BRPI0411812B1 - Revestimento de tubo para fabricar um tubo de aço sem costura de aço inoxidável austenítico, método para sua fabricação e métodos para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço com liga rica - Google Patents

Revestimento de tubo para fabricar um tubo de aço sem costura de aço inoxidável austenítico, método para sua fabricação e métodos para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço com liga rica Download PDF

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Kazuhiro Shimoda
Tomio Yamakawa
Hiroyuki Semba
Hirofumi Hori
Tsuneo Kondo
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Abstract

"revestimento de tubo para fabricar um cano de aço sem emenda e um método para sua fabricação". a invenção refere-se a um revestimento perfurado de um aço inoxidável austenítico possuindo uma boa condição de superfície interna e é estabelecido um dispositivo que pode executar a produção em massa em uma escala industrial de um cano de aço sem emendas de boa qualidade de aço inoxidável. um lingote de aço inoxidável austenítico com um conteúdo de p de no máximo 0,040 % e com um conteúdo de s de no máximo 0,020 % é perfurado sob condições de modo que a proporção de expansão do cano h (diâmetro externo do revestimento / diâmetro do lingote a ser trabalhado) satisfaça a equação seguinte para obter um revestimento de tubo de um aço inoxidável austenítico. {p(%)/(0,025 x h - 0,01)}^ 2^ + {s(%)/(0,015 x h - 0,01)}^ 2^<243>1 quando fabricando um cano de aço sem emendas de um aço inoxidável austenítico, o revestimento descrito acima é laminado para formar um cano.

Description

TIMENTO DE TUBO PARA FABRICAR UM TUBO DE AÇO SEM COSTURA DE AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO, MÉTODO PARA SUA FABRICAÇÃO E MÉTODOS PARA FABRICAR UM TUBO DE AÇO SEM COSTURA DE UM AÇO COM LIGA RICA.
Campo Técnico da Invenção [001] Esta invenção refere-se a um revestimento de tubo para fabricar um tubo de aço sem costura feito de um aço inoxidável austenítico e a um método para sua fabricação e com um método para fabricar um tubo de aço sem costura feito de um aço inoxidável austenítico que emprega o revestimento ou seu método de fabricação.
Técnica Antecedente [002] Atualmente, um exemplo representativo de um método para fabricar um tubo de aço sem costura (referido abaixo como fabricação de tubo) é um método no qual a perfuração com cilindros inclinados (referidos abaixo como perfuração) é executada em um lingote utilizando um perfurador (um perfurador com cilindro inclinados) para obter um revestimento de tubo oco (referido abaixo como um revestimento). O revestimento é laminado e alongado por uma laminação por rolo, tal como um alongador, um misturador, ou um laminador de mandril e então finalmente ele é dimensionado por medidor ou redutor de estiramento.
[003] Neste caso, se o material para formar o tubo de aço sem costura for um aço de baixo carbono de baixo teor comum possuindo um conteúdo relativamente baixo de componentes de ligação, é relativamente fácil obter um revestimento de boa qualidade utilizando um perfurador, o qual é vantajoso a partir do ponto de vista de produção em massa. Entretanto, quando utilizando um aço de liga alta tal como SUS316, SUS321, ou SUS347 especificado pela JIS ou outro aço inoxidável austenítico como um material a ser trabalhado, desde que esPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 6/43
2/30 tes materiais são difíceis de trabalhar, se um perfurador for empregado, falhas de superfície interna causadas pela avaria de Mannesmann que é características da perfuração podem facilmente se formar no revestimento e se as falhas de superfície interna se formarem, existem casos nos quais torna-se impossível obter um tubo de aço sem costura de boa qualidade.
[004] Ainda tem que ser reportada uma medida adequada para impedir a formação de rachaduras da superfície interna que pode ser aplicada junto às linhas de produção atuais. Portanto, tem sido pensado como difícil realizar a produção em massa em uma escala industrial de tubo de aço sem costura de um aço de liga alta tal como um aço inoxidável austenítico.
[005] Em adição ao dito acima, no caso de um aço inoxidável austenítico, falhas da superfície interna causadas pelo derretimento do limite de granulação podem facilmente ocorrer. O derretimento do limite de granulação é um fenômeno no qual as substâncias com ponto de derretimento baixo apresentam nos limites de granulação derretimento devido ao calor gerado pelo trabalho em um perfurador com rolos inclinados. Se o derretimento de limite de granulação ocorrer, a flexibilidade do material abruptamente diminui e isto leva à ruptura, isto é, racha na hora da perfuração do revestimento.
[006] O derretimento do limite de granulação descrito acima ocorre no corpo de um material incluindo a superfície interna do mesmo onde a temperatura do material torna-se mais alta durante a perfuração. Falhas que se propagam a partir de lá como um ponto inicial são quase sempre impossíveis de reparar e assim, isto de forma inevitável leva a uma diminuição notável no rendimento.
[007] Com o aço inoxidável austenítico e particularmente aços inoxidáveis austeníticos tal como SUS316, SUS321 e SUS347, os quais contém elementos de ligação tal como Mo, Ti, Nb e Cu, estes elementos de ligação facilmente formam substância com ponto de derPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 7/43
3/30 retimento baixo, de modo que o derretimento de limite de granulação ocorre particularmente prontamente. Em adição, se estes elementos de ligação forem adicionados, a resistência do material aumenta e o calor gerado pelo trabalho durante a perfuração aumenta e este torna-se uma causa da promoção da ocorrência de derretimento de limite de granulação.
[008] De modo a impedir este derretimento de limite de granulação, é pensado que a perfuração que suprime o calor gerado pelo trabalho com um perfurador seja eficaz.
[009] De modo a realizar a perfuração enquanto suprindo o calor gerado pelo trabalho, normalmente, é empregado um método no qual a velocidade de rotação dos rolos inclinados é diminuída e a taxa de esforço do material é diminuída, ou um método no qual a espessura da parede do material perfurado seja aumentada.
[0010] Entretanto, se a velocidade de rotação do rolos for diminuída, é requerido tempo para perfurar com o perfurador e não somente a vida útil das ferramentas (particularmente um bujão) diminui muito, mas a temperatura do revestimento resultante diminui, de modo que um método no qual a velocidade de rotação dos rolos é diminuída, isto é, um método no qual a velocidade de perfuração é diminuída, não pode ser aplicado junto a uma linha de produção atual.
[0011] Se a espessura da parede do material sendo perfurado for aumentada, a laminação executada em um laminador de tubo (tal como um alongador, um misturador, ou um laminador de mandril) disposto a jusante do perfurador torna-se instável e o rendimento da fabricação de tubos de aço sem costura diminui muito, de modo que este método, também, não pode ser aplicado junto a uma linha de produção atual.
[0012] De modo a estabilizar a laminação em um laminador de tubo por rolo disposto a jusante de um perfurador, é desejável suprir o laminador com um material com parede fina que esteja na temperatura
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4/30 mais alta possível, isto é, um revestimento com parede fina em uma alta temperatura. Entretanto, se a temperatura de aquecimento de um lingote a ser trabalhado for aumentada de modo a fornecer um revestimento com alta temperatura, o material alcança uma temperatura na qual o derretimento de limite de granulação ocorre mesmo com uma ligeira quantidade de calor gerado pelo trabalho, de modo que foi muito mais difícil realizar a perfuração para formar uma espessura de parede fina que requer um alto grau de trabalho sob condições na quais a temperatura de aquecimento de um lingote é aumentada desta maneira.
[0013] No Pedido de Patente Japonês Publicado Não Examinado 2000-301212, como um método para perfurar um metal difícil de trabalhar, um método de perfuração no qual a temperatura de aquecimento de um lingote e a velocidade de perfuração por um perfurador são ajustadas em conjunto uma com a outra e como resultado a temperatura do lingote é mantida mais baixa do que a temperatura de aquecimento excessivo (1260 - 1310°C) e a perfuração é executada como revelado. Aqui, a temperatura de aquecimento em excesso é uma temperatura que realizou o derretimento de limite de granulação do material. A temperatura de derretimento de limite de granulação para um aço inoxidável austenítico tal como SUS316, SUS321 e SUS347 está na faixa de 1260 à 1310°C.
[0014] Entretanto, o método descrito no Pedido de Patente Japonês Não-Examinado Publicado 2000-301212 simplesmente controla o valor de uma fórmula utilizando a velocidade de perfuração e a temperatura de aquecimento do lingote como variáveis para nada além da temperatura de aquecimento em excesso e desse modo almeja impedir a temperatura do lingote durante a perfuração de ficar maior ou igual à temperatura de aquecimento em excesso. A partir dos exemplos do mesmo, especificamente, pode ser visto que de modo a obter um revestimento se falhas, é necessário aquecer o lingote até uma baixa
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5/30 temperatura de 1100 - 11800C.
[0015] Em adição, nos exemplos da publicação mencionada acima, a velocidade de perfuração é no máximo 300 mm/segundo, de modo que quando obtendo-se um revestimento com um comprimento de 8 m, são requeridos 30 segundos, o que não é prático.
[0016] Adicionalmente, nos exemplos, uma simulação de plasiticina é realizada. Nesta hora, a proporção (a proporção t/d) da espessura da parede para o diâmetro externo do revestimento após a perfuração é 15%, de modo que a espessura da parede é considerável.
[0017] Por conseqüência, com este método, a laminação estável não pode ser garantida no laminador subseqüente e em adição, a vida útil da ferramenta perfuradora não é adequada.
[0018] Em CAMP-ISIJ, Volume 6 (1993), páginas 370 - 373, é reportado um exemplo de perfuração de SUS316L com um perfurador em uma linha de produção real. Entretanto, neste relato, de modo a impedir falhas na superfície interna do revestimento perfurado, é necessário diminuir a velocidade periférica dos rolos inclinados bem como controlar a temperatura de aquecimento de um lingote para no máximo 11900C, de modo que existem problemas tal como estes do método descrito no Pedido de Patente Japonês Publicado Não Examinado
2000- 301212 mencionado acima.
[0019] O Pedido de Patente Japonês Publicado Não-Examinado
2001- 162306 descreve um método para impedir falhas na superfície interna de um revestimento perfurado por controlar o valor de uma fórmula utilizando o diâmetro do lingote, o diâmetro dos rolos inclinados e a velocidade de rotação dos rolos inclinados como variáveis. Entretanto, também com este método, a perfuração é realizada enquanto reduzindo-se a velocidade de rotação do rolo dos rolos inclinados e é essencialmente nada mais do que um dispositivo para limitar a velocidade de perfuração, isto é, a taxa de esforço do material, e ele tem problemas tal como um aumento no tempo requerido para perfuração,
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6/30 uma diminuição na vida útil da ferramenta e uma diminuição na temperatura de um revestimento, de modo que ele não pode ser dito como sendo um dispositivo que pode ser aplicado junto a uma linha de produção real.
Descrição da Invenção [0020] De acordo com a presente invenção, um revestimento de boa qualidade é proporcionado, o qual pode ser utilizado para fabricar de forma estável um tubo de aço sem costura de um aço inoxidável austenítico possuindo uma boa condição de sua superfície interna. Em adição, é proporcionado um método que pode de forma estável fabricar tal revestimento em uma linha de produção real sob condições que são totalmente aplicáveis.
[0021] Em adição, de acordo com a presente invenção, um tubo de aço sem costura de um aço inoxidável austenítico utilizando tal revestimento é proporcionado e um método de fabricação que pode obter a produção em massa em uma escala industrial de tal tubo de aço inoxidável é proporcionado.
[0022] De modo a de forma estável fabricar um tubo de aço sem costura com parede fina de um aço inoxidável austenítico, a presente invenção encontra a idéia de utilizar um revestimento como um de um aço de carbono comum. Para este propósito, com um aço inoxidável austenítico, é preferível que a temperatura de aquecimento de um lingote a ser trabalhado seja pelo menos 12000C e que o revestimento após a perfuração possua uma proporção (proporção t/d) da espessura da parede do revestimento t para seu diâmetro externo de no máximo 7%. Entretanto, com um aço inoxidável austenítico, com a tecnologia de perfuração existente, não foi possível obter tal revestimento sem causar o derretimento de limite de granulação.
[0023] Os presentes inventores executaram investigações a partir de vários ângulos para alcançar o objetivo acima e baseado em experiências passadas, eles alcançaram as conclusões seguintes.
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7/30 [0024] A saber, como declarado acima, de modo a de forma estável fabricar um tubo de aço sem costura de um aço inoxidável austenítico em uma linha de produção real, é necessário fornecer um revestimento perfurado possuindo uma espessura de parede o mais fina possível, isto é, uma revestimento possuindo uma espessura de parede de cerca do mesmo nível que quando fabricando um tubo de aço de aço de carbono em uma alta temperatura e de forma estável executar a laminação nos laminadores de rolo jusante do perfurador.
[0025] De acordo com a experiência dos presente inventores, mesmo com um aço inoxidável austenítico, de modo a diminuir a carga sobre um laminador a jusante de um perfurador para tornar possível impedir a laminação de má qualidade e como resultado estabilizar a fabricação do tubo de aço sem costura de um aço inoxidável austenítico, é necessário que a proporção t/d do revestimento após a perfuração (após a laminação inclinada) seja no máximo 7% e que a temperatura de aquecimento de um lingote seja pelo menos 12000C.
[0026] Entretanto, de acordo com testes suplementares executados pelos presentes inventores, quando a proporção t/d de um revestimento a ser obtido utilizando um perfurador é no máximo 7%, a ocorrência de derretimento de limite de granulação é inevitável mesmo se limitações forem impostas sobre a velocidade de rotação do rolo e sobre a temperatura de aquecimento do lingote.
[0027] Portanto, como resultado de pesquisa continuada para encontrar uma técnica para obter um revestimento perfurado de boa qualidade possuindo uma proporção t/d após a perfuração de no máximo 7% por executar a perfuração sob condições nas quais um lingote de aço inoxidável austenítico é aquecido até pelo menos 12000C e limitações especiais não são impostas em relação à velocidade de rotação dos rolos, o seguinte conhecimento foi obtido.
[0028] Os presente inventores perceberam que a causa principal do derretimento de limite de granulação que torna-se um grande proPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 12/43
8/30 blema na perfuração de um aço inoxidável austenítico são elementos no aço que formam substância com ponto de derretimento baixo. Eles investigaram até que ponto cada um dos componentes constituindo um aço inoxidável austenítico tem efeito sobre o derretimento de limite de granulação.
[0029] Até hoje, existiram poucos relatos em relação a limitar os componentes do lingote no método de formação de tubo Mannesmann para limitar o derretimento de limite de granulação. A razão para isto é pensada como sendo aquela comparada com outros métodos de formação de tubo (tal como o método por extrusão), ao perfurar utilizando um perfurador, a quantidade de calor gerado pelo trabalho é extremamente grande e portanto, foi pensado que não era possível suprimir o derretimento de limite de granulação apenas por aperfeiçoar os componentes do material.
[0030] Em uma investigação do grau de efeito que os componentes constituintes de um aço possuem sobre o derretimento de limite de granulação, primeiro, o efeito de cada elemento constituinte sobre a temperatura do sólido (ponto de derretimento) de um aço inoxidável austenítico foi estudado utilizando um diagrama de fase simulado. [0031] Como resultado, foi determinado que reduzir a quantidade de elementos metálicos tal como Mo, Ti, Nb e Cu que formam os compostos com ponto de derretimento baixo é mais eficaz no aumento da temperatura de limite de granulação, mas existia um problema que devido à razões tal como designação de componentes ser feita pelos clientes e fabricantes, estes elementos não podiam ser ajustados livremente pelos fabricantes.
[0032] Por meio de testes baseados nos resultados das investigações descritas acima, os presentes inventores viram que entre os elementos que podem ser ajustados sem se desviar das especificações de componente determinadas, P e S em particular possuem um efeito extremamente grande sobre o derretimento de limite de granulação e
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9/30 que se o conteúdo de P e S for diminuído, quase o mesmo efeito ao aumentar a temperatura de derretimento de limite de granulação é obtido como quando diminuindo cada elemento de metal (Mo, Ti, Nb, Cu e similares).
[0033] Por exemplo, a Figura 1 é um diagrama de fase apresentando a influência de P sobre a temperatura do sólido, isto é, o ponto de derretimento de SUS316 que é um aço inoxidável austenítico. Pode ser visto que a temperatura do sólido abruptamente aumenta à medida que o conteúdo de P diminui. Na figura, γ e δ indicam as respectivas fases sólidas e L indica a fase líquida. JIS SUS316 possui a composição apresentada na Tabela 1 descrita abaixo.
S apresenta a mesma tendência que P apresenta.
[0034] Os presente inventores também descobriram que outro fator importante no derretimento de limite de granulação que se torna um problema na perfuração de um aço inoxidável austenítico é o calor gerado durante o trabalho e eles executaram pesquisa com respeito à presença ou ausência de uma medida defensiva para diminuir a quantidade de calor gerado pelo trabalho sob condições que podem ser adequadamente aplicadas junto a uma linha de produção real.
[0035] A quantidade de calor Q produzido pelo trabalho é proporcional ao trabalho plástico W de um material e é expressa pela seguinte Equação 1.
Q = C x W (C é uma constante) ... (1) [0036] Por conseqüência, suprimir a quantidade de trabalho plástico W diminui a quantidade de calor Q produzida pelo trabalho e isto por sua vez leva a uma diminuição no derretimento de limite de granulação.
[0037] Aqui, a quantidade de trabalho plástico W é o valor da integral da tensão equivalente do material com respeito ao esforço equivalente, como apresentado pela seguinte Equação 2.
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10/30
W = fde ...(2)
Onde σ: tensão equivalente e : esforço equivalente [0038] A tensão equivalente é a resistência à deformação do material e ela aumenta de acordo com a proporção de esforço. Portanto, por suprimir a tensão equivalente apresentada na Equação 2, isto é, a resistência à deformação do material e o esforço equivalente, a quantidade de calor Q gerado pelo trabalho pode ser reduzido.
[0039] Na técnica anterior, a razão pela qual a velocidade de rotação dos rolos era diminuída para evitar derretimento de limite de granulação era de modo a diminuir a velocidade periférica dos rolos e suprimir a resistência à deformação que está relacionada com a quantidade de calor gerado pelo trabalho. Em adição, na técnica anterior, a razão pela qual a perfuração de um membro com parede espessa era inevitável era porque não era possível aumentar o esforço equivalente enquanto reduzindo a quantidade de calor gerado pelo trabalho.
[0040] Os presentes inventores descobriram que quando obtendose revestimentos com a mesma proporção de espessura de parede para diâmetro externo, o esforço equivalente pode ser diminuído pelo aumento da proporção do diâmetro externo do revestimento após a perfuração para o diâmetro do lingote. Eles viram que por combinar esta técnica de perfuração com o controle do conteúdo de P e de S no lingote a ser trabalhado, é possível impedir o derretimento de limite de granulação sem impor limitações em relação à velocidade de rotação do rolo e à temperatura de aquecimento do lingote a ser trabalhado. Eles também viram que mesmo quando o objeto sendo fabricado é um tubo de aço inoxidável austenítico com uma proporção de t/d de no máximo 7, é possível executar a perfuração sem alcançar o derretiPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 15/43
11/30 mento de limite de granulação.
[0041] A saber, se o esforço cortante for ignorado, o esforço equivalente pode ser encontrado pela seguinte Equação 3 baseado nas equações de Levy-Mises ê = K(ex - ey)2 + (ey - ez)2 + (ez - ex)2} x 2f /3 ... (3) [0042] Aqui, ex é o esforço na direção circunferencial do revestimento perfurado, e7 é o esforço na direção radial do revestimento perfurado e ez é o esforço na direção longitudinal do revestimento perfurado. Eles foram encontrados pela seguinte Equação 4, Equação 5 e Equação 6, respectivamente.
ex = In(x/xü) ...(4)
e7 = In(x/yü) ...(5)
ez = In(x/zü) ...(6)
[0043] As Figuras 2(a) e 2(b) são vistas em perspectiva esquemáticas de um lingote oco 1 a ser trabalhado e de um revestimento oco 2 após a perfuração, respectivamente. Eles apresentam as definições de x, y, z e X0, y0 e Z0 nas equações acima. As linhas tracejadas em cada figura indicam o centro da seção transversal e o centro da espessura da parede da superfície final, respectivamente.
Aqui,
X0: raio do lingote x π y0: raio do lingote
Z0: comprimento do lingote x: (diâmetro externo do revestimento + diâmetro interno do revestimento) x π/2 y: espessura da parede do revestimento z: comprimento do revestimento [0044] A partir da lei de conservação de volume, a seguinte Equação 7 é estabelecida entre ex, ey e ez.
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12/30 ex + ey + ez = 0 ...(7) [0045] Os presentes inventores perceberam que se ao invés de realizar a perfuração por alongamento na direção longitudinal enquanto restringindo o diâmetro externo de um revestimento com uma forte força de pressão do rolo, a perfuração foi realizada com uma grande proporção de diâmetro externo do revestimento para o diâmetro do lingote (a proporção de expansão do tubo), deve ser possível diminuir a proporção t/d e deve também ser possível alcançar um esforço equivalente relativamente pequeno e utilizando as equações descritas acima, foi calculado o esforço equivalente aplicado junto a um material quando realizando a perfuração por aumentar o diâmetro externo do revestimento sem aumentar a espessura da parede, isto é, a perfuração do tubo expandido, ao invés de executar a perfuração por aumentar a espessura da parede do revestimento e suprimir um aumento no esforço equivalente.
[0046] Os resultados são apresentados na Figura 3 pela curva com respeito à proporção de expansão do tubo e o esforço equivalente aplicado junto ao material. Torna-se claro a partir dos resultados apresentados na Figura 3 que o esforço equivalente aplicado junto a um material para a perfuração diminui à medida que a proporção de expansão do tubo aumenta.
[0047] Desta maneira, quando t/d é constante, a razão pela qual o esforço equivalente diminui a medida que a proporção de expansão do tubo aumenta pode ser explicada como se segue.
[0048] A saber, se a proporção de expansão do tubo for aumentada, um lingote longo com um pequeno diâmetro externo torna-se necessário. Isto é uma premissa para obter revestimentos com mesmas dimensões e é necessário para manter o volume. Por conseqüência, quando aumentando a proporção de expansão do tubo e obtendo revestimentos com mesmas dimensões, dos três componentes do esforço, o componente circunferencial aumenta, mas os componentes na
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13/30 direção da espessura e na direção longitudinal diminuem. Quando a proporção de expansão do tubo é aumentada, se o esforço equivalente aumenta ou diminui pode ser determinado pelos cálculos da maneira acima.
[0049] Sob condições nas quais o esforço equivalente é o mesmo, a razão pela qual t/d diminui à medida que a proporção de expansão do tubo aumenta pode ser explicada como se segue.
[0050] A saber, como descrito acima, o esforço equivalente diminui por se fazer um orifício perfurado em um tubo expandido. Por conseqüência, quando o esforço equivalente é o mesmo, um tubo expandido perfurado torna-se um revestimento com parede fina com um grau maior de trabalho, a saber, ele torna-se um revestimento com uma pequena proporção t/d.
[0051] Na Figura 3, as curvas apresentadas pela linha contínua e pelas linhas tracejadas são valores calculados para uma proporção t/d constante (a linha sólida é para um valor fixo baixo da proporção t/d e a linha tracejada é para um valor fixo alto da proporção t/d). Como apresentado pela seta na figura, pode ser visto que à medida que a proporção de expansão do tubo aumenta, mesmo quando o nível de esforço equivalente está ao redor do mesmo nível quando a perfuração é executada com uma proporção t/d alta com uma proporção de expansão de tubo baixa convencional (e por conseqüência, o revestimento obtido pára em uma espessura de parede grande), um revestimento com parede fina com uma proporção t/d baixa é obtido.
[0052] Por conseqüência, a partir deste resultado de cálculo, por aumentar a proporção de expansão do tubo, foi confirmado que enquanto fabricando de forma estável um tubo de aço inoxidável de aço inoxidável austenítico, um revestimento perfurado (um revestimento com parede fina) possuindo a proporção t/d baixa necessária é obtido. [0053] De acordo com o resultado do cálculo descrito acima, se a proporção do diâmetro externo do revestimento após a perfuração para
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14/30 o diâmetro he do lingote sendo trabalhado (a saber, a proporção de expansão do tubo) for aumentada, a geração de calor devido ao trabalho é diminuída e o perigo de derretimento de limite de granulação deve ser suprimido, mas na fórmula descrita acima utilizada para o cálculo, todos os fenômenos físicos que estão conectados com o trabalho, tal como fricção e deformação cortante do material e da ferramenta, não são levados em consideração.
[0054] Portanto, os presentes inventores conduziram verificação adicional da teoria acima por meio de experimento.
[0055] Neste experimento, um lingote de aço inoxidável austenítico de aço SUS316 que foi aquecido até 12500C foi perfurado em um laminador de modelo para formar um revestimento com um comprimento de 3 m, e então o revestimento foi cortado em anéis em um passo de 300 mm e então cada um foi dividido longitudinalmente como apresentado na Figura 4 e a presença ou ausência de falhas de superfície interna causadas pelo derretimento de limite de granulação foi verificado. Quando existiram não somente falhas de superfície interna mas existiam defeitos na superfície de corte do material, foi determinado que existiam falhas de superfície interna.
[0056] A Figura 4 é uma vista em perspectiva esquemática de um revestimento que foi longitudinalmente cortado da maneira descrita acima. Ele apresenta a formação de falhas de superfície interna (crostas interiores) causadas pelo derretimento de limite de granulação. Na figura, o número de referência 10 apresenta falhas típicas de superfície interna e o número de referência 12 apresenta defeitos vistos na superfície de corte.
[0057] A Tabela 1 apresenta as condições de perfuração no laminador de modelo que foi utilizado como um aparelho de teste.
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15/30
Tabela 1
Condições de Perfuração
Ângulo de inclinação do rolo 10°
Vazão do gargalo 10 - 13%
Vazão no final do bujão 5 - 6 %
[0058] Na Tabela 1, a vazão do gargalo e a vazão no final do bujão são valores adimensionais indicando a posição da abertura do rolo e o fim do bujão como descrito, por exemplo, em Iron and Steel Handbook, Volume 3, Capítulo 2, Rolling Equipment for Both Bar Steel and Steel Pipes, Terceira Edição, publicado por Maruzen Company, página 934 e eles são calculados pelas equação 8 e pela equação 9 seguintes.
Vazão do gargalo (%) = (diâmetro do lingote - abertura do rolo na parte de gargalo) x (diâmetro do lingote)-1 x 100 ...(8)
Vazão no final do bujão (%)= (diâmetro do lingote - abertura do rolo no fim do bujão) x (diâmetro do lingote)-1 x 100 ...(9)
Experimento 1 [0059] Um lingote feito de um aço inoxidável austenítico correspondendo ao SUS316 e possuindo a composição química apresentada na Tabela 2 foi utilizado como um material para trabalhar e a perfuração foi realizada enquanto variando o conteúdo P e a proporção de expansão do tubo (diâmetro externo do revestimento após a perfuração / diâmetro do lingote) como apresentado na Tabela 3.
[0060] Alguns dos resultados também são apresentados na Tabela
3.
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16/30 [Tabela2]
Composição química do lingote de teste (% em massa)
C Si Mn S Ni Cr Mo
0,08 1,00 2,00 0,005 10,00 17,00 2,80
Observação: O restante é Fe e impurezas inevitáveis tal como P.
[Tabela 31
Resultados do experimento 1
Conteúdo de P [% em massa] Diâmetro do lingote [mm] Diâmetro externo do revestimento [mm] Espessura da parede do revestimento [mm] Proporção de expansão do tubo (H) Proporção t/d (%) Presença de falhas de superfície interna
0,030 70,0 72,0 4,4 1,03 6,1 Sim (X)
0,030 70,0 75,0 4,8 1,07 6,4 Sim (X)
0,030 70,0 81,0 5,0 1,16 6,2 Sim (X)
0,030 70,0 95,0 5,5 1,36 5,8 Sim (X)
0,030 70,0 115,0 6,5 1,64 5,7 Sim (X)
0,020 70,0 72,0 4,5 1,03 6,3 Sim (X)
0,020 70,0 75,0 4,8 1,07 6,4 Sim (X)
0,020 70,0 81,0 5,0 1,16 6,2 Sim (X)
0,020 70,0 95,0 5,5 1,36 5,8 Não (O)
0,020 70,0 115,0 6,5 1,64 5,7 Não (O)
0,010 70,0 72,0 4,5 1,03 6,3 Sim (X)
0,010 70,0 75,0 4,8 1,07 6,4 Sim (X)
0,010 70,0 81,0 5,0 1,16 6,2 Não (O)
0,010 70,0 95,0 5,5 1,36 5,8 Não (O)
0,010 70,0 115,0 6,5 1,64 5,7 Não (O)
[0061] A tendência qualitativa mencionada acima pode ser confirmada a partir dos resultados apresentados na Tabela 3.
[0062] A saber, quando o conteúdo de P diminui, as falhas de superfície interna podem ser impedidas mesmo quando a proporção de expansão do tubo é fixa no mesmo nível. Em adição, quando o conteúdo de P é fixo no mesmo nível, não ocorrem falhas mesmo se a proPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 21/43
17/30 porção de expansão do tubo for aumentada.
Experimento 2 [0063] Da mesma maneira que no Experimento 1, um lingote feito de um aço inoxidável austenítico correspondendo ao SUS316 e possuindo a composição química apresentada na Tabela 2 foi utilizado como um material para trabalho e a perfuração foi executada sob as condições apresentadas na Tabela 4.
[0064] Da mesma maneira que no Experimento 1, o conteúdo de P do lingote que foi utilizado foi variado entre três níveis. Entretanto, diferente do caso do experimento 1, na perfuração, o diâmetro externo do revestimento após a perfuração foi feito aproximadamente o mesmo e a proporção de expansão do tubo foi variada pela variação do diâmetro do lingote sendo trabalhado.
[0065] Os resultados também são apresentados na Tabela 4 [Tabela 4]
Resultados do experimento 2
Conteúdo de P [% em massa] Diâmetro do lingote [mm] Diâmetro externo do revestimento [mm] Espessura da parede do revestimento [mm] Proporção de expansão do tubo (H) Proporção t/d (%) Presença de falhas de superfície interna
0,030 85,0 93,0 5,0 1,09 5,4 Sim (X)
0,030 80,0 94,0 4,8 1,18 5,1 Sim (X)
0,030 65,0 94,5 4,8 1,45 5,1 Sim (X)
0,030 55,0 95,5 4,9 1,74 5,1 Não (O)
0,020 85,0 93,0 5,1 1,09 5,5 Sim (X)
0,020 80,0 94,0 4,8 1,18 5,1 Sim (X)
0,020 65,0 94,5 4,8 1,45 5,1 Não (O)
0,020 55,0 95,5 4,8 1,74 5,0 Não (O)
0,010 80,0 94,0 4,8 1,18 5,1 Não (O)
0,010 65,0 94,5 4,6 1,45 4,9 Não (O)
0,010 55,0 95,5 4,8 1,74 5,0 Não (O)
[0066] O dito a seguir foi aprendido a partir dos resultados aprePetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 22/43
18/30 sentados na Tabela 4.
[0067] A saber, quando o conteúdo de P é diminuído, a formação de falhas de superfície interna pode ser evitada mesmo se a proporção de expansão do tubo for fixa no mesmo nível e quando a proporção de expansão do tubo é aumentada, as falhas de superfície interna não ocorrem mais mesmo se o conteúdo de P for fixo no mesmo nível. Experimento 3 [0068] Um lingote feito de um aço inoxidável austenítico correspondendo ao SUS316 e possuindo a composição química apresentada na Tabela 2 foi utilizado como um material para trabalho e a perfuração foi realizada enquanto variando o conteúdo de S e a proporção de expansão do tubo como apresentado na Tabela 5.
[0069] Os resultados são apresentados na Tabela 5.
[Tabela 5]
Resultados do experimento 3
Conteúdo de S [% em massa] Diâmetro do lingote [mm] Diâmetro externo do revestimento [mm] Espessura da parede do revestimento [mm] Proporção de expansão do tubo (H) Proporção t/d (%) Presença de falhas de superfície interna
0,020 70,0 75,0 4,8 1,07 6,4 Sim (X)
0,020 70,0 81,0 5,0 1,16 6,2 Sim (X)
0,020 70,0 95,0 5,5 1,36 5,8 Sim (X)
0,020 70,0 115,0 6,5 1,64 5,7 Sim (X)
0,005 70,0 75,0 4,8 1,07 6,4 Sim (X)
0,005 70,0 81,0 5,0 1,16 6,2 Sim (X)
0,005 70,0 95,0 5,5 1,36 5,8 Não (O)
0,005 70,0 115,0 6,5 1,64 5,7 Não (O)
[0070] A tendência seguinte pode ser vista a partir dos resultados apresentados na Tabela 5.
[0071] A saber, quando o conteúdo de S é diminuído, as falhas de superfície interna não ocorrem mesmo quando a proporção de expansão do tubo é fixa no mesmo nível. Em adição, quando a proporção de expansão do tubo é aumentada, as falhas de superfície interna não
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19/30 ocorrem mesmo se o conteúdo de S for fixo no mesmo nível.
[0072] Por realizar estudos enquanto repetindo experimentos como estes descritos acima, os presentes inventores ficaram aptos a derivar equações relacionais com respeito ao conteúdo de P e ao conteúdo de S de um lingote a ser trabalhado e à proporção de expansão do tubo H durante a perfuração que pode obter um revestimento que suprime falhas de superfície interna possui uma proporção t/d baixa.
[0073] A equação relacional é apresentada pela Equação 10 seguinte.
P
0,025 x H - 0,01 ]2 + [
S
0,015 x H - 0,01 ]2 < 1 ... (10) onde,
H = diâmetro externo do revestimento (mm) / diâmetro do lingote (mm)
P: conteúdo de P do revestimento (% em massa)
S: conteúdo de S do revestimento (% em massa)
A Figura 5 é um gráfico apresentando a Equação 10 descrita acima em forma tridimensional.
[0074] Como é claro a partir da Figura 5, a Equação 10 descrita acima é uma equação apresentando a região cônica na Figura 5. A região na qual o derretimento de limite de granulação pode ser suprimido é uma região correspondendo a % do cone.
[0075] A saber, os presentes inventores realizaram os experimentos descritos acima para derivar os coeficientes na Equação 10 descrita acima, eles plotaram os dados para os quais não existe rachaduras de derretimento de limite de granulação por experimentos no gráfico descrito acima da Figura 5 e eles ficaram aptos a obter a Equação 10. [0076] A Figura 6 é um gráfico apresentando a presença ou ausência da ocorrência de rachaduras na relação entre o conteúdo de P e a proporção de expansão do tubo H nas seções transversais (1) e (2) da Figura 5 nas quais o conteúdo de S é constante.
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20/30 [0077] Foi confirmado que se um revestimento obtido por perfuração de um lingote de aço inoxidável austenítico possuindo um conteúdo de S e conteúdo de P regulados sob as condições da Equação 10 for laminado de acordo com o procedimento de fabricação usual para um tubo de aço inoxidável para formar um tubo, um tubo de aço sem costura de aço inoxidável austenítico de boa qualidade é obtido de forma estável.
[0078] A presente invenção foi completada baseado no conhecimento descrito acima e é como se segue.
[0079] (1) Um revestimento para fabricar um tubo de aço sem costura de aço inoxidável austenítico, caracterizado pelo fato de que quando a espessura da parede do revestimento após a perfuração é t e o diâmetro externo do revestimento é d, a proporção t/d é no máximo 7%, o conteúdo de P do aço constituindo o revestimento é no máximo 0,040 % em massa e o conteúdo de S é no máximo 0,020 % em massa, um histórico de perfuração com rolos inclinados é tal que a proporção de expansão do tubo H satisfaz a equação seguinte e falhas de superfície interna não são observadas em um estado perfurado. [Equação 1]
P
0,025 x H - 0,01 ]2 + [
S
0,015 x H - 0,01 ]2 < 1 onde
H = diâmetro externo do revestimento (mm) / diâmetro do lingote (mm)
P: conteúdo de P do revestimento (% em massa)
S: conteúdo de S do revestimento (% em massa) [0080] (2) Um revestimento como descrito acima em (1) onde o aço inoxidável austenítico contém um total de pelo menos 10 % em massa de pelo menos um dentre Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Nb, Si, Ti, W,
V e Zr.
[0081] (3) Um revestimento como descrito acima em (1) ou (2) onPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 25/43
21/30 de a proporção de expansão do tubo é pelo menos 1 e no máximo 2. [0082] (4) Um revestimento como descrito acima em qualquer um dentre (1) à (3) onde o conteúdo de P do aço é no máximo 0,020 % em massa e o conteúdo de S é no máximo 0,005 % em massa.
[0083] (5) Um método para fabricar um revestimento para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço inoxidável austenítico, caracterizado por executar a perfuração com rolos inclinados em um lingote de aço possuindo um conteúdo de P de no máximo 0,040 % em massa e um conteúdo de S de no máximo 0,020 % em massa sob condições nas quais a temperatura de aquecimento do lingote é pelo menos 12000C, a proporção t/d após a perfuração (t é a espessura da parede do revestimento após a perfuração e d é o diâmetro externo do revestimento) é no máximo 7% e a proporção de expansão do tubo satisfaz a equação seguinte, onde falhas de superfície interna não são observadas em um estado perfurado.
[Equação 2]
P
0,025 x H - 0,01 ]2 + [
S
0,015 x H - 0,01 ]2 < 1 onde
H = diâmetro externo do revestimento (mm) / diâmetro do lingote (mm)
P: conteúdo de P do revestimento (% em massa)
S: conteúdo de S do revestimento (% em massa) [0084] (6) Um método de fabricação para um revestimento como descrito em (5) onde o aço inoxidável austenítico contém um total de pelo menos 10 % em massa de pelo menos um dentre Al, Cr, Cu, Mn,
Mo, Ni, Nb, Si, Ti, W, V e Zr.
[0085] (7) Um método de fabricação para um revestimento como descrito acima em (5) ou (6) onde a proporção de expansão do tubo é pelo menos 1 e no máximo 2.
[0086] (8) Um método de fabricação para um revestimento como
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22/30 descrito acima em qualquer um dentre (5) - (7) onde quando a perfuração com rolos inclinados é executado, se o diâmetro do lingote for db (mm), o diâmetro do rolo na parte de gargalo do rolo for Dr (mm) e a velocidade de rotação do rolo for N (rpm), então a velocidade periférica dos rolos inclinados está na seguinte faixa:
300 < (Dr x N)/db < 500 [0087] (9) Um método para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço com liga rica, caracterizado por executar a laminação do tubo de um revestimento para fabricar um tubo de aço sem costura como descrito em (1) e então executar o dimensionamento.
[0088] (10) Um método para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço de liga rica, caracterizado por fabricar um revestimento para fabricar um tubo de aço sem costura pelo método de fabricação descrito acima em (6), então executar a laminação do tubo do revestimento resultante e então executar o dimensionamento
Breve Descrição dos Desenhos [0089] A Figura 1 é um diagrama de fase simulado apresentando o efeito de P sobre a temperatura do sólido (ponto de derretimento) em um aço inoxidável austenítico (SUS316).
[0090] A Figura 2(a) é uma vista em perspectiva esquemática de um lingote apresentando as definições de x0, y0 e Z0 e a Figura 2(b) é uma vista em perspectiva esquemática de um revestimento perfurado apresentando as definições de x, y e z.
[0091] A Figura 3 é uma vista relacional obtida por estudos sobre o efeito da proporção t/d de um material após a perfuração e a proporção de expansão do tubo em relação ao esforço equivalente aplicado junto a um material a ser perfurado.
[0092] A Figura 4 é uma vista em perspectiva esquemática de um revestimento perfurado que foi longitudinalmente dividido apresentando a aparição de falhas de superfície interna (crosta interior) causa por derretimento do limite de granulação.
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23/30 [0093] A Figura 5 é um gráfico apresentando em três dimensões a Equação 10, a qual é uma equação relacional do conteúdo de P e do conteúdo de S de um lingote de aço que pode proporcionar um revestimento que suprime falhas de superfície interna e possui uma baixa proporção t/d em relação à proporção de expansão do tubo H durante a perfuração.
[0094] A Figura 6 é um gráfico apresentando a presença ou a ausência da ocorrência de rachaduras na relação entre o conteúdo de P e a proporção de expansão do tubo H nas seções transversais 1 e 2 da Figura 5 quando o conteúdo de S é constante.
Melhor Modo para Realizar a Invenção [0095] Um aço inoxidável austenítico para fabricar um tubo de aço sem costura que é o objetivo da presente invenção é um aço contendo um total de pelo menos 10 % em massa de pelo menos um elemento de ligação tal como Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Nb, Si, Ti, W, V e Zr. O tipo não é particularmente restrito e ele pode ser qualquer aço inoxidável austenítico, tal como SUS316, SUS321 e SUS 347. Não existe limite particular sobre a quantidade total destes elementos.
[0096] De acordo com a presente invenção, qualquer que seja o tipo de aço, o conteúdo de P do aço é limitado até no máximo a 0,040 % em massa e o conteúdo de S é limitado até no máximo a 0,020 % em massa.
[0097] Isto é porque se o conteúdo de P do aço exceder a 0,040 % em massa ou o conteúdo de S exceder a 0,020 % em massa, ocorre o derretimento de limite de granulação na hora da perfuração e torna-se fácil falhas de superfície interna desenvolverem-se no revestimento e devido às falhas de superfície interna, torna-se difícil de forma estável fabricar um tubo de aço sem costura de boa qualidade. Esta tendência é particularmente marcada quando um lingote de aço que é o material inicial é aquecido até uma temperatura relativamente alta e a perfuração é executada para obter um revestimento com parede fina com uma
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24/30 baixa proporção t/d.
[0098] Como descrito anteriormente, a proporção de expansão do tubo H durante a perfuração precisa satisfazer as condições prescritas pela Equação 10.
[0099] Quando a proporção de expansão do tubo H não satisfaz as condições prescritas pela Equação 10, um revestimento de aço (e particularmente um com uma baixa proporção t/d) sem falhas de superfície interna não pode ser obtido pela perfuração.
[00100] Entretanto, se um revestimento de aço possuindo um conteúdo de P de no máximo 0,040 % em massa e um conteúdo de S de no máximo 0,020 % em massa e possuindo um histórico de perfuração (um histórico de perfuração com rolos inclinados) de modo que a proporção de expansão do tubo H satisfaça a Equação 10 é sujeito à laminação e um tubo de aço sem costura é fabricado, mesmo se tal revestimento possuir uma pequena espessura de parede, falhas de superfície interna causadas por derretimento de limite de granulação e coisas parecidas não ocorrem, de modo que um tubo de aço sem costura com boa qualidade de um aço inoxidável austenítico pode ser obtido.
[00101] Em adição, um revestimento do aço inoxidável austenítico descrito acima de acordo com a presente invenção pode ser rapidamente fabricado com boa produtividade, de modo que a diminuição na temperatura a partir da temperatura de aquecimento é pequena e este fato também contribui muito para a capacidade de fabricar um tubo de aço sem costura de boa qualidade de um aço inoxidável austenítico. [00102] Quando realizando a perfuração de um revestimento para fabricar um tubo de aço sem costura de acordo com a presente invenção, obviamente é necessário que a expansão do tubo H satisfaça a condição prescrita pela Equação 10, mas também é preferível que a proporção de expansão do tubo H esteja na faixa de pelo menos 1,15. [00103] Isto é porque se a proporção de expansão do tubo estiver
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25/30 na faixa de pelo menos 1,15 ou maior, um revestimento de tubo com uma proporção t/d de 7% ou menos pode facilmente ser fabricado. [00104] Por outro lado, se a proporção de expansão do tubo exceder 2, o aumento de tamanho do revestimento torna-se muito grande e torna-se fácil ocorrer um fenômeno no qual o material sendo tratado é forçado para dentro da brecha entre os rolos e um disco ou sapata guia que são ferramentas para restringir a superfície externa e resultados de rompimento e existe uma tendência para isto ser uma causa dos problemas de laminação.
[00105] Em um método de fabricação para um revestimento de um aço inoxidável austenítico de acordo com a presente invenção, é desnecessário restringir a temperatura de aquecimento do lingote a ser tratado para um nível baixo, de modo a suavemente realizar a laminação após a perfuração, a perfuração de preferência é realizada com o lingote a ser trabalhado aquecido até pelo menos 1200°C. A faixa preferida para a temperatura de aquecimento do lingote T obtida por experimentos é dada pela seguinte equação.
1200°C < T < 1290°C [00106] Quando executando a perfuração de um revestimento para fabricar um tubo de aço sem costura de acordo com a presente invenção, quando o diâmetro do lingote sendo trabalhado é db (mm), o diâmetro do rolo na parte de gargalo do rolo é Dr (mm) e a velocidade de rotação do rolo é N (rpm), foi determinado por experimento que a velocidade periférica dos rolos inclinados de preferência está em uma faixa que satisfaz a seguinte Equação 11.
300 < (Dr x N)/db < 500 ...(11) [00107] A equação fracionária da Equação 11 obviamente expressa a faixa preferida para a velocidade periférica do rolo com o diâmetro do lingote sendo não dimensionalizado de modo a ser aplicável aos lingotes de vários diâmetros.
[00108] As faixas preferidas para a temperatura de aquecimento do
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26/30 lingote e da velocidade periférica dos rolos inclinados descritas acima são muito maior do que estas para a proposta da técnica anterior anteriormente descrita para perfuração de um revestimento de aço inoxidável austenítico e elas não estão sujeitas às restrições das condições de fabricação para aço de carbono normal e similares.
[00109] A seguir, a presente invenção será descrita por exemplos. Exemplos [00110] Lingotes de aço inoxidável austenítico correspondendo a SUS321 ou SUS347 e possuindo as composições químicas apresentadas na Tabela 6 foram aquecidos até 12500C, então a perfuração foi realizada utilizando um perfurador com rolos inclinados e revestimentos possuindo o diâmetro externo e a espessura de parede apresentados na Tabela 6 foram fabricados.
[00111] Neste caso, o ângulo de inclinação do rolo, a vazão do gargalo e a vazão no fim do bujão foram estabelecidos para valores apresentados na Tabela 1 e a velocidade periférica do rolo foi ajustada para estar em uma faixa satisfazendo a Equação 11.
Petição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 31/43 [Tabela 61
N2 do teste Composição química do lingote (% em massa) Diâmetro do lingote [mm] Diâmetro Externo do Reves- timento [mm] Espessura da parede do revesti- mento [mm] Proporção de expansão do tubo (H) Proporção t/d (%) Equação (1) Satisfeita Falhas de superfície interna
C Si Mn Ni S
1 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Ti 5 x C% 0,015 0,008 85,0 93,0 5,5 1,09 5,9 Não Sim (X)
2 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Ti 5 x C% 0,015 0,008 80,0 94,0 5,5 1,18 5,9 Não Sim (X)
3 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Ti 5 x C% 0,015 0,008 85,0 94,5 5,5 1,45 5,8 Sim Não (O)
4 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Ti 5 x C% 0,015 0,008 55,0 95,5 5,5 1,74 5,8 Sim Não (O)
5 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Ti 5 x C% 0,015 0,016 65,0 94,5 5,5 1,45 5,8 Não Sim (X)
6 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Ti 5 x C% 0,025 0,008 65,0 94,5 5,5 1,45 5,8 Não Sim (X)
7 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,015 0,008 70,0 75,0 4,8 1,07 6,4 Não Sim (X)
8 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,015 0,008 70,0 81,0 5,0 1,16 6,2 Não Sim (X)
9 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,015 0,008 70,0 95,0 5,5 1,36 5,8 Sim Não (O)
10 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,015 0,008 70,0 115,0 6,5 1,64 5,7 Sim Não (O)
11 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,020 0,010 60,0 110,0 4,5 1,83 4,1 Sim Não (O)
12 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,030 0,010 60,0 110,0 4,5 1,83 4,1 Não Sim (X)
13 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 5 x C% 0,030 0,010 60,0 110,0 4,5 1,83 4,1 Não Não (O)
14 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Nb 10 x C% 0,030 0,010 55,0 110,0 4,5 2,00 4,1 Sim Não (O)
15 0,08 1,00 2,00 10,00 17,00 Mo 2,1 % 0,020 0,014 65,0 94,5 4,5 1,45 4,8 Não Sim (X)
16 0,08 1,00 2,00 10,00 17,00 Mo 2,1 % 0,020 0,014 70,0 110,0 4,5 1,57 4,1 Não Sim (X)
27/30
Petição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 32/43
Cont inuação...
No do teste Composição química do lingote (% em massa) Diâmetro do lingote [mm] Diâmetro Externo do Reves- timento [mm] Espessura da parede do revesti- mento [mm] Proporção de expansão do tubo (H) Proporção t/d (%) Equação (1) Satisfeita Falhas de superfície interna
C Si Mn Ni S
17 0,08 1,00 2,00 10,00 17,00 Mo 2,1 % 0,020 0,014 65,0 110,0 4,5 1,69 4,1 Não Sim (X)
18 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1 % 0,020 0,014 60,0 110,0 4,5 1,83 4,1 Sim Não (O)
19 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1 % 0,020 0,014 55,0 110,0 4,5 2,00 4,1 Sim Não (O)
20 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1 % 0,012 0,014 70,0 110,0 4,5 1,57 4,1 Não Sim (X)
21 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1 % 0,012 0,014 65,0 110,0 4,5 1,69 4,1 Não Sim (X)
22 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1 % 0,012 0,014 60,0 110,0 4,5 1,83 4,1 Sim Não (O)
23 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,2 % 0,012 0,014 55,0 110,0 4,5 2,00 4,1 Sim Não (O)
24 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1 % 0,012 0,018 60,0 110,0 4,5 1,83 4,1 Não Sim (X)
25 0,08 1,00 2,00 10,00 18,00 Mo 2,1% 0,012 0,018 55,0 110,0 4,5 2,00 4,1 Sim Não (O)
28/30 (Nota) Componentes restantes do lingote são Fe e impurezas inevitáveis.
Petição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 33/43
29/30 [00112] O revestimento resultante foi cortado em anéis em um passo de 300 mm e então cada um foi dividido longitudinalmente como apresentado na Figura 4 e foi investigado em relação à presença ou ausência de falhas de superfície interna pela divisão em dois (falhas de superfície interna nas quais partes alguns mm para dentro a partir da superfície interna são divididas em dois devido ao derretimento de limite de granulação).
[00113] Os resultados desta investigação são apresentados na Tabela 6.
[00114] Como pode ser visto a partir dos resultados da Tabela 6, não existiram falhas de superfície interna observadas em revestimentos feitos a partir de um aço inoxidável austenítico obtido pela perfuração de acordo com a presente invenção, ao passo que falhas de superfície interna ocorreram em revestimentos que não satisfazem as condições da Equação 10.
[00115] A partir de uma comparação de resultados dos Testes No 11, 12 e 13, pode ser visto que, como já declarado, diminuir o conteúdo de P é comparável a diminuir o conteúdo de elementos metálicos que forma compostos com baixo ponto de derretimento (Nb neste caso) e é eficaz para impedir falhas de superfície interna.
[00116] A seguir, quando o revestimento obtido nos Testes N— 3, 4 e 9 - 11 foram imediatamente alongados em um laminador de mandril subseqüente e então dimensionados em um laminador de dimensionamento para formar um tubo de aço sem costura, em cada caso, a fabricação poderia ser completada sem quaisquer problemas e pode ser visto que uma boa condição poderia ser mantida ma superfície interna e na superfície externa do tubo de aço sem costura resultante de um aço inoxidável austenítico.
[00117] Os revestimentos que foram sujeitos a estas operações de fabricação possuíam uma alta temperatura de aquecimento de lingote de 1250°C, de modo que em cada caso, uma temperatura relativamenPetição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 34/43
30/30 te alta (1100 - 1150°C) foi mantida mesmo quando eles tornaram-se um revestimento perfurado e portanto, o alongamento subseqüente no alongador foi realizado extremamente suavemente.
[00118] Nestes exemplos, exemplos de perfuração e de fabricação de tubo foram descritos com respeito aos aços correspondendo ao SUS321 ou SUS347, mas foi confirmado que bons resultados são obtidos por se seguir as condições prescritas pela presente invenção mesmo quando outros aços inoxidáveis austeníticos são utilizados como um material para trabalho.
Aplicabilidade Industrial [00119] De acordo com a presente invenção, efeitos industriais extremamente úteis são obtidos de modo que mesmo quando a proporção de diâmetro externo / espessura da parede (proporção t/d) após a perfuração é no máximo 7%, um revestimento perfurado de um aço inoxidável austenítico garantindo uma boa condição de sua superfície interna pode ser proporcionado sem problemas tal como um alongamento do tempo requerido para a perfuração, uma diminuição na vida das ferramentas e uma diminuição na temperatura do revestimento e que um método de fabricação estável para um tubo de aço sem costura com boa qualidade de aço inoxidável austenítico utilizando este revestimento pode ser proporcionado.

Claims (10)

1. Revestimento de tubo para fabricar um tubo de aço sem costura de aço inoxidável austenítico SUS 316, SUS 321 e SUS 347, caracterizado pelo fato de que, % em massa, o conteúdo de P do aço constituindo o revestimento é de 0,010% a 0,030%, o conteúdo de S do aço constituindo o revestimento é de 0,005% a 0,018%, e o revestimento é perfurado com rolos inclinados sob condições de modo que a proporção de expansão do tubo H é de pelo menos 1,15 e satisfaz a seguinte equação:
[Equação 1]
P
0,025 x H - 0,01 ]2 + [
S
0,015 x H - 0,01 ]2 < 1 em que
H = diâmetro externo do revestimento (mm) / diâmetro do lingote (mm)
P: conteúdo de P do revestimento (% em massa)
S: conteúdo de S do revestimento (% em massa).
2. Revestimento de tubo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aço inoxidável austenítico contém um total de pelo menos 10 % em massa de pelo menos um dentre Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Nb, Si, Ti, W, V e Zr.
3. Revestimento de tubo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conteúdo de P do aço é no máximo 0,020 % em massa.
4. Revestimento de tubo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conteúdo de P do aço é no máximo 0,020 % em massa.
5. Revestimento de tubo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção t/d é no máximo 7% na qual
Petição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 36/43
2/3 t é a espessura da parede do revestimento após a perfuração e d é o diâmetro externo do revestimento após a perfuração.
6. Método para fabricar o revestimento de tubo, como definido na reivindicação 1, para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço inoxidável austenítico SUS 316, SUS 321 e SUS 347, caracterizado pelo fato de que, % em massa, o conteúdo de P do aço constituindo o revestimento é de 0,010% a 0,030%, o conteúdo de S do aço constituindo o revestimento é de 0,005% a 0,018%, e o revestimento é perfurado com rolos inclinados sob condições de modo que a proporção de expansão do tubo H é de pelo menos 1,15 e satisfaz as seguintes equações:
[Equação 2]
P
0,025 x H - 0,01 ]2 + [
S
0,015 x H - 0,01 ]2 < 1 em que
H = diâmetro externo do revestimento (mm) / diâmetro do lingote (mm)
P: conteúdo de P do revestimento (% em massa)
S: conteúdo de S do revestimento (% em massa) t/d < 7% t: espessura da parede do revestimento após a perfuração d: diâmetro externo do revestimento
300 < (Dr x N)/db < 500 db: diâmetro do lingote (mm)
Dr: diâmetro do rolo na parte de gargalo (mm)
N: velocidade de rotação do rolo (rpm)
7. Método de fabricação para um revestimento de tubo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o aço inoxidável austenítico contém um total de pelo menos 10 % em massa
Petição 870190010231, de 31/01/2019, pág. 37/43
3/3 de pelo menos um dentre Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Nb, Si, Ti, W, V e Zr.
8. Método de fabricação para um revestimento de tubo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a perfuração com os rolos inclinados é executada sob condições nas quais a temperatura de aquecimento do lingote é pelo menos 1200°C.
9. Método para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço com liga rica, caracterizado por executar a perfuração de um revestimento de tubo para fabricar um tubo de aço sem costura, como definido na reivindicação 1, e então executar o dimensionamento.
10. Método para fabricar um tubo de aço sem costura de um aço de liga rica, caracterizado por fabricar um revestimento de tubo para fabricar um tubo de aço sem costura pelo método de fabricação, como definido na reivindicação 6, então executando a laminação do tubo do revestimento resultante e então executando o dimensionamento.
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