BRPI0715094A2

BRPI0715094A2 - aÇo inoxidÁvel martensÍtico para estruturas soldadas

Info

Publication number: BRPI0715094A2
Application number: BRPI0715094-6A
Authority: BR
Inventors: Hisashi Amaya; Kazuhiro Ogawa; Akira Taniyama; Masakatsu Ueda; Hideki Takabe
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2013-06-04
Also published as: JP5088323B2; CA2661655A1; EP2058412A4; BRPI0715094B1; MX2009002207A; JPWO2008026594A1; CA2661655C; NO20090419L; RU2009111603A; AR062599A1; CN101512032A; AU2007289709B2; EP2058412A1; US20090232694A1; JP5370537B2; CN101512032B; AU2007289709A1; US8163233B2; JP2012177205A; RU2421539C2

Abstract

AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO PARA ESTRUTURAS SOLDADAS. Trata-se de um aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas que inclui % em massa, C: 0,001 a 0,05% a 1%, Mn: 0,05% a 2%, P: 0,03% ou menos, REM: 0,0005 a 0,1%, Cr: 8 a 16%, Ni: 0,1 a 9% e sol. Al: 0,001 a 0,1%; e inclui, ainda, um ou mais elementos selecionados dentre Ti: 0,005 a 0,5%, Zr: 0,005 a 0,5%, Hf: 0,005 a 0,5%, V: 0,005 a 0,5% e Nb: 0,005 a 0,5%; e O: 0,005% ou menos, N: 0,1% ou menos, com o equilíbrio sendo Fe e impurezas; e o conteúdo de P e REM de acordo com: P 0,6 x REM. Este aço possui excelente resistência à SCC (fratura de corrosão por estresse) em seções soldadas em Ambientes Dóceis.

Description

"AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍ TICO PARA ESTRUTURAS

SOLDADAS"

CAMPO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a aço inoxidável martensítico utilizado em estruturas soldadas e, mais particularmente, a um aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas com excelente resistência à f ratura causada pela corrosão por estresse.

ANTECEDENTES

Petróleo ou gás natural produzido a partir de campos de petróleo e gás contém gases altamente corrosivos como dióxidode carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Exige-se que o aço utilizado em estruturas soldadas como tubulações que conduzem estes tipos de fluidos altamente corrosivos tenha uma resistência à corrosão excelente. Muitos estudos têm sido realizados sobre fratura por estresse de sulfeto (doravante chamada de "S SC") causada por sulfeto de hidrogênio e corrosão total de superfície causada pelo gás dióxido de carbono em material de aço para estruturas soldadas. Tem-se conhecimento da adição de Cr, por exemplo, para se obter uma

velocidade de corrosão mais baixa. Portanto, em ambientes com gás de dióxicb de carbono com alta temperatura, o aço inoxidável martensítico com um conteúdo de Cr aumentado como o aço 13Cr é utilizado no material da tubulação de aço.

Entretanto, a SSC ocorre no aço inoxidável martensítico em ambientes que contêm quantidades-traço de sulfeto de hidrogênio. As fraturas causadas por SSC penetram rapidamente através de uma placa espessa em um curto período de tempo e também são um fenômeno localizado e, dessa forma, o aumento na capacidade de suportar SSC (doravante denominada como "resi stência à SSC") é ainda mais importante que o aprimoramento na resistência à corrosão como um todo. A adição de molibdênio e níquel em quantidades apropriadas ao aço

inoxidável martensítico é eficaz na estabilização da anti-corrosão de películas de revestimento películas de revestimento em ambientes com sulfeto de hidrogênio ambientes para melhorar a resistência à SSC. O documento de patente 1 revela uma tecnologia para adição de Ti, Zr e metais terrosos raros (REM) para fixar Ρ, o que enfraquece a resistência à SSC e, assim, diminui o P na solução sólda para obter essencialmente um conteúdo de P baixo.

O documento 1, literatura não-patente, revela uma tecnologia para diminuir o conteúdo de C no metal base para inibir uma elevação na dureza em seções afetadas pelo calor da soldagem (doravante, esta "zona afetada pelo calor" será chamada de "HAZ") e, dessa forma, melhorar a resistência à SSC na seção soldada.

Nos últimos anos, a fratura de corrosão por estresse (doravante chamada "SCC") tem se tornado um problema drástico em aço inoxidável martensítico usado em ambientes com gás de dióxüo de carbono com alta temperatura (doravante chamado de "Ambiente Doce"), que podem ter altas temperaturas de aproximadamente 80 a 2000C e conter CO2 e íons de cloro. A SCC é um fenôneno similar à SSC tendo em vista que as fraturas penetram rapidamente através de placas espessas em um curto período de tempo e ocorrem localmente.

Uma tecnologia para aprimorar a resistência à fratura de corrosão por estresse (doravante chamada de "resistência à SCC") na HAZ do aço inoxidável martensítico em Ambientes Doce é apresentada, por exemplo, no documento de patente 2 como um método de produção de junta soldada circular em que o conteúdo de P é limitado em 0,010%.

[Documento de patente 1] JP1993-263137A

[Documento de patente 2] JP2006-110585A

[Documento 1 literatura não-patente] M. Ueda et al.: Corrosion/96 Nota n°.

58, Denver

APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO

Problemas a serem solucionados pela Invenção

Conforme mostrado abaixo, as tecnologias descritas nestes documentos não resolvem o problema de SCC que ocorrem em seções soldadas de aço inoxidáve 1 martensítico em Ambientes Dóceis.

Ou seja, para REM, sua ligação com P é forte, mas a ligação com O é extremamente forte e, portanto, REM não pode suficientemente fixar o P, salvo se o conteúdo de O for regulado suficientemente. Entretanto, a invenção descrita no documento de patente 1 não faz alusão ao assunto especí fico do conteúdo de O no aço e mesmo se for alcançada uma resistência à S SC melhor, a invenção não m elhora a Resistência à SCC.

A tecnologia apresentada no documento 1 de literatura não-patente é eficaz em limitar a dureza contra SSC em ambientes com sulfeto de hidrogênio, porém a susceptibilidade à SCC em Ambientes Dóceis não é relacionada à dureza. Ademais, a tecnologia descrita neste documento não trata do assunto referente à limitação da quantidade de P na solução sólida.

Na invenção presente no documento de patente 2, o REM é adicionado simplesmente para que se obtenha trabalhabilidade a quente e produtividade estável na fundição contínua. Este fato pode ser entendido a partir do exame dos exemplos do documento de patente 2. Ou seja, aditivos de REM contendo aço são utilizados como um exemplo para aço L no documento de patente 2, onde os aditivos de REM são adicionados ao aço junto com B e Mg. O propósito destes aditivos é alcançar completamente trabalhabilidade a quente e produtividade estáv el na fundição contínua. A invenção no documento de patente 2 também não faz nenhuma consideração à quantidade de O no aço. Portanto, a eliminação do problema de SCC nas seções soldadas em aço

inoxidável martensítico em Ambientes Dóceis exige contornos extremamente restritos sobre o conteúdo de P na solução sólida.

O objetivo da presente invenção é solucionar os problemas supracitados através do fornecimento de aço inoxidável martensítico para seções soldadas com excelente resistência à S CC.

Meios para solucionar o problema

A causa da SCC é conhecida por ser o que se chama de "sensibilização", que produz uma camada de desprovida de Cr que acompanha o depósitode carboneto de Cr (composto de carboneto de Cr). Esta sensibilização ocorre particularmente em aço inoxidável do t ipo austenita mas, ocasionalmente, também ocorre no tipo ferrita ou no aço inoxidável martensítico. Um método conhecido para evitar a sensibilização consiste em adicionar elementos, como Ti ou Nb, em quantidades apropriadas que geram facilmente compostos de carboneto para inibir o depósit) de carboneto de Cr.

Os presentes inventores realizaram um estudo detalhado dos estados que fazem com que ocorra SCC em Ambientes Dóceis através da utilização de juntas soldadas de aço inoxidável martensítico com e sem aditivos de Ti e chegaram à conclusão dos seguintes itens de (a) a (e).

(a) Quando houverem seções muito pequenas com Cr esgotado em contornos de grãos nas seções da camada externa do metal base de soldagem formada pelas carepas da

oxidação de soldagem, então, estas servem pontos de partida para SCC na HAZ das seções soldadas.

(b) As fraturas de SCC em aço inoxidável martensítico com aditivo Ti ocorrem principalmente próximas às formações de HAZ com alta temperatura junto com linhas de fluxo das seções soldadas, e se propagam ao longo dos contornos de grãos de

austenita anteriores. Entretanto, as fraturas de SCC não ocorrem em formações de HAZ com baixa temperatura afetadas por histerese que formam regiões de sensibilização no aço inoxidável martensítico com aditivos Ti.

(c) Em aço inoxidável martensítico sem aditivos Ti, a SCC ocorre tanto em formações HAZ com baixa temperatura como em formações HAZ com alta temperatura.

(d) As fraturas da SCC não ocorrem quando o metal base da junta soldada

contém REM em quantidades apropriadas, o conteúdo de P é baixo e a relação "P 0,6 REM" é atingida.

(e) B tende a se segregar junto com o contorno de partícula, e é um elemento que aumenta a susceptibilidade à SCC na HAZ e, assim, não deve ser adicionado.

Após a realização de uma avaliação detalhada da relação entre P e REM e

dos contornos de grão anteriores em seções de formações HAZ com alta temperatura, os presentes inventores revelaram os seguintes pontos importantes de (f) a (j) sobre juntas soldadas com aço martensítico com aditivos "est abilizantes de elemento" como Ti.

(f) A fim de inibir a SCC em seções com formações de HAZ com alta

temperatura, a composição do elemento do metal base deve ser ajustada para inibir a

geração de ferrita em formações de HAZ com alta temperatura.

(g) Mesmo se a ferrita for gerada em seções com formações de HAZ com alta temperatura, a SCC pode ser evitada em formações de HAZ com alta temperatura através da adição de REM em quantidades apropriadas ao metal base, fixando assim P e

reduzindo conteúdo de P a 0,03% ou menos. (h) A segregação de P ao longo do contorno de grão de austenita anterior exerce um grande efeito na SCC.

(i) REM se segrega facilmente ao longo do contorno de grão de austenita anterior no processo de resfriamento após a soldagem. O REM proporciona um efeito

extremamente grande na prevenção da ocorrência de SCC devido ao REM e P que segregaram ao longo do contorno de grão de austenita dos compostos REM-P-O ou compostos REM-P, fixando assim o P.

(j) No processo de fusão durante a produção, REM, PeO formam compostos REM-P-O, composto REM-O e compostos REM-P. Entretanto, a formação dos compostos REM-O tem prioridade quando há um grande conteúdo de O no aço. Mesmo que uma porção dos compostos REM-O seja sucumbida temporariamente durante a soldagem, o conteúdo de REM que atua no P é reduzido no processo de resfriamento após a soldagem. Portanto, a redução de conteúdo de O no aço é uma condição essencial para a obtenção do efeito em (i). O efeito na SCC causado pelo P segregado ao longo do contorno do grão de

austenita e a ferrita na "HAZ com alta tempera tura" é considerado a saber.

O estado aço inoxidável martensítico se inverte para austenítico (doravante, também chamado como " ") quando sua temperatura se eleva devido ao calor da soldagem, e quando a temperatura se eleva adicionalmente a ferrita é gerada. A concentração de P, que serve como o elemento para formar a ferrita, é maior na ferrita que na austenita. No processo de resfriamento apósa soldagem, a austenita se inverte voltando à martensita após diminuir abaixo do ponto de Ms, com a ferrita se tornando levemente menor. A razão entre a ferrita e a austenita oscila de acordo com a temperatura durante o resfriamento e o elemento que forma a ferrita se concentra na ferrita . Como resultado, a concentração de P, que serve como o elemento para

formar a ferrita, se torna alta no lado da ferrita no contorno " / ". Conforme o resfriamento procede para atingir a temperatura ambiente, a maioria da formação da HAZ de soldagem se torna novamente martensita, apesar de ter parcialmente a ferrita . O fósforo (P) se concentra na ferrita presente em altas temperaturas e, dessa forma, a concentração de P segregado se torna alta no contorno do grão de austenita anterior nas seções com formações de HAZ com alta temperatura, causando a ocorrência de fraturas SCC.

A presente invenção é realizada com base no conhecimento supracitado e é redigida para um aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas com adição dos seguintes aspectos de (1) a (4).

(1) Um aço inoxidável martensítico for estruturas soldadas que inclui em %

de massa, C: 0,001 a 0,05%, Si: 0,05 a 1%, Mn: 0,05 to 2%, P: 0,03% ou menos, REM: 0,0005 a 0,1%, Cr: 8 a 16%, Ni: 0,1 a 9% e sol. Al: 0,001 a 0,1%; e inclui, ainda, um ou mais elementos selecionados dentre Ti: 0,005 a 0,5%, Zr: 0,005 a 0,5%, Hf: 0,005 a 0,5%, V: 0,005 a 0,5% e Nb: 0,005 a 0,5%; e O: 0,005% ou menos, N: 0,1% ou menos, com o restante sendo Fe e impurezas e o teor de P e REM estando de acordo com: P 0,6 x REM.

(2) O aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas de acordo com (1), inclui adicionalmente Mo + 0,5 W: 7% ou menos em vez de parte de Fe.

(3) O aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas de acordo com (1) ou (2), inclui adicionalmente Cu: 3% ou menos em vez de parte de Fe.

(4) O aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas de acordo com

qualquer um de (1) a (3), inclui adicionalmente um ou mais elementos selecionados dentre Ca: 0,0005 a 0,1 % e Mg: 0,0005 a 0,1 % em vez de parte de Fe.

Os aspectos de (1) a (4) acima para o aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas da presente invenção são chamados respectivamente como "a presente invenção (1)" a "a presente invenção (4)", e ocasional e coletivamente chamados como "a presente invenção".

Efeito da Invenção

O aço inoxidáve 1 martensítico da presente invenção possui excelente resistência à SCC em seções soldadas em Ambientes Dóceis e, portanto, encontra aplicações em, por exemplo, estruturas soldadas como tubulações para transporte de fluidos que incluem petróleoe gás natural contendo gás de dióxicb de carbono em alta temperatura ou íons de cloro, que sã o corrosivos ao metal.

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

As exigências da presente invenção serão descritas abaixo em detalhes. Nota-se que "%", conforme usado no presente documento, para conteúdo químico significa "% de massa".

C: 0,001 a 0,05%

O carbono (C) é um elemento que forma carbonetos com Cr para diminuir a resistência à corrosão em ambientes com gás de dióxidode carbono com alta temperatura.

O carbono também eleva a dureza da HAZ e, portanto, é um elemento para degradar a resistência à corrosão em HAZ. O carbono também degrada a soldabilidade. Tendo isso em vista, o conteúdo de C é o mais baixo quanto possível, com o limite superior sendo 0,05%. Entretanto, o limite inferior substancialmente controlável do conteúdo de C é aproximadamente 0,001 %. O conteúdo de C é, portanto, usualmente ajustado entre 0,001 e 0,05%.

Si: 0,05 a 1%

O silício (Si) é um elemento adicionado como um desoxidante no processo de refinação do aço. Um conteúdo de Si de 0,05% ou mais é exigido para se obter um efeito de desoxidação suficiente. Entretanto, um conteúdo de Si que excede 1 % irá saturar o efeito. O conteúdo de Si é, portanto, ajustado entre 0,05 e 1 %.

Mn: 0.05 a 2%

O manganês (Mn) é um elemento para aprimorar o processo de trabalho a quente e um conteúdo de Mn de 0,05% ou mais é exigido para que se atinja substancialmente este efeito. Entretanto, o Mn se segrega facilmente no interior dos fragmentos do aço e dos feixes de aço quando o conteúdo de Mn excede 2%. Esta segregação acarreta uma queda na tenacidade ou tende a causar a deterioração na resistência à SSC em ambientes contendo sulfeto de hidrogênio. O conteúdo de Mn é, portanto, ajustado entre 0,05 a 2%.

P: 0,03% ou menos

O fósforo(P) é um elemento crítico na presente invenção e exige-se que seja

limitado a um conteúdo baixo. O conteúdo de P é, portanto, ajustado a 0,03% ou menos. O conteúdo de P é, de preferência, ajustado a 0,013% ou menos. O conteúdo de P é, mais preferencialmente, ajustado a 0,010% ou menos, e um conteúdo de 0,005% ou menos é extremamente preferível. A simples diminuição no conteúdo de P é insuficiente para evitar SCC. É importante primeiro adicionar REM, diminuir O e, então, limitar o conteúdo de P dentro da faixa acima.

REM: 0,0005 a 0,1%

O REM é um elemento crítico na presente invenção. Ou seja, através do uso de um P fixo adicionado a REM no aço onde o conteúdo de P é de 0,03% ou menos e o conteúdo de O é de 0,005% ou menos, torna-se difícil ocorrer SCC em seções soldadas. Este efeito é obtido quando o conteúdo de REM é de 0,0005% ou mais, porém um conteúdo de REM maior que 0,1% irá saturar o efeito e acarretar custos mais altos. O conteúdo de REM é, portanto, ajustado entre 0,0005 e 0,1%. O conteúdo de REM é, de preferência, ajustado entre 0,026 a 0,1 %. Cr: 8 a 16%

O cromo (Cr) é um elemento indispensável para obter resistência à corrosão em ambientes com gás de dióxidode carbono. Um conteúdo de Cr de 8% ou mais é exigido para obter resistência à corrosão em ambientes com gás de dióxidode carbono com alta temperatura. Entretanto, o Cr é um elemento para formar ferrita e, portanto, produz ferrita quando o conteúdo de Cr é muito alto, o que acarreta em uma queda na trabalhabilidade a quente. O conteúdo de Cr é, portanto, ajustado entre 8 e 16%.

Ni: 0,1 a 9%

O níquel (Ni) proporciona o efeito de aprimoramento da tenacidade bem como o aumento na resistência à corrosão. Para conseguir estes efeitos, um conteúdo Ni de 0,1 % ou mais é exigido. Entretanto, Ni é um elemento para formar austenita e, então, um conteúdo de Ni produz austenita residual para diminuir força e a tenacidade. Nota-se esta tendência quando o conteúdo de níquel excede 9%. O conteúdo de Ni é, portanto, ajustado entre 0,1 e 9%.

Sol. Al: 0,001 a 0,1%

O alumínio (Al) é um elemento adicionado para servir como um desoxidante

no processo de refinação do aço. A fim de se obter este efeito, exige-se que o conteúdo de Al seja de 0,001% ou mais como solução de Al. Entretanto, a adição de quantidades maiores de Al aumenta o número de inclusões de Al, o que ocasiona uma queda na tenacidade. A queda na tenacidade se torna notáv el especialmente quando o conteúdo de Al excede 0,1 % de solução de Al. O conteúdo de Al é, portanto, ajustado de 0,001 a 0,1 % de solução de Al.

Um ou mais elementos selecionados dentre Ti: 0,005 a 0,5%, Zr: 0,005 a 0,5%, Hf: 0,005 a 0,5%, V: 0,005 a 0,5% e Nb: 0,005 a 0.5%.

Cada um destes elementos Ti, Zr, Hf, V e Nb possui uma afinidade maior com C que Cr e, portanto, atua na inibição da produção de carbonetos de Cr e inibe a geração de SCC localizada e a corrosão em estruturas de HAZ com baixa temperatura causada pelas camadas com Cr esgotado na proximidade do carboneto de Cr. Estes elementos são chamados de "elementos estabilizantes" no aço inoxidá vel. Estes efeitos podem ser obtidos com qualquer um dentre Ti, Zr, Hf, V e Nb em um conteúdo de 0,005% ou mais. Entretanto, quando o conteúdo de qualquer um destes elementos exceder 0,5%, ocorrem grandes inclusões em estado bruto que podem prejudicar a tenacidade. O conteúdo de um ou mais elementos selecionados dentre Ti, Zr, Hf, V e Nb é, portanto, ajustado entre 0,005 e 0,5%.

Nota-se que há uma exigência por um elemento de qualquer um acima Ti, Zr, Hf, V e Nb ou um compósito de dois ou mais elementos contido.

Pelas razões acima, o aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas da presente invenção (1) é especificado como contendo C, Si, Mn, P, REM, Cr, Ni e sol. Al nas faixas especificadas acima; e também é especificado como contendo um ou mais elementos selecionados dentre Ti, Zr, Hf, V e Nb nas faixas especificadas acima, com o equilíbrio sendo Fe e impurezas.

Pelas razões descritas abaixo, exige-se que O nas impurezas seja limitado a 0,005% e N a 0,1%. Além disso, outras impurezas como S diminuem a resistência à corrosão e a tenacidade, como no caso do aço inoxidável normal e, então, cada conteúdo no aço é mantido, preferencialmente, tão pequeno quanto possível. O: 0,005% ou menos.

O oxigênio (O), junto com REM, forma óxidos. Portanto, quando o aço contém grandes quantidades de O, a quantidade de REM para fixar o P se torna pequena, de modo que a SCC tende a ocorres nas seções soldadas. Portanto, o conteúdo de O é, de preferência, mantido tão pequeno quanto possível, em 0,005%. N: 0,1% ou menos. O nitrogênio (N) faz com que a resistência à corrosão se deteriore na HAZ similarmente ao C e, portanto, o limite superior é ajustado a 1,0%.

Se o aço inoxidável martensítico estiver de acor do com a relação, "P 0,6 x REM" para o conteúdo de P e REM, então a SCC ocorrerá nas seções soldadas em Ambientes Dóceis.

Isto se dá porque o REM segregado nos contornos do grão da austenita anterior no processo de resfriamento após a soldagem forma compostos REM-P ou compostos REM-P-O, com P segregado nos contornos de grão da austenita anterior, dessa forma, fixando o P.

Portanto, o aço inoxidável martensítico da presente invenção (1) para

estruturas soldadas está de acordo co m: P 0.6 x REM.

Para obter características ainda melhores, o aço inoxidável martensítico da presente invenção pode conter, em vez da parte de Fe da presente invenção (1), um ou mais elementos em ao menos um grupo selecionado dentre: Primeiro grupo: Mo + 0,5W: 7% ou menos.

Segundo grupo: Cu: 3% ou menos.

Terceiro grupo: um ou mais elementos selecionados dentre: Ca: 0,01% ou menos e Mg: 0,01% ou menos.

Será feita u ma descrição a cada um dos elementos citados acima. Primeiro grupo: Mo + 0,5W: 7% ou menos

O primeiro grupo pode conter Mo, W e ambos, pois estes, quando coexistem com Cr, funcionam para aprimorar a resistência à SSC e a resistência à corrosão alveolar. Entretanto, um grande conteúdo de Mo e W e, particularmente, um conteúdo que excede 7% em Mo + 0.5W, pode causar a geração de ferrita, deteriorando assim a trabalhabilidade a quente. Portanto, se o conteúdo inclui tanto Mo como W, seu conteúdo único ou combinado é preferencialmente 7% ou menos em Mo + 0.5W. Para assegurar a obtenção do efeito acima, o conteúdo é feito preferencialmente de 0,1 % ou mais.

Nota-se que o conteúdo pode incluir 7% de Mo se não houver W, e o conteúdo pode incluir 14% de W se não houver Mo. Segundo grupo: Cu: 3% ou menos O cobre (Cu) proporciona o efeito de diminuição da velocidade de dissolução em ambientes com pH baixo. Entretanto, a trabalhabilidade a quente se deteriora quando o conteúdo de Cu excede 3%. Portanto, quando se adiciona Cu, seu conteúdo é, de preferência, 3%. Para assegurar que se alcance o efeito acima, o conteúdo é feito preferencialmente de 0,1 % ou mais.

Entretanto, quando o conteúdo contém Cu, o conteúdo de Cu é preferencialmente limitado à metade (1/2) do conteúdo de Ni a fim de evitar a ocorrência da checagem de Cu.

Terceiro grupo: um ou mais elementos selecionados dentre: Ca: 0,01% ou menos e Mg: 0,01 % ou menos.

O cálcio (Ca) proporciona o efeito de aprimoramento da trabalhabilidade a quente do aço. Entretanto, se o conteúdo de Ca for grande e, em particular, exceder 0,01 %, o Ca forma grandes inclusões em estado bruto que fazem com que a resistência à SSC e a tenacidade se deteriorem. Portanto, quando é adicionado Ca, seu conteúdo está, de preferência, dentro da faixa de 0,01%. Para assegurar que se alcance o efeito acima, o conteúdo é feito preferencialmente de 0,0005% ou mais.

O magnésio (Mg) proporciona o efeito de aprimoramento da trabalhabilidade a quente do aço. Entretanto, se o conteúdo de Mg for grande e, em particular, exceder 0,01 %, o Mg forma grandes inclusões em estado bruto que fazem com que a resistência à SSC e a tenacidade se deteriorem. Portanto, quando é adicionado Mg, seu conteúdo é, de preferência, dentro da faixa de 0,01%. Para assegurar que se alcance o efeito acima, o conteúdo é feito preferencialmente de 0,0005% ou mais.

O conteúdo pode incluir Ca, Mg ou os dois elementos combinados.

Por estas razões acima, o aço inoxidável martensítico da presente invenção (2) é especificado como contendo Mo+0,5W a 7% ou menos, em vez de parte de Fe no aço da presente invenção (1).

Um aço inoxidável martensítico da presente invenção (3) para estruturas soldadas contém Cu a 3% ou menos, em vez de parte de Fe no aço da presente invenção (1) ou (2).

Um aço inoxidável martensítico da presente invenção (4) para estruturas soldadas contém um tipo ou mais dentre Ca: 0,01% ou menos e Mg: 0,01% ou menos em vez de parte de Fe no aço de qualquer uma da presente invenção (1) a (3).

A invenção será descrita em detalhe com referência às modalidades.

Modalidades

As peças de aço inoxidável martensítico de A a R com composições

químicas mostradas na Tabela 1 foram derretidas e fabricadas formando placas de aço de 100 mm de largura e 12 mm de espessura.

Os espécimes para um teste de capacidade de tensão da barra redonda com um comprimento de 65 mm e diâmetro de 6 mm em corte reto se retirado da seção central em termos da largura e da espessura das placas de aço. O teste de capacidade de tensão foi executado à temperatura ambiente e a tensão de escoamento < yield strength > (YS) foi medida. Um chanfro em V com um ângulo de sulco de 15 graus foi usinado em sentido perpendicular à direção de chapeamento da placa de aço e múltiplas camadas foram soldadas a partir de um lado do groove através da soldagem MAG para formar uma junta soldada. Uma fase dupla de material de soldagem de aço inoxidável de liga "25Cr-7Ni-3Mo-2W" foi utilizada para a soldagem MAG. A fim de suportar o metal derretido durante a soldagem MAG, uma placa de cobre foi colocada contra o lado traseiro do sulco, conforme mostrado na FIGURA 1. A placa de cobre era de 25 mm em largura e 8 mm em espessura e tinha um sulco com uma profundidade de 2 mm e largura de 5 mm perpendicular à linha de soldagem.

As peças do espécime de SCC com uma espessura de 2 mm, largura de 10 mm e comprimento de 75 mm, com esferas de soldagem e carepa de soldagem sobre a superfície da primeira camada da junta soldada da forma citada acima de modo que o comprimento da peça de teste fosse perpendicular à linha de solda e o teste de SCC executado. A Tabela 2 mostra as condições para o teste de SCC e a Tabela 3 mostra os resultados do teste de capacidade de tensão e do teste de SCC. [Tabela 2]

Solução Gás Temp. Tempo de Teste Método de Teste Estresse da Carga % em peso de NaCl 1013250Pa CCh gás IOO0C 720h teste de flexão 4 pt. 100% de metal base YS (IOatm CO2 gás)

Nota: A primeira camada soldada foi utilizada sem alteração como a peça de teste

[Tabela 3]

Teste YS Ocorrência de SCC Categoria Ne Aço ( MPa ) SIM/NÃO 1 A 648 NÃO Modalidade 2 B* 634 SIM Peça de Comparação 3 c* 612 SIM Peça de Comparação 4 D 669 NÃO Modalidade E 654 NÃO Modalidade 6 p* 632 SIM Peça de Comparação 7 G* 652 SIM Peça de Comparação 8 H* 608 SIM Peça de Comparação 9 I 616 NÃO Modalidade J 650 NÃO Modalidade 11 K 747 NÃO Modalidade 12 L 639 NÃO Modalidade 13 M 638 NÃO Modalidade 14 N 732 NÃO Modalidade O* 672 SIM Peça de Comparação 16 P 705 NÃO Modalidade 17 Q 711 NÃO Modalidade 18 R 689 NÃO Modalidade

* : A marca significa um desvio da faixa especificada para a presente invenção

Conforme mostrado na Tabela 3, as peças de teste n~ 1, 4, 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17 e 18 da presente invenção mantiveram uma tensão de escoamento satisfatória e [Tabela 2]

Solução Gás Temp. Tempo de Teste Método de Teste Estresse da Carga % em peso de NaCl 1013250Pa CCh gás IOO0C 720h teste de flexão 4 pt. 100% de metal base YS (IOatm CCh gás)

[Tabela 3]

Teste YS Ocorrência de SCC Categoria N9 Aço ( MPa ) SIM/NÃO 1 A 648 NÃO Modalidade 2 B* 634 SIM Peça de Comparação 3 c* 612 SIM Peça de Comparação 4 D 669 NÃO Modalidade E 654 NÃO Modalidade 6 p* 632 SIM Peça de Comparação 7 G* 652 SIM Peça de Comparação 8 H* 608 SIM Peça de Comparação 9 I 616 NÃO Modalidade J 650 NÃO Modalidade 11 K 747 NÃO Modalidade 12 L 639 NÃO Modalidade 13 M 638 NÃO Modalidade 14 N 732 NÃO Modalidade O* 672 SIM Peça de Comparação 16 P 705 NÃO Modalidade 17 Q 711 NÃO Modalidade 18 R 689 NÃO Modalidade

Conforme mostrado na Tabela 3, as peças de teste n- 1, 4, 5, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17 e 18 da presente invenção mantiveram uma tensão de escoamento satisfatória e - -0,003 0,013* 0,001* -0,004 -0,017 0,001* 0,002* 0,008* -0,008 -0,007 -0,021 -0,001 -0,006 -0,001 -0,001 -0,003 -0,002 -0,007 Outros ι t ι ι • ι ι ι ι I ι 0,001Ca 0,004Mg I I t $ 1,98Cu ζ 0,0083 0,0077 0,0080 0,0083 0,0082 0,0084 0,0087 0,0069 0,0090 0,0084 0,0079 0,0093 0,0087 0,0097 0,0093 0,0100 0,0089 0,0074 O 0,003 0,004 0,003 0,003 CM O O ο" 0,001 0,004 0,004 0,003 0,004 0,001 0,001 0,001 0,002 0,007* 0,002 0,003 0,003 REM 0,026Nd * ι 0,012Nd 0,037Nd 0,049Nd 0,043Nd 0,013Nd 0,031 Nd 0.040Υ ro _ι ο CO O ο" 0,062Ce 0,026Nd 0,036Nd 0,018Nd 0,031 Nd 0,033Nd 0,028Nd 0,041 Nd (Λ CO N CD Nb ι ι ι ι ι ι • ι 1 I ι ι ι 0,10 ι 0,15 ι Γ3 Ql E ω (D U- Φ "c ro W υ Cd ro" (Λ ω ro Φ -σ Ov ro ο > 0,06 0,06 χ— "Ί— ο" 0,10 0,06 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07 0,06 0,06 0,07 0,09 0,07 0,05 ι 1 Zr ι ι ι ι ι ι ι ι ι I ι ι I ι ι 0,066 ι I 0,090 0,072 0,081 0,088 0,089 0,084 0,078 0,093 0,097 0,078 0,084 0,092 0,099 0,066 0,078 0,054 ι 0,078 Sol-Al 0,031 0,008 0,025 0,035 0,037 0,033 0,022 0,036 0,035 0,018 0,031 0,034 0,044 0,022 0,014 0,022 0,018 0,015 £ ι ι t t ι ι t I ι ι ι I • ι ι 5,21 ι ι E σ Mo 2,45 2,42 2,34 2,40 2,39 2,40 2,38 2,40 2,43 2,40 2,39 2,40 2,38 2,37 2,44 ι ι χ— ο 'TO O U) O ζ 6,45 6,43 6,51 6,38 6,39 6,41 6,42 6,49 6,32 6,54 6,49 6,45 6,50 6,50 6,28 7,02 6,55 5,88 CL E ο O ο 11,68 11,71 11,92 12,05 12,01 11,99 11,98 12,07 12,15 12,08 12,03 12,07 11,95 CO σ> 12,08 13,81 14,59 12,4 CO 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 CL 0,013 0,013 0,008 0,018 0,012 0,027 0,010 0,027 0,016 0,029 0,016 0,015 0,016 0,010 0,018 0,017 0,015 0,018 0 D Mn 0,49 0,52 0,46 0,45 0,45 0,46 0,46 0,46 0,45 0,46 0,46 0,46 0,45 0,46 0,45 0,55 0,47 0,48 0 CO 0,22 0,22 0,21 0,21 0,21 0,21 0,20 0,20 0,20 0,21 0,20 0,21 0,18 0,18 0,.21 0,25 0,19 0,21 ο 0,008 0,008 0,024 0,012 0,011 0,011 0,013 0,011 0,012 0,010 0.010 0.014 0.011 0.010 0.011 0.015 0.011 0,02 Aço < * CO * O Q LU * LL * O * χ — _ι Έ ζ * O 0. σ α:

ο

iCO O C

<υ >

c <υ

-I-J

c ω co ω

ν_

CL CO

2 ro Q.

CO TD 05 O

O

ω

Q- CO

ω

CC χ

05

CO TJ

O >

ω α>

TJ

E

3

CO O

'c σ>

CO

co ο

ι_ CO

ε

Claims

1. Aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas CARACTERIZADO pelo fato de que compreende em % de massa, C: 0,001 a 0,05%, Si: 0,05 a 1%, Mn: 0,05 a 2%, P: 0,03% ou menos, REM: 0,0005 a 0,1%, Cr: 8 a 16%, Ni: 0,1 a 9% e sol. Al: 0,001 a 0,1%; e compreende adicionalmente um ou mais elementos selecionados dentre Ti: 0,005 a 0,5%, Zr: 0,005 a 0,5%, Hf: 0,005 a 0,5%, V: 0,005 a 0,5% e Nb: 0,005 a 0,5%; e O: 0,005% ou menos, N: 0,1% ou menos, com o restante sendo Fe e impurezas, o teor de P e REM de acordo com: P 0.6 x REM.

2. Aço inoxidá vel martensítico para estruturas soldadas, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente Mo + 0,5W: 7% ou menos em vez de parte de Fe.

3. Aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente Cu: 3% ou menos em vez de parte de Fe.

4. Aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais elementos selecionados dentre Ca: 0,0005 a 0,1% e Mg: 0,0005 a 0,1 % em vez de parte de Fe.

5. Aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um ou mais elementos selecionados dentre Ca: 0,0005 a 0,1% e Mg: 0,0005 a 0,1% em vez de parte de Fe.