durante a têmpera CR8qq-5qq é 8°C/seg ou superior. Neste caso, a microestrutura do material de aço intermediário (casca oca) após têmpera torna-se estavelmente uma microestrutura que é composta principalmente por martensita e bainita. Um limite inferior mais preferencial da taxa de resfriamento durante a têmpera CR8qq-5qq é 1q°C/seg. Um limite superior preferencial da taxa de resfriamento durante a têmpera CR8qq-5qq é 5qq°C/seg.
[0124] Preferencialmente, a têmpera é realizada após realizar o aquecimento do material de aço intermediário na zona de austenita uma pluralidade de vezes. Neste caso, a resistência SSC do material de aço aumenta adicionalmente, 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 aquecimento na zona de austenita pode ser repetido uma pluralidade de vezes ao realizar a normalização e têmpera. A seguir, o processo de revenimento é descrito em detalhes.
[0125] [Processo de Revenimento] O processo de revenimento é realizado através do revenimento após a têmpera supracitada. Na presente descrição, o termo “revenimento” significa reaquecer o material intermediário de aço após a têmpera a uma 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. Ou seja, em relação ao material de aço intermediário (casca oca) contendo a composição química da presente modalidade, a temperatura de revenimento é ajustada de modo a ajustar o limite de escoamento do material de aço dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa (grau 95 a 125 ksi). Neste documento, a temperatura de revenimento corresponde à temperatura do forno quando o material intermediário de aço após a têmpera é aquecido e mantido na temperatura relevante. Neste documento, o tempo de revenimento (tempo de espera) significa o período de tempo desde que a temperatura do material de aço intermediário atinge uma temperatura de revenimento predeterminada até a extração do forno.
[0126] Normalmente, no caso de produzir um material de aço para ser usado em poços de petróleo, a fim de aumentar a resistência SSC, a densidade de deslocamento é reduzida, tornando a temperatura de revenimento uma temperatura alta dentro do intervalo de 600 a 730°C. No entanto, neste caso, os carbetos de liga dispersam-se finamente quando o material de aço está sendo mantido para revenimento. Como os carbetos de liga finamente dispersos atuam como obstáculos ao movimento de deslocamentos, os carbetos de liga finamente dispersos suprimem a recuperação dos deslocamentos (ou seja, o desaparecimento dos deslocamentos). Portanto, no caso de realizar apenas o revenimento a uma temperatura alta que é executada para reduzir a densidade de deslocamento, a densidade de deslocamento não pode ser adequadamente reduzida em alguns casos.
[0127] Portanto, o material de aço de acordo com a presente modalidade é sujeito a revenimento a uma temperatura baixa para reduzir, assim, a densidade de deslocamento, até certo ponto, com antecedência. Além disso, o revenimento é realizado em uma alta temperatura e a densidade de deslocamento também é reduzida. Ou seja, no processo de revenimento de acordo com a presente modalidade, o revenimento é realizado em dois estágios. De acordo com este método, a densidade de deslocamento pode ser reduzida enquanto se mantém um limite de escoamento. Portanto, de acordo com dois estágios de revenimento, mesmo se a densidade de deslocamento for reduzida para 1,4x1014 (m-2) ou menos, o limite de escoamento pode ser ajustado dentro de um intervalo de 655 a menos de 758 MPa (grau 95 ksi). De acordo com dois estágios de revenimento, mesmo se a densidade de deslocamento for reduzida para dentro de um intervalo de mais de 1,4x1014 a menos de 3,0x1014 (m-2), o limite de escoamento pode ser ajustado para dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa (grau 110 ksi). De acordo com dois estágios de revenimento, mesmo se a densidade de deslocamento for reduzida para dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m2), o limite de escoamento pode ser ajustado dentro de um intervalo de 862 a 965 MPa (grau 125 ksi). Abaixo, o processo de revenimento a baixa temperatura e o processo de revenimento a alta temperatura são descritos em detalhes.
[0128] [Processo de revenimento a baixa temperatura] No processo de revenimento a baixa temperatura, uma temperatura de revenimento preferencial está entre 100 e 500°C. Se a temperatura de revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura for muito alta, os carbetos de liga serão dispersos finamente enquanto o material de aço estiver sendo mantido na temperatura de revenimento durante o revenimento e, em alguns casos, a densidade de deslocamento não poderá ser adequadamente reduzida. Nesse caso, o limite de escoamento do material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui. Por outro lado, se a temperatura de revenimento durante o processo de revenimento a baixa temperatura for muito baixa, em alguns casos a densidade de deslocamento não poderá ser reduzida enquanto o material de aço estiver sendo mantido na temperatura de revenimento durante o revenimento. Nesse caso, o limite de escoamento do material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui. Portanto, é preferencial definir a temperatura de revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura no intervalo de 100 a 500°C. Um limite inferior preferencial da temperatura de revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura é 150°C. Um limite superior mais preferencial da temperatura de revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura é 450°C e, mais preferencialmente, é 420°C.
[0129] No processo de revenimento a baixa temperatura, um tempo de espera preferencial para o revenimento (tempo de revenimento) fica entre 10 e 90 minutos. Se o tempo de revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura for muito curto, em alguns casos a densidade de deslocamento não poderá ser adequadamente reduzida. Nesse caso, o limite de escoamento do material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui. Por outro lado, se o tempo de revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura for muito longo, os efeitos supracitados serão saturados. Assim, na presente modalidade, o tempo de espera é preferencialmente ajustado no intervalo de 10 a 90 minutos. Um limite superior mais preferencial do tempo de revenimento é 80 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 de um intervalo de 15 a 90 minutos.
[0130] [Processo de revenimento a alta temperatura] No processo de revenimento a alta temperatura, as condições para o revenimento são adequadamente controladas de acordo com o limite de escoamento que se pretende obter. Uma temperatura de revenimento preferencial no processo de revenimento a alta temperatura está dentro do intervalo de 660 a 740°C. Se a temperatura de revenimento durante o processo de revenimento em alta temperatura for muito alta, em alguns casos a densidade de deslocamento é reduzida demais e um limite de escoamento que se pretende obter não pode ser obtido. Por outro lado, se a temperatura de revenimento durante o processo de revenimento for muito baixa, em alguns casos a densidade de deslocamento não poderá ser adequadamente reduzida. Nesse caso, o limite de escoamento do material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui. Assim, uma temperatura de revenimento preferencial no processo de revenimento a alta temperatura está dentro do intervalo de 660 a 740°C.
[0131] Quando se pretende obter um limite de escoamento de 95 ksi, um limite inferior mais preferencial da temperatura de revenimento no processo 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 no processo de revenimento é 735°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 110 ksi, um limite inferior mais preferencial da temperatura de revenimento no processo de revenimento é 670°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 110 ksi, um limite superior mais preferencial da temperatura de revenimento no processo de revenimento é 730°C, e ainda preferencialmente é 720°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 125 ksi, um limite inferior mais preferencial da temperatura de revenimento no processo de revenimento é 670°C. Quando se pretende obter um limite de escoamento de 125 ksi, um limite superior mais preferencial da temperatura de revenimento no processo de revenimento é 730°C, e ainda preferencialmente é 720°C.
[0132] No processo de revenimento a alta temperatura, uma tempo de revenimento preferencial está dentro do intervalo de 10 a 180 minutos. Se o tempo de revenimento for muito curto, em alguns casos a densidade de deslocamento não poderá ser adequadamente reduzida. Nesse caso, o limite de escoamento do material de aço torna-se muito alto e/ou a resistência SSC do material de aço diminui. Por outro lado, se o tempo de revenimento for muito longo, os efeitos supracitados são saturados. Portanto, na presente modalidade, o tempo de revenimento preferencial está dentro do intervalo de 10 a 180 minutos. Um limite superior mais preferencial do tempo de revenimento é 120 minutos e, mais preferencialmente, é 90 minutos. Observe que, em um caso em que o material de aço é um tubo de aço, conforme descrito acima, é provável que ocorram variações de temperatura. Portanto, quando o material de aço é um tubo de aço, o tempo revenimento é preferencialmente ajustado dentro do intervalo de 15 a 180 minutos.
[0133] O processo de revenimento a baixa temperatura e o processo de revenimento a alta temperatura supracitados podem ser realizados como tratamentos térmicos consecutivos. Ou seja, depois de realizar o tempo de espera supracitado para revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura, a seguir, o processo de revenimento a alta temperatura pode ser realizado de maneira sucessiva aquecendo o material de aço. Nesse momento, o processo de revenimento a baixa temperatura e o processo de revenimento a alta temperatura podem ser realizados no mesmo forno de tratamento térmico.
[0134] Por outro lado, o processo de revenimento a baixa temperatura e o processo de revenimento a alta temperatura supracitados também podem ser realizados como tratamentos térmicos não consecutivos. Ou seja, depois de realizar o tempo de espera supracitado para revenimento no processo de revenimento a baixa temperatura, o material de aço pode ser temporariamente resfriado a uma temperatura mais baixa que a temperatura de revenimento supracitada e depois aquecido novamente para executar o processo de revenimento a alta temperatura. Mesmo neste caso, os efeitos obtidos pelo processo de revenimento a baixa temperatura e processo de revenimento a alta temperatura não são prejudicados, e o material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser produzido.
[0135] O material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser produzido pelo método de produção descrito acima. Observe que foi descrito um método para produzir um tubo de aço 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 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. Além disso, o método de produção supracitada é um exemplo, e o material de aço de acordo com a presente modalidade pode ser também produzido por outro método de produção.
[0136] Neste documento, a presente invenção é descrita mais especificamente a título de exemplos.
EXEMPLO 1
[0137] No Exemplo 1, em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 95 ksi (655 a menos do que 758 MPa), a resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura foi investigada. Especificamente, foram produzidos aços fundidos com um peso de 10 180 kg tendo as composições químicas mostradas na Tabela 1. Além disso, Fn1 que foi determinado com base na composição química obtida e na Fórmula (1) é mostrada na Tabela 2.
[0138] [Tabela 1]
[0139] [Tabela 2]
[0140] Foram produzidos lingotes usando os aços fundidos supracitados. Os lingotes foram laminados a quente para produzir placas de aço tendo uma espessura de 15 mm.
[0141] As placas de aço dos Teste de Número 1-1 a 1-25 após a laminação a quente foram esfriadas para trazer a temperatura da placa de aço à temperatura normal (25°C). Em seguida, após serem resfriadas, as placas de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25 foram submetidas a têmpera. Note que um termopar do tipo K do tipo bainha foi inserido antecipadamente em uma porção central da espessura da placa de aço e a temperatura de têmpera e taxa de resfriamento durante a têmpera foram medidas usando um termopar tipo K.
[0142] As placas de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25 foram submetidas a têmpera por uma vez. Especificamente, depois de deixar esfriar como descrito acima, a placa de aço foi reaquecida e a temperatura da placa de aço foi ajustada para se tornar a temperatura de têmpera (920°C), e a placa de aço foi mantida durante 20 minutos. Portanto, foi realizado resfriamento a água usando um aparelho de resfriamento a água tipo chuveiro. A taxa média de resfriamento de 800°C a 500°C durante a têmpera das placas de aço dos Testes de Número 1-1 a 1-25, ou seja, a taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) (°C/seg) foi de 10°C/seg.
[0143] Após a têmpera, as placas de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25 foram submetidas a processo de revenimento. Para as placas de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-19 e 1-22 e 1-25, um primeiro revenimento e um segundo revenimento foram realizados. Por outro lado, para as placas de aço dos Números de Teste 1-20 e 1-21, o revenimento foi realizado apenas por uma vez. Uma temperatura de revenimento (°C) e tempo de revenimento (min) de cada um dentre o primeiro revenimento e segundo revenimento são mostradas na Tabela 2.Observe que, a temperatura de revenimento nos presentes exemplos foi levada à temperatura do forno em que o revenimento foi realizado. O tempo de revenimento nos presentes exemplos foi considerado como o período de tempo desde que a temperatura da placa de aço de cada número de teste atinge uma temperatura de revenimento predeterminada até a extração do forno.
[0144] [Testes de Avaliação] Um teste de tração, um teste de medição de densidade de deslocamento, um teste de medição de densidade numérica de precipitados grosseiros e um teste de avaliação de resistência SSC que são descritos abaixo foram realizados na placa de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25 após o processo de revenimento supracitado.
[0145] [Teste de tração] Um teste de tração foi realizado em conformidade com a ASTM E8/E8M (2013). Amostras de teste de barra redonda com um diâmetro de porção paralela de 4 mm e um comprimento de porção paralela de 35 mm foram preparadas a partir da porção central da espessura da placa de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25. A direção axial das amostras de barra redonda foi paralela à direção de rolagem da placa de aço. Foi realizado um teste de tração na atmosfera em temperatura normal (25°C) usando cada amostra de teste de barra redonda e foi obtido o limite de escoamento (MPa) da placa de aço dos Números de Teste 11 a 1-25. Observe que, nos exemplos presentes, a aproximação de limite elástico de deslocamento de 0,2% foi obtida no teste de tração foi definida como o YS para os Números de Teste 1-1 a 1-25. O limite de escoamento obtido “YS (MPa)” é mostrado na Tabela 2.
[0146] [Teste de medição da densidade de deslocamento] Amostras de teste para uso na medição da densidade de deslocamento pelo método supracitado foram retiradas da placa de aço dos Números de teste 1-1 a 1-25. Além disso, a densidade de deslocamento (m-2) foi determinada pelo método supracitado. A densidade de deslocamento determinada é mostrada na Tabela 2 como uma densidade de deslocamento p (x1014 m-2).
[0147] [Teste de medição de densidade numérica de precipitados grosseiros] Para a placa de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25, a densidade numérica dos precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais (precipitados grosseiros) foi medida e calculada pelo método de medição supracitado. Observe que, o TEM usado foi o JEM-2010 fabricado pela JEOL Ltd., e a tensão de aceleração foi definida em 200 kV. A densidade numérica dos precipitados grosseiros (particulas/μm2) da placa de aço dos Números de Teste 11 a 1-25 é mostrada na Tabela 2.
[0148] [Testes para avaliar a resistência SSC do material de aço] A resistência SSC foi avaliada com um método de acordo com o “Método A” da NACE TM0177-2005 usando a placa de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25. Especificamente, as amostras de barra redonda com um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de 25,4 mm na porção paralela foram retiradas de uma porção central da espessura da placa de aço dos Números de Teste 1-1 a 1-25. Um teste de resistência SSC de temperatura normal foi realizado em três amostras. Um teste de resistência SSC de temperatura baixa foi realizado nas outras três amostras. Observe que a direção axial de cada amostra era paralela à direção de rolagem.
[0149] O teste de resistência SSC de temperatura normal foi realizado como se segue. A tensão de tração foi aplicada na direção axial das amostras de barra redonda dos Números de Teste 1-1 a 1-25. Nesse momento, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 95% da tensão de escoamento real de cada placa de aço. 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 24°C foi vertida em três recipientes de teste e estes foram adotados como banhos de teste. As amostras de três barras redondas 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 24°C durante 720 horas.
[0150] Após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda dos Números de Teste 1-1 a 1-25 foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu e usando um projetor com uma ampliação de x10. Placas de aço para as quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras da barra redonda como resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, as placas de aço para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra de barra redonda foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0151] O teste de resistência SSC de baixa temperatura foi realizado de acordo com o “Método A” especificado na NACE TM0177-2005, de modo semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal. No teste de resistência SSC de baixa temperatura, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 95% da tensão de escoamento real de cada placa de aço. De modo semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal, a solução A da NACE foi usada como a solução de teste. Além disso, a temperatura do banho de teste foi de 4°C. As outras condições foram as mesmas no teste de resistência SSC de temperatura normal.
[0152] Após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda dos Números de Teste 1-1 a 1-25 foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu e usando um projetor com uma ampliação de x10. Placas de aço para as quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras da barra redonda como resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, as placas de aço para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra de barra redonda foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0153] [Resultados do Teste] Os resultados do teste são mostrados na Tabela 2.
[0154] Com referência à Tabela 1 e Tabela 2, a composição química das respectivas placas de aço dos Testes de Número 1-1 a 1-15 foi adequada, Fn1 foi 3,00 ou menos e o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 655 a menos que 758 MPa (grau 95 ksi). Além disso, a densidade de deslocamento p foi 1,4x1014 (m-2) ou inferior, e a densidade numérica dos precipitados grosseiros não foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, as placas de aço supracitadas exibiram excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0155] Em contraste, nas placas de aço dos Números de Teste 1-16 a 1-17, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, as placas de aço dos Números de Teste 1-16 a 1-17 não exibiram excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0156] Na placa de aço do Número de Teste 1-18, o teor de Cr foi muito alto. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 1-18 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0157] Para a placa de aço do Número de Teste 1-19, um processo de revenimento a baixa temperatura foi realizado após realizar um processo de revenimento a alta temperatura. Assim, a densidade de deslocamento p era maior que 1,4x1014 (m-2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 1-19 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0158] Para a placa de aço do Número de Teste 1-20, um processo de revenimento a baixa temperatura não foi realizado. Assim, a densidade de deslocamento p era maior que 1,4x1014 (m-2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 1-20 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0159] Na placa de aço do Número de Teste 1-21, o teor de Cr foi muito alto. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Além disso, um processo de revenimento a baixa temperatura não foi realizado. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (particulas/μm2). Além disso, a densidade de deslocamento p era maior que 1,4x1014 (m-2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 1-21 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0160] Na placa de aço do Número de Teste 1-22, o teor de Mn foi muito elevado. Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 1-22 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0161] Na placa de aço do Número de Teste 1-23, o teor de Cr foi muito baixo. Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 1-23 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0162] Na placa de aço do Número de Teste 1-24, o teor de Mo foi muito baixo. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas^m2). Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 1-24 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0163] Na placa de aço do Número de Teste 1-25, o teor de C foi muito alto. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas^m2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 125 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
EXEMPLO 2
[0164] No Exemplo 2, em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 110 ksi (758 a menos do que 862 MPa), a resistência SSC em um ambiente ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura foi investigada. Especificamente, foram produzidos aços fundidos com um peso de 180 kg tendo as composições químicas mostradas na Tabela 3. Além disso, Fn1 que foi determinado com base na composição química obtida e na Fórmula (1) émostrada na Tabela 4.
[0165] [Tabela 3]
[0166] [Tabela 4]
[0167] Foram produzidos lingotes usando os aços fundidos supracitados. Os lingotes foram laminados a quente para produzir placas de aço tendo uma espessura de 15 mm.
[0168] As placas de aço dos Teste de Número 2-1 a 2-27 após a laminação a quente foram esfriadas para trazer a temperatura da placa de aço à temperatura normal (25°C). Em seguida, após serem resfriadas, as placas de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27 foram submetidas a têmpera. Note que um termopar do tipo K do tipo bainha foi inserido antecipadamente em uma porção central da espessura da placa de aço e a temperatura de têmpera e taxa de resfriamento durante a têmpera foram medidas usando um termopar tipo K.
[0169] As placas de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27 foram submetidas a têmpera por uma vez. Especificamente, depois de deixar esfriar como descrito acima, a placa de aço foi reaquecida e a temperatura da placa de aço foi ajustada para se tornar a temperatura de têmpera (920°C), e a placa de aço foi mantida durante 20 minutos. Portanto, foi realizado resfriamento a água usando um aparelho de resfriamento a água tipo chuveiro. A taxa média de resfriamento de 800°C a 500°C durante a têmpera das placas de aço dos Testes de Número 2-1 a 2-27, ou seja, a taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) (°C/seg) foi de 10°C/seg.
[0170] Após a têmpera, as placas de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27 foram submetidas a processo de revenimento. Para as placas de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-21 e 2-24 e 2-27, um primeiro revenimento e um segundo revenimento foram realizados. Por outro lado, para as placas de aço dos Números de Teste 2-22 e 2-23, o revenimento foi realizado apenas por uma vez. Uma temperatura de revenimento (°C) e tempo de revenimento (min) de cada um dentre o primeiro revenimento e segundo revenimento são mostradas na Tabela 4. Observe que, a temperatura de revenimento nos presentes exemplos foi levada à temperatura do forno em que o revenimento foi realizado. O tempo de revenimento nos presentes exemplos foi considerado como o período de tempo desde que a temperatura da placa de aço de cada número de teste atinge uma temperatura de revenimento predeterminada até a extração do forno.
[0171] [Testes de Avaliação] Um teste de tração, um teste de medição de densidade de deslocamento, um teste de medição de densidade numérica de precipitados grosseiros e um teste de avaliação de resistência SSC que são descritos abaixo foram realizados na placa de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27 após o processo de revenimento supracitado.
[0172] [Teste de tração] Um teste de tração foi realizado em conformidade com a ASTM E8/E8M (2013). Amostras de teste de barra redonda com um diâmetro de porção paralela de 4 mm e um comprimento de porção paralela de 35 mm foram preparadas a partir da porção central da espessura da placa de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27. A direção axial das amostras de barra redonda foi paralela à direção de rolagem da placa de aço. Foi realizado um teste de tração na atmosfera em temperatura normal (25°C) usando cada amostra de teste de barra redonda e foi obtido o limite de escoamento (MPa) da placa de aço dos Números de Teste 21 a 2-27. Observe que, nos exemplos presentes, a aproximação de limite elástico de deslocamento de 0,2% foi obtida no teste de tração foi definida como o YS para os Números de Teste 2-1 a 2-27. O limite de escoamento obtido “YS (MPa)” é mostrado na Tabela 4.
[0173] [Teste de medição da densidade de deslocamento] Amostras de teste para uso na medição da densidade de deslocamento pelo método supracitado foram retiradas da placa de aço dos Números de teste 2-1 a 2-27. Além disso, a densidade de deslocamento (m-2) foi determinada pelo método supracitado. A densidade de deslocamento determinada é mostrada na Tabela 4 como uma densidade de deslocamento p (x1014 m-2).
[0174] [Teste de medição de densidade numérica de precipitados grosseiros] Para a placa de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27, a densidade numérica dos precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais (precipitados grosseiros) foi medida e calculada pelo método de medição supracitado. Observe que, o TEM usado foi o JEM-2010 fabricado pela JEOL Ltd., e a tensão de aceleração foi definida em 200 kV. A densidade numérica dos precipitados grosseiros (particulas/μm2) da placa de aço dos Números de Teste 21 a 2-27 é mostrada na Tabela 4.
[0175] [Testes para avaliar a resistência SSC do material de aço] A resistência SSC foi avaliada com um método de acordo com o “Método A” da NACE TM0177-2005 usando a placa de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27. Especificamente, as amostras de barra redonda com um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de 25,4 mm na porção paralela foram retiradas de uma porção central da espessura da placa de aço dos Números de Teste 2-1 a 2-27. Um teste de resistência SSC de temperatura normal foi realizado em três amostras. Um teste de resistência SSC de temperatura baixa foi realizado nas outras três amostras. Observe que a direção axial de cada amostra era paralela à direção de rolagem.
[0176] O teste de resistência SSC de temperatura normal foi realizado como se segue. A tensão de tração foi aplicada na direção axial das amostras de barra redonda dos Números de Teste 2-1 a 2-27. Nesse momento, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 90% da tensão de escoamento real de cada placa de aço. 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 24°C foi vertida em três recipientes de teste e estes foram adotados como banhos de teste. As amostras de três barras redondas 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 24°C durante 720 horas.
[0177] Após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda dos Números de Teste 2-1 a 2-27 foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu e usando um projetor com uma ampliação de x10. Placas de aço para as quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras da barra redonda como resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, as placas de aço para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra de barra redonda foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0178] O teste de resistência SSC de baixa temperatura foi realizado de acordo com o “Método A” especificado na NACE TM0177-2005, de modo semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal. No teste de resistência SSC de baixa temperatura, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 85% da tensão de escoamento real de cada placa de aço. De modo semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal, a solução A da NACE foi usada como a solução de teste. Além disso, a temperatura do banho de teste foi de 4°C. As outras condições foram as mesmas no teste de resistência SSC de temperatura normal.
[0179] Após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda dos Números de Teste 2-1 a 2-27 foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu e usando um projetor com uma ampliação de x10. Placas de aço para as quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras da barra redonda como resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, as placas de aço para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra de barra redonda foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0180] [Resultados do Teste] Os resultados do teste são mostrados na Tabela 4.
[0181] Com referência à Tabela 3 e Tabela 4, a composição química das respectivas placas de aço dos Testes de Número 2-1 a 2-17 foi adequada, Fn1 foi 3,00 ou menos e o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 758 a menos que 862 MPa (grau 110 ksi). Além disso, a densidade de deslocamento p estava dentro de um intervalo de mais de 1,4x1014 a menos do que 3,0x1014 (m-2), e a densidade numérica dos precipitados grosseiros não foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, as placas de aço supracitadas exibiram excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0182] Em contraste, nas placas de aço dos Números de Teste 2-18 a 2-19, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, as placas de aço dos Números de Teste 2-18 a 2-19 não exibiram excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0183] Na placa de aço do Número de Teste 2-20, o teor de Cr foi muito alto. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 2-20 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0184] Para a placa de aço do Número de Teste 2-21, um processo de revenimento a baixa temperatura foi realizado após realizar um processo de revenimento a alta temperatura. Assim, a densidade de deslocamento p era 3,0x1014 (m-2) ou superior. Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 2-21 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0185] Para a placa de aço do Número de Teste 2-22, um processo de revenimento a baixa temperatura não foi realizado. Assim, a densidade de deslocamento p era 3,0x1014 (m-2) ou superior. Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 2-22 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0186] Na placa de aço do Número de Teste 2-23, o teor de Cr foi muito alto. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Além disso, um processo de revenimento a baixa temperatura não foi realizado. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (particulas/μm2). Além disso, a densidade de deslocamento p era 3,0x1014 (m-2) ou superior. Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 2-23 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0187] Na placa de aço do Número de Teste 2-24, o teor de Mn foi muito elevado. Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 2-24 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0188] Na placa de aço do Número de Teste 2-25, o teor de Cr foi muito baixo. Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 2-25 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0189] Na placa de aço do Número de Teste 2-26, o teor de Mo foi muito baixo. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 2-26 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0190] Na placa de aço do Número de Teste 2-27, o teor de C foi muito alto. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 227 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
EXEMPLO 3
[0191] No Exemplo 3, em um caso onde o limite de escoamento do material de aço é de grau 125 ksi (862 a 965 MPa), a resistência SSC em um ambiente 5 ácido de temperatura normal e um ambiente ácido de baixa temperatura foi investigada. Especificamente, foram produzidos aços fundidos com um peso de 180 kg tendo as composições químicas mostradas na Tabela 5. Além disso, Fn1 que foi determinado com base na composição química obtida e na Fórmula (1) é mostrada na Tabela 6.
[0192] [Tabela 5]
[0193] [Tabela 6]
[0194] Foram produzidos lingotes usando os aços fundidos supracitados. Os lingotes foram laminados a quente para produzir placas de aço tendo uma espessura de 15 mm.
[0195] As placas de aço dos Teste de Número 3-1 a 3-25 após a laminação a quente foram esfriadas para trazer a temperatura da placa de aço à temperatura normal (25°C). Em seguida, após serem resfriadas, as placas de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25 foram submetidas a têmpera. Note que um termopar do tipo K do tipo bainha foi inserido antecipadamente em uma porção central da espessura da placa de aço e a temperatura de têmpera e taxa de resfriamento durante a têmpera foram medidas usando um termopar tipo K.
[0196] As placas de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25 foram submetidas a têmpera por uma vez. Especificamente, depois de deixar esfriar como descrito acima, a placa de aço foi reaquecida e a temperatura da placa de aço foi ajustada para se tornar a temperatura de têmpera (920°C), e a placa de aço foi mantida durante 20 minutos. Portanto, foi realizado resfriamento a água usando um aparelho de resfriamento a água tipo chuveiro. A taxa média de resfriamento de 800°C a 500°C durante a têmpera das placas de aço dos Testes de Número 3-1 a 3-25, ou seja, a taxa de resfriamento durante a têmpera (CR800-500) (°C/seg) foi de 10°C/seg.
[0197] Após a têmpera, as placas de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25 foram submetidas a processo de revenimento. Para as placas de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-19 e 3-22 e 3-25, um primeiro revenimento e um segundo revenimento foram realizados. Por outro lado, para as placas de aço dos Números de Teste 3-20 e 3-21, o revenimento foi realizado apenas por uma vez. Uma temperatura de revenimento (°C) e tempo de revenimento (min) de cada um dentre o primeiro revenimento e segundo revenimento são mostradas na Tabela 6. Observe que, a temperatura de revenimento nos presentes exemplos foi levada à temperatura do forno em que o revenimento foi realizado. O tempo de revenimento nos presentes exemplos foi considerado como o período de tempo desde que a temperatura da placa de aço de cada número de teste atinge uma temperatura de revenimento predeterminada até a extração do forno.
[0198] [Testes de Avaliação] Um teste de tração, um teste de medição de densidade de deslocamento, um teste de medição de densidade numérica de precipitados grosseiros e um teste de avaliação de resistência SSC que são descritos abaixo foram realizados na placa de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25 após o processo de revenimento supracitado.
[0199] [Teste de tração] Um teste de tração foi realizado em conformidade com a ASTM E8/E8M (2013). Amostras de teste de barra redonda com um diâmetro de porção paralela de 4 mm e um comprimento de porção paralela de 35 mm foram preparadas a partir da porção central da espessura da placa de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25. A direção axial das amostras de barra redonda foi paralela à direção de rolagem da placa de aço. Foi realizado um teste de tração na atmosfera em temperatura normal (25°C) usando cada amostra de teste de barra redonda e foi obtido o limite de escoamento (MPa) da placa de aço dos Números de Teste 31 a 3-25. Observe que, nos exemplos presentes, a aproximação de limite elástico de deslocamento de 0,2% foi obtida no teste de tração foi definida como o YS para os Números de Teste 3-1 a 3-25. O limite de escoamento obtido “YS (MPa)” é mostrado na Tabela 6.
[0200] [Teste de medição da densidade de deslocamento] Amostras de teste para uso na medição da densidade de deslocamento pelo método supracitado foram retiradas da placa de aço dos Números de teste 3-1 a 3-25. Além disso, a densidade de deslocamento (m-2) foi determinada pelo método supracitado. A densidade de deslocamento determinada é mostrada na Tabela 6 como uma densidade de deslocamento p (x1014 m-2).
[0201] [Teste de medição de densidade numérica de precipitados grosseiros] Para a placa de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25, a densidade numérica dos precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais (precipitados grosseiros) foi medida e calculada pelo método de medição supracitado. Observe que, o TEM usado foi o JEM-2010 fabricado pela JEOL Ltd., e a tensão de aceleração foi definida em 200 kV. A densidade numérica dos precipitados grosseiros (particulas/μm2) da placa de aço dos Números de Teste 31 a 3-25 é mostrada na Tabela 6.
[0202] [Testes para avaliar a resistência SSC do material de aço] A resistência SSC foi avaliada com um método de acordo com o “Método A” da NACE TM0177-2005 usando a placa de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25. Especificamente, as amostras de barra redonda com um diâmetro de 6,35 mm e um comprimento de 25,4 mm na porção paralela foram retiradas de uma porção central da espessura da placa de aço dos Números de Teste 3-1 a 3-25. Um teste de resistência SSC de temperatura normal foi realizado em três amostras. Um teste de resistência SSC de temperatura baixa foi realizado nas outras três amostras. Observe que a direção axial de cada amostra era paralela à direção de rolagem.
[0203] O teste de resistência SSC de temperatura normal foi realizado como se segue. A tensão de tração foi aplicada na direção axial das amostras de barra redonda dos Números de Teste 3-1 a 3-25. Nesse momento, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 90% da tensão de escoamento real de cada placa de aço. 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 24°C foi vertida em três recipientes de teste e estes foram adotados como banhos de teste. As amostras de três barras redondas 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 24°C durante 720 horas.
[0204] Após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda dos Números de Teste 3-1 a 3-25 foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu e usando um projetor com uma ampliação de x10. Placas de aço para as quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras da barra redonda como resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, as placas de aço para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra de barra redonda foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0205] O teste de resistência SSC de baixa temperatura foi realizado de acordo com o “Método A” especificado na NACE TM0177-2005, de modo semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal. No teste de resistência SSC de baixa temperatura, a tensão aplicada foi ajustada de modo a ser 80% da tensão de escoamento real de cada placa de aço. De modo semelhante ao teste de resistência SSC de temperatura normal, a solução A da NACE foi usada como a solução de teste. Além disso, a temperatura do banho de teste foi de 4°C. As outras condições foram as mesmas no teste de resistência SSC de temperatura normal.
[0206] Após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda dos Números de Teste 3-1 a 3-25 foram observadas para determinar se ocorreu ou não o trincamento por tensão de sulfeto (SSC). Especificamente, após serem mantidas durante 720 horas, as amostras de barra redonda foram observadas a olho nu e usando um projetor com uma ampliação de x10. Placas de aço para as quais não foram confirmados trincamentos nas três amostras da barra redonda como resultado da observação foram determinados como sendo “E” (Excelente). Por outro lado, as placas de aço para os quais o trincamento foi confirmado em pelo menos uma amostra de barra redonda foram determinados como “NA” (Não Aceitável).
[0207] [Resultados do Teste] Os resultados do teste são mostrados na Tabela 6.
[0208] Com referência à Tabela 5 e Tabela 6, a composição química das respectivas placas de aço dos Testes de Número 3-1 a 3-15 foi adequada, Fn1 foi 3,00 ou menos e o limite de escoamento estava dentro do intervalo de 862 a 965 MPa (grau 125 ksi). Além disso, a densidade de deslocamento p estava dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 (m-2), e a densidade numérica dos precipitados grosseiros não foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, as placas de aço supracitadas exibiram excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0209] Em contraste, nas placas de aço dos Números de Teste 3-16 a 3-17, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, as placas de aço dos Números de Teste 3-16 a 3-17 não exibiram excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0210] Na placa de aço do Número de Teste 3-18, o teor de Cr foi muito alto. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas/pm2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 3-18 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0211] Para a placa de aço do Número de Teste 3-19, um processo de revenimento a baixa temperatura foi realizado após realizar um processo de revenimento a alta temperatura. Assim, a densidade de deslocamento p era maior que 7,0x1014 (m-2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 3-19 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0212] Para a placa de aço do Número de Teste 3-20, um processo de revenimento a baixa temperatura não foi realizado. Assim, a densidade de deslocamento p era maior que 7,0x1014 (m-2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 3-20 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0213] Na placa de aço do Número de Teste 3-21, o teor de Cr foi muito alto. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Além disso, um processo de revenimento a baixa temperatura não foi realizado. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (particulas/μm2). Além disso, a densidade de deslocamento p era maior que 7,0x1014 (m-2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 3-21 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0214] Na placa de aço do Número de Teste 3-22, o teor de Mn foi muito elevado. Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 3-22 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0215] Na placa de aço do Número de Teste 3-23, o teor de Cr foi muito baixo. Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 3-23 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0216] Na placa de aço do Número de Teste 3-24, o teor de Mo foi muito baixo. Além disso, Fn1 foi superior a 3,00. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas^m2). Em consequência disto, a placa de aço do Número de Teste 3-24 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de temperatura normal e no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0217] Na placa de aço do Número de Teste 3-25, o teor de C foi muito alto. Assim, a densidade numérica dos precipitados grosseiros foi superior a 0,150 (partículas^m2). Em consequência disto, a placa de aço dos Número de Teste 325 não exibiu excelente resistência SSC no teste de resistência SSC de baixa temperatura.
[0218] 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 5 implementada dentro de uma variação que não se desvia da essência da presente invenção.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[0219] O material de aço de acordo com a presente invenção é amplamente aplicável à materiais de aço utilizados em um ambiente severo, como a região polar, 10 e de preferência pode ser utilizado como um material de aço utilizado em um ambiente de poço de petróleo, e ainda preferencialmente, pode ser utilizado como material de aço para revestimento, tubulação, oleodutos e semelhantes.

Claims (10)

1. Material de aço, caracterizado pelo fato de que compreende: uma composição química que consiste em, em % em massa, C: 0,20 a 0,35%, Si: 0,05 a 1,00%, Mn: 0,01 a 1,00%, P: 0,025% ou menos, S: 0,0100% ou menos, Al: 0,005 a 0,100%, Cr: 0,25 a 0,80%, Mo: 0,20 a 2,00%, Ti: 0,002 a 0,050%, B: 0,0001 a 0,0050%, N: 0,0020 a 0,0100%, O: 0,0100% ou menos, V: 0 a 0,60%, Nb: 0 a 0,030%, Ca: 0 a 0,0100%, Mg: 0 a 0,0100%, Zr: 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 metal de terras raras: 0 a 0,0100%, com o balanço sendo Fe e impurezas, e satisfazendo a Fórmula (1), em que no material de aço, uma densidade numérica de precipitados tendo um diâmetro circular equivalente de 400 nm ou mais é 0,150 particulas/μm2 ou menos, um limite de escoamento está dentro de um intervalo de 655 a 965 MPa, e uma densidade de deslocamento p é 7.0x1014 m-2 ou menos, em um caso onde o limite de escoamento esteja dentro de um intervalo de 655 e menos de 758 MPa, a densidade de deslocamento p é 1,4x1014 m-2 ou menos, em um caso onde o limite de escoamento esteja dentro de um intervalo de 758 a menos de 862 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo superior a 1,4x1014 a menos que 3,0x1014 m-2, em um caso em que o limite de escoamento esteja entre 862 e 965 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 m-2. 5xCr-Mo-2x(V+Ti)<3,00 (1) onde, um teor (percentual em massa) de um elemento correspondente é substituído por cada símbolo de um elemento na Fórmula (1), e se um elemento correspondente não estiver contido, “0” é substituído pelo símbolo do elemento relevante.
2. Material de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição química contém um ou mais tipos de elementos selecionados do grupo que consiste em: V: 0,01 a 0.60%, e Nb: 0,002 a 0,030%.
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: Ca: 0,0001 a 0,0100%, Mg: 0,0001 a 0.0100%, e Zr: 0,0001 a 0,0100%.
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: Co: 0,02 a 0,50%, e W: 0,02 a 0,50%.
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: Ni: 0,01 a 0.50%, e Cu: 0,01 a 0,50%.
6. Material de aço, de acordo com qualquer uma da reivindicação 1 a reivindicação 5, caracterizado por a composição química conter: metal de terras raras: 0,0001 a 0,0100%.
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 de um intervalo de 655 a menos que 758 MPa, a densidade de deslocamento p é 1,4x1014 m-2 ou menos.
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 de um intervalo de 758 a menos que 862 MPa, a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo superior a 1,4x1014 a menos do que 3,0x1014 m-2.
9. Material de aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que: o limite de escoamento está dentro de um intervalo de 862 a 965 MPa, e a densidade de deslocamento p está dentro de um intervalo de 3,0x1014 a 7,0x1014 m-2.
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 de poço de petróleo.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114672632A (zh) * 2022-03-21 2022-06-28 山东建筑大学 一种44GPa·%高强塑积冷轧中锰钢及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000256783A (ja) 1999-03-11 2000-09-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 靭性と耐硫化物応力腐食割れ性に優れる高強度油井用鋼およびその製造方法
JP4058840B2 (ja) 1999-04-09 2008-03-12 住友金属工業株式会社 靭性と耐硫化物応力腐食割れ性に優れる油井用鋼およびその製造方法
JP4140556B2 (ja) 2004-06-14 2008-08-27 住友金属工業株式会社 耐硫化物応力割れ性に優れた低合金油井管用鋼
JP5728836B2 (ja) 2009-06-24 2015-06-03 Ｊｆｅスチール株式会社 耐硫化物応力割れ性に優れた油井用高強度継目無鋼管の製造方法
JP5779984B2 (ja) 2010-06-21 2015-09-16 Ｊｆｅスチール株式会社 耐硫化物応力割れ性に優れた油井用鋼管及びその製造方法
ES2756334T3 (es) * 2014-06-09 2020-04-27 Nippon Steel Corp Tubería de acero de baja aleación para pozos de petróleo
US10752979B2 (en) * 2014-10-17 2020-08-25 Nippon Steel Corporation Low alloy oil-well steel pipe
EP3460086B1 (en) * 2016-05-20 2020-11-04 Nippon Steel Corporation Seamless steel pipe and method for producing same
JP6677310B2 (ja) * 2016-09-01 2020-04-08 日本製鉄株式会社 鋼材及び油井用鋼管
AU2017338464B2 (en) * 2016-10-06 2020-07-09 Nippon Steel Corporation Steel material, oil-well steel pipe, and method for producing steel material
WO2018074109A1 (ja) * 2016-10-17 2018-04-26 Ｊｆｅスチール株式会社 油井用高強度継目無鋼管およびその製造方法

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