BRPI0715094B1

BRPI0715094B1 - aço inoxidável martensítico para estruturas soldadas

Info

Publication number: BRPI0715094B1
Application number: BRPI0715094A
Authority: BR
Inventors: Taniyama Akira; Takabe Hideki; Amaya Hisashi; Ogawa Kazuhiro; Ueda Masakatsu
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp; Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2018-09-11
Also published as: JP5088323B2; CA2661655A1; EP2058412A4; MX2009002207A; JPWO2008026594A1; CA2661655C; NO20090419L; RU2009111603A; AR062599A1; BRPI0715094A2; 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

(54) Título: AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO PARA ESTRUTURAS SOLDADAS (51) Int.CI.: C22C 38/00; C22C 38/58 (30) Prioridade Unionista: 31/08/2006 JP 2006-235424 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): HISASHI AMAYA; KAZUHIRO OGAWA; AKIRA TANIYAMA; MASAKATSU UEDA; HIDEKI TAKABE (85) Data do Início da Fase Nacional: 05/02/2009

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AÇO INOXIDÁVEL MARTENSÍTICO PARA ESTRUTURAS

SOLDADAS

CAMPO DA TÉCNICA [001] 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 fratura causada pela corrosão por estresse.

ANTECEDENTES [002] Petróleo ou gás natural produzido a partir de campos de petróleo e gás contém gases altamente corrosivos como dióxido de 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 “SSC”) causada por sulfeto de hidrogênio e corrosão total de superfície causada pelo gás dióxido de carbono em material de aço para estruturas soldadas.

[003] Tem-se conhecimento da adição de Cr, por exemplo, para se obter uma velocidade de corrosão mais baixa. Portanto, em ambientes com gás de dióxido 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.

[004] 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 “resistência à SSC”) é ainda mais importante que o aprimoramento na resistência à corrosão como um todo.

[005] 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 de 05/03/2018, pág. 8/24

2/16 tecnologia para adição de Ti, Zr e metais terrosos raros (REM) para fixar P, o que enfraquece a resistência à SSC e, assim, diminui o P na solução sólida para obter essencialmente um conteúdo de P baixo.

[006] O documento 1, literatura não-patente, revela uma tecnologia para diminuir o 5 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.

[007] 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 dióxido de carbono com alta temperatura (doravante chamado de “Ambiente Doce”), que podem ter altas temperaturas de aproximadamente 80 a 200°C e conter CO₂ e íons de cloro. A SCC é um fenômeno similar à SSC tendo em vista que as fraturas penetram rapidamente através de placas espessas em um curto período de tempo e ocorrem localmente.

[008] 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 [009] Conforme mostrado abaixo, as tecnologias descritas nestes documentos não resolvem o problema de SCC que ocorrem em seções soldadas de aço inoxidável martensítico em Ambientes Dóceis.

[0010] 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

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3/16 conteúdo de O for regulado suficientemente. Entretanto, a invenção descrita no documento de patente 1 não faz alusão ao assunto específico do conteúdo de O no aço e mesmo se for alcançada uma resistência à SSC melhor, a invenção não melhora a Resistência à SCC.

[0011] 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.

[0012] 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 estável na fundição contínua. A invenção no documento de patente 2 também não faz nenhuma consideração à quantidade de O no aço.

[0013] 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.

[0014] O objetivo da presente invenção é solucionar os problemas supracitados através do fornecimento de aço inoxidável martensítico para seções soldadas com excelente resistência à SCC.

Meios para solucionar o problema [0015] 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 depósito de carboneto de Cr (composto de carboneto de Cr). Esta sensibilização ocorre particularmente em aço inoxidável do tipo austenita mas, ocasionalmente, também ocorre no tipo ferrita ou no aço inoxidável martensítico. Um método conhecido para evitar a sensibilização

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4/16 consiste em adicionar elementos, como Ti ou Nb, em quantidades apropriadas que geram facilmente compostos de carboneto para inibir o depósito de carboneto de Cr. [0016] 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.

[0017] 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 “estabilizantes de elemento” como

Ti.

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5/16 (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 δ em formações de HAZ com alta temperatura.

(g) Mesmo se a ferrita δ for gerada em seções com formações de HAZ 5 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, P e O 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).

[0018] O efeito na SCC causado pelo P segregado ao longo do contorno do grão de austenita e a ferrita δ na “HAZ com alta temperatura” é considerado a saber.

[0019] O estado aço inoxidável martensítico se inverte para austenítico (doravante, também chamado como “γ”) quando sua temperatura se eleva devido ao calor da soldagem, e quando a temperatura se eleva adicionalmente a ferrita δ é gerada. A concentração de P, que serve como o elemento para formar a ferrita, é maior na ferrita δ que na austenita. No processo de resfriamento após a soldagem, a austenita se inverte voltando à martensita após diminuir abaixo do ponto de Ms, com a ferrita δ se tornando levemente menor. A razão entre a ferrita δ e a austenita oscila de acordo com

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6/16 a temperatura durante o resfriamento e o elemento que forma a ferrita se concentra na ferrita δ.

[0020] Como resultado, a concentração de P, que serve como o elemento para formar a ferrita, se torna alta no lado da ferrita δ no contorno “δ / γ“. 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 δ. O fósforo (P) se concentra na ferrita δ 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.

[0021] 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 15 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. [0022] 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

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7/16 chamados como “a presente invenção“.

Efeito da Invenção [0023] O aço inoxidável 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 petróleo e gás natural contendo gás de dióxido de carbono em alta temperatura ou íons de cloro, que são corrosivos ao metal.

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO [0024] 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% [0025] O carbono (C) é um elemento que forma carbonetos com Cr para diminuir a resistência à corrosão em ambientes com gás de dióxido de 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% [0026] 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% [0027] 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

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8/16 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 [0028] 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% [0029] 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% [0030] O cromo (Cr) é um elemento indispensável para obter resistência à corrosão em ambientes com gás de dióxido de carbono. Um conteúdo de Cr de 8% ou mais é exigido para obter resistência à corrosão em ambientes com gás de dióxido de carbono com alta temperatura. Entretanto, o Cr é um elemento para formar ferrita e, portanto, produz ferrita δ 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% [0031] 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,

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9/16 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% [0032] 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 notável 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.

[0033] 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%.

[0034] Cada um destes elementos Ti, Zr, Hf, V e Nb possui uma afinidade maior 15 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 inoxidável. 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%.

[0035] 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.

[0036] 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.

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10/16 [0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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%.

[0040] Se o aço inoxidável martensítico estiver de acordo 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.

[0041] 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.

[0042] Portanto, o aço inoxidável martensítico da presente invenção (1) para estruturas soldadas está de acordo com: P < 0.6 x REM.

[0043] 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: 0,0005 a 0,01% e Mg: 0,0005 a 0,01%.

[0044] Será feita uma descrição a cada um dos elementos citados acima.

Primeiro grupo: Mo + 0,5W: 7% ou menos

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11/16 [0045] 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.

[0046] Nota-se que o conteúdo pode incluir 7% de Mo se não houver W, e o 10 conteúdo pode incluir 14% de W se não houver Mo.

Segundo grupo: Cu: 3% ou menos [0047] 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.

[0048] 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.

[0049] Terceiro grupo: um ou mais elementos selecionados dentre: Ca: 0,0005 a

0,01% e Mg: 0,0005 a 0,01%.

[0050] 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.

[0051] 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

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12/16 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.

[0052] O conteúdo pode incluir Ca, Mg ou os dois elementos combinados.

[0053] 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).

[0054] 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).

[0055] Um aço inoxidável martensítico da presente invenção (4) para estruturas soldadas contém um tipo ou mais dentre Ca: 0,0005 a 0,01% e Mg: 0,0005 a 0,01% em vez de parte de Fe no aço de qualquer uma da presente invenção (1) a (3).

[0056] A invenção será descrita em detalhe com referência às modalidades.

Modalidades [0057] 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 [0058] 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

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13/16 profundidade de 2 mm e largura de 5 mm perpendicular à linha de soldagem [0059] 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.

Petição 870180017854, de 05/03/2018, pág. 20/24 [Tabela 1 ]

Aço	Composição Química (% de Massa, Restante: Fe e impurezas)	©
C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	W	Sol-Al	Ti	Zr	V	Nb	REM	O	N	Outros
A	0,008	0,22	0,49	0,013	0,001	11,68	6,45	2,45	-	0,031	0,090	-	0,06	-	0,026Nd	0,003	0,0083	-	-0,003
B*	0,008	0,22	0,52	0,013	0,001	11,71	6,43	2,42	-	0,008	0,072	-	0,06	-	*	0,004	0,0077	-	0,013*
C*	0,024	0,21	0,46	0,008	0,001	11,92	6,51	2,34	-	0,025	0,081	-	0,11	-	0,012Nd	0,003	0,0080	-	0,001*
D	0,012	0,21	0,45	0,018	0,001	12,05	6,38	2,40	-	0,035	0,088	-	0,10	-	0,037Nd	0,003	0,0083	-	-0,004
E	0,011	0,21	0,45	0,012	0,001	12,01	6,39	2,39	-	0,037	0,089	-	0,06	-	0,049Nd	0,002	0,0082	-	-0,017
F*	0,011	0,21	0,46	0,027	0,001	11,99	6,41	2,40	-	0,033	0,084	-	0,06	-	0,043Nd	0,001	0,0084	-	0,001*
G*	0,013	0,20	0,46	0,010	0,001	11,98	6,42	2,38	-	0,022	0,078	-	0,06	-	0,013Nd	0,004	0,0087	-	0,002*
H*	0,011	0,20	0,46	0,027	0,001	12,07	6,49	2,40	-	0,036	0,093	-	0,06	-	0,031Nd	0,004	0,0069	-	0,008*
I	0,012	0,20	0,45	0,016	0,001	12,15	6,32	2,43	-	0,035	0,097	-	0,07	-	0,040Y	0,003	0,0090	-	-0,008
J	0,010	0,21	0,46	0,029	0,001	12,08	6,54	2,40	-	0,018	0,078	-	0,07	-	0,060La	0,004	0,0084	-	-0,007
K	0,010	0,20	0,46	0,016	0,001	12,03	6,49	2,39	-	0,031	0,084	-	0,06	-	0,062Ce	0,001	0,0079	-	-0,021
L	0,014	0,21	0,46	0,015	0,001	12,07	6,45	2,40	-	0,034	0,092	-	0,06	-	0,026Nd	0,001	0,0093	0,001Ca	-0,001
M	0,011	0,18	0,45	0,016	0,001	11,95	6,50	2,38	-	0,044	0,099	-	0,07	-	0,036Nd	0,001	0,0087	0,004Mg	-0,006
N	0,010	0,18	0,46	0,010	0,001	11,98	6,50	2,37	-	0,022	0,066	-	0,09	0,10	0,018Nd	0,002	0,0097	-	-0,001
O*	0,011	0,.21	0,45	0,018	0,001	12,08	6,28	2,44	-	0,014	0,078	-	0,07	-	0,031Nd	0,007*	0,0093	-	-0,001
P	0,015	0,25	0,55	0,017	0,001	13,81	7,02	-	5,21	0,022	0,054	0,066	0,05	-	0,033Nd	0,002	0,0100	-	-0,003
Q	0,011	0,19	0,47	0,015	0,001	14,59	6,55	-	-	0,018	-	-	-	0,15	0,028Nd	0,003	0,0089	-	-0,002
R	0,02	0,21	0,48	0,018	0,001	12,4	5,88	1,14	-	0,015	0,078	-	-	-	0,041Nd	0,003	0,0074	1,98Cu	-0,007

14/16 * : A marca significa um desvio da faixa especificada para a presente invenção. (1) : Significa um valor calculado para a relação P-0,6xREM.

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15/16 [Tabela 2]

Solução	Gás	Temp.	Tempo de Teste	Método de Teste	Estresse da Carga
25% em peso de NaCl	1013250Pa CO2 gás	100°C	720h	teste de flexão 4 pt.	100% de metal base YS
(10atm CO₂ gás)

Nota: A primeira camada soldada foi utilizada sem alteração como a peça de teste [Tabela 3]

Teste N^o	Aço	YS	Ocorrência de SCC	Categoria
( 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
5	E	654	NÃO	Modalidade
6	F*	632	SIM	Peça de Comparação
7	G*	652	SIM	Peça de Comparação
8	H*	608	SIM	Peça de Comparação
9	I	616	NÃO	Modalidade
10	J	650	NÃO	Modalidade
11	K	747	NÃO	Modalidade
12	L	639	NÃO	Modalidade
13	M	638	NÃO	Modalidade
14	N	732	NÃO	Modalidade
15	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 [0060] 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 possuíam boa resistência contra corrosão sem ocorrência de SCC. Entretanto, descobriu-se a ocorrência de SCC em comparação com as amostras n— 2, 3, 6, 7, 8 e 15. Um exame de microestrutura revelou que as fraturas de SCC na amostra

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16/16 de comparação n 2 se propagaram ao longo dos contornos do grão de austenita anterior nas estruturas de HAZ com alta temperatura.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [0061] O aço inoxidável martensítico da presente invenção para estruturas soldadas 5 possui excelente resistência à SCC quando utilizado nas seções soldadas em

Ambientes Dóceis (Sweet environments) e, portanto, encontra aplicações em estruturas soldadas que conduzem fluidos como petróleo ou gás natural, que são corrosivos ao metal.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

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, O: 0,005% ou menos e REM: 0,0005 a 0,1%, Cr: 8 a 16%, Ni: 6,32 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%, N: 0,0074% a 0,1%, com o restante sendo Fe e impurezas, o teor de P e REM de acordo com: P < 0,6 x REM, em que REM é selecionado entre Nd e Y.
2. Aço inoxidável 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 0,01% e Mg: 0,0005 a 0,01% 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 0,01% e Mg: 0,0005 a 0,01% em vez de parte de Fe.

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