BRPI0615362A2

BRPI0615362A2 - tubo de aço sem costura para tubo de linha e processo para sua produção

Info

Publication number: BRPI0615362A2
Application number: BRPI0615362-3A
Authority: BR
Inventors: Yuji Arai; Kunio Kondo; Nobuyuki Hisamune
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2011-05-17
Also published as: CN101287853B; BRPI0615362B1; CA2620069A1; EP1918398B1; CA2620049C; NO338486B1; WO2007023805A1; WO2007023806A1; US20090114318A1; US7931757B2; BRPI0615216B1; JPWO2007023806A1; JP4502011B2; US7896985B2; EP1918397A1; CN101300369A; NO341250B1; CA2620049A1; EP1918398A4; AU2006282411A1

Abstract

TUBO DE AçO SEM COSTURA PARA TUBO DE LINHA E PROCESSO PARA SUA PRODUçãO. A presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costura para tubo de linha tendo alta resistência e boas dureza e resistência à corro-são embora tendo uma parede grossa tem uma composição química compreendendo, em percentual em massa, C: 0,02-0,08%, Si: no máximo 0,5%, Mn: 1,5-3,0%, AI: 0,001-0,10%, Mo: maior que 0,4% a 1,2%, N: 0,002- 0.015%, Ca: 0,0002-0,007%, e o restante sendo Fe e impurezas, onde os teores das impurezas são no máximo 0,03% para P, no máximo 0,005% para 5, no máximo 0,005% para O, e menos de 0,0005% para B e onde o valor de Pcm calculado pela Equação (1) é de pelo menos 0,185 e no máximo 0,250, o tubo tendo uma microestrutura compreendendo principalmente bainita e tendo um comprimento de cementita de no máximo 20 micrómetros: Pcm = [CII + [Si]130 + ([Mn] + [Or] + [Cu])/20 + [Moi/iS + [V]/10 + 5[B] ... (1) onde [O], [Si], [Mn], [Or], [Cu], [Mo], [VI e [B] são números indicando respectivamente os teores em percentual em massa de O, Si, Mn, Or, Cu, Mo, V e B.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TUBO DEAÇO SEM COSTURA PARA TUBO DE LINHA E PROCESSO PARA SUAPRODUÇÃO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costurapara tubo de linha tendo excelentes resistência, dureza, resistência à corro-são e capacidade de soldagem e a um processo para produção do mesmo.Um tubo de aço sem costura conforme a presente invenção é um tubo deaço sem costura de alta resistência, alta dureza, com paredes grossas, paratubo de linha tendo uma resistência pelo menos do grau X80 (um limite deelasticidade de pelo menos 551 MPa) prescrito pelas especificações da API(American Petroleum Institute), bem como boas dureza e resistência à cor-rosão. Ele é particularmente adequado para uso como tubo de aço para li-nhas de fluxo no fundo do mar ou tubo de aço para dutos de interligação.

Antecedentes da Técnica

Em anos recentes, fontes de petróleo bruto e de gás natural emcampos petrolíferos localizados em terra ou nos assim chamados mares ra-sos tendo uma profundidade de água de cerca de 500 metros estão secan-do, então campos petrolíferos no fundo do mar nos assim chamados maresprofundos a uma profundidade de 1000-3000 metros abaixo da superfície dooceano, por exemplo, estão sendo desenvolvidos ativamente. Com campospetrolíferos de mar profundo, é necessário transportar o petróleo bruto ou ogás natural do cabeçote de poço de um poço de petróleo ou de um poço degás natural que esteja instalado no fundo do mar até uma plataforma na su-perfície do mar usando-se tubos de aço referidos como linhas de fluxo e du-tos de interligação.

Uma alta pressão interna do fluido devido à pressão das cama-das subterrâneas profundas é aplicada ao interior dos tubos de aço constitu-indo linhas de fluxo instaladas em mares profundos. Em adição, quando aoperação é interrompida, eles são submetidos à pressão da água dos maresprofundos. Os tubos de aço que constituem dutos de interligação são tam-bém submetidos a repetidas tensões devido às ondas.As linhas de fluxo usadas aqui são tubos de aço para transporteque são instalados ao longo do contorno do terreno do fundo do mar, e dutosde interligação são tubos de aço para transporte que sobem da superfície dofundo do mar até plataformas na superfície do mar. Quando tais tubos sãousados em campos petrolíferos no mar profundo, é considerado necessárioque sua espessura seja normalmente de pelo menos 30 mm, e na práticaatual, é comum usar-se tubos de paredes grossas tendo uma espessura de40-50 mm. Pode ser visto desse fato que esses materiais são usados emcondições severas.

A figura 1 é uma vista explicativa mostrando esquematicamenteum exemplo de um arranjo de dutos de interligação e linhas de fluxo no mar.Nessa figura, um cabeçote de poço 12 fornecido no fundo do mar 10 e umaplataforma 14 fornecida na superfície do mar 13 imediatamente acima delasão conectados por um duto de interligação de tensão superior 16. Uma Ii-nha de fluxo 18 instalada no fundo do mar se estende de um cabeçote depoço remoto não ilustrado até a vizinhança da plataforma 14. A porção finaldessa linha de fluxo 18 é conectada à plataforma 14 por um duto de interli-gação de aço em forma de catenária 20 que se estende para cima na vizi-nhança da plataforma.

O ambiente de uso dos dutos de interligação e das linhas de flu-xo ilustrados é severo, e diz-se alcançar uma temperatura de 177°C e umapressão interna de 1400 atmosferas. Conseqüentemente, os tubos de açousados para dutos de interligação e linhas de fluxo devem ser capazes desuportar tal ambiente severo de uso. Além disso, um duto de interligação ésubmetido ao estresse de dobramento devido às ondas, então ele deve sercapaz de suportar tais influências externas.

Conseqüentemente, tubos de aço tendo uma alta resistência euma alta dureza são desejadas para dutos de interligação e para linhas defluxo. Em adição, para garantir alta confiabilidade, são usados tubos de açosem costura ao invés de tubos de aço soldados. Para tubos de aço solda-dos, técnicas para produção de tubos de aço tendo uma resistência que ex-ceda ao grau X80 já foram descritas. Por exemplo, o Documento de Patente1 (JP Η09-41074 Α1) descreve um aço que excede o grau X100 (um limitede elasticidade de pelo menos 689 MPa) especificado pelas normas API. Umtubo de aço soldado é formado inicialmente pela produção de uma chapa deaço, conformação da chapa de aço em uma forma tubular, e soldagem damesma para formar um tubo de aço. Para transmitir propriedades importan-tes tais como resistência e dureza quando da produção da chapa de aço, amicroestrutura é controlada pela aplicação de tratamento térmico termome-cânico à chapa de aço durante sua laminação. O Documento de Patente 1também executa tratamento térmico termomecânico, quando uma chapa deaço está sendo laminada, de forma que sua microestrutura seja controladade modo a conter ferrita induzida por tensão, e portanto alcança as proprie-dades do tubo de aço após a soldagem. Conseqüentemente, a técnica des-crita no Documento de Patente 1 pode apenas ser realizada por um proces-so de laminação para uma chapa de aço à qual o tratamento térmico termo-mecânico pode facilmente ser aplicado pela laminação controlada. Portanto,essa técnica pode ser aplicada a um tubo de aço soldado, mas não a umtubo de aço sem costura.

No que se refere a tubos de aço sem costura, em anos recentestubos de aço sem costura do grau X80 foram desenvolvidos. É difícil aplicar-se a tubos de aço sem costura a técnica descrita acima utilizando o trata-mento térmico termomecânico que foi desenvolvido para tubos de aço sol-dados, então basicamente é necessário obter-se as propriedades desejadaspelo tratamento térmico após a formação do tubo. Uma técnica para produzirum tubo de aço sem costura do grau X80 (limite de elasticidade de pelo me-nos 551 MPa) está descrito no Documento de Patente 2 (JP 2001-288532A1), por exemplo. Entretanto, conforme descrito nos Exemplos do Documen-to de Patente 2, a técnica na qual o documento é validado apenas para umtubo de aço sem costura de parede fina (espessura de parede de 11,1 mm)que tem essencialmente boa capacidade de endurecimento por resfriamentobrusco. Portanto, mesmo se a técnica descrita ali for empregada, quando seproduz um tubo de aço sem costura de parede grossa (espessura de paredeem torno de 40-50 mm) que é atualmente usado para dutos de interligação elinhas de fluxo, a taxa de resfriamento no momento do resfriamento bruscodo tubo torna-se lenta, particularmente na sua porção central devido à suaespessura, e há o problema de que uma resistência suficiente não pode serobtida. Isto se dá porque a taxa de resfriamento é lenta, e com um design deliga convencional, é difícil obter-se uma microestrutura uniforme e há umaalta probabilidade de desenvolvimento de uma fase frágil.Descrição da Invenção

O objetivo da presente invenção é resolver os problemas acimadescritos, e especificamente seu objetivo é fornecer um tubo de aço semcostura para tubo de linha tendo alta resistência e dureza estável e boa re-sistência à corrosão, particularmente no caso de um tubo de aço sem costu-ra de parede grossa, bem como um processo para a sua produção.

Os presentes inventores analisaram os fatores que controlam adureza de um tubo de aço sem costura de parede grossa. Como resultado,eles obtiveram as novas descobertas listadas abaixo como (1) - (6), e des-cobriram que é possível produzir-se um tubo de aço sem costura para tubode linha tendo uma alta resistência pelo menos do grau X80, alta dureza eboa resistência à corrosão.

(1) Em um tubo de aço de parede grossa que é acabado porresfriamento brusco e revenido, lâminas de bainita, blocos, e pacotes quesão subestruturas constituindo bainita tendem a se embrutecer imediatamen-te. Devido a essa parede grossa, a taxa de resfriamento durante o resfria-mento brusco é lenta e a transformação de austenita para bainita prosseguelentamente, então as lâminas de bainita são embrutecidas. Durante o reve-nido subseqüente, a cementita se precipita brutamente ao longo dos limitesdos grãos gama anteriores e ao longo das interfaces das lâminas de bainita,blocos, e pacotes. Uma vez que a cementita bruta é frágil, e a interface entrea cementita e a fase mãe é também frágil, a cementita tende a tornar-se umcaminho para a propagação de fraturas, tornando, portanto, difícil de se ob-ter uma boa dureza.

Quanto mais bruta a cementita, mais a dureza do tubo diminui.Em particular, ocorre uma variação na energia absorvida Charpy. Isto se dáporque se a cementita bruta estiver presente na vizinhança do entalhe de umcorpo de prova Charpy, uma fratura bruta originada na cementita bruta apa-rece e a fratura bruta se propaga. Conseqüentemente, é necessário reduziro comprimento da cementita para no máximo 20 micrômetros para se obteralta dureza e particularmente para estabilizar a energia absorvida de Charpy.

(2) A formação da cementita ocorre pelo mecanismo que duran-te a transformação da bainita provocada pelo resfriamento brusco a partir daregião de temperatura na qual aparece uma única fase austenítica, lâminasde bainita, blocos e pacotes se desenvolvem, e ao mesmo tempo o C se di-funde de forma a ser concentrado em fase gama não transformada. Após oresfriamento brusco, as porções enriquecidas com C permanecem comoilhas de martensita (referidas abaixo como MA: constituinte martensita-austenita) à temperatura ambiente, e essa MA se decompõe para formarcementita durante o revenido subseqüente. Além disso, há casos nos quaiso C se difunde durante a transformação de bainita no momento do resfria-mento brusco e faz a cementita bruta se precipitar diretamente.

Conseqüentemente, para se refinar a cementita, é necessáriorefinar MA e cementita formada durante o resfriamento brusco.

(3) Para suprimir a formação de MA durante o resfriamentobrusco e o refino da cementita descoberto após o revenido, é importante re-duzir o teor de C e diminuir a região de temperatura para transformação dafase austenita para a estrutura bainita durante o resfriamento brusco. Parti-cularmente com um tubo de aço sem costura de parede grossa, uma vezque há um limite para a taxa de resfriamento, é necessário diminuir a tempe-ratura de transformação até no máximo 600°C em uma ampla faixa de taxasde resfriamento (por exemplo, uma faixa na qual a taxa média de resfriamen-to entre 800°C e 500°C é de 1 -100°C por segundo).

Para diminuir a temperatura de transformação, a composiçãoquímica do aço é selecionada de forma que o valor de Pcm mostrado pelaEquação (1) é de pelo menos 0,185:

Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] ...(1)onde [C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] e [B] são números indicando respec-tivamente os teores em percentual em massa de C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, V eB. Quando um elemento de ligação mostrado na equação não está incluídona composição, o termo para aquele elemento de ligação é tornado 0.

(4) Para reforçar um tubo de aço sem costura de parede grossa,é necessário aumentar o teor de Mo, que é um elemento eficaz em aumentar

a resistência ao amolecimento do revenido.

(5) É necessário eliminar outros fatores dando origem a uma di-minuição na dureza em adição a fatores que causam o embrutecimento dacementita devido ao embrutecimento da MA. Em um aço no qual o teor deMo é aumentado conforme descrito acima, mesmo se o teor de C é diminuí-do, se o B for adicionado, o B segrega nos limites durante o resfriamentobrusco. Como resultado, no decorrer do resfriamento brusco, carboboretosque são representados na forma de M23(C,B)6 (onde M significa um elemen-to de ligação incluindo principalmente Fe, Cr e Mo) se precipitam ao longodos limites dos grãos de uma fase gama anterior como uma subestrutura, eesses precipitados podem também se tornar a causa de uma variação nadureza. Conseqüentemente é necessário diminuir o B tanto quanto possível.

(6) Aumentar o teor de Mn é vantajoso para aumentar a capaci-dade de endurecimento, mas quando o teor de Mn é aumentado, o MnS quediminui a dureza tende a se precipitar facilmente. Portanto, Ca é sempre adi-cionado para fixar o S como CaS.

Em um tubo de aço sem costura conforme a presente invençãoque pode realizar um tubo de aço de alta resistência, de parede grossa, nãodisponível na técnica anterior, as faixas dos teores dos elementos indispen-sáveis C, Si, Mn, Al, Mo, Ca e N e das inevitáveis impurezas P, S, O, e B nacomposição química do aço são restritas. Se necessário, Cr, Ti, Ni, V, Nb eCu podem ser adicionados em quantidades em faixas prescritas.

A presente invenção, que é baseada nas descobertas acimadescritas, é um tubo de aço sem costura para tubo de linha caracterizadopor ter uma composição química que compreende, em percentual em mas-sa, C: 0,02-0,08%, Si: no máximo 0,5%, Mn: 1,5-3,0%, Al: 0,001-0,10%, Mo:maior que 0,4% a 1,2%, N: 0,002-0.015%, Ca: 0,0002-0,007%, e o restanteconsistindo essencialmente em Fe e impurezas, os teores das impurezassendo no máximo 0,03% para P, no máximo 0,005% para S, no máximo0,005% para O, e menos de 0,0005% para Beo valor de Pcm calculadopela Equação (1) a seguir sendo pelo menos 0,185 e no máximo 0,250, etendo uma microestrutura que compreende principalmente bainita e que te-nha um comprimento de cementita de no máximo 20 micrômetros:Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]... (1)onde [C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] e [B] são números indicando respecti-vamente os teores em percentual em massa de C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, VeB.

A composição química pode também incluir um ou mais elemen-tos selecionados entre Cr: no máximo 1,0%, Ti: no máximo 0,03%, Ni: nomáximo 2,0%, Nb: no máximo 0,03%, V: no máximo 0,2%, e Cu: no máximo1,5%.

A presente invenção também se refere a um processo para pro-dução de um tubo de aço sem costura para tubo de linha.

Em um modo, um processo conforme a presente invenção com-preende a formação de um tubo de aço sem costura a partir de uma barratendo a composição química acima descrita pelo aquecimento da barra esubmetendo-se o mesmo a uma laminação de tubo a quente com uma tem-peratura de partida de 1250-1100°C e uma temperatura de acabamento depelo menos 900°C, e então resfriando-se o tubo de aço resultante, reaque-cendo-se e enxaguando-se o mesmo a uma temperatura de pelo menos900°C e de no máximo 1000°C, resfriando-o bruscamente sob condiçõestais que a taxa média de resfriamento de 800°C a 500°C no centro da es-pessura da parede é de pelo menos 10C por segundo, e posteriormente re-venindo-o a uma temperatura de 500°C a menos que a temperatura detransformação Aci.

Em outro modo, o processo conforme a presente invenção com-preende a formação de um tubo de aço sem costura a partir de uma barra deaço que tenha a composição química acima descrita pelo aquecimento dabarra e submetendo-se o mesmo a laminação de tubo a quente com umatemperatura de partida de 1250-1100°C e uma temperatura de acabamentode pelo menos 900°C, imediatamente reaquecendo-se e enxaguando-se otubo de aço resultante a uma temperatura de pelo menos 900°C e de nomáximo 1000°C, então resfriando-se bruscamente sob condições tais que ataxa de resfriamento médio de 800°C a 500°C no centro da espessura daparede é de pelo menos 10C por segundo, e posteriormente revenindo-se omesmo a uma temperatura de 500°C a menos que a temperatura de trans-formação Aci.

De acordo com a presente invenção, prescrevendo-se a compo-sição química e a microestrutura de um tubo de aço sem costura da formaacima, torna-se possível produzir um tubo de aço sem costura para tubo delinha e particularmente um tubo de aço sem costura com parede grossa depelo menos 30 mm que tem uma alta resistência do grau X80 (limite de elas-ticidade de pelo menos 551 MPa) e dureza melhorada e resistência à corro-são apenas pelo tratamento térmico para resfriamento brusco e revenido.

O termo "tubo de linha" usado aqui significa uma estrutura tubu-lar usada para transportar fluidos tais como petróleo bruto e gás natural. Eleé usado não apenas em terra mas sobre o mar e no fundo do mar. Um tubode aço sem costura conforme a presente invenção é particularmente ade-quado como tubo de linha usado sobre o mar e no fundo do mar conformeas linhas de fluxo, dutos de interligação, e similares descritos acima, masseus usos não são restritos a isso.

Não há limitações particulares na forma e dimensões de um tubode aço sem costura conforme a presente invenção, mas há restrições resul-tantes do processo de produção de um tubo de aço sem costura, e normal-mente o diâmetro externo é no máximo de cerca de 500 mm e no mínimo decerca de 150 mm. Os efeitos desse tubo de aço são exibidos particularmentecom uma espessura de parede de pelo menos 30 mm, mas a espessura daparede não é, naturalmente, limitada a esse valor.

Um tubo de aço sem costura conforme a presente invenção po-de ser instalado em mares profundos severos, particularmente como umalinha de fluxo no fundo do mar. Conseqüentemente, a presente invençãocontribui grandemente para um fornecimento estável de energia. Quando eleé usado como um duto de interligação ou como uma linha de fluxo instaladoem mar profundo, a espessura da parede do tubo de aço sem costura é pre-ferivelmente de pelo menos 30 mm. Não há limite superior particular para aespessura da parede, mas normalmente ela é de no máximo 60 mm.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista explicativa mostrando esquematicamenteum arranjo de dutos de interligação e linhas de fluxo no mar.

A figura 2 é um exemplo de uma fotografia de um TEM (micros-cópio de transmissão eletrônica) mostrando cementita bruta se precipitandona interface de uma subestrutura de bainita.

A figura 3 é uma figura mostrando a relação entre Pcm e a tem-peratura de transformação de bainita obtida em um teste Formaster.

A figura 4 é um exemplo de uma fotografia de uma microestrutu-ra de um corpo de prova que sofreu uma causticação LePera após o testeFormaster.

Melhor Forma de Execução da Invenção

Os presentes inventores executaram experiências de laboratóriopara investigar sobre os meios para aumentar a dureza de um tubo de açosem costura de alta resistência e de parede grossa. Como resultado elesdescobriram que uma deterioração na dureza e particularmente uma varia-ção na dureza em um tubo de aço sem costura de parede grossa resulta daprecipitação de cementita que é ela própria bruta ou forma um agregado bru-to mesmo quando grãos individuais de cementita são finos (doravante essasduas formas de cementita bruta serão referidas coletivamente como cemen-tita bruta) nas interfaces das lâminas de bainita, blocos e pacotes que sãosubestruturas constituindo bainita que é a microestrutura principal do tubo deaço.

A figura 2 mostra uma fotografia de TEM mostrando cementitabruta que se precipitou na interface das lâminas de bainita em uma películaretirada de um aço que foi resfriado bruscamente e então revenido.

Tal cementita bruta é formada pela decomposição de ilhas demartensita (MA) transformadas pelo resfriamento brusco em cementita devi-do ao revenido. Há também situações nas quais o C se difunde durante atransformação de bainita no momento do resfriamento e se precipita direta-mente como cementita bruta.

Quando se executa o resfriamento brusco a partir do estado defase austenítica única, se a transformação de bainita começa a uma altatemperatura, o C se difunde rapidamente, resultando na formação de MAbruto e por conseguinte cementita bruta. Por outro lado, se a temperatura departida para a transformação de bainita for baixa, a difusão de C é suprimi-da, e MA e cementita são refinados com suas quantidades reduzidas.

Para investigar a relação entre a temperatura na qual a trans-formação de bainita começa e a composição do aço, a medição da expan-são térmica por um instrumento de teste Formaster foi executada nos açospara os quais o Pcm definido pela Equação (1) foi variada. As condições deteste eram uma transformação gama ou uma temperatura de austenizaçãode 1050°C e uma taxa média de resfriamento de 10°C por segundo de800°C a 500°C seguido de resfriamento até a temperatura ambiente. Os re-sultados dos testes estão mostrados na figura 3. Foi descoberto que a tem-peratura na qual a transformação de bainita começa pode ser relacionadacom o Pcm dado pela equação a seguir de forma que a temperatura diminu-iu à medida que o valor de Pcm aumenta.

Pcm = [C] + [Si]/30 + {[Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] ... (1)(onde o significado de cada símbolo é o mesmo descrito acima).

Em particular foi descoberto que quase todos os aços para osquais o Pcm foi maior que ou igual a 0,185 tiveram uma temperatura de par-tida da transformação de bainita de 600°C ou menor.

A figura 4 mostra fotografias de metalógrafos da estrutura dosaços mostrados como A e B na figura 3 obtidas pelo polimento de um corpode prova que foi testado conforme acima e fazendo o MA aparecer pelacausticação LePera. As porções brancas aciculares ou granulares na figura4 são MA. MA bruto foi observado no aço A para o qual a temperatura departida da transformação de bainita foi maior que 600°C. Em contraste, MAbruto não foi observado no aço B para o qual a temperatura de partida datransformação da bainita foi de 600°C ou menor.

Dos resultados acima, pode ser visto que quando o Pcm é depelo menos 0,185, mesmo quando a taxa média de resfriamento de 800°C a500°C durante o resfriamento é baixa, da ordem de 10°C por segundo, atemperatura de partida da transformação da bainita torna-se 600°C ou me-nor e o MA é refinado.

Em um processo de produção, é importante executar-se o resfri-amento brusco de um tubo de aço a partir da região de temperatura da faseúnica austenita uma alta taxa de resfriamento. Assim, o período para a trans-formação de bainita é encurtado durante o resfriamento brusco para se al-cançar os efeitos da supressão da difusão de C e diminuição do MA. Umataxa de resfriamento preferida é tal que a taxa média das temperaturas dimi-nui no centro da espessura da parede de um tubo de aço de 800°C a 500°Cé de pelo menos 1°C por segundo, preferivelmente pelo menos 10°C porsegundo, e ainda mais preferivelmente pelo menos 20°C por segundo.

No revenido que é executado subseqüentemente ao resfriamen-to brusco, é importante precipitar a cementita uniformemente para aumentara dureza. Portanto, o revenido é executado em uma faixa de temperaturasde pelo menos 550°C e de no máximo a temperatura de transformação Aci,e o tempo de encharque nesta faixa de temperatura é preferivelmente torna-do 5-60 minutos. Um limite inferior preferido para a temperatura de revenidoé 600°C, e um limite superior preferido é 650°C.

<Composição química do aço>

As razões porque a composição química de um tubo de aço semcostura para tubo de linha conforme a presente invenção é limitada confor-me descrito são como segue. Os percentuais indicando o teor de casa ele-mento significa percentual em massa.

C: 0,02-0,08%

C é um elemento importante para garantir a resistência do aço.Para aumentar a capacidade de endurecimento do aço e obter uma resis-tência suficiente com um material de parede grossa, o teor de C é tornadopelo menos 0,02%. Por outro lado, se seu teor exceder 0,08%, a dureza di-minui. Portanto, o teor de C é 0,02-0,08%. Do ponto de vista de garantir aresistência do material de parede grossa, um limite inferior preferido para oteor de C é 0,03%, e um limite inferior mais preferido é 0,04%. Um limite su-perior mais preferido para o teor de C é 0,06%.

Si: no máximo 0,5%

Uma vez que o Si funciona como agente de desoxidação naprodução do aço, sua adição é necessária, mas seu teor é preferivelmentetão baixo quanto possível. Isto se dá porque no momento da soldagem cir-cunferencial para conectar os tubos de linha, o Si reduz grandemente a du-reza do aço na zona afetada pelo calor. Se o teor de Si excede 0,5%, a du-reza da zona afetada pelo calor no momento da grande entrada de calor desoldagem diminui marcantemente. Portanto, a quantidade de Si adicionadocomo agente desoxidante é de no máximo 0,5%. O teor de Si é preferivel-mente no máximo 0,3%, e mais preferivelmente no máximo 0,15%.

Mn: 1,5-3,0%

É necessário que o Mn esteja contido em uma grande quantida-de para se obter os efeitos de aumento da capacidade de endurecimento doaço de forma que o reforço ocorra no centro até mesmo de um material deparede grossa e ao mesmo tempo aumentando a sua dureza. Se o teor deMn for menor que 1,5%, esses efeitos não são obtidos, enquanto se ele ex-ceder 3,0%, a resistência à HIC (fratura induzida pelo hidrogênio) diminui,então ele é tornado 1,5-3,0%. O limite inferior do teor de Mn é preferivelmen-te 1,8%, mais preferivelmente 2,0%, e ainda mais preferivelmente 2,1%.Al: 0,001-0,10%

O Al é adicionado como agente desoxidante na produção do a-ço. Para se obter esse efeito, é adicionado de forma ,que seu teor seja depelo menos 0,001%. Se o teor de Al exceder 0,10%, as inclusões no açoformam grupos, deteriorando assim a dureza do aço, e no momento dechanfrar as extremidades de um tubo, ocorre um grande número de defeitosde superfície. Portanto, o teor de Al é tornado 0,001-0,10%. Do ponto de vis-ta prevenção de defeitos de superfície, é preferível também restringir o limitesuperior do teor de Al, com um limite superior preferido sendo 0,05% e umlimite superior mais preferido sendo 0,03%. Um limite inferior preferido parao teor de Al de modo a executar adequadamente a desoxidação e aumentara dureza é 0,010%. O teor de Al na presente invenção é expresso como Alsolúvel em ácido (o chamado "sol. Al").

Mo: maior que 0,4% a 1,2%

Mo tem o efeito de aumentar a capacidade de endurecimento doaço particularmente mesmo quando a taxa de resfriamento é lenta, resultan-do no reforço para o centro até mesmo de um material de parede grossa. Aomesmo tempo, ele aumenta a resistência ao amolecimento do revenido doaço e assim torna possível executar-se o revenido a alta temperatura, resul-tando em um aumento na dureza. Portanto, Mo é um elemento importantena presente invenção. Para se obter esse efeito, é necessário que o teor deMo exceda 0,4%. Um limite inferior preferido para o teor de Mo é 0,5%, e umlimite inferior mais preferido é 0,6%. Entretanto, o Mn é um elemento caro, eseus efeitos saturam a cerca de 1,2%, então o limite superior para o teor deMO é 1,2%.

N: 0,002-0,015%

N está incluído em uma quantidade de pelo menos 0,002% paraaumentar a capacidade de endurecimento do aço e obter uma resistênciasuficiente em um material de parede grossa. Entretanto, se o teor de N ex-ceder 0,015%, a dureza do aço diminui, então o teor de N é tornado 0,002-0,015%.

Ca: 0,0002-0,007%

Ca é adicionado objetivando-se os efeitos de fixação da impure-za S como CaS esférico, melhorando assim a dureza e a resistência à corro-são, e suprimindo os entupimentos de um bocal no momento do Iingotamen-to, melhorando assim as propriedades de lingotamento. Para se obter essesefeitos, pelo menos 0,0002% de Ca são incluídos. Entretanto, se o teor deCa exceder 0,007%, os efeitos acima descritos saturam, e não apenas umoutro efeito não pode apresentado, mas torna-se fácil para as inclusões for-marem grupos, e a dureza e a resistência à HIC diminuem. Conseqüente-mente, o teor de Ca é tornado 0,0002-0,007% e preferivelmente 0,0002-0,005%.

Um tubo de aço sem costura para tubo de linha conforme a pre-sente invenção contém os componentes acima descritos e um restante deFe e impurezas. Das impurezas, os teores de P, S, O e B estão restritos aoslimites superiores descritos abaixo:

P: no máximo 0,03%

P é um elemento impureza que diminui a dureza do aço, e seuteor é preferivelmente tornado tão baixo quanto possível. Se seu teor exce-der 0,03%, a dureza diminui marcantemente, então o limite superior permis-sível para P é 0,03%. O teor de P é preferivelmente no máximo 0,02%, emais preferivelmente o máximo 0,01%.

S: no máximo 0,005%

S é também um elemento impureza que diminui a dureza do a-ço, e seu teor é preferivelmente tornado o mais baixo possível. Se seu teorexceder 0,005%, a dureza diminui marcadamente, então o limite superiorpermissível para S é 0,005%. O teor de S é preferivelmente no máximo0,003%, e mais preferivelmente no máximo 0,001%.

O (oxigênio): no máximo 0,005%

O é um elemento impureza que reduz a dureza do aço, e seuteor é preferivelmente tornado tão pequeno quanto possível. Se seu teor ex-ceder 0,005%, a dureza diminui marcadamente, então o limite superior per-missível do teor de O é 0,005%. O teor de O é preferivelmente no máximo0,003% e mais preferivelmente no máximo 0,002%.

B (impureza): menos que 0,0005%

OB segrega juntamente com a austenita nos limites dos grãosdurante o resfriamento brusco, aumentando assim marcantemente a capaci-dade de endurecimento, mas provoca a precipitação de carboboretos naforma de M23CB6 durante o revenido, induzindo assim a uma variação nadureza. Conseqüentemente, o teor de B é preferivelmente tornado o maisbaixo possível. Se o teor de B for 0,0005% ou maior, ele produz precipitaçãobruta dos carboboretos acima descritos, então seu teor é tornado menos que0,0005%. Um teor preferido de B é menos que 0,0003%.0,185 < Pcm < 0,250

Em adição às restrições ao teor de cada um dos elementos aci-ma descritos, a composição química do aço é ajustada de maneira que ovalor de Pcm expresso pela Equação (1) seja de pelo menos 0,185 e de nomáximo 0,250.

Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + Mo/15 + [V]/10 + 5[B] (1)onde [C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] e [B] são números indicando respec-tivamente os teores em percentual em massa de C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, V eB. Quando o aço não contém um dado elemento de ligação, o valor do termopara aquele elemento de ligação é tornado 0.

Conforme estabelecido acima, quando o valor de Pcm torna-sepelo menos 0,185, a temperatura de transformação de bainita diminui e tor-na-se 600°C ou menos, e mesmo com um tubo de aço sem costura de pare-de grossa, a precipitação de cementita bruta descoberta após o resfriamentobrusco e o revenido é evitada, tornando assim possível se obter uma boadureza. Por outro lado, se o Pcm exceder 0,250 , a resistência se torna mui-to alta e a dureza diminui, e a capacidade de soldagem do tubo de linha nomomento da soldagem circunferencial dos tubos de linha diminui. Conse-qüentemente, o teor de cada elemento que está conectado na equação doPcm é tornado tal que o valor do Pcm seja pelo menos 0,185 e no máximo0,250. Um valor de Pcm no lado mais alto dentro dessa faixa dá uma durezaestável com uma maior resistência. Portanto, um limite inferior preferido parao Pcm é 0,21 Oeum limite inferior mais preferido é 0,230.

Um tubo de aço sem costura para tubo de linha conforme a pre-sente invenção pode obter uma maior resistência, maior dureza e/ou resis-tência à corrosão aumentada pela adição à composição química descritaacima, conforme necessário, de um ou mais elementos selecionado dos quese seguem.

Cr: no máximo 1,0%

Cr não precisa ser adicionado, mas pode ser adicionado paraaumentar a capacidade de endurecimento do aço e assim aumentar a resis-tência do aço em um material de parede grossa. Entretanto, se seu teor formuito alto, ele acaba reduzindo a dureza, então quando o Cr é adicionadoseu teor é feito no máximo 1,0%. Não há restrição particular quanto ao limiteinferior, mas o efeito do Cr é particularmente marcante quando se teor é depelo menos 0,02%. Quando ele é adicionado,um limite inferior preferido parao teor de Cr é 0,1%, e um limite inferior mais preferido é 0,2%.

Ti: no máximo 0,03%

O Ti não precisa ser adicionado, mas pode ser adicionado porseus efeitos de evitar defeitos de superfície no momento do Iingotamentocontínuo, aumentando a resistência, e refinando os grãos de cristal. Se oteor de Ti exceder 0,03%, a dureza diminui, então seu limite superior é0,03%. Não há restrição particular para o limite inferior do teor de Ti, maspara se obter os efeitos acima, o teor de Ti é preferivelmente pelo menos0,003%.

Ni: no máximo 2,0%

O Ni não precisa ser adicionado, mas pode ser adicionado paraaumentar a capacidade de endurecimento do aço aumentando assim a re-sistência do aço em um membro de parede grossa, e para aumentar a dure-za. Entretanto, o Ni é um elemento caro e seus efeitos saturam se umaquantidade excessiva do mesmo estiver contida. Portanto, quando ele é adi-cionado, o limite superior de seu teor é 2,0%. Não há restrição particularquanto ao limite inferior do teor de Ni, mas seus efeitos são particularmentemarcantes quando seu teor for de pelo menos 0,02%.

Nb: no máximo 0,03%

Nb não precisa ser adicionado, mas pode ser adicionado parafornecer os efeitos de aumentar a resistência e o refino dos grãos de cristal.Se o teor de Nb exceder 0,03%, a dureza diminui, então quando ele é adi-cionado, seu limite superior é 0,03%. Não há nenhum limite inferior particularpara o teor de Nb, mas para se obter esses efeitos, preferivelmente pelomenos 0,003% são adicionados.

V: no máximo 0,2%

V é um elemento cujo teor é determinado levando-se em consi-deração o equilíbrio entre resistência e dureza. Quando uma resistência su-ficiente é obtida por outros elementos de ligação, não adicionar o V forneceuma melhor dureza. Quando o V é adicionado com um elemento para au-mentar a resistência, seu teor é preferivelmente tornado pelo menos 0,003%.Se o teor de V exceder 0,2%, a dureza decresce grandemente, então quan-do ele é adicionado, o limite superior para o teor de V é 0,2%.

Cu: no máximo 1,5%

O Cu não precisa ser adicionado, mas ele tem o efeito de melho-rar a resistência à HIC, então ele pode ser adicionado com o objetivo de me-lhorar a resistência à HIC. O teor mínimo de Cu para apresentar um efeito demelhoria da resistência à HIC é 0,02%. Mesmo se o Cu for adicionado acimade 1,5%, seu efeito satura, então quando ele é adicionado, o teor de Cu épreferivelmente 0,02-1,5%.

Para melhorar o equilíbrio entre resistência e dureza, em adiçãoao ajuste da composição química do aço da maneira acima, é necessárioque a estrutura metalúrgica compreenda principalmente bainita e tenha umcomprimento de cementita que seja de 20 micrômetros ou menos.

Para se obter uma alta resistência, a estrutura metalúrgica é fei-ta ser compreendida principalmente de bainita. A cementita se precipita nasinterfaces das lâminas, blocos e pacotes que são subestruturas constituindobainita, e nas interfaces dos grãos gama anteriores. Essa cementita resultadas ilhas de martensita (MA) formadas durante o resfriamento brusco peladecomposição da martensita em cementita durante o subseqüente revenidoou é formada pela difusão do C durante a transformação de bainita no mo-mento do resfriamento brusco para provocar a precipitação direta de cemen-tita, que então cresce durante o revenido.

Se essa cementita crescer até se estender ao longo das interfa-ces, ela torna-se o ponto de partida de uma fratura ou promove a propaga-ção de uma fratura, e pode produzir uma variação na dureza. Entretanto, nocaso de tubo de aço sem costura para tubo de linha, se o comprimento dacementita acima descrita é de no máximo 20 micrômetros, é possível evitaruma diminuição na dureza devido ao desenvolvimento ou à propagação defraturas provocadas pela cementita. O comprimento da cementita é preferi-velmente no máximo de 10 micrômetros e mais preferivelmente de no máxi-mo 5 micrômetros.

O comprimento da cementita pode ser determinado tirando-secinco películas de réplicas de uma peça de aço, fotografando-se dois cam-pos de vista em cada película de réplica com um TEM a uma amplificaçãode 3000X, e para cada um do total de dez campos de vista que são fotogra-fados, medir o comprimento da cementita mais longa, e tirando-se a médiado seu valor. Na observação no TEM, as porções que parecem ser interfa-ces de lâminas de bainita, blocos, pacotes, e limites dos grãos gama anterio-res parecem com tiras, e observando-se essas porções, é fácil encontrarcementita bruta. A cementita se quebra até um certo ponto por tratamentotérmico para o revenido, mas os segmentos quebrados resultantes são ar-ranjados em alinhamento entre si ao longo das interfaces. Quando a separa-ção entre os segmentos de cementita é de no máximo 0,1 micrômetros, elessão considerados como formando um agregado de cementita, e o compri-mento do agregado é medido como o comprimento da cementita.

Não há limitações particulares em um processo de produção pa-ra um tubo de aço sem costura conforme a presente invenção, e os proces-sos de produção usuais podem ser usados. Um tubo de aço sem costuraconforme a presente invenção é preferivelmente produzido pela formação deum tubo de aço sem costura por laminação a quente de forma que a espes-sura da parede seja preferivelmente de pelo menos 30 micrômetros e sub-metendo-se o tubo impregnado resultante ao resfriamento brusco e ao reve-nido. Abaixo serão descritas as condições de produção preferidas.

Conformação do tubo de aço sem costura

O aço fundido é preparado de modo a ter a composição químicadescrita acima, e é Iingotado por Iingotamento contínuo, por exemplo, paraproduzir um fundido tendo uma seção transversal redonda, que é usado noestado como material para laminação (barra), ou é Iingotado para produzirum fundido tendo uma seção transversal retangular, que é então laminadopara formar uma barra que tenha uma seção transversal redonda. A barraresultante é conformada em um tubo de aço sem costura por laminação aquente de tubos incluindo perfuração, alongamento e dimensionamento.

A laminação de tubos pode ser executada da mesma maneiraque na produção convencional de tubos de aço sem costura. Entretanto, pa-ra controlar a forma das inclusões de modo a garantir a capacidade de endu-recimento durante o tratamento térmico subseqüente, a conformação do tu-bo é preferivelmente executada sob condições tais que a temperatura deaquecimento no momento da perfuração a quente (isto é, a temperatura departida para a laminação do tubo a quente) está na faixa de 1100-1250°C ea temperatura de acabamento no final da laminação é de pelo menos 900°C.Se a temperatura de partida para a laminação de tubos a quente for muitoalta, a temperatura de acabamento também se torna alta, e os grãos de cris-tal se embrutecem de forma que a dureza do produto é reduzida. Por outrolado, se a temperatura de partida para laminação for muito baixa, uma cargaexcessiva é aplicada ao equipamento no momento da perfuração, e a expec-tativa de vida do equipamento diminui. Se a temperatura no final da lamina-ção for muito baixa, a ferrita se precipita durante o trabalho e provoca umavariação nas propriedades.

Tratamento térmico após a conformação do tuboO tubo de aço sem costura produzido por laminação de tubos aquente é submetido ao resfriamento brusco e revenido como tratamentotérmico. O resfriamento brusco pode ser executado ou por um método noqual o tubo de aço conformado pela conformação de tubos que está ainda auma alta temperatura é resfriado e então é reaquecido e rapidamente resfri-ado para o resfriamento brusco, ou por um método no qual o resfriamentobrusco é executado imediatamente após a conformação do tubo para utilizaro calor do tubo de aço logo após ser conformado. Em qualquer dos casos, oresfriamento brusco é executado sob condições tais que a taxa média deresfriamento de 800°C até 500°C medida na porção central da espessura daparede é de pelo menos 10C por segundo após o reaquecimento e um en-charque a uma temperatura de pelo menos 900°C e de no máximo 1000°C.O revenido subseqüente é executado a uma temperatura de 500°C a menosque a temperatura de transformação Aci.

Quando um tubo de aço é inicialmente resfriado antes do resfri-amento brusco, a temperatura no final do resfriamento não é limitada. O tubopode ser resfriado até a temperatura ambiente e então reaquecido para oresfriamento brusco, ou ele pode ser resfriado até cerca de 500°C onde atransformação ocorreu e então reaquecido para o resfriamento brusco, ouele pode ser resfriado imediatamente durante o transporte até um forno dereaquecimento e ele é aquecido imediatamente no forno de reaquecimentopara o resfriamento brusco. Quando o resfriamento brusco é executado ime-diatamente após a conformação do tubo, o reaquecimento e o encharquesão executados em uma faixa de temperatura de pelo menos 900°C e de nomáximo 1000°C.

Se a taxa média de resfriamento na faixa de temperatura de800°C a 500°C durante o resfriamento brusco for menor que 1°C por segun-do, um aumento na resistência não pode ser obtido pelo resfriamento brus-co. No caso de um tubo de aço sem costura de parede grossa tendo umaespessura de parede de pelo menos 30 mm, para suprimir a difusão de C naporção central da espessura da parede onde o resfriamento é mais lento eevitar uma redução na dureza devida à precipitação de cementita bruta, ataxa média de resfriamento é preferivelmente de pelo menos 10°C por se-gundo e mais preferivelmente pelo menos 20°C por segundo.

O revenido é executado a uma temperatura variando entre pelomenos 550°C até a temperatura de transformação Aci para precipitar uni-formemente a cementita e assim aumentar a dureza do tubo. A duração doencharque nessa faixa de temperatura é preferivelmente 5-60 minutos. Napresente invenção, uma vez que a composição química do aço contém umaquantidade relativamente grande de Mo, a resistência ao amolecimento dorevenido é suficientemente alta para tornar possível o revenido a alta tempe-ratura, e um aumento na dureza pode ser alcançado através disso. Para ex-plorar esse efeito, uma faixa preferida para a temperatura de revenido é depelo menos 600°C até no máximo 650°C.Dessa maneira, conforme a presente invenção, um tubo de açosem costura para tubo de linha tendo uma alta resistência pelo menos dograu X80 e dureza e resistência à corrosão melhoradas mesmo com umaparede grossa pode ser produzido estavelmente. O tubo de aço sem costurapode ser usado para tubo de linha em mares profundos, isto é, como dutosde interligação e linhas de fluxo, então ele tem grandes efeitos práticos.

Os exemplos a seguir ilustram os efeitos da presente invenção,mas a presente invenção não é de forma alguma limitada por eles.Exemplo 1

150 kg dos aços tendo as composições químicas mostradas naTabela 1 (as suas temperaturas de transformação Aci estavam todas na fai-xa de 700-780°C) foram preparados em um forno de fusão a vácuo, e oslingotes resultantes foram forjados para formar blocos tendo uma espessurade 100 mm, que foram usados como materiais para laminação. Após cadabloco ser aquecido para encharque por uma hora a 1250°C, ele foi laminadoa quente para formar uma chapa de aço tendo uma espessura de chapa de40 mm. A temperatura de acabamento no final da laminação foi de 1000°C.

Antes que a temperatura da superfície da chapa de aço lamina-da a quente resultante possa cair abaixo de 900°C, ele foi colocado em umforno elétrico a 950°C e após ele ser reaquecido e encharcado por 10 minu-tos no forno, foi resfriado bruscamente por resfriamento a água. Como resul-tado da medição em separado, a taxa de resfriamento no centro da chapalaminada durante o resfriamento a água foi tal que a taxa média de resfria-mento de 800°C a 500°C foi de 10°C por segundo. A chapa de aço resfriadabruscamente foi então revenida por encharque por 30 minutos à temperaturamostrada na Tabela 2 seguido de resfriamento lento, e a chapa de aço reve-nida foi usada como um material de teste.

Nesse exemplo, para investigar muitas composições de aço,chapas de aço preparadas sob os mesmos trabalho a quente e condições detratamento térmico conforme empregado na produção de um tubo de açosem costura foram usados como materiais de teste para avaliar as proprie-dades mecânicas e a estrutura metalúrgica. Os resultados do teste foramessencialmente as mesmas para um tubo de aço sem costura.Propriedades Mecânicas

Para testar a resistência, um ensaio de tração foi executado u-sando-se um corpo de prova de tração JIS Ns 12 tirada na direção T para adireção de laminação da chapa a partir da porção central da espessura decada chapa de aço de teste para medir ao limite de resistência à tração (TS)e o limite de elasticidade (YS). O ensaio de tração foi executado de acordocom a JIS Z 2241.

A dureza foi avaliada no valor mínimo da energia de impacto ab-sorvida medida em um teste de impacto de Charpy a -40°C que foi executa-do usando-se dez corpos de prova medindo 10 mm de largura por 10 mm deespessura e tendo uma fenda em V com uma profundidade de 2 mm corres-pondente a um corpo de prova N9 4 da JIS Z 2202 que foi tirado na direção Tda direção de laminação da chapa a partir da porção central da espessurade cada chapa de aço de teste.

A resistência foi considerada aceitável quando o YS foi de pelomenos 552 MPa (o limite inferior do limite de elasticidade do grau X80), e adureza foi aceitável quando o energia absorvida Charpy a -40°C foi de pelomenos 100 J.

Estrutura metalúrgica

Cinco películas de réplica foram tiradas de cada chapa de açode teste no centro da espessura, dois campos de vista de cada réplica foramfotografados com um TEM a uma amplificação de 3000X, e o comprimentomáximo da cementita que se precipitou nas interfaces em cada campo devista foi medido. As condições de medida nesse momento foram conformedescrito acima. O valor médio dos dez valores de comprimento de cementitaobtidos dessa maneira foi tornado o comprimento da cementita.

A Tabela 2 mostra os resultados dos testes para YS, TS, o valormínimo da energia absorvida no teste de Charpy a -40°X, e o comprimentoda cementita para cada material de teste juntamente com as condições detratamento térmico após a laminação a quente.<table>table see original document page 24</column></row><table><table>table see original document page 0</column></row><table><table>table see original document page 26</column></row><table><table>table see original document page 27</column></row><table>Os aços η 1-19 são exemplos que satisfazem a composiçãoquímica e as condições de produção prescritas pela presente invenção. Emcada um desses exemplos, a cementita era fina com um comprimento de nomáximo 20 micrômetros, e uma boa dureza foi obtida.

Em contraste, os aços nos 20-25 eram exemplos comparativospara os quais a composição química estava fora da faixa da presente inven-ção e cada um desses teve uma baixa dureza.

Mais especificamente, o aço nQ 20 teve um valor de Pcm que eramenor que 0,185, então a cementita que se precipitou nas interfaces tornou-se bruta. Isto produziu uma variação marcada da energia absorvida do testeCharpy, e o valor mínimo diminuiu grandemente. O aço nQ 21 teve teores deMn e Mo que eram menores que as faixas prescritas, então sua dureza di-minuiu. O aço n8 22 teve um teor de B muito alto, então carboboretos do tipoM23(C,B)6 se precipitou brutamente e produziu uma variação na energia ab-sorvida de forma que o valor mínimo diminuiu. O aço n9 23 teve um teor mui-to alto de P, então a dureza diminuiu. O aço ne 24 não conteve Ca, então oMnS se precipitou brutamente, e isto produziu uma variação na energia ab-sorvida. O aço n2 25 tinha um teor de Al muito pequeno, então as inclusõesde óxido bruto foram formadas e produziram uma variação na energia ab-sorvida.

Exemplo 2

Este exemplo ilustra a produção de um tubo de aço sem costuracom equipamento real.

Um aço tendo as composições químicas mostradas na Tabela 3foi preparado por fusão, e uma barra redonda a ser submetida à laminaçãofoi produzida com uma máquina de lingotamento contínuo. A barra redondafoi submetida a tratamento térmico por encharque a 1250°C por uma hora eentão trabalhada por um perfurador tendo cilindros inclinados para formaruma geratriz perfurada. A geratriz perfurada foi então submetida a uma Iami-nação de acabamento usando-se um Iaminador de mandril e um dimensio-nador, e foi obtido um tubo de aço sem costura com um diâmetro externo de219,4 mm e uma espessura de parede de 40 mm. A temperatura de acaba-mento no final da laminação a quente do tubo, a temperatura de resfriamen-to após a laminação, e a temperatura de reaquecimento foram conformemostradas na Tabela 4.

Após a complementação da laminação, o tubo de aço foi coloca-do em um forno de reaquecimento antes de sua temperatura de superfíciecair abaixo de 900°C, e após o encharque no forno a 950°C, ele foi resfriadobruscamente por resfriamento a água de forma que a taxa media de resfria-mento de 800°C a 500°C na porção central da espessura foi de 10°C porsegundo. Posteriormente, ele foi revenido por encharque por 10 minutos auma temperatura de 600°C, que era menor que a temperatura de transfor-mação Aci, seguido de resfriamento lento para se obter o tubo de aço deteste A.

Separadamente, um tubo de aço sem costura que foi preparadopor laminação de tubo a quente da mesma maneira descrita acima foi resfri-ado a ar após o término da laminação até a temperatura da superfície dostubos de aço ser a temperatura ambiente. Posteriormente, o tubo de aço foicolocado em um forno de reaquecimento e encharcado a 950°C e então res-friado bruscamente por resfriamento a água de forma que a taxa de resfria-mento de 800°C até 500°C no centro da espessura fosse 3°C por segundo.Ele foi então revenido sob as mesmas condições descritas acima para seobter o tubo de aço de teste B.

A taxa de resfriamento durante o resfriamento bruto foi ajustadapela variação da taxa de fluxo da água de resfriamento.

A resistência e a dureza e o comprimento da cementita dos tu-bos de aço de teste AeB resultantes foram medidos da maneira a seguir.Os resultados dos testes estão mostrados na Tabela 4 juntamente com ascondições de aquecimento após a conformação do tubo a quente.

A resistência foi avaliada medindo-se o limite de elasticidade(YS) em um ensaio de tração de açodo com a JIS Z 2241 usando-se umcorpo de prova nQ 12 da JIS tirado de cada tubo de aço de teste.

Para a dureza, um teste Charpy foi executado usando-se dez peçasde teste de impacto medindo 10 , de largura por 10 mm de espessura com umentalhe em forma de V tendo uma profundidade de 2 mm que foram tirados nadireção do comprimento a partir do centro da espessura de cada tubo de açode teste e que correspondeu a um corpo de prova nQ 4 da JIS Z 2202. A durezafoi avaliada descobrindo-se o valor mínimo da energia absorvida.

O comprimento da cementita que se precipitou ao longo da inter-face foi determinado tirando-se uma película de réplica do centro da espes-sura de cada tubo de aço de teste e medindo-se o comprimento da cementi-ta da mesma maneira que no Exemplo 1.

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Tabela 4 -continuação-

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Como fica claro dos resultados mostrados na Tabela 4, de acor-do com a presente invenção, pode ser obtido um tubo de aço sem costuraque tenha uma alta resistência pelo menos do grau X80 da norma API e queao mesmo tempo tenha boa dureza apesar de ser um tubo de aço de paredegrossa.

Claims

1. Tubo de aço sem costura para tubo de linha caracterizado porter uma composição química consistindo essencialmente em um percentualem massa, C: 0,02-0,08% de, Si: no máximo 0,5%, Mn: 1,5-3,0%, Al: 0,001-0,10%, Mo: maior que 0,4% a 1,2%, N: 0,002-0,015%, Ca: 0,0002-0,007%,Cr: 0-1,0%, Ti: 0-0,03%, Ni: 0-2,0%, Nb: 0-0,03%, V: 0-0,2%, e Cu: 0-1,5%, eo restante sendo Fe e impurezas, onde os teores das impurezas são no má-ximo 0,03% para P, no máximo 0,005% para S, no máximo 0,005% para O,e menos de 0,0005% para B e onde o valor de Pcm calculado pela Equação(1) é de pelo menos 0,185 e no máximo 0,250, o tubo tendo uma microestru-tura compreendendo principalmente bainita e tendo um comprimento de ce-mentita de no máximo 20 micrômetros:Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B] ... (1)onde [C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] e [B] são números indicando respecti-vãmente os teores em percentual em massa de C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, VeB.

2. Tubo de aço sem costura para tubo de linha conforme apre-sentado na reivindicação 1, em que a composição química contém, em per-centual em massa, um ou mais elementos selecionados do grupo consistin-do em Cr: 0,02-1,0%, Ti: 0,003-0,03%, Ni: 0,02-2,0%, Nb: 0,003-0,03%, V:0,003-0,2%, e Cu: 0,02-1,5%.

3. Processo de produção de um tubo de aço sem costura paratubo de linha caracterizado pelo aquecimento de uma barra de aço tendouma composição química como definida na reivindicação 1 ou na reivindica-ção 2, conformando-se a barra em um tubo de aço sem costura pela Iamina-ção do tubo a quente com uma temperatura de partida de 1250-1100°C euma temperatura de acabamento de pelo menos 900°C, reaquecendo porencharque o tubo de aço resultante a uma temperatura de pelo menos900°C e de no máximo 1000°C, resfriando-se bruscamente o tubo sob con-dições tais que a taxa média de resfriamento de 800°C até 500°C no centroda espessura da parede seja de pelo menos 10C por segundo, e então reve-nindo-se o tubo resfriado bruscamente a uma temperatura de 500°C a me-nos que a temperatura de transformação Aci.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, em que o tubo deaço sem costura que é conformado pela laminação do tubo a quente é inici-almente resfriado antes do resfriamento brusco.

5. Processo de acordo com a reivindicação 3, em que o tubo deaço sem costura que é conformado pela laminação do tubo a quente é ime-diatamente resfriado bruscamente.