BR122017003193B1

BR122017003193B1 - peça forjada de liga não magnética e peça forjada de liga não magnética cilíndrica

Info

Publication number: BR122017003193B1
Application number: BR122017003193-7A
Authority: BR
Inventors: Robin M. Forbes Jones; George J. Smith Jr.; Jason P. Floder; Jean-Philippe A. Thomas; Ramesh S. Minisandram
Original assignee: Ati Properties Llc
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2021-03-09
Also published as: EP2909349B1; US20140255719A1; AU2017202040B2; BR112015011226B1; AU2017202040A1; ES2869436T3; US9192981B2; RU2644089C2; JP2016518254A; JP2018058120A; IN2015DN03008A; ZA201504566B; SG10201606744YA; NZ707005A; CN104812917A; US20160122851A1; CN107254627B; IL257861B; CN104812917B; CA2887217C

Abstract

FORJAMENTO DA LIGA NÃO MAGNÉTICA Um método de processamento de uma peça de trabalho de liga não magnética compreende o aquecimento da peça de trabalho a uma temperatura a quente, forjamento em prensa de matriz aberta da peça de trabalho para conferir uma deformação desejada na região central da peça de trabalho, e forjamento radial da peça de trabalho para conferir uma deformação desejada em uma região de superfície da peça de trabalho. Em uma modalidade não limitativa, após as etapas de forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial, a deformação conferida na região da superfície é substancialmente equivalente à deformação conferida na região central. Em outra modalidade não limitativa, a deformação aplicada nas regiões centrais e de superfície estão em uma faixa de 0,3 polegada/polegada a 1 polegada/polegada, e não existe mais do que uma diferença de 0,5 polegada/polegada em deformação da região central comparada com a deformação da região da superfície da peça de trabalho. Um forjamento da liga processada de acordo com os métodos aqui descritos também é divulgado.

Description

FUNDAMENTO DA TECNOLOGIA CAMPO DA TECNOLOGIA

[001]A presente invenção se refere a métodos de processamento de ligas de alta resistência, resistentes à corrosão não magnéticas. Os presentes métodos podem encontrar aplicação, por exemplo, e sem limitação, no processamento de ligas para utilização nas indústrias química, de mineração, e óleo e gás. A presente invenção se refere também a ligas feitas por métodos que incluem o processamento aqui discutido.

DESCRIÇÃO DOS FUNDAMENTOS DA TECNOLOGIA

[002]As peças em ligas metálicas utilizadas em instalações de processamento químico podem estar em contato com compostos altamente corrosivos e/ou erosivos em condições exigentes. Estas condições podem submeter peças em ligas metálicas a altas tensões e agressivamente promovem a corrosão e erosão, por exemplo. Se for necessário substituir peças metálicas gastas, usadas ou corroídas do equipamento de processamento químico, pode ser necessário suspender as operações das instalações por um período de tempo. Portanto, estender a vida de serviço útil de peças de ligas metálicas utilizadas em instalações de processamento químico pode reduzir o custo do produto. A vida útil pode ser prolongada, por exemplo, através da melhoria das propriedades mecânicas e/ou resistência à corrosão das ligas.

[003]Da mesma forma, em operações de perfuração de petróleo e gás, componentes da coluna de perfuração podem se degradar devido às condições mecânicas, químicas e/ou ambientais. Os componentes da coluna de perfuração podem ser submetidos a um impacto, abrasão, fricção, calor, desgaste, erosão, corrosão, e/ou depósitos. Ligas convencionais podem sofrer de uma ou mais limitações que impactam negativamente o seu desempenho como componentes da coluna de perfuração. Por exemplo, os materiais convencionais podem carecer de propriedades mecânicas suficientes (por exemplo, tensão de escoamento, resistência à tração e/ou resistência à fadiga), possuem insuficiente resistência à corrosão (por exemplo, resistência à rugosidade e/ou fissura por corrosão sob tensão), ou carecem de propriedades magnéticas não necessárias para operar durante períodos prolongados no ambiente do fundo de poço. Além disso, as propriedades de ligas convencionais podem limitar o tamanho e forma possível dos componentes da coluna de perfuração feitos a partir das ligas. Essas limitações podem reduzir a vida útil dos componentes, complicando e aumentando o custo de perfuração de petróleo e gás.

[004]Verificou-se que, durante forjamento radial de trabalho quente de alguma alta resistência, materiais não magnéticos desenvolvem uma força preferencial, pode haver uma deformação desigual ou uma quantidade desigual de tensão na seção transversal da peça de trabalho. A deformação desigual pode manifestar-se, por exemplo, como uma diferença em dureza e/ou propriedades de tração entre a superfície e o centro da peça forjada. Por exemplo, a dureza observada, tensão de escoamento e resistência à tração podem ser maiores na superfície do que no centro da peça forjada. Estas diferenças são consideradas como sendo consistentes com as diferenças na quantidade de tensão desenvolvida em diferentes regiões da seção transversal da peça de trabalho durante o forjamento radial.

[005]Um método para a promoção da dureza consistente através da seção transversal de uma barra forjada é a utilização de um material a ser endurecido em idade tais como, por exemplo, a superliga à base de níquel Alloy 718 (UNS N07718) no envelhecimento direto ou solução tratada e condição envelhecida. Outras técnicas envolveram o uso de trabalho a frio ou a quente para conferir dureza para a liga. Esta técnica particular, tem sido utilizada para endurecer ATI Datalloy 2® (UNS não atribuído), que é um aço inoxidável de alta resistência, austenítico não magnético, disponível a partir de Allegheny Technologies Incorporated, Pittsburgh, Pensilvânia EUA. A etapa de processamento termomecânico final utilizada para endurecer liga ATI Datalloy 2® alloy envolve trabalhar o material a quente em 1075 ° F a uma redução de cerca de 30 por cento na área da seção transversal em uma forja radial. Outro processo, que utiliza uma liga de aço de alto grau referida como "liga P-750" (UNS não atribuído), proveniente de Schoeller-Bleckmann Oilfield Technology, Houston, Texas, é geralmente revelado na Patente US 6.764.647, a revelação completa da qual é aqui incorporada por referência. A liga P-750 é trabalhado a frio a cerca de uma redução de 6-19 por cento em área de seção transversal a temperaturas de 680-1094°F, para obter uma dureza relativamente uniforme através da seção transversal de uma final de tarugo de 8 polegadas.

[006]Um outro método para produzir uma dureza consistente em toda a seção transversal de uma peça de trabalho é aumentar a quantidade de trabalho a frio ou a quente utilizado para produzir uma barra da peça de trabalho. Isto, no entanto, torna-se impraticável com barras acabadas com diâmetros iguais ou maiores do que 10 polegadas porque o tamanho inicial pode exceder os limites práticos de lingotes que podem ser derretidos sem provocar defeitos problemáticos relacionados com a fusão. Note-se que, se o diâmetro inicial da peça de trabalho é suficientemente pequeno, em seguida, o gradiente de deformação pode ser eliminado, resultando em propriedades mecânicas consistentes e perfis de dureza em toda a seção transversal da barra acabada.

[007]Seria desejável desenvolver um processo termomecânico que poderia ser utilizado em alta resistência, lingotes de ligas não magnéticas ou peça de trabalho de qualquer tamanho inicial que produz uma quantidade relativamente consistente de deformação através da seção transversal de uma barra ou outro produto moído produzido pelo processo. Produzir um perfil de deformação relativamente constante ao longo da seção transversal da barra trabalhada também pode resultar em propriedades mecânicas em geral consistentes em corte transversal da barra.

SUMÁRIO

[008]De acordo com um aspecto não limitativo da presente divulgação, um método de processamento de uma peça de trabalho de liga não magnética compreende: aquecimento da peça de trabalho a uma temperatura em uma faixa de temperatura de trabalho quente; forjamento em prensa de matriz aberta da peça de trabalho para conferir uma deformação desejada para uma região central da peça de trabalho; e forjamento radial da peça de trabalho para conferir uma deformação desejada a uma região da superfície da peça de trabalho. Em certas modalidades não limitativas, a faixa de temperatura de trabalho quente é uma faixa que abrange uma temperatura que é um terço da temperatura de fusão incipiente da liga não magnética para uma temperatura que é dois terços da temperatura de fusão incipiente da liga não magnética. Em uma modalidade não limitativa, a temperatura de trabalho a quente é qualquer temperatura até a temperatura mais elevada na qual a recristalização (estática ou dinâmica) não ocorre na liga não magnética.

[009]Em certas modalidades não limitativas do método de processamento de uma peça de trabalho de liga não magnética de acordo com a presente invenção, a etapa de forjamento em prensa em matriz aberta do método precede a etapa de forjamento radial. Em ainda outras modalidades não limitativas do método de processamento de uma peça de trabalho de liga não magnética de acordo com a presente divulgação, a etapa de forjamento radial precede a etapa de forjamento em matriz aberta.

[010]Exemplos não limitativos de ligas não magnéticas que podem ser transformadas por modalidades de métodos de acordo com a presente invenção incluem ligas não magnéticas de aço inoxidável, ligas de níquel, ligas de cobalto, e ligas de ferro. Em certas modalidades não limitativas, uma liga de aço inoxidável austenítica não magnética é processada usando modalidades de métodos de acordo com a presente divulgação.

[011]Em certas modalidades não limitativas de um método de acordo com a presente invenção, depois das etapas de forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial, a deformação da região central e a deformação da região de superfície são, cada uma em uma faixa final de 0,3 polegada/polegada até 1,0 polegada/polegada, com uma diferença na deformação a partir da região central para a região da superfície de não mais do que 0,5 polegada/polegada. Em uma determinada modalidade não limitativa de um método de acordo com a presente invenção, depois das etapas de forjamento em prensa de matriz aberta e de forjamento radial, a deformação na região central e a deformação na região de superfície são, cada uma em uma faixa final de 0,3 polegada/polegada de 0,8 polegada/polegada. Em outras modalidades não limitativas, após as etapas de forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial, a deformação na região da superfície é substancialmente equivalente à deformação na região central e a peça de trabalho apresenta, pelo menos uma propriedade mecânica substancialmente uniforme em toda a seção transversal da peça de trabalho.

[012]De acordo com outro aspecto da presente divulgação, certas modalidades não limitativas de um método de processamento de uma peça de trabalho de liga de aço inoxidável austeniítica não magnética compreendem: o aquecimento da peça de trabalho a uma temperatura na faixa de 950°F a 1150°F; forjamento em prensa em matriz aberta da peça de trabalho para conferir uma deformação final na faixa de 0,3 polegada/polegada até 1,0 polegada/polegada para uma região central da peça de trabalho; e forjamento radial da peça de trabalho para conferir uma deformação final na faixa de 0,3 polegada/polegada até 1,0 polegada/polegada em uma região da superfície da peça de trabalho, com uma diferença de deformação entre a região central para a região da superfície de não mais do que 0,5 polegada/polegada. Em uma determinada modalidade não limitativa, o método inclui: forjamento de prensa em matriz aberta da peça de trabalho para conferir uma deformação final na faixa de 0,3 polegada/polegada a 0,8 polegada/polegada.

[013]Em uma modalidade não limitativa, a etapa de forjamento de prensa em matriz aberta precede a etapa de forjamento radial. Em outra modalidade não limitativa, a etapa de forjamento radial precede a etapa de forjamento de prensa em matriz aberta.

[014]Um outro aspecto de acordo com a presente invenção é dirigido a peças forjadas de liga não magnéticas. Em certas modalidades não limitativas, de acordo com a presente revelação, forjar uma liga não magnética compreende uma seção transversal circular, que tem um diâmetro maior do que 5,25 polegadas, e em que pelo menos uma propriedade mecânica da peça forjada de liga não magnética é substancialmente uniforme em toda a seção transversal da peça forjada. Em certas modalidades não limitativas, a propriedade mecânica que é substancialmente uniforme em toda a seção transversal da peça forjada é, pelo menos, uma dentre dureza, limite de resistência à tração, tensão de escoamento, a percentagem de alongamento, e a redução percentual na área.

[015]Em certas modalidades não limitativas, uma peça forjada de liga não magnética de acordo com a presente invenção compreende um de uma liga de aço inoxidável não magnética, uma liga de níquel, uma liga de cobalto, e uma liga de ferro. Em certas modalidades não limitativas, uma peça forjada de liga não magnética de acordo com a presente invenção compreende uma peça forjada de liga de um aço inoxidável austenítica não magnética.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[016]As características e vantagens do aparelho e os métodos aqui descritos podem ser mais compreendidas por referência aos desenhos anexos, nos quais: A FIG. 1 mostra uma simulação da distribuição de deformação na seção transversal de uma peça de trabalho de uma peça de trabalho de liga não magnética durante forjamento radial; A FIG. 2 mostra uma simulação da distribuição de deformação na seção transversal de uma peça de trabalho de uma liga não magnética durante uma operação de forjamento de prensa em matriz aberta; A FIG. 3 mostra uma simulação da distribuição de deformação numa peça de trabalho processada por uma modalidade não limitativa de um método de acordo com a presente divulgação, incluindo uma etapa de forjamento em presa de matriz aberta de trabalho a quente e uma etapa de forjamento radial de trabalho quente; A FIG. 4 é um fluxograma que ilustra aspectos de um método de processamento de uma liga não magnética de acordo com uma modalidade não limitativa da presente invenção; A FIG. 5 é uma ilustração esquemática de localizações da região superficial e região central em uma peça de trabalho em relação a uma modalidade não limitativa de acordo com a presente divulgação; e A FIG. 6 é um diagrama de fluxo do processo ilustrando as etapas usadas no processamento Número de aquecimento 49FJ-1.2 do Exemplo 1 aqui descrito, incluindo uma etapa de forjamento de prensa em matriz aberta e uma etapa de forjamento radial como etapas finais de processamento, e ilustrando também uma sequência alternada do processo da técnica anterior, incluindo apenas uma etapa de forjamento radial como a etapa final de processamento.

[017]O leitor irá apreciar os detalhes anteriores, bem como outros, ao considerar a seguinte descrição detalhada de certas modalidades não limitativas de acordo com a presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CERTAS MODALIDADES NÃO LIMITATIVAS

[018]Deve ser compreendido que a descrição de certas modalidades aqui descritas foi simplificada para ilustrar apenas aqueles elementos, características e aspectos que são relevantes para uma clara compreensão das modalidades divulgadas, eliminando simultaneamente, para fins de clareza, outros elementos, características e aspectos. Especialistas na técnica corrente, mediante exame da presente descrição das modalidades divulgadas, irá reconhecer que outros elementos e/ou características podem ser desejáveis em uma implementação particular ou aplicação das modalidades divulgadas. No entanto, por causa dos outros elementos e/ou características poderem ser facilmente determinados e aplicados por especialistas na técnica atual mediante exame da presente descrição das modalidades divulgadas, e não são, portanto, necessárias para a compreensão completa das modalidades reveladas, uma descrição de tais elementos e/ou recursos não é aqui proporcionada. Como tal, deve ser entendido que a descrição apresentada aqui é meramente exemplificativa e ilustrativa de modalidades divulgadas e não se destina a limitar o escopo da invenção como definido unicamente pelas reivindicações.

[019]Qualquer faixa numérica aqui mencionada pretende incluir todos as sub-faixas nesta incluídas. Por exemplo, uma faixa de “1 a 10” ou de “1 a 10” destina-se a incluir todos as sub-faixas entre (inclusive) o valor mínimo de 1 mencionado e o valor máximo de 10 mencionado, ou seja, tendo um valor mínimo igual a ou maior do que 1 e um valor máximo de igual ou inferior a 10. Qualquer limitação numérica máxima aqui mencionada pretende incluir todos os limites numéricos inferiores aqui incluídas e qualquer limitação numérica mínima aqui mencionada pretende incluir todas limitações numéricas maiores nela incluídas. Assim, requerentes reservam o direito de alterar a presente divulgação, incluindo as reivindicações, para expressamente mencionar quaisquer sub-faixas subsumidas dentro das faixas expressamente aqui citadas. Todas essas faixas são destinadas a serem inerentemente aqui divulgadas de modo que alterar para expressamente mencionar as referidas sub-faixas cumpriria os requisitos de 35 U.S.C. § 112, primeiro parágrafo, e 35 U.S.C. § 132 (a).

[020]Os artigos gramaticais “um”, “uma”, “um”, e “o”, como aqui utilizados, se destinam a incluir “pelo menos um” ou “um ou mais”, salvo indicação em contrário. Assim, os artigos são aqui utilizados para se referir a um ou mais de um (isto é, a pelo menos um) dos objetos gramaticais do artigo. A título de exemplo, “um componente” significa um ou mais componentes, e portanto, possivelmente, mais do que um componente está contemplado e pode ser utilizado ou utilizado em uma implementação de modalidades descritas.

[021]Todas as percentagens e proporções são calculados com base no peso total da composição da liga, salvo indicação em contrário.

[022]Qualquer patente, publicação, ou outro material de divulgação que é dito sendo incorporado, no todo ou em parte, por referência é aqui incorporado apenas na medida em que o material incorporado não entra em conflito com as definições existentes, declarações ou outro material de divulgação estabelecido nesta divulgação. Como tal, e na medida do necessário, a divulgação como aqui estabelecida substitui qualquer material conflitante aqui incorporado por referência. Qualquer material, ou parte dele, que se diz ser incorporado por referência, mas que entra em conflito com as definições existentes, declarações, ou outro material de divulgação aqui enunciado só é incorporado na medida em que não existe qualquer conflito entre esse material incorporado e o material de divulgação existente.

[023]A presente invenção inclui a descrição de várias modalidades. Deve ser entendido que todas as modalidades aqui descritas são exemplares, ilustrativas, e não limitativas. Assim, a invenção não é limitada pela descrição das várias modalidades exemplares, ilustrativas, e não limitativas. Em vez disso, a invenção é definida apenas pelas reivindicações, que podem ser alteradas para mencionar nenhum recurso expressamente ou intrinsecamente descrito ou de outra forma expressamente ou intrinsecamente apoiado pelo presente divulgação.

[024]Tal como aqui utilizado, os termos “que forma o”, “forjar”, “forjamento de prensa em matriz aberta”, e “forjamento radial” referem-se às formas de transformação termomecânica (“TMP”), que podem também ser aqui referidas como “trabalho termomecânico”. “Trabalho termomecânico” é aqui definido como geralmente cobrindo uma variedade de processos de formação de metal combinando tratamentos térmicos e de deformação controlados para se obter efeitos sinérgicos, tais como, por exemplo, e sem limitação, melhoria na resistência, sem perda de robustez. Esta definição de trabalho termomecânico é consistente com o significado atribuído em, por exemplo, ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p. 480. “Forjamento em prensa de matriz aberta” é aqui definido como o forjamento de metal ou liga de metal entre matrizes, em que o fluxo de material não é completamente restrito, por pressão mecânica ou hidráulica, acompanhado com um único curso de trabalho da prensa para cada sessão de matriz. Esta definição de forjamento em prensa de matriz aberta é consistente com o significado atribuído em, por exemplo, ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), pp. 298 and 343. “Forjamento radial” é aqui definido como um processo que utiliza dois ou mais bigornas móveis ou matrizes para a produção de peças forjadas com diâmetros constantes ou variáveis ao longo do seu comprimento. Esta definição de forjamento radial é consistente com o significado atribuído em, por exemplo, ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p. 354. Especialistas nas técnicas atuais metalúrgicas compreenderão prontamente os significados destes vários termos.

[025]As ligas convencionais utilizadas em aplicações de processamento química, mineração e/ou de gás e petróleo podem não ter um nível ideal de resistência à corrosão e/ou um nível ideal de uma ou mais propriedades mecânicas. Várias modalidades de ligas processadas tal como aqui descrito podem ter certas vantagens incluindo, entre outras, resistência à corrosão melhorada e/ou propriedades mecânicas sobre as ligas processadas convencionalmente. Certas modalidades de ligas processadas tal como aqui descrito podem exibir uma ou mais propriedades mecânicas melhoradas, sem qualquer redução na resistência à corrosão, por exemplo. Certas modalidades de ligas processadas como aqui descrito, podem apresentar propriedades melhoradas de impacto, soldabilidade, resistência à fadiga de corrosão, resistência à desgaste, e/ou resistência a friabilidade devido à ação de hidrogênio em relação a certas ligas processadas convencionalmente.

[026]Em várias modalidades, ligas processadas como descrito aqui podem apresentar resistência à corrosão aumentada e/ou propriedades mecânicas vantajosas adequadas para utilização em certas aplicações exigentes. Sem se pretender ficar ligado a qualquer teoria em particular, acredita-se que algumas das ligas processadas tal como aqui descrito podem apresentar uma maior resistência à tração, por exemplo, devido a uma melhor resposta de endurecimento por deformação a partir de deformação, enquanto mantêm uma elevada resistência à corrosão. Endurecimento de deformação ou trabalho a frio ou a quente podem ser usados para endurecer os materiais que normalmente não respondem bem ao processamento térmico. No entanto, a natureza exata da estrutura trabalhada a frio ou quente pode depender do material, deformação aplicada, taxa de deformação e/ou a temperatura da deformação.

[027]A prática de fabricação atual de fabricação de materiais não magnéticos para aplicações de exploração e perfuração é transmitir uma quantidade específica de trabalho a quente para o produto como uma das últimas etapas de processamento termomecânico. O termo “não magnético” refere-se a um material que não é, ou é apenas insignificantemente afetado por um campo magnético. Certas modalidades não limitativas de ligas não magnéticas processadas como aqui descrito, podem ser caracterizadas por um valor de permeabilidade magnética (Dr) dentro de uma determinada faixa. Em várias modalidades não limitativas, o valor de permeabilidade magnética de uma liga processada de acordo com o presente divulgação pode ser menos do que 1,01, menos do que 1,005, e/ou menos do que 1,001. Em várias modalidades, a liga pode ser substancialmente isenta de ferrita.

[028]Os termos “trabalho a quente” e “trabalho quente” tal como utilizados aqui referem-se ao trabalho termomecânico e a deformação de um metal ou liga de metal por forjamento em temperaturas que se encontram abaixo da temperatura mais baixa na qual a recristalização (estática ou dinâmica) ocorre no material. Em uma modalidade não limitativa, trabalho quente é realizado em um intervalo de temperatura de trabalho quente que atravessa uma temperatura que é um terço da temperatura de fusão incipiente da liga a uma temperatura que é dois terços da temperatura de fusão incipiente da liga. Será reconhecido que o limite inferior da faixa de temperatura de trabalho a quente é apenas limitado às capacidades dos equipamentos de forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento rotativo para deformar a peça de trabalho de liga não magnética na temperatura desejada. Em uma modalidade não limitativa, a temperatura de trabalho a quente é qualquer temperatura até a temperatura mais elevada na qual a recristalização (estática ou dinâmica) não ocorre na liga não magnética. . Nesta modalidade, o termo trabalho a quente, como aqui usado, abrange e inclui trabalhar em temperaturas que são menos do que um terço da temperatura de fusão incipiente do material, incluindo o temperatura ambiente e temperaturas mais baixas do que as temperaturas ambientes. Em uma modalidade não limitativa, trabalho quente, tal como aqui utilizado, compreende forjar uma peça de trabalho a uma temperatura em uma faixa que se estende por uma temperatura que é um terço da temperatura de fusão incipiente da liga até uma temperatura que é dois terços da temperatura de fusão incipiente da liga. Em outra modalidade não limitativa, a temperatura de trabalho a quente compreende qualquer temperatura até a temperatura mais elevada na qual a recristalização (estática ou dinâmica) não ocorre na liga não magnética. Nesta modalidade, o termo trabalho a quente, como aqui usado, inclui e engloba forjamento em temperaturas que são menos do que um terço da temperatura de fusão incipiente do material, incluindo a temperatura ambiente e as temperaturas mais baixas do que as temperaturas ambientes. A etapa de trabalho a quente confere resistência à peça de trabalho de liga suficiente para a aplicação pretendida. Na prática atual de fabricação, o trabalho de processamento termomecânico quente da liga é realizado em uma forja radial em uma única etapa. Na etapa única de forjamento radial, a peça de trabalho é trabalhada a quente a partir de um tamanho inicial para um tamanho final forjado usando várias passagens na forja radial, sem remover a peça de trabalho do aparelho de forjamento, e sem tratamentos de recozimento intermediários às passagens de forjamento da única etapa.

[029]Os presentes inventores descobriram que durante o forjamento radial de trabalho a quente os materiais austeníticos de alta resistência não magnéticos desenvolvem uma resistência desejada, e é muitas vezes o caso de que a peça de trabalho é deformada de forma irregular e/ou a quantidade de deformação transmitida à peça de trabalho não é uniforme em toda a seção transversal da peça de trabalho. A deformação desigual pode ser observada como uma diferença em propriedades de dureza e de tração entre a superfície e o centro da peça de trabalho. Dureza, tensão de escoamento, resistência à tração foram observadas geralmente sendo maiores na superfície da peça de trabalho do que no centro da peça de trabalho. Estas diferenças são consideradas como sendo consistentes com as diferenças na quantidade de tensão desenvolvida em diferentes regiões da seção transversal da peça de trabalho durante o forjamento radial. As diferenças nas propriedades mecânicas e a dureza entre as regiões centrais das peças de trabalho de liga apenas forjadas radiais trabalhadas a quente podem ser vistas nos dados de teste apresentados na Tabela 1. Todas as amostras de teste foram os aços inoxidáveis austeníticos não magnéticos, e a composição química de cada aquecimento é fornecida na Tabela 2 abaixo. Todas as amostras de teste listadas na Tabela 1 foram trabalhadas a quente em forjamento radial a 1025°F como a última etapa de processamento termomecânico aplicada às amostras antes de medir as propriedades listadas na Tabela 1.

legenda:MR longo = raio médio longo; região de superfície Transverso = Transverso, comprimento de calibre de espécime através da região central Long-NS = região de superfície próxima longitudinal Long-C = centro longo ; região central

[030]A FIG. 1 mostra uma simulação gerada por computador preparada usando software de elemento finito diferencial disponível comercialmente que simula trabalho termomecânico de metais. Especificamente, a FIG. 1 mostra uma simulação 10 da distribuição de deformação na seção transversal de uma peça de trabalho em forma de haste de uma liga de níquel após forjamento radial como uma etapa final de processamento. FIG. 1 é apresentada aqui simplesmente para ilustrar uma modalidade não limitativa do presente método em que uma combinação de forjamento de prensa e forjamento rotativo é utilizada para igualar ou aproximar certas propriedades (por exemplo, propriedades de dureza e/ou mecânicas) em toda a seção transversal do material trabalhado a quente. FIG. 1 mostra que há consideravelmente maior deformação na região da superfície da peça de trabalho forjada radial do que na região central da peça de trabalho forjada radial. Como tal, a deformação radial na peça de trabalho forjada difere através da seção transversal da peça de trabalho, com a deformação sendo maior na região da superfície do que na região central.

[031]Um aspecto da presente divulgação é dirigido a modificar um método convencional de processamento de uma peça de trabalho de liga não magnética, incluindo o trabalho de forjamento radial a quente como a última etapa termomecânica, de modo a incluir uma etapa de forjamento em prensa aberta trabalho a quente. FIG. 2 mostra uma simulação gerada por computador 20 da distribuição de deformação numa seção transversal de uma peça de trabalho de liga de níquel após uma operação de forjamento em prensa de matriz aberta. A distribuição deformação produzida após forjamento em prensa de matriz aberta é geralmente o inverso da distribuição de deformação produzida após a operação de forjamento radial ilustrada na FIG. 1. A FIG. 2 mostra que há geralmente maior deformação na região central da peça de trabalho forjada em prensa de matriz aberta do que na região da superfície da peça de trabalho forjada em prensa de matriz aberta. Como tal, a deformação na peça de trabalho forjada em prensa de matriz aberta difere através da seção transversal da peça de trabalho, com a deformação sendo maior na região central do que na região da superfície.

[032]A FIG. 3 da presente descrição mostra uma simulação gerada em computador 30 de distribuição de deformação através de uma seção transversal da peça de trabalho que ilustra aspectos de determinadas modalidades não limitativas de um método de acordo com a presente divulgação. A simulação mostrada na FIG. 3 ilustra a deformação produzida na seção transversal de uma peça de trabalho de liga de níquel por um processo de trabalho termomecânico incluindo uma etapa de trabalho de forjamento em prensa de matriz aberta a quente e uma etapa de forjamento radial de trabalho a quente. Observa-se a partir da FIG. 3, que a distribuição de deformação prevista a partir do processo é substancialmente uniforme ao longo da seção transversal da peça de trabalho. Assim, um processo, incluindo uma etapa de forjamento em prensa aberto de trabalho a quente e uma etapa de forjamento radial de trabalho a quente pode produzir um artigo forjado em que a deformação é geralmente a mesma em uma região central e em uma região de superfície do artigo forjado.

[033]Com referência à FIG. 4, de acordo com um aspecto da presente divulgação, um método não limitante 40 para o processamento de uma peça de trabalho de liga não magnética compreende o aquecimento da peça de trabalho 42 a uma temperatura em uma faixa de temperatura de trabalho a quente, forjamento de prensa em matriz aberta 44 da peça de trabalho para conferir um deformação desejada de uma região central da peça de trabalho. Em uma modalidade não limitativa, a peça de trabalho é forjada em prensa de matriz aberta para conferir uma deformação desejada na região central de uma faixa de 0,3 polegada/polegada a 1,0 polegada por polegada. Em outra modalidade não limitativa, a peça de trabalho é forjada em prensa de matriz aberta para conferir uma deformação desejada na região central na faixa de 0,3 polegada/polegada a 0,8 polegada por polegada.

[034] A peça de trabalho é então forjada radial 46 para conferir uma deformação desejada para uma região de superfície da peça de trabalho. Em uma modalidade não limitativa, a peça de trabalho é forjada radial para conferir uma deformação desejada na região de superfície num intervalo de 0,3 polegada/polegada a 1,0 polegada por polegada. Em outra modalidade não limitativa, a peça de trabalho é forjada radial para conferir uma deformação desejada na região de superfície num intervalo de 0,3 polegada/polegada a 0,8 polegada por polegada.

[035]Em uma modalidade não limitativa, depois forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial, a deformação transmitida para a região central e a deformação transmitida à região de superfície são, cada uma em uma faixa de 0,3 polegada/polegada a 1,0 polegada/polegada, e a diferença na deformação da região central para a região da superfície não é mais do que 0,5 polegada/polegada. Em outra modalidade não limitativa, após as etapas de forjamento de prensa de matriz aberta e de forjamento radial, a deformação transmitida para a região central e a deformação transmitida à região de superfície são, cada uma em uma faixa de 0,3 polegada/polegada a 0,8 polegada/polegada. Profissionais especialistas na técnica sabem ou serão capazes de determinar facilmente os parâmetros de forjamento em prensa de matriz aberta e de forjamento radiais necessários para alcançar suas respectivas deformações desejadas, e os parâmetros individuais de funcionamento das etapas de forjamento não precisam ser aqui discutidos.

[036]Em certas modalidades não limitativas, uma “região da superfície” de uma peça de trabalho inclui um volume de material entre a superfície da peça de trabalho até uma profundidade de cerca de 30 por cento da distância a partir da superfície para o centro da peça de trabalho. Em certas outras modalidades não limitativas, uma “região da superfície” de uma peça de trabalho inclui um volume de material entre a superfície da peça de trabalho até uma profundidade de cerca de 40 por cento, ou em certas modalidades cerca de 50 por cento, da distância entre a superfície o centro da peça de trabalho. Será evidente para aqueles especialistas na técnica sobre o que constitui o “centro” de uma peça de trabalho que tem uma forma particular para fins de identificação de uma “região da superfície”. Por exemplo, uma peça de trabalho cilíndrica alongada tem um eixo longitudinal central, e a região de superfície da peça de trabalho vai estender-se desde a superfície curva periférica exterior da peça de trabalho na direção do eixo longitudinal central. Também, por exemplo, uma peça de trabalho alongada, que tem uma forma quadrada ou retangular em corte transversal tomada a um eixo longitudinal da peça de trabalho terá quatro “faces” periféricas distintas de um eixo longitudinal central, e região da superfície de cada face irá estender-se desde a superfície da face na peça na direção geral do eixo central e da face oposta. Também, por exemplo, uma peça de trabalho em forma de placa terá duas grandes faces opostas principais geralmente equidistantes a partir de um plano intermediário dentro da peça de trabalho, e a região da superfície de cada face principal irá estender-se desde a superfície da face na peça de trabalho em direção ao plano intermediário e a face principal oposta.

[037]Em certas modalidades não limitativas, uma “região central” de uma peça de trabalho inclui um volume localizado centralmente de material que constitui cerca de 70 por cento em volume de material da peça de trabalho. Em certas outras modalidades não limitativas, uma “região central” de uma peça de trabalho inclui um volume localizado centralmente de material que constitui cerca de 60 por cento, ou cerca de 50 por cento, em volume, do material da peça de trabalho. FIG. 5 ilustra esquematicamente uma seção transversal não desenhada em escala de uma barra forjada cilíndrica alongada 50, em que a seção é tomada em 90 graus em relação ao eixo central da peça de trabalho. De acordo com uma modalidade não limitativa da presente invenção em que o diâmetro 52 da barra forjada 50 é de cerca de 12 polegadas, a região da superfície 56 e a região central 58 compreendem, cada uma cerca de 50 por cento em volume de material na seção transversal (e na peça de trabalho), e em que o diâmetro da região central é de cerca de 4,24 polegadas.

[038]Em outra modalidade não limitativa do método, após etapas de forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial, deformação dentro de uma região da superfície da peça de trabalho é substancialmente equivalente a uma deformação dentro de uma região central da peça de trabalho. Tal como aqui utilizado, deformação dentro de uma região da superfície da peça de trabalho é “substancialmente equivalente” a deformação dentro de uma região central da peça de trabalho quando a deformação entre as regiões difere por menos de 20%, ou pelo menos de 15%, ou menos do que 5%. O uso combinado de forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial em modalidades do método de acordo com a presente invenção pode produzir uma peça de trabalho com uma deformação que é substancialmente equivalente ao longo da seção transversal de uma peça de trabalho forjada final. Uma consequência da distribuição de deformação em tais peças forjadas é que as peças podem ter uma ou mais propriedades mecânicas que são substancialmente uniformes, através da seção transversal da peça de trabalho e/ou como entre uma região de superfície e uma região central da peça de trabalho. Tal como aqui utilizado, uma ou mais propriedades mecânicas dentro de uma região de superfície da peça de trabalho são “substancialmente uniformes”, para uma ou mais propriedades dentro de uma região central da peça de trabalho quando uma ou mais propriedades mecânicas entre as regiões difere por menos de 20%, ou pelo menos de 15%, ou menos do que 5%.

[039]Não se acredita ser crítico para as propriedades mecânicas de distribuição e deformação subsequentes se a etapa de forjamento em prensa de matriz aberta de trabalho a quente 44 ou a etapa de forjamento radial de trabalho a quente 46 é realizado primeiro. Em certas modalidades não limitativas, a etapa de forjamento em prensa de matriz aberta 44 precede a etapa 46 de forjamento radial. Em outras modalidades não limitativas, a etapa de forjamento radial 46 precede a etapa de forjamento em prensa de matriz aberta 44. Deve entender-se que vários ciclos consistindo em uma etapa de forjamento de prensa em matriz aberta 44 e uma etapa de forjamento radial 46 podem ser utilizados para conseguir a distribuição de deformação desejada e uma ou mais propriedades mecânicas desejadas através da seção transversal do artigo final forjado. Múltiplos ciclos, no entanto, envolvem despesa adicional. Acredita-se que é geralmente desnecessário realizar múltiplos ciclos de etapas de forjamento radial e forjamento em prensa de matriz aberta para atingir uma distribuição substancialmente equivalente de deformação através da seção transversal da peça de trabalho.

[040]Em certas modalidades não limitativas do método de acordo com a presente invenção, a peça de trabalho pode ser transferida a partir do primeiro aparelho de forjamento, ou seja, um de uma forja radial e uma forja em prensa de matriz, diretamente para o segundo aparelho de forjamento, ou seja, a outra da forja radial e forja em prensa de matriz aberta. Em certas modalidades não limitativas, após a primeira etapa de forjamento de trabalho a quente (ou seja, forjamento radial ou forjamento em prensa de matriz aberta), a peça pode ser resfriada até à temperatura ambiente e depois reaquecida a uma temperatura de trabalho a quente antes da segunda etapa de forjamento de trabalho a quente, ou alternativamente, a peça de trabalho pode ser diretamente transferida a partir do primeiro aparelho de forjamento para um forno de reaquecimento para ser reaquecida para a segunda etapa de forjamento de trabalho a quente.

[041]Em modalidades não limitativas, a liga não magnética processada utilizando o método da presente invenção é uma liga de aço inoxidável não magnética. Em certas modalidades não limitativas, a liga de aço inoxidável não magnética processada utilizando o método da presente invenção é uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético. Em certas modalidades não limitativas, quando o método é aplicado para processamento de uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético, a faixa de temperatura na qual as etapas de forjamento radial e forjamento de prensa em matriz aberta são realizadas é de 950°F a 1150°F.

[042]Em certas modalidades não limitativas, antes de aquecer a peça de trabalho na temperatura de trabalho a quente, a peça de trabalho pode ser homogeneizada ou recozida para facilitar as etapas de forjamento de trabalho a quente. Em uma modalidade não limitativa, quando a peça de trabalho compreende uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético, a peça de trabalho é recozida a uma temperatura na faixa de 1850°F a 2300°F, e é aquecida à temperatura de recozimento durante 1 minuto a 10 horas. Em certas modalidades não limitantes, aquecer a peça de trabalho para a temperatura de trabalho a quente compreende deixar a peça para resfriar a partir da temperatura de processamento térmico para a temperatura de trabalho a quente. Como será facilmente aparente para os especialistas na técnica, o tempo de recozimento necessário para dissolver precipitados sigma deletérios que poderiam formar em uma peça de trabalho em particular, durante o trabalho a quente será dependente da temperatura de recozimento; quanto maior for a temperatura de recozimento, menor será o tempo necessário para dissolver qualquer precipitado sigma deletério que se formou. . Especialistas na técnica serão capazes de determinar as temperaturas de recozimento e os tempos adequados para uma peça de trabalho em particular sem esforço indevido.

[043]Tem-se observado que quando o diâmetro de uma peça de trabalho que tenha sido forjada em trabalho a quente de acordo com o método da presente invenção é da ordem de 5,25 polegadas ou menos, uma diferença significativa não pode ser observada em determinada deformação e consequentes propriedades mecânicas entre o material em uma região central e material em uma região de superfície da peça de trabalho forjada (Ver Tabela 1). Em certas modalidades não limitativas, de acordo com a presente invenção, a peça de trabalho forjada que foi processada usando o presente método é geralmente cilíndrica e compreende uma seção transversal geralmente circular. Em certas modalidades não limitativas, a peça de trabalho forjada que foi processada usando o presente método é geralmente cilíndrica e compreende uma seção transversal circular, que tem um diâmetro que não é maior do que 5,25 polegadas. Em certas modalidades não limitativas, a peça de trabalho forjada que foi processada usando o presente método é geralmente cilíndrica e compreende uma seção transversal circular, que tem um diâmetro que é maior do que 5,25 polegadas, ou é pelo menos 7,25 polegadas, ou é 7,25 polegadas a 12,0 polegadas após o forjamento de trabalho a quente de acordo com a presente divulgação.

[044]Outro aspecto da presente divulgação é dirigido a um método de processamento de uma peça de trabalho de liga de aço inoxidável austenítico não magnético, o método compreendendo: o aquecimento da peça de trabalho a uma temperatura de trabalho a quente em uma faixa de temperaturas de 950°F a 1150°F; forjamento de prensa em matriz aberta da peça de trabalho para conferir uma deformação final entre 0,3 polegada/polegada a 1,0 polegada/polegada, ou 0,3 polegada/polegada a 0,8 polegada/polegada a uma região central da peça de trabalho; e forjamento radial da peça de trabalho para conferir uma deformação final entre 0,3 polegada/polegada a 1,0 polegada/polegada, ou 0,3 polegada/polegada a 0,8 polegada/polegada para uma região da superfície da peça de trabalho. Em uma modalidade não limitativa, depois forjamento em prensa de matriz aberta e forjamento radial a peça de trabalho, uma diferença de deformação final na região central e a região de superfície não é superior a 0,5 polegada/polegada. Em outra modalidade não limitativa, a deformação entre as regiões difere por menos de 20%, ou pelo menos de 15%, ou menos do que 5%. Em modalidades não limitativas do método, a etapa de forjamento em prensa de matriz aberta precede a etapa de forjamento radial. Em outras modalidades não limitativas do método, a etapa de forjamento radial precede a etapa de forjamento em prensa de matriz aberta.

[045]O método de processamento de uma peça de trabalho de liga de aço inoxidável austeniítico não magnética, de acordo com a presente invenção pode ainda compreender recozimento da peça de trabalho antes de aquecer a peça de trabalho em temperatura de trabalho a quente. Em uma modalidade não limitativa, a peça de trabalho de liga de aço inoxidável austenítico não magnético, pode ser recozida a uma temperatura de recozimento numa faixa de temperatura de 1850°F a 2300°F, e um tempo de recozimento pode estar na faixa de 1 minuto a 10 horas. Em ainda outra modalidade não limitativa, a etapa de aquecimento da peça de trabalho de liga de aço inoxidável austenítico não magnético, para a temperatura de trabalho a quente pode compreender permitir que a peça de trabalho resfrie a partir da temperatura de recozimento para a temperatura de trabalho a quente.

[046]Como discutido acima, constatou-se que quando o diâmetro de uma peça de trabalho que tenha sido forjada com trabalho a quente de acordo com o método da presente invenção é da ordem de, por exemplo, de 5,25 polegadas ou menos, uma diferença significativa pode não ser observada na deformação e consequentes certas propriedades mecânicas entre o material de uma região central e um material da região de na superfície da peça de trabalho forjada. Em certas modalidades não limitativas, de acordo com a presente invenção, a peça de trabalho forjada que foi processada usando o presente método é uma peça de trabalho de liga de aço inoxidável austenítico não magnético geralmente cilíndrica e compreende uma seção transversal geralmente circular. Em certas modalidades não limitativas, a peça de trabalho forjada que foi processada usando o presente método é uma peça de trabalho de liga de aço inoxidável austenítico não magnético geralmente cilíndrica e compreende uma seção transversal circular, que tem um diâmetro que não é maior do que 5,25 polegadas. Em certas modalidades não limitativas, a peça de trabalho forjada que foi processada usando o presente método é uma peça de trabalho de liga de aço inoxidável austenítico não magnético geralmente cilíndrica e compreende uma seção transversal circular, que tem um diâmetro que é maior do que 5,25 polegadas, ou é pelo menos 7,25 polegadas, ou é de 7,25 polegadas a 12,0 polegadas após o forjamento com trabalho a quente de acordo com a presente divulgação.

[047]Ainda um outro aspecto de acordo com a presente invenção é dirigido a uma peça forjada de liga não magnética. Em uma modalidade não limitativa, uma peça forjada de liga não magnética de acordo com a invenção compreende uma seção transversal circular com um diâmetro superior a 5,25 polegadas. Pelo menos uma propriedade mecânica da peça forjada de liga não magnética é substancialmente uniforme em toda a seção transversal da peça forjada. Em modalidades não limitativas, a propriedade mecânica substancialmente uniforme compreende um ou mais dentre uma dureza, um limite de resistência à tração, uma tensão de escoamento, um percentual de alongamento, e um percentual de redução na área.

[048]Será reconhecido que, embora modalidades da presente descrição não limitante sejam dirigidas a um método para proporcionar deformação substancialmente equivalente e pelo menos uma propriedade mecânica substancialmente uniforme através de uma seção transversal de uma peça de trabalho forjada, a prática de forjamento radial combinada com forjamento em prensa de matriz aberta pode ser usada de forma conferir a deformação numa região central de uma peça de trabalho que difere de um grau desejado de deformação conferido pelo método em uma região da superfície da peça de trabalho. Por exemplo, com referência à FIG. 3, em modalidades não limitativas, após as etapas de forjamento em prensa de matriz aberta 44 e forjamento radial 46, a deformação em uma região da superfície pode ser intencionalmente maior do que a deformação de uma região central da peça de trabalho. Métodos de acordo com a presente divulgação, em que as deformações relativas, transmitidas por meio do método diferem deste modo podem ser altamente benéficas para minimizar as complicações em maquinagem de uma parte final que pode surgir se as propriedades de dureza e/ou mecânicas variam em diferentes regiões da parte. Em alternativa, em modalidades não limitativas, após as etapas forjamento em prensa de matriz aberta 44 e forjamento radial 46, a deformação em uma região da superfície pode ser intencionalmente menos do que a deformação de uma região central da peça de trabalho. Além disso, em certas modalidades não limitativas de um método de acordo com a presente descrição, após as etapas de forjamento de prensa em matriz aberta 44 e 46 forjamento radial, a peça de trabalho compreende um gradiente de deformação a partir de uma região de superfície de uma região central da peça de trabalho. Em tal caso, as deformações transmitidas podem aumentar ou diminuir à medida que a distância a partir do centro das peças de trabalho aumenta. Métodos de acordo com a presente divulgação, em que um gradiente de deformação é conferido para uma peça de trabalho forjada definitiva pode ser vantajosa em várias aplicações.

[049]Em várias modalidades não limitativas, uma peça forjada de liga não magnética de acordo com a presente invenção podem ser selecionado a partir de uma liga de aço inoxidável não magnético, uma liga de níquel, uma liga de cobalto, e uma liga de ferro. Em certas modalidades não limitativas, uma peça forjada de liga não magnética de acordo com a presente invenção compreende uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético.

[050]A composição química ampla de um aço inoxidável austenítico não magnético de alta resistência, destinado a aplicações de exploração e perfuração de produção na indústria de petróleo e gás que pode ser tratados por um método e incorporados em um artigo forjado de acordo com a presente divulgação é divulgado no Pedido co-pendente de Patente US de Série 13/331.135, depositado em 20 de Dezembro de 2011, que é aqui incorporado por referência na sua totalidade.

[051]Um exemplo específico de um material de alta resistência e altamente resistente à corrosão para aplicações de exploração e descoberta na indústria de petróleo e gás que pode ser tratado por um método e incorporado em um artigo forjado de acordo com a presente divulgação é liga AL-6XN® (UNS N08367), que é uma liga de aço inoxidável austenítico à base de ferro disponível a partir de Allegheny Technologies Incorporated, Pittsburgh, Pensilvânia EUA. Um processo de forjamento a quente de trabalho em duas fases de acordo com a presente invenção pode ser utilizado para liga AL-6XN® para conferir alta resistência ao material.

[052]Outro exemplo específico de um material altamente resistente à corrosão, de alta resistência para aplicações de exploração e descoberta na indústria de petróleo e gás que pode ser tratado por um método e incorporado em um artigo forjado de acordo com a presente divulgação é liga is ATI Datalloy 2® (UNS não atribuído), um aço inoxidável austenítico não magnético de alta resistência que está disponível a partir de Allegheny Technologies Incorporated, Pittsburgh, Pennsylvania EUA. A composição nominal da liga ATI Datalloy 2® em percentagens em peso baseadas no peso total da liga é de 0,03 de carbono, 0,30 de silício, 15,1 de manganês, 15,3 de cromo, 2,1 de molibdênio, 2,3 de níquel, 0,4 de nitrogênio, restante em ferro e impurezas acidentais.

[053]Em certas modalidades não limitativas, uma liga que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção é uma liga austenítica que compreende, consiste essencialmente em, ou consiste em cromo, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel, carbono, nitrogênio, tungstênio, e impurezas acidentais. Em certas modalidades não limitativas, a liga austenítica ainda opcionalmente inclui um ou mais de alumínio, silício, titânio, boro, fósforo, enxofre, nióbio, tântalo, rutênio, vanádio, zircónio e, assim como elementos vestigiais ou impurezas incidentais.

[054]Além disso, de acordo com várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende, consiste essencialmente em, ou consiste em, em percentagens em peso com base no total de peso da liga, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0-28,0 de cromo, 15,0-38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08-0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

[055]Além disso, de acordo com várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende, consiste essencialmente em, ou consiste em, em percentagens em peso com base no peso da liga total de até 0,05 de carbono, 1,0-9,0 manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 18,0-26,0 de cromo, 19,0-37,0 de níquel, 3,0 a 7,0 de molibdênio, 0,4-2,5 de cobre, 0,1-0,55 de nitrogênio, 0,2 a 3,0 de tungstênio, 0,8 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, um percentual de columbio e tântalo não superior a 0,3 em peso combinado, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

[056]Além disso, de acordo com várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processado por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulação pode compreender, consistir essencialmente em, ou consistir em, em percentagens em peso com base no peso da liga total de até 0,05 de carbono, 2,0 a 8,0 de manganês, de 0,1 a 0,5 de silício, 19,0-25,0 de cromo, 20,0-35,0 de níquel, 3,0-6,5 de molibdênio, 0,5 a 2,0 de cobre, 0,2 a 0,5 de nitrogênio, 0,3 a 2,5 de tungstênio, 1,0 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, um percentual de columbio e tântalo em peso combinado não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro e impurezas acidentais.

[057]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende carbono em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: até 2,0; até 0,8; até 0,2; até 0,08; até 0,05; até 0,03; 0,005 a 2,0; 0,01 a 2,0; 0,01 a 1,0; 0,01 a 0,8; 0,01 a 0,08; 0,01 a 0,05; e 0,005 a 0,01.

[058]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende manganês em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: cerca de 20,0; até 10,0; 1,0 a 20,0; 1,0 a 10; 1,0 a 9,0; 2,0 a 8,0; 2,0 a 7,0; 2,0 a 6,0; 3,5 a 6,5; e de 4,0 a 6,0.

[059]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende silício em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: até 1,0; 0,1 a 1,0; 0,5 a 1,0; e 0,1 a 0,5.

[060]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende cromo em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: 14,0 a 28,0; 16,0 a 25,0; 18,0 a 26; 19,0 a 25,0; 20,0 a 24,0; 20,0 a 22,0; 21,0 a 23,0; e 17,0 a 21,0.

[061]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende níquel em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: 15,0 a 38,0; 19,0 a 37,0; 20,0 a 35,0; e 21,0 a 32,0.

[062]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende molibdênio em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: 2,0 a 9,0; 3,0 a 7,0; 3,0 a 6,5; 5,5 a 6,5; e 6,0 a 6,5.

[063]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende cobre, em qualquer das seguintes faixas de percentagem em peso: 0,1 a 3,0; 0,4 a 2,5; 0,5 a 2,0; e 1,0 a 1,5.

[064]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende de nitrogênio em qualquer um dos seguintes faixas de percentagem em peso: 0,08 a 0,9; 0,08 a 0,3; 0,1 a 0,55; 0,2 a 0,5; e de 0,2 a 0,3. Em certas modalidades, o teor de nitrogênio na liga austenítica pode ser limitado a 0,35 por cento em peso ou de 0,3 por cento em peso para dirigir a sua solubilidade limitada na liga.

[065]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende tungstênio em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: 0,1 a 5,0; 0,1 a 1,0; 0,2 a 3,0; 0,2 a 0,8; e 0,3 a 2,5.

[066]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende cobalto em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: até 5,0; 0,5 a 5,0; 0,5 a 1,0; De 0,8 a 3,5; 0,0 a 4,0; 1,0 a 3,5; e 1,0 a 3,0. Em certas modalidades de ligas processadas por um método e incorporadas num artigo forjado de acordo com a presente divulgação, cobalto inesperadamente melhorou as propriedades mecânicas da liga. Por exemplo, em certas modalidades da liga, adições de cobalto podem fornecer a um aumento de 20% na resistência, até um aumento de 20% no alongamento e/ou resistência à corrosão melhorada. Sem pretender ficar ligado a qualquer teoria em particular, acredita-se que a substituição de ferro por cobalto pode aumentar a resistência à precipitação de fase sigma prejudicial na liga em relação às variantes não contendo cobalto que exibiram os níveis mais elevados de fase sigma nas fronteiras de grão após trabalho a quente.

[067]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende cobalto e tungstênio em uma razão percentual de peso de cobalto/tungstênio a partir de 2:1 a 5:1, ou de 2:1 a 4:1. Em certas modalidades, por exemplo, a razão percentual de peso de cobalto/tungstênio pode ser de cerca de 4:1. A utilização de cobalto e tungstênio pode conferir um melhor reforço da solução sólida para a liga.

[068]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende titânio em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: até 1,0; até 0,6; até 0,1; até 0,01; 0,005 a 1,0; e 0,1 a 0,6.

[069]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende zircônio em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: até 1,0; até 0,6; até 0,1; até 0,01; 0,005 a 1,0; e 0,1 a 0,6.

[070]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende nióbio e/ou tântalo em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: até 1,0; até 0,5; até 0,3; 0,01 a 1,0; 0,01 a 0,5; 0,01 a 0,1; e 0,1 a 0,5.

[071]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende um percentual de columbio e tântalo em peso combinado em qualquer uma das seguintes faixas: até 1,0; até 0,5; até 0,3; 0,01 a 1,0; 0,01 a 0,5; 0,01 a 0,1; e 0,1 a 0,5.

[072]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende vanádio em qualquer uma das seguintes percentagens em peso: até 1,0; até 0,5; até 0,2; 0,01 a 1,0; 0,01 a 0,5; 0,05 a 0,2; e 0,1 a 0,5.

[073]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende alumínio em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: até 1,0; até 0,5; até 0,1; até 0,01; 0,01 a 1,0; 0,1 a 0,5; e 0,05 a 0,1.

[074]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende boro em qualquer das seguintes faixas de percentagem em peso: até 0,05; até 0,01; até 0,008; até 0,001; até 0,0005.

[075]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende de fósforo em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: até 0,05; até 0,025; até 0,01; e até 0,005.

[076]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende enxofre em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: até 0,05; até 0,025; até 0,01; e até 0,005.

[077]Em várias modalidades não limitativas, o saldo de uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação pode compreender, consistir essencialmente em, ou consistem em ferro e impurezas acidentais. Em várias modalidades não limitativas, em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende ferro em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: até 60; até 50; 20 a 60; 20 a 50; 20 a 45; 35 a 45; 30 a 50; 40 a 60; 40 a 50; 40 a 45; e 50 a 60.

[078]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica processada por um método de acordo com a presente invenção compreende um ou mais elementos traços. Tal como aqui utilizado, “elementos traços” referem-se aos elementos que podem estar presentes na liga, como resultado da composição das matérias-primas e/ou o método de fusão empregue e que estão presentes em concentrações que não afetam negativamente as propriedades significativamente importantes da liga, como essas propriedades são geralmente aqui descritas. Elementos traços podem incluir, por exemplo, um ou mais de titânio, de zircónio, colômbio (nióbio), tântalo, vanádio, alumínio e boro em qualquer das concentrações aqui descritas. Em certas modalidades não limitativas, elementos traços podem não estar presentes em ligas de acordo com a presente divulgação. Como é conhecido na técnica, na produção de ligas, elementos traços tipicamente podem estar em grande parte ou totalmente eliminados por seleção de determinados materiais de partida e/ou utilização de determinadas técnicas de processamento. Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação compreende uma concentração total de elementos traços em qualquer uma das seguintes faixas de percentagem em peso: até 5,0; até 1,0; até 0,5; até 0,1; 0,1 a 5,0; 0,1 a 1,0; e 0,1 a 0,5.

[079]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende uma concentração total de impurezas acidentais, em qualquer das seguintes faixas de percentagem em peso: até 5,0; até 1,0; até 0,5; até 0,1; 0,1 a 5,0; 0,1 a 1,0; e 0,1 a 0,5. Tal como aqui geralmente utilizado, o termo “impurezas acidentais” refere-se elementos presentes na liga, em concentrações menores. Tais elementos podem incluir um ou mais de bismuto, cálcio, cério, lantânio, chumbo, oxigênio, fósforo, rutênio, prata, selênio, enxofre, telúrio, estanho e zircônio. Em várias modalidades não limitativas, impurezas acidentais individuais em uma liga que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente divulgação não excedem as seguintes percentagens máximas em peso 0,0005 bismuto; 0,1 cálcio; 0,1 cério; 0,1 lantânio; 0,001 chumbo; 0,01 estanho, 0,01 oxigênio; 0,5 rutênio; 0,0005 prata; 0,0005 selênio; e 0,0005 telúrio. Em várias modalidades não limitativas, uma liga que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção, a percentagem em peso combinado de cério, lantânio, e a presença de cálcio na liga (se algum estiver presente) pode ser de até 0,1. Em várias modalidades não limitativas, a percentagem em peso combinada de cério e/ou lantânio presente na liga pode ser até 0,1. Outros elementos que podem estar presentes como impurezas acidentais em ligas que podem ser transformados através de um método e incorporados num artigo forjado de acordo com a presente divulgação serão evidentes para aqueles especialistas na técnica, após exame da presente divulgação. Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção compreende uma concentração total de elementos traços e impurezas acidentais, em qualquer das seguintes faixas de percentagem em peso: até 10,0; até 5,0; até 1,0; até 0,5; até 0,1; 0,1 a 10,0; 0,1 a 5,0; 0,1 a 1,0; e 0,1 a 0,5.

[080]Em várias modalidades não limitativas, uma liga que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção pode ser não magnética. Esta característica pode facilitar o uso da liga em aplicações em que as propriedades não magnéticas são importantes, incluindo, por exemplo, determinadas aplicações de componentes em coluna de perfuração de petróleo e gás. Certas modalidades não limitativas de uma liga austenítica que pode ser tratada pelos métodos e incorporada nas peças forjadas aqui descritas podem ser caracterizadas por um valor de permeabilidade magnética (μr) dentro de uma determinada faixa. Em várias modalidades não limitativas, o valor de permeabilidade magnética é menos do que 1,01, menos do que 1,005, e/ou menos do que 1,001. Em várias modalidades, a liga pode ser substancialmente isenta de ferrita.

[081]Em várias modalidades não limitativas, uma liga que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção pode ser caracterizada por um número de equivalência de resistência ao desgaste (PREN) dentro de uma determinada faixa. Como se percebe, a PREN atribui um valor relativo à resistência esperada de uma liga ao desgaste por corrosão localizado em um ambiente com cloreto. Geralmente, as ligas que têm um maior PREN se espera que tenham uma melhor resistência à corrosão do que as ligas que têm um PREN inferior. Um cálculo PREN particular fornece um valor PREN16 usando a seguinte fórmula, em que as percentagens são percentagens em peso com base no peso total da liga: PREN16 = %Cr + 3,3(%Mo) + 16(%N) + 1,65(%W)

[082]Em várias modalidades não limitativas, uma liga que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção pode ter um valor PREN 16 em qualquer uma das seguintes faixas: até 60; até 58; maior que 30; maior que 40; maior que 45; maior que 48; 30 a 60; 30 a 58; 30 a 50; 40 a 60; 40 a 58; 40 a 50; e 48 a 51. Sem pretender estar ligado a qualquer teoria em particular, acredita-se que um maior valor PREN 16 pode indicar uma probabilidade maior de que uma liga irá apresentar resistência suficiente à corrosão em ambientes tais como, por exemplo, ambientes altamente corrosivos, ambientes de alta temperatura e ambientes de baixa temperatura. Ambientes agressivamente corrosivos podem existir em, por exemplo, equipamento de processamento químico e ambiente de fundo de poço para o qual uma corrente de perfuração é submetida em aplicações de perfuração de petróleo e gás. Agressivamente ambientes corrosivos podem submeter uma liga, por exemplo, compostos alcalinos, soluções de cloreto acidificadas, soluções acidificadas de sulfeto, peróxidos, e/ou CO2, juntamente com as temperaturas extremas.

[083]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção pode ser caracterizada por um coeficiente de sensibilidade para evitar valor de precipitação (CP) dentro de uma determinada faixa. O conceito de um valor CP é descrito em, por exemplo, Patente No. 5.494.636, intitulada “Austenitic Stainless Steel Having High Properties”. Em geral, o valor CP é uma indicação relativa da cinética de precipitação de fases intermetálicas em uma liga. Um valor CP pode ser calculado usando a seguinte fórmula, em que as percentagens são percentagens em peso com base no peso total da liga: CP = 20(%Cr) + 0,3(%Ni) + 30(%Mo) + 5(%W) + 10(%Mn) + 50(%C) - 200(%N)

[084]Sem se pretender se ligar a qualquer teoria em particular, acredita-se que as ligas que têm um valor CP inferior a 710 irão apresentar estabilidade austenita vantajosa que ajuda a minimizar sensibilização HAZ (região afetado pelo calor) de fases intermetálicas durante a soldagem. Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção pode ter um CP em qualquer uma das seguintes faixas: até 800; até 750; menos do que 750; até 710; menos do que 710; até 680; e 660 a 750.

[085]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção pode ser caracterizado por uma temperatura de desgaste crítica (CPT) e/ou uma temperatura de corrosão de fissura crítica (CCCT) dentro de faixas particulares. Em certas aplicações, valores CPT e CCCT podem indicar com mais precisão a resistência à corrosão de uma liga do que o valor PREN da liga. CPT e CCCT podem ser medidos de acordo com ASTM G48 a 11, intitulado entitled “Standard Test Methods for Pitting and Crevice Corrosion Resistance of Stainless Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution”. Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invenção tem um CPT que é pelo menos 45°C, ou mais preferencialmente é pelo menos 50°C, e tem um CCCT que é pelo menos 25°C, ou mais preferencialmente é pelo menos 30°C.

[086]Em várias modalidades não limitativas, uma liga austenítica que pode ser processada por um método e incorporada num artigo forjado de acordo com a presente invençãopode ser caracterizada por um valor de resistência à fissura por corrosão sob tensão de cloreto (SCC) dentro de uma determinada faixa. O conceito de um valor SCC é descrito em, por exemplo, A. J. Sedricks, Corrosion of Stainless Steels (J. Wiley and Sons 1979). Em várias modalidades não limitativas, o valor SCC de uma liga de acordo com a presente divulgação pode ser determinado por aplicações particulares de acordo com uma ou mais das seguintes ASTM G30-97 (2009), intitulado “Standard Practice for Making and Using U-Bend Stress-Corrosion Test Specimens”; ASTM G36-94 (2006), intitulado “Standard Practice for Evaluating Stress-Corrosion-Cracking Resistance of Metals and Alloys in a Boiling Magnesium Chloride Solution”; ASTM G39-99 (2011), “Standard Practice for Preparation and Use of Bent-Beam Stress-Corrosion Test Specimens”; ASTM G49-85 (2011), “Standard Practice for Preparation and Use of Direct Tension Stress-Corrosion Test Specimens”; e ASTM G123-00 (2011), “Standard Test Method for Evaluating StressCorrosion Cracking of Stainless Alloys with Different Nickel Content in Boiling Acidified Sodium Chloride Solution.” Em várias modalidades não limitativas, o valor SCC de uma liga austenítica que pode ser tratada por um método e incorporada em um artigo forjado de acordo com a presente divulgação é alta o suficiente para indicar que a liga pode suportar adequadamente solução de cloreto de sódio acidificado fervente durante 1000 horas sem sofrer fissuras por corrosão sob tensão inaceitáveis, nos termos da avaliação sob ASTM G123-00 (2011).

[087]Os exemplos que se seguem destinam-se a descrever adicionalmente certas modalidades não limitativas, sem restringir o escopo da presente invenção. Os especialistas na técnica atual apreciarão que as variações dos exemplos que se seguem são possíveis dentro do escopo da invenção, que é definida somente pelas reivindicações. EXEMPLO 1

[088]A FIG. 6 ilustra esquematicamente aspectos de um método 62 de acordo com a presente descrição para o processamento de uma liga de aço austenítico não magnético (lado direito da FIG. 6) e um método 60 comparativo (lado esquerdo da FIG. 6). Um lingote refundido por eletroescória (ESR) 64 que tem um diâmetro de 20 polegadas e tendo a química do Número de aquecimento 49FJ-1.2 apresentado na Tabela 2 que se segue foi preparado.

[089]O lingote ESR 64 foi homogeneizado a 2225°F durante 48 horas, seguido de desagregação de lingote para cerca de uma peça de trabalho de 14 polegadas de diâmetro 66 em uma máquina de forja radial. A peça de trabalho de 14 polegadas de diâmetro 66 foi cortada em uma primeira peça de trabalho 68 e uma segunda peça de trabalho 70 e processada como se segue.

[090]As amostras da segunda peça de trabalho de 14 polegadas de diâmetro 70 foram processadas de acordo com uma modalidade de um método de acordo com a presente divulgação. Amostras da segunda peça de trabalho 70 foram reaquecidas a 2225°C por 6 a 12 horas e forjadas radial a um barra de 9,84 polegadas em diâmetro incluindo etapa do eixa 72 com uma extremidade longa 74, e depois temperada com água. A etapa do eixa 72 foi produzida durante esta operação de forjamento radial para proporcionar uma região de extremidade em cada forja 72,74 com um tamanho que pode ser segurado pelo manipulador para a forja em prensa de matriz aberta. As amostras das peças forjadas de 9,84 polegadas de diâmetro 72,74 foram recozidas a 2150°C durante 1 a 2 horas e resfriadas até à temperatura ambiente. As amostras das peças forjadas 9,84 polegadas de diâmetro 72,74 foram reaquecidas a 1025°F por entre 10 e 24 horas, seguida de forja em prensa de matriz aberta para produzir peças forjadas 76. As peças forjadas 76 foram forjadas na etapa de eixo, com a maioria de cada peça forjada 76 tendo um diâmetro de cerca de 8,7 polegadas. Após o forjamento em prensa de matriz aberta, as peças forjadas foram refrigeradas com ar. As amostras das peças forjadas 76 foram reaquecidas por entre 3 a 9 horas a 1025°F e forjadas radial para barras 78 tendo um diâmetro de aproximadamente 7,25 polegadas. As amostras de teste foram retiradas a partir de regiões de superfície e regiões centrais das barras 78, numa seção do meio das barras 78 entre as extremidades distais das barras, e foram avaliadas para as propriedades mecânicas e a dureza.

[091]As amostras de 14 polegadas de diâmetro da primeira peça 68 foram processadas por um método de comparação que não é abrangido pela presente invenção. As amostras da primeira peça de trabalho 68 foram reaquecidas a 2225°F durante 6 a 12 horas, forjada radial a peças de trabalho de 9,84 polegadas de diâmetro 80, e temperadas em água. As peças forjadas de 9,84 polegadas de diâmetro 80 foram calcinadas a 2150°C durante 1 a 2 horas, e resfriadas até à temperatura ambiente. As peças forjadas recozidas e resfriadas de 9,84 polegadas 80 foram reaquecidas durante 10 a 24 horas a 1025°F ou 1075°F e forjada radial para peças forjadas de diâmetro de aproximadamente 7,25 polegadas 82. Amostras de teste da região de superfície e região central para avaliação de propriedades mecânicas e avaliação dureza foram retiradas do meio de cada peça forjada 82, entre as extremidades distais de cada peça forjada 82.

[092]Preparação de outros aquecimentos de lingotes foi similar àquela para Número de aquecimento 49FJ-1, 2, descrito acima, exceto para o grau de trabalho a quente. A percentagem de deformação e tipo de trabalho a quente utilizado para outros aquecimentos são mostrados na Tabela 3. A Tabela 3 também compara o perfil de dureza entre a peça forjada de 7,25 polegadas de diâmetro 82 com aquela peça forjada de 7,25 polegadas de diâmetro 78. Como descrito acima, as peças forjadas 82 receberam apenas forjamento radial de trabalho a quente em temperaturas de 1025°F ou 1075°F como uma etapa final de processamento. Em contraste, peças forjadas 78 foram processadas utilizando etapas de forjamento em prensa de matriz aberta de trabalho a quente a 1025°F, seguido por forjamento radial de trabalho a quente a 1025°F.

[093]A partir da Tabela 3, é aparente que a diferença na dureza da superfície para o centro é significativamente maior para as amostras comparativas do que para as amostras da invenção. Estes resultados são consistentes com os resultados apresentados na FIG. 3 a partir da modelagem da forja de prensa inventiva mais o processo de forja rotativa. O processo de forjamento em prensa confere a deformação principalmente na região central da peça de trabalho e a operação de forja rotativa confere a deformação principalmente na superfície. Uma vez que a dureza é um indicador da quantidade de deformação nestes materiais, demonstra que a combinação de forjamento de prensa e forjamento rotativo fornece ainda uma barra com uma quantidade de deformação relativamente uniforme da superfície ao centro. É ainda observado a partir da Tabela 3 que o aquecimento 01 FM-1, que é um exemplo comparativo que foi apenas trabalhado a quente por forjamento em prensa, mas forjado em prensa em trabalho a quente para um diâmetro menor de 5,25 polegadas. Os resultados para Aquecimento 01FM-1 demonstram que a quantidade de deformação fornecida pelo forjamento em prensa em peças de trabalho de diâmetros menores, pode resultar em perfis de dureza relativamente uniforme em seções transversais.

[094]A Tabela 1, acima, mostra as propriedades de tração em temperatura ambiente para os aquecimentos comparativos com os valores de dureza revelados na Tabela 3. A Tabela 4 fornece uma comparação direta das propriedades de tração em temperatura ambiente durante aquecimento No. 49-FJ-4 para uma amostra comparativa que foi trabalhada a quente por forjamento em prensa apenas, e para uma amostra inventiva, que foi trabalhada a quente pelo forjamento em prensa seguido por forjamento radial.

legenda:Transverso = Transverso, comprimento de calibre de espécime através da região central Long-NS = região de superfície próxima longitudinal Long-C = centro longo; região central

[095]A tensão de escoamento e o limite de resistência à tração na superfície das amostras comparativos são maiores do que no centro. No entanto, o limite de resistência à tração e a tensão de escoamento para o material processado de acordo com a presente divulgação (amostra da invenção) mostram que não só a resistência no centro do lingote e na superfície do lingote é substancialmente uniforme, mas mostram também que as amostras inventivas são consideravelmente mais forte do que as amostras comparativas.

[096]Deve ser entendido que a presente descrição ilustra aqueles aspectos da invenção relevantes para um entendimento claro da invenção. Certos aspectos que seriam evidentes para os especialistas na técnica e que, por conseguinte, não facilitariam uma melhor compreensão da presente invenção não foram apresentados de modo a simplificar a presente descrição. Embora apenas um número limitado de modalidades da presente invenção seja necessariamente aqui descrito, um especialista na técnica, ao considerar a descrição anterior, reconhece que muitas modificações e variações da invenção podem ser empregues. Todas essas variações e modificações da presente invenção se destinam a ser abrangidas pela descrição anterior e as reivindicações seguintes.

Claims

1 .Peça forjada de liga não magnética, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma seção transversal circular com um diâmetro maior do que 133,35 mm (5,25 polegadas); e pelo menos uma propriedade mecânica que é uniforme através de uma seção transversal da peça forjada, em que a liga não magnética exibe uma tensão de escoamento longitudinal maior que 1081,79 MPa (156,9 ksi) a 1214,86 MPa (176,2 ksi).

2 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a peça forjada de liga não magnética compreende uma de uma liga de aço inoxidável não magnético, uma liga de níquel, uma liga de cobalto, e uma liga de ferro, ou uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético.

3 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a propriedade mecânica é pelo menos uma dentre limite de resistência à tração, tensão de escoamento, alongamento percentual, e redução percentual em área.

4 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o diâmetro da seção transversal circular é pelo menos 184,15 mm (7,25 polegadas), ou está em uma faixa de 184,15 mm (7,25 polegadas) a 304,8 mm (12 polegadas).

5 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a peça forjada de liga é uma peça forjada de liga cilíndrica.

6 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga é uma liga de aço inoxidável austenítico possuindo uma composição conforme estabelecida em UNS N08367, ou em que a liga é uma liga austenítica compreendendo cromo, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdénio, níquel, carbono, nitrogênio, tungsténio, impurezas incidentais e, opcionalmente, elementos vestigiais, ou em que a liga compreende ainda pelo menos um dentre alumínio, silício, titânio, boro, fósforo, enxofre, nióbio, tântalo, ruténio, vanádio e zircónio.

7 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que uma composição nominal da liga compreende, em percentagens em peso, 0,03 de carbono, 0,30 de silício, 15,1 de manganês, 15,3 de cromo, 2,1 de molibdênio, 2,3 de níquel, 0,4 de nitrogênio, impurezas acidentais e ferro em equilíbrio.

8 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

9 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 1,0 a 9,0 manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 18,0 a 26,0 de cromo, 19,0 a 37,0 de níquel, 3,0 a 7,0 de molibdênio, 0,4 a 2,5 de cobre, 0,1 a 0,55 de nitrogênio, 0,2 a 3,0 de tungstênio, 0,8 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 1,0 a 9,0 manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 18,0 a 26,0 de cromo, 19,0 a 37,0 de níquel, 3,0 a 7,0 de molibdênio, 0,4 a 2,5 de cobre, 0,1 a 0,55 de nitrogênio, 0,2 a 3,0 de tungstênio, 0,8 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

10 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 2,0 a 8,0 de manganês, de 0,1 a 0,5 de silício, 19,0 a 25,0 de cromo, 20,0 a 35,0 de níquel, 3,0 a 6,5 de molibdênio, 0,5 a 2,0 de cobre, 0,2 a 0,5 de nitrogênio, 0,3 a 2,5 de tungstênio, 1,0 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 2,0 a 8,0 de manganês, de 0,1 a 0,5 de silício, 19,0 a 25,0 de cromo, 20,0 a 35,0 de níquel, 3,0 a 6,5 de molibdênio, 0,5 a 2,0 de cobre, 0,2 a 0,5 de nitrogênio, 0,3 a 2,5 de tungstênio, 1,0 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro e impurezas acidentais.

11 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,01, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,005, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,001, ou em que a liga é isenta de ferrita.

12 .Peça forjada de liga não magnética cilíndrica, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma seção transversal circular com um diâmetro maior do que 133,35 mm (5,25 polegadas); em que pelo menos uma dentre limite de resistência à tração, tensão de escoamento, alongamento percentual, e redução percentual em área é uniforme através de uma seção transversal da peça forjada; em que a liga não magnética exibe uma tensão de escoamento longitudinal maior que 1081,79 MPa (156,9 ksi) a 1214,86 MPa (176,2 ksi); e em que a liga não magnética é selecionada a partir de uma liga de aço inoxidável, uma liga de níquel, uma liga de cobalto e uma liga de ferro.

13 .Peça forjada de liga não magnética cilíndrica, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga não magnética é uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético, ou em que a liga é uma liga de aço inoxidável austenítico possuindo uma composição conforme estabelecida em UNS N08367.

14 .Peça forjada de liga não magnética cilíndrica, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,01, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,005, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,001, ou em que a liga é isenta de ferrita.

15 .Peça forjada de liga não magnética cilíndrica, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

16 .Peça forjada de liga não magnética, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma seção transversal circular com um diâmetro maior do que 133,35 mm (5,25 polegadas); e pelo menos uma propriedade mecânica que é uniforme através de uma seção transversal da peça forjada, em que a liga não magnética exibe um limite de resistência à tração maior que 1172,80 MPa (170,1 ksi) a 1321,03 MPa (191,6 ksi).

17 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a peça forjada de liga não magnética compreende uma de uma liga de aço inoxidável não magnético, uma liga de níquel, uma liga de cobalto, e uma liga de ferro, ou uma liga de aço inoxidável austenítico não magnético.

18 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a propriedade mecânica é pelo menos uma dentre limite de resistência à tração, tensão de escoamento, alongamento percentual, e redução percentual em área.

19 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que o diâmetro da seção transversal circular é pelo menos 184,15 mm (7,25 polegadas), ou está em uma faixa de 184,15 mm (7,25 polegadas) a 304,8 mm (12 polegadas).

20 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a peça forjada de liga é uma peça forjada de liga cilíndrica.

21 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga é uma liga de aço inoxidável austenítico possuindo uma composição conforme estabelecida em UNS N08367, ou em que a liga é uma liga austenítica compreendendo cromo, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdénio, níquel, carbono, nitrogênio, tungsténio, impurezas incidentais e, opcionalmente, elementos vestigiais, ou em que a liga compreende ainda pelo menos um dentre alumínio, silício, titânio, boro, fósforo, enxofre, nióbio, tântalo, ruténio, vanádio e zircónio.

22 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que uma composição nominal da liga compreende, em percentagens em peso, 0,03 de carbono, 0,30 de silício, 15,1 de manganês, 15,3 de cromo, 2,1 de molibdênio, 2,3 de níquel, 0,4 de nitrogênio, impurezas acidentais e ferro em equilíbrio.

23 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

24 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,01, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,005, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,001.

25 .Peça forjada de liga não magnética, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: uma seção transversal circular com um diâmetro maior do que 133,35 mm (5,25 polegadas); e pelo menos uma propriedade mecânica que é uniforme através de uma seção transversal da peça forjada, em que a liga é uma liga austenítica compreendendo cromo, ferro, manganês, molibdênio, níquel, carbono, nitrogênio, impurezas incidentais e, opcionalmente, elementos vestigiais.

26 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende ainda pelo menos um de cobalto, cobre, tungstênio, alumínio, silício, titânio, boro, fósforo, enxofre, nióbio, tântalo, rutênio, vanádio e zircônio.

27 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que uma composição nominal da liga compreende, em percentagens em peso, 0,03 de carbono, 0,30 de silício, 15,1 de manganês, 15,3 de cromo, 2,1 de molibdênio, 2,3 de níquel, 0,4 de nitrogênio, impurezas acidentais e ferro em equilíbrio.

28 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,2 de carbono, até 20 de manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 14,0 a 28,0 de cromo, 15,0 a 38,0 de níquel, 2,0 a 9,0 de molibdênio, 0,1 a 3,0 de cobre, 0,08 a 0,9 de nitrogênio, 0,1 a 5,0 de tungstênio, 0,5 a 5,0 de cobalto, até 1,0 de titânio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

29 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 1,0 a 9,0 manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 18,0 a 26,0 de cromo, 19,0 a 37,0 de níquel, 3,0 a 7,0 de molibdênio, 0,4 a 2,5 de cobre, 0,1 a 0,55 de nitrogênio, 0,2 a 3,0 de tungstênio, 0,8 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 1,0 a 9,0 manganês, 0,1 a 1,0 de silício, 18,0 a 26,0 de cromo, 19,0 a 37,0 de níquel, 3,0 a 7,0 de molibdênio, 0,4 a 2,5 de cobre, 0,1 a 0,55 de nitrogênio, 0,2 a 3,0 de tungstênio, 0,8 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro, e impurezas acidentais.

30 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga compreende, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 2,0 a 8,0 de manganês, de 0,1 a 0,5 de silício, 19,0 a 25,0 de cromo, 20,0 a 35,0 de níquel, 3,0 a 6,5 de molibdênio, 0,5 a 2,0 de cobre, 0,2 a 0,5 de nitrogênio, 0,3 a 2,5 de tungstênio, 1,0 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro e impurezas acidentais, ou em que a liga consiste em, em percentagens em peso, até 0,05 de carbono, 2,0 a 8,0 de manganês, de 0,1 a 0,5 de silício, 19,0 a 25,0 de cromo, 20,0 a 35,0 de níquel, 3,0 a 6,5 de molibdênio, 0,5 a 2,0 de cobre, 0,2 a 0,5 de nitrogênio, 0,3 a 2,5 de tungstênio, 1,0 a 3,5 de cobalto, até 0,6 de titânio, uma percentagem em peso combinada de columbio e tântalo não superior a 0,3, até 0,2 de vanádio, até 0,1 de alumínio, até 0,05 de boro, até 0,05 de fósforo, até 0,05 de enxofre, ferro e impurezas acidentais.

31 .Peça forjada de liga não magnética, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADA pelo fato de que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,01, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,005, ou em que a liga possui um valor de permeabilidade magnética (μr) inferior a 1,001, ou em que a liga é isenta de ferrita.