BR112021012900B1 - Aço inoxidável duplex, cano ou tubo de aço sem costura e um método de fabricação do aço inoxidável duplex - Google Patents

Aço inoxidável duplex, cano ou tubo de aço sem costura e um método de fabricação do aço inoxidável duplex Download PDF

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Abstract

aço inoxidável duplex, cano ou tubo de aço sem costura e um método de fabricação do aço inoxidável duplex. trata-se de aço inoxidável duplex que tem alta resistência e alta tenacidade e pode ser submetido a trabalho a quente durante os processos de fabricação, o aço inoxidável duplex tem uma composição química predeterminada e uma microestrutura contendo uma fase de austenita em uma fração de volume de 20% a 70% e uma fase de ferrita em uma fração de volume de 30% a 80%, e propriedades mecânicas de modo que um limite de escoamento seja 862 mpa ou mais e uma energia de absorção em um teste de impacto charpy a -10ºc, ve-10, seja 40 j ou mais.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[0001] Essa revelação refere-se a aço inoxidável duplex, em particular, aço inoxidável duplex (fase dual) que tem excelente resistência e tenacidade e que pode ser submetido a trabalho a quente durante os processos de fabricação. Ademais, essa revelação refere- se a um cano ou tubo de aço sem costura e um método de fabricação do aço inoxidável duplex.
ANTECEDENTES
[0002] Da perspectiva do aumento acentuado dos preços de petróleo bruto e esgotamento de recursos petrolíferos esperado em um futuro próximo, campos de petróleo têm uma profundidade profunda que não receberam atenção e campos de petróleo e gás localizados em ambientes corrosivos severos sob os chamados ambientes ácidos contendo sulfeto de hidrogênio e similares foram recentemente desenvolvidos ativamente. Esses campos de petróleo e gás têm comumente uma profundidade extremamente profunda e uma atmosfera de alta temperatura e estão localizados em um ambiente corrosivo severo contendo dióxido de carbono (CO2), íon de cloro (Cl-) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Portanto, para canos ou tubos de aço para poços de petróleo usados sob tal ambiente, um material que tem alta resistência e tenacidade e excelente resistência à corrosão (resistência à corrosão de dióxido de carbono, resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto) deve ser usado.
[0003] Consequentemente, em campos de petróleo e gás localizados em um ambiente contendo muito CO2, Cl- e similares, materiais de aço inoxidável duplex, que têm excelente resistência à corrosão, são usados como materiais de produtos tubulares da indústria petrolífera. Ademais, várias técnicas são propostas para aumentar a resistência de aço inoxidável duplex.
[0004] Por exemplo, JPH09-241746A (PTL 1) propõe um método de fabricação de um cano ou tubo de aço inoxidável duplex com alta resistência que compreende: reaquecer um cano ou tubo de aço inoxidável duplex submetido à laminação final a uma temperatura T (°C) que satisfaz 800 + 5 Cr (%) + 25 Mo (%) + 15 W (%) < T < 1150 e subsequentemente resfriar rapidamente o cano ou tubo.
[0005] Ademais, JPH06-271939A (PTL 2) propõe um método de fabricação de um material de aço inoxidável duplex de alta resistência, que usa aço inoxidável duplex austenítico-ferrítico contendo Cu. No método de fabricação, um material de aço inoxidável duplex de alta resistência é fabricado primeiramente ao, aquecer o aço inoxidável duplex até 1000°C ou mais e submeter o mesmo a trabalho a quente, subsequentemente resfriar rapidamente o mesmo a partir de uma temperatura de 800°C ou mais, então, submeter o mesmo a trabalho a morno a 300°C a 700°C e adicionalmente a trabalho a frio. PTL 2 também revela que após o trabalho a frio, o aço inoxidável duplex é submetido a tratamento térmico de envelhecimento a 450°C a 700°C.
[0006] O documento WO2010/082395A1 (PTL 3) propõe um método de fabricação de um cano ou tubo de aço inoxidável duplex com um limite de escoamento mínimo de 758,3 MPa a 965,2 MPa. No método de fabricação, quando um material de aço inoxidável duplex que tem uma composição química predeterminada é submetido a trabalho a quente para obter um cano ou tubo aberto que é uma tira cilíndrica antes da soldagem para trabalho a frio, e o cano ou tubo aberto para trabalho a frio é laminado a frio para fabricar um cano ou tubo de aço, a quantidade de deformação Rd representada por uma redução na área durante o processo de laminação a frio final é controlada dentro de uma faixa específica.
[0007] JP2008-179844A (PTL 4) propõe um aço inoxidável duplex contendo C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu e N e tendo uma fase de ferrita com uma razão de área de 20% a 60%.
LISTA DE CITAÇÃO Literaturas de Patente
[0008] PTL 1: JPH09-241746A
[0009] PTL 2: JPH06-271939A
[0010] PTL 3: WO2010/082395A1
[0011] PTL 4: JP2008-179844A
SUMÁRIO PROBLEMA DA TÉCNICA
[0012] No entanto, o limite de escoamento de um cano ou tubo de aço inoxidável duplex obtido pelo método de fabricação proposto em PTL 1 é de apenas cerca de 680 MPa e a faixa de utilização do cano ou tubo de aço inoxidável duplex para produtos tubulares da indústria petrolífera é limitada.
[0013] Além disso, nas técnicas para aumentar a resistência propostas em PTL 2 e PTL 3, a razão de trabalho a frio precisa ser aumentada para aprimorar a resistência e, dessa forma, leva muitas horas para fabricar.
[0014] O aço inoxidável duplex proposto em PTL 4 tem excelente resistência à corrosão e alta resistência, porém o aço inoxidável duplex contém componentes de liga tão excessivos que o mesmo tem baixa trabalhabilidade a quente.
[0015] Dessa forma, seria útil fornecer aço inoxidável duplex tendo alta resistência e tenacidade e excelente trabalhabilidade a quente que seja adequado como um material de produtos tubulares da indústria petrolífera de óleo bruto ou produtos tubulares da indústria petrolífera de gás natural.
[0016] Como usado no presente documento, a "alta resistência" refere-se a um limite de escoamento (YS) de 862 MPa ou mais. Ademais, a "alta tenacidade" refere-se à energia de absorção em um teste de impacto Charpy a -10°C, vE-10, de 40 J ou mais.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0017] Para resolver os problemas apresentados acima, os inventores conduziram um estudo sobre a resistência e a tenacidade de aço inoxidável duplex e encontraram o seguinte.
[0018] Aço inoxidável duplex tendo excelente resistência à corrosão em uma atmosfera corrosiva contendo CO2, Cl- e H2S, e sob um ambiente em que uma tensão próxima ao limite de escoamento é aplicada pode ser obtido tornando a microestrutura do aço uma estrutura complexa contendo uma fase de austenita como fase primária de 20% a 70% e uma fase de ferrita como uma fase secundária.
[0019] Em tal aço inoxidável duplex, uma alta resistência de YS: 862 MPa ou mais pode ser obtida ajustando-se a composição de aço para conter pelo menos uma certa quantidade de Cu e submetendo-se o aço a ligeiro trabalho a frio. Ademais, uma excelente tenacidade pode ser obtida reduzindo-se N para menos de 0,075% para suprimir a formação de nitreto durante o tratamento térmico de envelhecimento.
[0020] Essa revelação se baseia nas constatações acima e tem as seguintes características principais.
[0021] 1. Aço inoxidável duplex que compreende: uma composição química contendo (consistindo em), em % em massa, C: 0,03% ou menos, Si: 1,0% ou menos, Mn: 0,10% a 1,5%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 20,0% a 30,0%, Ni: 5,0% a 10,0%, Mo: 2,0% a 5,0%, Cu: 1,0% ou mais e menos de 2,0%, e N: menos de 0,075%, com um saldo sendo Fe impurezas inevitáveis, uma microestrutura contendo: uma fase de austenita em uma fração de volume de 20% a 70%, e uma fase de ferrita em uma fração de volume de 30% a 80%; e propriedades mecânicas de modo que um limite de escoamento YS seja 862 MPa ou mais e uma energia de absorção em um teste de impacto Charpy a -10°C, vE-10, seja 40 J ou mais.
[0022] 2. O aço inoxidável duplex de acordo com 1, em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, W: 1,5% ou menos.
[0023] 3. O aço inoxidável duplex de acordo com 1 ou 2, em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, V: 0,20% ou menos.
[0024] 4. O aço inoxidável duplex de acordo com qualquer um dentre 1 a 3, em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, pelo menos um dentre Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos.
[0025] 5. O aço inoxidável duplex de acordo com qualquer um dentre 1 a 4, em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, Sn: 0,20% ou menos, e Mg: 0,01% ou menos.
[0026] 6. O aço inoxidável duplex de acordo com qualquer um dentre 1 a 5, em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Ta: 0,1% ou menos, Co: 1,0% ou menos, e Sb: 1,0% ou menos.
[0027] 7. O aço inoxidável duplex de acordo com qualquer um dentre 1 a 6, em que a composição química contém adicionalmente, em % em massa, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Al: 0,5% ou menos, Ti: 0,5% ou menos, e Nb: 0,5% ou menos.
[0028] 8. Um cano ou tubo de aço sem costura produzido do aço inoxidável duplex de acordo com qualquer um dentre 1 a 7.
[0029] 9. Um método de fabricação do aço inoxidável duplex de acordo com qualquer um dentre 1 a 7, o método compreendendo: submeter uma matéria-prima de aço tendo a composição química, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, a tratamento de solução, pelo qual a matéria-prima de aço é aquecida a uma temperatura de aquecimento de 1000°C ou mais alta; então, resfriada em uma taxa média de resfriamento de 1°C/s ou mais até uma temperatura de parada de resfriamento de 300°C ou mais baixa, submeter a matéria-prima de aço após o tratamento de solução a trabalho a frio com uma redução de laminação em uma direção da espessura de 5% a 10%, e
[0030] submeter a matéria-prima de aço após o trabalho a frio a um tratamento térmico de envelhecimento, pelo qual a matéria-prima de aço é aquecida a uma temperatura de aquecimento de 350°C a 600°C, mantida à temperatura de aquecimento por um tempo de retenção de 5 minutos ou mais e 100 minutos ou menos e, subsequentemente, resfriada.
EFEITO VANTAJOSO
[0031] De acordo com essa revelação, é possível obter aço inoxidável duplex que tem excelente resistência e tenacidade e que possa ser submetido a trabalho a quente durante os processos de fabricação.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0032] A seguir, uma descrição detalhada será fornecida abaixo. O exposto a seguir fornece uma descrição de modalidades preferidas e a presente revelação não é de forma alguma limitada à descrição.
Composição Química
[0033] A composição química do aço inoxidável duplex de acordo com a revelação e os motivos para limitar a mesma são descritos a seguir. A porcentagem em massa (% em massa) será simplesmente indicada como % mais adiante neste documento, exceto onde especificado em contrário no presente documento. C: 0,03% ou menos
[0034] C é um elemento eficaz para estabilizar uma fase de austenita para aprimorar a resistência e tenacidade à baixa temperatura. Entretanto, quando o teor de C é mais de 0,03%, a precipitação de carbonetos causada por tratamento térmico se torna excessiva, e a entrada excessiva de hidrogênio difusível no aço não pode ser impedida. Como resultado, a resistência à corrosão do aço é deteriorada. Portanto, o teor de C é ajustado para 0,03% ou menos, de preferência, 0,02% ou menos e, com mais preferência, 0,01% ou menos. Nenhum limite inferior é colocado no teor de C, ainda a partir do ponto de vista de aprimorar o efeito de adição de C, é preferencial ajustar o teor de C para 0,004% ou mais.
Si: 1,0% ou menos
[0035] Si é um elemento eficaz como um desoxidante. Entretanto, quando o teor de Si é mais de 1,0%, a precipitação de compostos intermetálicos causada por tratamento térmico se torna excessiva, deteriorando a resistência à corrosão do aço. Consequentemente, o teor de Si é ajustado para 1,0% ou menos, de preferência, 0,7% ou menos e, com mais preferência, 0,6% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de Si, ainda para obter suficientemente o efeito, o teor de Si é, de preferência, ajustado para 0,05% ou mais e, com mais preferência, 0,10% ou mais.
Mn: 0,10% a 1,5%
[0036] Mn é um elemento eficaz como um desoxidante conforme com Si e estabiliza S inevitavelmente contido no aço como sulfeto para aprimorar a trabalhabilidade a quente. Esses efeitos são obtidos quando o ter de Mn é 0,10% ou mais. Portanto, o teor de Mn é ajustado para 0,10% ou mais, de preferência, 0,15% ou mais e, com mais preferência, 0,20% ou menos. Por outro lado, o teor de Mn que excede 1,5% não só reduz a trabalhabilidade a quente como também afeta adversamente a resistência à corrosão. Consequentemente, o teor de Mn é ajustado para 1,5% ou menos, de preferência, 1,0% ou menos e, com mais preferência, 0,50% ou menos.
[0037] P: 0,030% ou menos
[0038] P reduz a resistência à corrosão como resistência à corrosão por dióxido de carbono, resistência à corrosão por pites e resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto e, dessa forma, é preferencial reduzir P o máximo possível, ainda 0,030% ou menos é permitido. Consequentemente, o teor de P é ajustado para 0,030% ou menos, de preferência, 0,020% ou menos e, com mais preferência, 0,015% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de P. A redução excessiva de P, entretanto, envolve alto custo de refino e é economicamente desvantajosa. Portanto, o teor de P é, de preferência, ajustado para 0,005% ou mais e é, com mais preferência, 0,007% ou mais.
S: 0,005% ou menos
[0039] S é um elemento de redução significativa da trabalhabilidade a quente para inibir a operação estável nos processos de fabricação de cano ou tubo de aço e, dessa forma, é preferencial reduzir S o máximo possível. Entretanto, se o teor de S for 0,005% ou menos, um cano ou tubo de aço pode ser fabricado em processos comuns. Portanto, o teor de S é ajustado para 0,005% ou menos, de preferência, 0,002% ou menos e, com mais preferência, 0,0015% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de S, ainda reduzindo excessivamente S é industrialmente difícil e, dessa forma, aumenta os custos de dessulfurização nos processos de fabricação de aço e reduz a produtividade. Portanto, o teor de S é, de preferência, 0,0001% ou mais e é, com mais preferência, 0,0005% ou mais.
Cr: 20,0% a 30,0%
[0040] Cr é um componente básico eficaz para manter a resistência à corrosão e aprimorar a resistência. Para obter esses efeitos, o teor de Cr precisa ser 20,0% ou mais. Consequentemente, o teor de Cr é ajustado para 20,0% ou mais. Para obter uma maior resistência, o teor de Cr é, de preferência, ajustado para 21,0% ou mais e é, com mais preferência, 21,5% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cr é mais de 30,0%, uma fase α que é uma fase de um composto intermetálico de Fe e Cr tende a ser precipitada, deteriorando a resistência à corrosão e a tenacidade. Consequentemente, o teor de Cr é ajustado para 30,0% ou menos. A partir do ponto de vista de aprimorar ainda mais a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto e a tenacidade, o teor de Cr é, de preferência, ajustado para 28,0% ou menos e, com mais preferência, 26,0% ou menos.
Ni: 5,0% a 10,0%
[0041] Ni é um elemento contido para estabilizar uma fase de austenita e obter uma microestrutura duplex. Quando o teor de Ni é menor que 5,0%, uma microestrutura principalmente composta por uma fase de ferrita é gerada e uma microestrutura duplex não pode ser obtida. Consequentemente, o teor de Ni é ajustado para 5,0% ou mais e, de preferência, 6,0% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Ni é mais de 10,0%, uma microestrutura principalmente composta por austenita é gerada e uma microestrutura duplex não pode ser obtida. Ademais, Ni é um elemento dispendioso e, dessa forma, um teor de Ni excessivo reduz a eficiência econômica. Consequentemente, o teor de Ni é ajustado para 10,0% ou menos e, de preferência, 8,5% ou menos.
Mo: 2,0% a 5,0%
[0042] Mo é um elemento que aprimora a resistência à corrosão por pites causada por Cl- e um baixo pH para aprimorar a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto. Para obter esse efeito, o teor de Mo precisa ser 2,0% ou mais. Consequentemente, o teor de Mo é ajustado para 2,0% ou mais e, de preferência, 2,5% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mo excede 5,0%, uma fase Q é precipitada para reduzir a tenacidade e a resistência à corrosão. Consequentemente, o teor de Mo é ajustado para 5,0% ou menos, de preferência, 4,5% ou menos e, com mais preferência, 3,5% ou menos.
Cu: 1,0% ou mais e menos de 2,0%
[0043] Cu é um elemento que tem uma ação de precipitação de ε- Cu fino durante o tratamento térmico de envelhecimento para aprimorar significativamente a resistência. Ademais, Cu tem uma ação de formar um revestimento protetor firme sobre uma superfície do aço inoxidável para inibir a entrada de hidrogênio no aço e aprimorar a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto. Portanto, nessa revelação, é significativamente importante conter uma quantidade adequada de Cu. Para obter o efeito apresentado acima, o teor de Cu precisa ser 1,0% ou mais. Consequentemente, o teor de Cu é ajustado para 1,0% ou mais, de preferência, 1,1% ou mais, com mais preferência, 1,2% ou mais e, com ainda mais preferência, 1,3% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Cu é 2,0% ou mais, ε-Cu é excessivamente precipitado para reduzir a tenacidade à baixa temperatura e adicionalmente, reduzir a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto. Ademais, quando o teor de Cu é 2,0% ou mais, a trabalhabilidade a quente é deteriorada por craqueamento de trabalho a quente, tornando a formação de cano ou tubo impossível. Consequentemente, o teor de Cu é ajustado para menos de 2,0% e, de preferência, 1,9% ou menos.
N: menos de 0,075%
[0044] N é conhecido como um elemento que aprimora a resistência à corrosão por pites e contribui para o fortalecimento de solução sólida em aço inoxidável duplex comum. N é ativamente adicionado em uma quantidade de 0,10% ou mais. Entretanto, os inventores constataram recentemente que (1) quando um tratamento térmico de envelhecimento é realizado, N forma vários nitretos e reduz a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto a uma baixa temperatura de 80°C ou menos e (2) a ação supracitada é significativa quando o teor de N é 0,075% ou mais. Consequentemente, o teor de N é ajustado para menos de 0,075%, de preferência, 0,05% ou menos, com mais preferência, 0,03% ou menos e, com ainda mais preferência, 0,015% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de N, porém para obter propriedades mais excelentes, o teor de N é, de preferência, ajustado para 0,001% ou mais e, com mais preferência, 0,005% ou mais.
[0045] Um aço inoxidável duplex de acordo com uma das modalidades reveladas pode ter uma composição química contendo os elementos apresentados acima com o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis. Os componentes básicos nessa revelação são conforme apresentados anteriormente. As propriedades objetivas dessa revelação podem ser obtidas usando os componentes básicos, porém os elementos opcionais apresentados abaixo podem estar adicionalmente contidos. O teor de O contido como uma impureza inevitável é, de preferência, ajustado para 0,01% ou menos.
[0046] A composição química de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter ainda opcionalmente W em uma quantidade indicada abaixo.
W: 1,5% ou menos
[0047] W é um elemento eficaz para aprimorar ainda mais a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto, e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto. Entretanto, quando o teor de W é mais de 1,5%, pelo menos uma dentre a tenacidade e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto pode ser reduzida. Consequentemente, quando W é adicionado, o teor de W é ajustado para 1,5% ou menos, de preferência, 1,2% ou menos e, com mais preferência, 1,0% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de W, porém a partir do ponto de vista de aprimorar o efeito de adição de W, o teor de W é, de preferência, ajustado para 0,02% ou mais, com mais preferência, 0,3% ou mais e, com mais preferência ainda, 0,4% ou mais.
[0048] A composição química de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter ainda opcionalmente V em uma quantidade indicada abaixo.
V: 0,20% ou menos
[0049] V é um elemento que aprimora ainda mais a resistência do aço por endurecimento por precipitação. Entretanto, quando o teor de V é mais de 0,20%, pelo menos uma dentre a tenacidade e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto pode ser reduzida. Consequentemente, quando V é adicionado, o teor de V é ajustado para 0,20% ou menos, de preferência, 0,08% ou menos e, com mais preferência, 0,07% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de V, porém a partir do ponto de vista de aprimorar o efeito de adição de V, o teor de V é, de preferência, ajustado para 0,02% ou mais, com mais preferência, 0,03% ou mais e, com mais preferência ainda, 0,04% ou mais.
[0050] A composição química de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter ainda opcionalmente pelo menos um dentre Zr e B em uma quantidade indicada abaixo. Zr e B são eficazes como um elemento que aprimora ainda mais a resistência, e podem estar seletivamente contidos conforme necessário.
Zr: 0,50% ou menos
[0051] Zr contribui para o aumento na resistência como indicado acima e para o aprimoramento adicional na resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto. Entretanto, quando o teor de Zr é mais de 0,50%, pelo menos uma dentre a tenacidade e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto pode ser reduzida. Consequentemente, quando Zr está contido, o teor de Zr é ajustado para 0,50% ou menos, de preferência, 0,40% ou menos e, com mais preferência, 0,30% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de Zr, porém a partir do ponto de vista de aprimorar o efeito de adição de Zr, o teor de Zr é, de preferência, ajustado para 0,02% ou mais, com mais preferência, 0,05% ou mais e, com mais preferência ainda, 0,10% ou mais.
B: 0,0030% ou menos
[0052] B é eficaz como um elemento que contribui para o aumento na resistência como indicado acima e para o aprimoramento adicional na trabalhabilidade a quente. Entretanto, quando o teor de B é mais de 0,0030%, a tenacidade e a trabalhabilidade a quente podem ser reduzidas. Ademais, quando uma grande quantidade de B está contida, a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto pode ser reduzida. Consequentemente, quando B está contido, o teor de B é ajustado para 0,0030% ou menos, de preferência, 0,0028% ou menos e, com mais preferência, 0,0027% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de B, ainda a partir do ponto de vista de aprimorar o efeito de adição de B, o teor de B é, de preferência, ajustado para 0,0005% ou mais, com mais preferência, 0,0008% ou mais e, com mais preferência ainda, 0,0010% ou mais.
[0053] A composição química de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter ainda opcionalmente pelo menos um selecionado do grupo que consiste em REM, Ca, Sn e Mg em uma quantidade indicada abaixo. REM, Ca, Sn e Mg são elementos que contribuem para aprimorar ainda mais a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e podem estar seletivamente contidos, conforme necessário.
REM: 0,005% ou menos
[0054] REM (metal de terra rara) é um elemento que aprimora a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto, como indicado acima. Entretanto, um teor de REM que excede 0,005% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de REM não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando REM é adicionado, o teor de REM é ajustado para 0,005% ou menos e, de preferência, 0,004% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de REM, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de REM, o teor de REM é, de preferência, ajustado para 0,001% ou mais e, com mais preferência, 0,0015% ou mais.
Ca: 0,005% ou menos
[0055] Ca é um elemento que contribui para o aprimoramento na resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto, como indicado acima. Entretanto, um teor de Ca que excede 0,005% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de Ca não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando Ca é adicionado, o teor de Ca é ajustado para 0,005% ou menos e, de preferência, 0,004% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de Ca, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Ca, o teor de Ca é, de preferência, ajustado para 0,001% ou mais e, com mais preferência, 0,0015% ou mais.
Sn: 0,20% ou menos
[0056] Sn é um elemento que aprimora a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto, como indicado acima. Entretanto, um teor de Sn que excede 0,20% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de Sn não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando Sn é adicionado, o teor de Sn é ajustado para 0,20% ou menos e, de preferência, 0,15% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de Sn, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Sn, o teor de Sn é, de preferência, ajustado para 0,05% ou mais e, com mais preferência, 0,09% ou mais.
Mg: 0,01% ou menos
[0057] Mg é um elemento que aprimora a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto, como indicado acima. Entretanto, um teor de Mg que excede 0,01% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de Mg não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando Mg é adicionado, o teor de Mg é ajustado para 0,01% ou menos e, de preferência, 0,005% ou menos. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado no teor de Mg, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Mg, o teor de Mg é, de preferência, ajustado para 0,0002% ou mais e, com mais preferência, 0,0005% ou mais.
[0058] A composição química de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter ainda opcionalmente pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Ta, Co e Sb em uma quantidade indicada abaixo. Ta, Co e Sb são elementos que aprimoram ainda mais a resistência à corrosão de CO2, resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto e resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto, e podem estar contidos, conforme necessário.
Ta: 0,1% ou menos
[0059] Nenhum limite inferior é colocado no teor de Ta, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Ta, o teor de Ta é, de preferência, ajustado para 0,01% ou mais e, com mais preferência, 0,03% ou mais. Por outro lado, um teor de Ta que excede 0,1% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de Ta não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando Ta é adicionado, o teor de Ta é ajustado para 0,1% ou menos e, de preferência, 0,07% ou menos.
Co: 1,0% ou menos
[0060] Co tem o efeito indicado acima e adicionalmente aumenta o ponto de Ms para aprimorar ainda mais a resistência. Nenhum limite inferior é colocado no teor de Co, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Co, o teor de Co é, de preferência, ajustado para 0,01% ou mais e, com mais preferência, 0,03% ou mais. Por outro lado, um teor de Co que excede 1,0% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de Co não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando Co é adicionado, o teor de Co é ajustado para 1,0% ou menos e, de preferência, 0,3% ou menos.
Sb: 1,0% ou menos
[0061] Nenhum limite inferior é colocado no teor de Sb, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Sb, o teor de Sb é, de preferência, ajustado para 0,01% ou mais e, com mais preferência, 0,03% ou mais. Por outro lado, um teor de Sb que excede 1,0% é economicamente desvantajoso, pois o efeito da adição de saturados de Sb não oferece um efeito compatível com o teor. Portanto, quando Sb é adicionado, o teor de Sb é ajustado para 1,0% ou menos e, de preferência, 0,3% ou menos.
[0062] A composição química de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter ainda opcionalmente pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Al, Ti e Nb em uma quantidade indicada abaixo. Al, Ti e Nb são elementos que formam compostos intermetálicos com Ni durante o tratamento térmico de envelhecimento e aprimoram significativamente a resistência sem reduzir a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto a uma baixa temperatura de 80°C ou menos.
Al: 0,5% ou menos
[0063] Nenhum limite inferior é colocado no teor de Al, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Al, o teor de Al é, de preferência, ajustado para 0,05% ou mais e, com mais preferência, 0,30% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Al excede 0,5%, os compostos intermetálicos são excessivamente precipitados para reduzir a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento sob tensão a uma baixa temperatura. Portanto, quando Al é adicionado, o teor de Al é ajustado para 0,5% ou menos.
Ti: 0,5% ou menos
[0064] Nenhum limite inferior é colocado no teor de Ti, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Ti, o teor de Ti é, de preferência, ajustado para 0,02% ou mais e, com mais preferência, 0,30% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Ti excede 0,5%, os compostos intermetálicos são excessivamente precipitados para reduzir a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto a uma baixa temperatura. Portanto, quando Ti é adicionado, o teor de Ti é ajustado para 0,5% ou menos.
Nb: 0,5% ou menos
[0065] Nenhum limite inferior é colocado no teor de Nb, ainda a partir do ponto de vista de aumentar o efeito de adição de Nb, o teor de Nb é, de preferência, ajustado para 0,02% ou mais e, com mais preferência, 0,30% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Nb excede 0,5%, os compostos intermetálicos são excessivamente precipitados para reduzir a resistência ao craqueamento de corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência ao craqueamento sob tensão por sulfeto a uma baixa temperatura. Portanto, quando Nb é adicionado, o teor de Nb é ajustado para 0,5% ou menos.
[0066] O aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode ter uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,03% ou menos Si: 1,0% ou menos, Mn: 0,10% a 1,5%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 20,0% a 30,0%, Ni: 5,0% a 10,0%, Mo: 2,0% a 5,0%, Cu: 1,0% ou mais e menos de 2,0%, N: menos de 0,075%, opcionalmente, W: 1,5% ou menos, opcionalmente, V: 0,20% ou menos, opcionalmente, pelo menos um dentre Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos, opcionalmente, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, Sn: 0,20% ou menos, e Mg: 0,01% ou menos, opcionalmente, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Ta: 0,1% ou menos, Co: 1,0% ou menos, e Sb: 1,0% ou menos, opcionalmente, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Al: 0,5% ou menos, Ti: 0,5% ou menos, e Nb: 0,5% ou menos, com o saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis.
Microestrutura
[0067] A microestrutura de aço inoxidável duplex de acordo com essa revelação e os motivos para limitar a mesma são descritos a seguir. Na descrição a seguir, a razão de cada fase é representada por uma fração de volume em relação a um volume total da microestrutura de material de aço.
[0068] O aço inoxidável duplex dessa revelação tem uma microestrutura contendo uma fase de austenita em uma fração de volume de 20% a 70% e uma fase de ferrita em uma fração de volume de 30% a 80%. Fase de Austenita: 20% a 70%
[0069] Quando a fração de volume de uma fase de austenita é menor que 20%, um valor de tenacidade à baixa temperatura desejado não pode ser obtido. Portanto, a fração de volume de uma fase de austenita em relação a um volume total da microestrutura é ajustado para 20% ou mais, de preferência, 30% ou mais e, com mais preferência, 40% ou mais. Por outro lado, quando a fração de volume de uma fase de austenita excede 70%, uma alta resistência desejada não pode ser obtida. Consequentemente, a fração de volume de uma fase de austenita é ajustada para 70% ou menos, de preferência, 65% ou menos e, com mais preferência, 60% ou menos.
Fase de Ferrita: 30% a 80%
[0070] Quando a fração de volume de uma fase de ferrita é menor que 30%, uma alta resistência desejada não pode ser obtida. Portanto, a fração de volume de uma fase de ferrita é ajustada para 30% ou mais, de preferência, 35% ou mais e, com mais preferência, 40% ou mais. Por outro lado, quando a fração de volume de uma fase de ferrita excede 80%, um valor de tenacidade à baixa temperatura desejado não pode ser obtido. Consequentemente, a fração de volume de uma fase de ferrita é ajustada para 80% ou menos, de preferência, 70% ou menos e, com mais preferência, 60% ou menos.
[0071] A microestrutura de aço inoxidável duplex de acordo com uma modalidade pode consistir apenas em uma fase de austenita e uma fase de ferrita. Em outras palavras, o aço inoxidável duplex de acordo com uma modalidade pode ter uma microestrutura que consiste em 20% a 70% de uma fase de austenita e 30% a 80% de uma fase de ferrita. Alternativamente, a microestrutura de aço inoxidável duplex de acordo com outra modalidade pode conter precipitados como o saldo em vez da fase de austenita e da fase de ferrita. Como os precipitados, por exemplo, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em compostos intermetálicos, carbonetos, nitretos e sulfetos pode estar contido. O teor dos precipitados não é particularmente limitado, porém a fração de volume total dos precipitados é, de preferência, 1% ou menos. Ou seja, o aço inoxidável duplex de acordo com uma modalidade pode ter uma microestrutura contendo 20% a 69% de uma fase de austenita e 30% a 79% de uma fase de ferrita e 1% ou menos de precipitados.
Propriedades Mecânicas
[0072] Limite de escoamento: 862 MPa ou mais
[0073] O aço inoxidável duplex dessa revelação tem um limite de escoamento (YS) de 862 MPa ou mais. O limite de escoamento é, de preferência, 870 MPa ou mais e, com mais preferência, 880 MPa ou mais. Por outro lado, nenhum limite superior é colocado no limite de escoamento. Por exemplo, o limite de escoamento pode ser de 1034 MPa ou menos, 1020 MPa ou menos ou 1010 MPa ou menos.
vE-io: 40 J ou mais
[0074] O aço inoxidável duplex dessa revelação tem uma energia de absorção em um teste de impacto Charpy a -10°C, vE-10, de 40 J ou mais. vE-10 é, de preferência, 43 J ou mais e, com mais preferência, 49 J ou mais. Por outro lado, nenhum limite superior é colocado no vE-10. Por exemplo, vE-10 pode ser 70 J ou menos, 65 J ou menos ou 60 J ou menos.
Resistência à Tração
[0075] A resistência à tração de aço inoxidável duplex dessa revelação não é particularmente limitada e pode ser qualquer valor, ainda a resistência à tração é, de preferência, 900 MPa ou mais, com mais preferência, 910 MPa ou mais, e com mais preferência ainda, 920 MPa ou mais. Nenhum limite superior é colocado na resistência à tração. Por exemplo, a resistência à tração pode ser de 1060 MPa ou menos, 1050 MPa ou menos ou 1040 MPa ou menos.
Método de Fabricação
[0076] Um método de fabricação de aço inoxidável duplex dessa revelação será descrito agora a seguir. A temperatura na descrição a seguir refere-se a uma temperatura de superfície de um material que será tratado (como uma matéria-prima de aço).
[0077] O aço inoxidável duplex pode ser fabricado submetendo-se uma matéria-prima de aço que tem a composição química indicada acima a um tratamento de solução, a trabalho a frio após o tratamento de solução e a um tratamento de envelhecimento após o trabalho a frio.
[0078] Como um material de partida será submetido ao tratamento de solução, uma matéria-prima de aço (aço inoxidável) que tem a composição química indicada acima é usada. O método de fabricação da matéria-prima de aço não é particularmente limitado e pode ser fabricado por qualquer método.
Tratamento de Solução
[0079] Em primeiro lugar, a matéria-prima de aço é submetida a um tratamento de solução. No tratamento de solução, a matéria-prima de aço é aquecida a uma temperatura de aquecimento de 1000°C ou mais alta e, então, resfriada até uma temperatura de parada de resfriamento de 300°C ou mais baixa a uma taxa média de resfriamento de 1°C/s ou mais. Isso pode produzir aço inoxidável duplex que tem uma microestrutura em que os compostos intermetálicos, carbonetos, nitretos, sulfetos, e similares tendo se precipitado durante o processo de fabricação da matéria-prima de aço são dissolvidos e em que uma fase de austenita e uma fase de ferrita estão contidas em uma fração de volume desejada.
Temperatura de aquecimento: 1000°C ou mais
[0080] Quando a temperatura de aquecimento no tratamento térmico de solução é mais baixa que 1000°C, uma alta tenacidade desejada não pode ser obtida. Consequentemente, a temperatura de aquecimento é ajustada para 1000°C ou mais alta e, de preferência, 1050°C ou mais alta. Por outro lado, nenhum limite superior é colocado na temperatura de aquecimento, ainda a partir do ponto de vista de impedir o engrossamento da microestrutura, a temperatura de aquecimento é, de preferência, ajustada para 1150°C ou mais baixa e, com mais preferência, 1100°C ou mais baixa. Como usado no presente documento, a temperatura de aquecimento é a temperatura da superfície da matéria-prima de aço.
[0081] O tempo de retenção durante o tratamento térmico de solução não é particularmente limitado. Entretanto, a partir do ponto de vista de tornar a temperatura na matéria-prima de aço uniforme, o tempo de retenção à temperatura de aquecimento é, de preferência, ajustado para 5 minutos ou mais, com mais preferência, 10 minutos ou mais e, com mais preferência ainda, 20 minutos ou mais. Nenhum limite superior é colocado no tempo de retenção, porém o tempo de retenção à temperatura de aquecimento é, de preferência, ajustado para 210 minutos ou menos.
Taxa média de resfriamento: 1°C/s ou mais
[0082] Quando a taxa média de resfriamento no processo de resfriamento do tratamento térmico de solução é menor que 1°C/s, os compostos intermetálicos como a fase α e a fase % são precipitados durante o resfriamento para reduzir significativamente a tenacidade à baixa temperatura e a resistência à corrosão. Consequentemente, a taxa média de resfriamento é ajustada para 1°C/s ou mais. A taxa média de resfriamento é, de preferência, 10°C/s ou mais e, com mais preferência, 20°C/s. Por outro lado, nenhum limite superior é colocado na taxa média de resfriamento, porém a taxa média de resfriamento pode ser, por exemplo, 30°C/s ou menos. Como usado no presente documento, a taxa média de resfriamento é uma média da taxa de resfriamento na faixa a partir da temperatura de aquecimento até a temperatura de parada de resfriamento. Qualquer método de resfriamento pode ser usado no tratamento térmico de solução, porém resfriamento à água é preferencial.
Temperatura de parada de resfriamento: 300°C ou mais baixa
[0083] Quando a temperatura de parada de resfriamento no processo de resfriamento do tratamento térmico de solução é mais alta que 300°C, a fase principal α é precipitada posteriormente para reduzir significativamente a tenacidade à baixa temperatura e a resistência à corrosão. Consequentemente, a temperatura de parada de resfriamento é ajustada para 300°C ou mais baixa, de preferência, 100°C ou mais baixa e, com mais preferência ainda, 30°C ou mais baixa. Por outro lado, nenhum limite inferior é colocado na temperatura de parada de resfriamento, porém a temperatura de parada de resfriamento é, de preferência, ajustada para 10°C ou mais alta e, com mais preferência 20°C ou mais alta.
Trabalho a Frio
[0084] A seguir, para fornecer um aço inoxidável duplex resultante com uma resistência desejada, a matéria-prima de aço após o tratamento de solução é submetida a trabalho a frio com uma redução de laminação em uma direção da espessura de 5% a 10%. O trabalho a frio é, de preferência, laminação. Quando a redução de laminação é menor que 5%, uma alta resistência desejada não pode ser obtida. Ademais, quando a redução de laminação é maior que 10%, uma tenacidade desejada não pode ser obtida.
Tratamento Térmico de Envelhecimento
[0085] Após o trabalho a frio, um tratamento térmico de envelhecimento é realizado. No tratamento térmico de envelhecimento, o aço inoxidável é aquecido até uma temperatura de aquecimento (temperatura de tratamento de envelhecimento) de 350°C a 600°C, mantido à temperatura de aquecimento, e subsequentemente resfriado. O Cu adicionado é precipitado pelo tratamento térmico de envelhecimento, resultando no aprimoramento da resistência.
Temperatura de Aquecimento: 350°C a 600°C
[0086] Quando a temperatura de aquecimento no tratamento térmico de envelhecimento é mais alta que 600°C, uma resistência, tenacidade e resistência à corrosão desejadas não podem ser obtidas, pois o Cu precipitado fica mais grosso e, adicionalmente, a tensão causada pelo trabalho a frio é liberada. Consequentemente, a temperatura de aquecimento é ajustada para 600°C ou mais baixa e, de preferência, 500°C ou mais baixa. Por outro lado, quando a temperatura de aquecimento é mais baixa que 350°C, Cu não é suficientemente precipitado e, dessa forma, uma alta resistência desejada não pode ser obtida. Consequentemente, a temperatura de aquecimento no tratamento térmico de envelhecimento é ajustada para 350°C ou mais alta e, de preferência, 400°C ou mais alta.
Tempo de retenção: 5 minutos a 100 minutos
[0087] Quando o tempo de retenção no tratamento térmico de envelhecimento é menos de 5 minutos, a microestrutura não se torna desejavelmente uniforme. Consequentemente, o tempo de retenção é ajustado para 5 minutos ou mais, de preferência, 10 minutos ou mais e, com mais preferência, 30 minutos ou mais. Por outro lado, quando o tempo de retenção é mais de 100 minutos, uma fase dura % é precipitada e, dessa forma, uma tenacidade desejada não pode ser obtida. Consequentemente, o tempo de retenção é ajustado para 100 minutos ou menos e, de preferência, 90 minutos ou menos.
[0088] Após a retenção, o aço inoxidável é resfriado. As condições de resfriamento não são particularmente limitadas, porém o aço inoxidável é, de preferência, resfriado até a temperatura ambiente. A taxa média de resfriamento no resfriamento não é particularmente limitada, ainda a taxa média de resfriamento é, de preferência, 1°C/s ou mais. Nenhum limite superior é colocado na taxa média de resfriamento, porém a taxa média de resfriamento pode ser, por exemplo, 30°C/s ou menos. Qualquer método de resfriamento pode ser usado no tratamento térmico de envelhecimento, porém resfriamento a ar é preferencial.
[0089] O aço inoxidável duplex dessa revelação pode ter qualquer forma. Por exemplo, o aço inoxidável duplex pode ter um formato de chapa, cano ou tubo. Em outras palavras, o aço inoxidável duplex de uma modalidade pode ser uma chapa de aço inoxidável duplex ou um cano ou tubo de aço inoxidável duplex. Especificamente, o aço inoxidável duplex pode ser qualquer um selecionado do grupo que consiste em uma chapa fina, uma placa espessa, um cano ou tubo de aço sem costura, um cano ou tubo de aço UOE, um cano ou tubo de aço soldado por resistência elétrica (cano ou tubo de aço ERW), um cano ou tubo de aço espiral e um cano ou tubo forjado. Particularmente, o aço inoxidável duplex é, de preferência, um cano ou tubo de aço sem costura.
[0090] Por exemplo, quando um cano ou tubo de aço sem costura produzido do aço inoxidável duplex dessa revelação é fabricado, como a matéria-prima de aço, um cano ou tubo de aço que tem a composição química indicada acima pode ser usado.
[0091] O cano ou tubo de aço (material de cano ou tubo de aço) como a matéria-prima de aço pode ser fabricado por qualquer método. Por exemplo, um tarugo que tem a composição química indicada acima pode ser submetido a trabalho a quente para produzir um cano ou tubo de aço. Mais especificamente, por exemplo, primeiro, aço fundido que tem a composição química indicada acima é preparado por siderurgia e submetido à fundição contínua, fundição e desbaste de lingote, ou similares para obter um tarugo. Em seguida, o tarugo é aquecido e submetido a trabalho a quente, usando processos de fabricação de cano ou tubo de extrusão incluindo o processo Ugine- Sejournet, o processo de fabricação de cano ou tubo Mannesmann ou similares para obter um material de cano ou tubo de aço. O material de cano ou tubo de aço obtido dessa forma é submetido ao tratamento de solução, trabalho a frio e tratamento térmico de envelhecimento indicados acima para assim tornar possível obter um cano ou tubo de aço sem costura produzido do aço inoxidável duplex dessa revelação.
EXEMPLOS
[0092] Uma descrição mais detalhada é fornecida abaixo com base em exemplos. Observa-se que essa revelação não é limitada ao exemplo a seguir.
[0093] Primeiro, o aço fundido que tem as composições químicas listadas nas Tabelas 1 e 2 foi preparado por siderurgia em um conversor e submetido à fundição contínua para obter tarugos. Em seguida, os tarugos foram aquecidos a 1150°C a 1250°C, e subsequentemente submetidos a trabalho a quente (perfuração) usando um perfurador modelo para ser formado em canos ou tubos para obter materiais de cano ou tubo de aço como uma matéria-prima de aço.
[0094] Os materiais de cano ou tubo de aço obtidos dessa forma foram submetidos a tratamento térmico de solução, trabalho a frio (laminação) e tratamento térmico de envelhecimento sob as condições listadas nas Tabelas 3 e 4 para obter canos ou tubos de aço sem costura produzidos a partir de aço inoxidável duplex.
[0095] Cada um dos canos ou tubos de aço sem costura após o tratamento térmico de envelhecimento foi submetido à determinação quantitativa de microestrutura, um teste de tração e um teste de impacto Charpy. Os testes foram realizados da seguinte forma.
Determinação Quantitativa de Microestrutura
[0096] A fração de volume de ferrita foi medida de acordo com o procedimento exposto a seguir. Primeiro, um corpo de prova foi coletado do cano ou tubo de aço sem costura resultante produzido de aço inoxidável duplex para observar uma face perpendicular a uma direção de laminação perfurante e em uma posição intermediária em uma direção de espessura da chapa. Em seguida, o corpo de prova foi decapado com reagente de Vilella. Então, a microestrutura foi imageada usando um microscópio óptico (ampliação de 1000x). Então, uma razão de área média de ferrita foi calculada usando um dispositivo de interpretação de imagens, e usada como uma fração de volume (% em volume).
[0097] Além disso, a fração de volume de austenita foi medida através de difração de raios X. A medição foi realizada usando radiação Kα de Mo como a fonte de raios X sob condições da voltagem de tubo de raios X de 50 kV e a corrente de tubo de raios X de 84 mA. Um corpo de prova para medição foi coletado dos canos ou tubos de aço sem costura submetidos ao tratamento térmico (incluindo tratamento térmico de solução e tratamento térmico de envelhecimento) como indicado acima para observar uma posição intermediária na direção da espessura da chapa. As intensidades integradas de difração de raios X de (220) plano da fase de austenita (Y) e (211) plano da fase de ferrita (α) foram medidas por difração de raios X. Então, a fração de volume de austenita foi calculada usando a seguinte fórmula. y = 100/(1 + (IαRy/IyRα)) em que
[0098] y é uma fração de volume de austenita (%),
[0099] Iα é a intensidade integrada de α,
[00100] Rα é um valor cristalográfico teoricamente calculado de α,
[00101] IY é a intensidade integrada de Y, e
[00102] RY é um valor cristalográfico teoricamente calculado de Y,
Teste de Tração
[00103] Um corpo de prova de tração em formato de arco API foi coletado do cano ou tubo de aço sem costura resultante produzido de aço inoxidável duplex e submetido a um teste de tração de acordo com o padrão API para determinar as propriedades de tração (limite de escoamento: YS, resistência à tração: TS).
Teste de Impacto Charpy
[00104] Um corpo de prova de entalhe em forma de V (com uma espessura de 10 mm) foi coletado do cano ou tubo de aço sem costura resultante produzido de aço inoxidável duplex de acordo com JIS Z 2242 e submetido a um teste de impacto Charpy para determinar uma energia de absorção a -10°C, vE-10.
[00105] Os resultados de avaliação obtidos estão listados nas Tabelas 3 e 4. Além disso, a possibilidade de formar um cano ou tubo por trabalho a quente (perfuração) na fabricação de um cano ou tubo de aço sem costura como uma matéria-prima de aço também está listada na Tabela 2 como "possibilidade de formar um cano ou tubo". "Possível" indica que foi possível formar um cano ou tubo e "Impossível" indica que foi impossível formar um cano ou tubo. A partir de uma matéria-prima de aço da qual um cano ou tubo de aço não foi formado, um corpo de prova não poderia ser coletado. Dessa forma, tal matéria-prima de aço não foi submetida a tratamento térmico e testes. Tabela 1 * O saldo é Fe e impurezas inevitáveis, Tabela 2 * O saldo é Fe e impurezas inevitáveis, Tabela 3 Tabela 4
[00106] Como observado a partir do resultado listado nas Tabelas 3 e 4, as amostras de aço inoxidável duplex que satisfazem as condições dessa revelação têm excelente limite de escoamento e tenacidade e poderiam ser submetidas a trabalho a quente durante os processos de fabricação. As amostras de aço inoxidável duplex dessa revelação podem ser usadas de forma muito adequada como um material de produtos tubulares da indústria petrolífera, e similares. Em contrapartida, as amostras comparativas de aço inoxidável que não satisfazem as condições dessa revelação foram inferiores em termos de limite de escoamento ou tenacidade. Além disso, os exemplos comparativos de aço inoxidável Nos 35 e 40 que contêm uma quantidade excessiva de Cu não poderiam ser submetidos a trabalho a quente.

Claims (3)

1. Aço inoxidável duplex, caracterizado pelo fato de que compreende: uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,004% ou mais e 0,03% ou menos, Si: 0,05% ou mais e 1,0% ou menos, Mn: 0,10% a 1,5%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 20,0% a 30,0%, Ni: 5,0% a 10,0%, Mo: 2,0% a 5,0%, Cu: 1,0% ou mais e menos de 2,0%, e N: 0,001% ou mais e menos de 0,075%, opcionalmente, em % em massa, W: 1,5% ou menos, V: 0,20% ou menos, pelo menos um de Zr: 0,50% ou menos, B: 0,0030% ou menos, REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, Sn: 0,20% ou menos, e Mg: 0,01% ou menos, Ta: 0,1% ou menos, Co: 1,0% ou menos, e Sb: 1,0% ou menos, Al: 0,5% ou menos, Ti: 0,5% ou menos, e Nb: 0,5% ou menos, com um saldo sendo Fe e impurezas inevitáveis, uma microestrutura contendo: uma fase de austenita em uma fração de volume de 20% a 70% e uma fase de ferrita em uma fração de volume de 30% a 80% e propriedades mecânicas de modo que um limite de escoamento YS seja 862 MPa ou mais e uma energia de absorção em um teste de impacto Charpy a -10°C, vE-10, seja 40 J ou mais, em que as frações de volume da fase de austenita são medidas através do método de difração de raios X, as frações de volume da fase de ferrita são medidas usando um microscópio óptico, e a energia de absorção é determinada de acordo com JIS Z 2242.
2. Cano ou tubo de aço sem costura, caracterizado pelo fato de que é produzido do aço inoxidável duplex, como definido na reivindicação 1.
3. Método de fabricação do aço inoxidável duplex, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: submeter uma matéria-prima de aço tendo a composição química, como definida na reivindicação 1, a um tratamento de solução, no qual a matéria-prima de aço é aquecida a uma temperatura de aquecimento de 1000°C ou mais alta; sendo que a temperatura de aquecimento é a temperatura da superfície da matéria- prima de aço; então, é resfriada em uma taxa média de resfriamento de 1°C/s ou mais até uma temperatura de parada de resfriamento de 300°C ou mais baixa, submeter a matéria-prima de aço após o tratamento de solução a trabalho a frio com uma redução de laminação em uma direção da espessura de 5% a 10%, e submeter a matéria-prima de aço após o trabalho a frio a um tratamento térmico de envelhecimento, no qual a matéria-prima de aço é aquecida a uma temperatura de aquecimento de 350°C a 600°C, mantida à temperatura de aquecimento por um tempo de retenção de 5 minutos ou mais e 100 minutos ou menos e, subsequentemente, é resfriada.
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