BRPI0817570B1 - tubo de aço e método para a produção do mesmo - Google Patents

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Arai Yuji
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Sumitomo Metal Ind
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Description

“TUBO DE ACO E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DO MESMO”.
CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se, por exemplo, a um tubo de aço que é usado para perfurar um poço de óleo ou um poço de gás e é expandido no poço, e um método para a produção do mesmo.
TÉCNICA ANTERIOR
[002] Em um poço para condução de óleo e gás por meio de tubulações a partir de um campo de óleo ou gás, o revestimento para impedir um colapso de uma parede lateral durante/depois da perfuração usualmente tem uma estrutura encaixada e múltiplos revestimentos são encaixados na porção próxima à superfície terrestre. No caso da estrutura de revestimentos encaixados, um grande furo correspondente ao revestimento externo tem que ser perfurado, o que resulta em um alto custo. Nos anos recentes, a fim de resolver o problema descrito acima, foi desenvolvida a tecnologia de revestimento expansível, ou seja, expandir o revestimento no poço. De acordo com essa técnica, se torna possível completar o poço através da perfuração de um poço de menor diâmetro quando comparado ao método convencional, resultando na possibilidade de diminuição do custo marcado.
[003] Entretanto, no saco da construção do poço com o uso de um poço com diâmetro uniforme a partir da porção de topo para a porção de fundo, uma razão consideravelmente grande da expansão do tubo é necessária, resultando em problemas, como porção ampla de dobramento ou porção perfurada devido ao adelgaçamento do tubo. Isso tem representado uma dificuldade para a aplicação prática desse método. Quanto ao tubo de aço com um alto desempenho de expansão, as patentes a seguir foram apresentadas.
[004] O Documento de Patente 1 apresenta um tubo de aço sem costura para um poço de óleo com poço excelente expansibilidade, o qual é caracterizado por uma composição química determinada a fim de manter a fase austenita residual de mais de igual a 5% da fração do volume.
[005] O Documento de Patente 2 apresenta um tubo de aço sem costura para um poço de óleo, o qual é caracterizado por uma composição química determinada e também por uma relação entre os teores de Mn Cr e Mo e a relação entre os teores de C, Si, Mn Cr e Mo.
[006] [Documento de Patente 1] JP 2006-9078 A
[007] [Documento de Patente 2] JP 2005-146414 A Descrição da invenção Problemas a serem solucionados pela invenção [008] Ambos os Documentos de Patente 1 e 2 apresentam tecnologias de tubos de aço em relação à expansibilidade do tubo. Entretanto, os exemplos das patentes apresentam materiais com no máximo 21% de alongamento uniforme a um nível de resistência à tensão de 700 a 800MPa, porém, não mostraram um desempenho suficiente da expansão do tubo.
[009] Desse modo, a presente invenção investigou uma criação de materiais com amplo alongamento uniforme, baseada no conhecimento de que é importante aumentar o alongamento uniforme dos materiais a fim de alcançar uma expansibilidade muito aperfeiçoada. Como conseqüência, constatou-se que o alongamento uniforme de aço de martensita temperada, o qual foi principalmente usado para um tubo de aço sem costura para um poço de óleo, é insatisfatório em geral. Os estudos adicionais pelos presentes inventores e colaboradores revelaram que o insatisfatório alongamento uniforme da estrutura martensítica revenida que origina uma única fase ferrítica. Então, os presentes inventores investigaram os efeitos da estrutura metalográfica do alongamento uniforme e obtiveram as seguintes informações.
[0010] (a) Uma estrutura de martensita uniforme é obtida através de resfriamento brusco, o qual tem sido um método predominante no termotratamento para a produção do tubo de aço sem costura para um poço de óleo, e, então, a estrutura se transforma na fase ferrítica única através do revenimento subseqüente. Dessa maneira, esse método possui uma insuficiência a partir de um ponto de vista do alongamento uniforme.
[0011] (b) Quando um tubo sem costura para um poço de óleo foi resfriado por ar após o aquecimento na temperatura de têmpera, a microestrutura observada consiste em uma estrutura misturada de ferrita/perlita, e o alongamento uniforme foi muito aperfeiçoado quando comparação no mesmo nível de resistência. Esse resultado mostra que o alongamento uniforme é melhor em um caso da estrutura misturada de ferrita mais maleável e de perlita mais dura do que no caso de uma microestrutura de fase única.
[0012] (c) Entretanto, é difícil encontrar a resistência e a tenacidade suficientes que são exigidas para um tubo de poço de óleo no invólucro da estrutura misturada de ferrita e perlita.
[0013] O objeto da presente invenção é fornecer um tubo de aço, que tem uma resistência à tensão superior a ou igual a 600MPa e uma excelente expansibilidade, de modo que qualquer porção ampla de dobramento ou porção perfurada devido ao adelgaçamento local do tubo não possa ser formada mesmo quando o tubo é expandido a uma alta razão de expansão. Ademais, outro objeto da presente invenção é fornecer um método para a produção de tais tubos de aço.
Meios para solucionar os problemas [0014] Os presentes inventores e colaboradores se concentraram nesse item a partir do ponto de vista da composição química, da temperatura de termotratamento, da taxa de resfriamento, do padrão de resfriamento e similares e completaram a presente invenção.
[0015] O conteúdo da presente invenção consiste no tubo de aço com um desempenho superior de expansão de tubo, conforme descrito nos item a seguir [1] a [7], e no Método para a produção do tubo de aço com um desempenho superior de expansão do tubo, conforme descrito nos itens a seguir [8] a [10].
[0016] [1] Um tubo de aço com excelente expansibilidade, o qual possui uma composição de aço que compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,45%, Si: 0,3 a 3,5%, Mn: 0, 5 a 5%, P: inferior ou igual a 0, 03%, S: inferior ou igual a 0,01%, Al solúvel: 0, 01 a 0, 8% (superior ou igual a 0, 1% no caso em que o teor de Si é inferior a 1,5%), N: inferior ou igual a 0, 05%, O: inferior ou igual a 0, 01%, e sendo que o saldo é Fe e impurezas, em que o aço tem uma resistência à tensão de 600MPa ou mais e um alongamento uniforme que satisfaz a seguinte fórmula (1).
[0017] u-el^28 - 0.0075TS ------- (1), [0018] em que u-el refere-se a alongamento uniforme (%), e TS refere-se à resistência à tensão (MPa): [0019] [2] O tubo de aço com excelente expansibilidade descrito no item [1] acima, o qual possui uma composição de aço que compreende, ainda, em % em massa, um ou mais elementos selecionados a partir de Cr: inferior ou igual a 1,5% e Cu: inferior ou igual a 3,0%.
[0020] [3] O tubo de aço com excelente expansibilidade descrito no item [1] ou [2] acima, o qual possui uma composição de aço que compreende, ainda, em % em massa, Mo: inferior ou igual a 1%.
[0021] [4] O tubo de aço com excelente expansibilidade descrito em quaisquer um dos itens [1] a [3] acima, o qual possui uma composição de aço que compreende, ainda, em % em massa, Ni: inferior ou igual a 2%.
[0022] [5] O tubo de aço com excelente expansibilidade descrito em quaisquer dos itens [1] a [4] acima, o qual possui uma composição de aço que compreende, ainda, em % em massa, ao menos um elemento selecionado a partir de Ti: inferior ou igual a 0,3%, Nb: inferior ou igual a 0, 3%, V: inferior ou igual a 0, 3%, Zr: inferior ou igual a 0, 3%, e B: inferior ou igual a 0,01%.
[0023] [6] O tubo de aço com excelente expansibilidade descrito em quaisquer dos itens [1] a [5] acima, o qual possui uma composição de aço que compreende, ainda, em % em massa, ao menos um elemento selecionado a partir de Ca: inferior ou igual a 0, 01%, Mg: inferior ou igual a 0,01%, e REM: inferior ou igual a 1, 0%.
[0024] [7] O tubo de aço com excelente expansibilidade descrito em quaisquer dos itens de [1] a [6], em que o tubo de aço possui um alongamento uniforme que satisfaz a seguinte fórmula (2).
[0025] u-el^29,5 - 0.0075TS ------- (2), [0026] em que u-el refere-se a alongamento uniforme (%), e TS refere-se à resistência à tensão (MPa): [0027] [8] Um método para a produção de um tubo de aço com excelente expansibilidade, que compreende as etapas de: [0028] aquecimento do tubo de aço, o qual tem uma composição de aço descrita em qualquer um dos itens [1] a [6] acima a uma temperatura de 700 a 790° C, e [0029] resfriamento forçado do tubo de aço até uma temperatura inferior a ou igual a 100° C através de um instrumento de resfriamento cuja habilidade de resfriamento estimada pela taxa de resfriamento de 700 a 500° C é superior ou igual a 100° C/min.
[0030] [9] Um método para a produção de um tubo de aço com excelente expansibilidade, que compreende as etapas de: [0031] aquecer o tubo de aço, o qual tem uma composição de aço descrita em qualquer um dos itens [1] a [6] acima a uma temperatura de 700 a 790°C, [0032] resfriamento forçado do tubo de aço até uma temperatura de 250 a 450°C através de um instrumento de resfriamento cuja habilidade de resfriamento estimada pela taxa de resfriamento de 700 a 500°C a 700 é superior ou igual a 100°C/min.
[0033] embebimento do tubo de aço a uma temperatura de 250 a 450°C por 10 minutos ou mais e, então, [0034] resfriamento do tubo de aço até a temperatura ambiente.
[0035] [10] Um método para a produção de um tubo de aço com excelente expansibilidade, que compreende as etapas de: [0036] aquecer o tubo de aço, o qual tem uma composição de aço descrita em qualquer um dos itens [1] a [6] acima a uma temperatura de 700 a 790°C, [0037] resfriamento forçado do tubo de aço até uma temperatura de acima de 250 a 450°C através de um instrumento de resfriamento cuja habilidade de resfriamento estimada pela taxa de resfriamento de 700 a 500°C a 700 é superior ou igual a 100°C/min, [0038] resfriamento controlado do tubo de aço a partir de uma temperatura de acabamento do resfriamento forçado a 250°C a uma taxa de resfriamento inferior a ou igual a 10°C/min, e, então, [0039] resfriamento do tubo de aço até a temperatura ambiente.
EFEITO DA INVENÇÃO
[0040] No processo de expansão do tubo, mesmo em uma ampla razão de expansão, através do uso de um tubo de aço na presente invenção, não há problemas como a porção ampla de dobramento ou porção perfurada devido ao adelgaçamento do tubo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0041] A Figura 1 é uma vista que mostra a relação entre a resistência à tensão e o alongamento uniforme para a presente invenção e métodos comparativos.
MELHOR MANEIRA DE EXECUTAR A INVENÇÃO
[0042] O tubo de aço na presente invenção tem uma expansibilidade de tubo superior, apesar da alta resistência à tensão de mais de ou igual a 600MPa. Ademais, o método para a produção de um tubo de aço na presente invenção apresenta o método que compreende a fabricação de um tubo de aço com uma composição química determinada e o termotratamento em uma determinada condição a fim de aperfeiçoar a expansibilidade do tubo de aço. Em primeiro lugar, a composição química da presente invenção será descrita abaixo e, então, a condição de termotratamento e os motivos para as restrições irão ser descritos.
[0043] 1. Composição química [0044] C: 0,1 a 0,45% [0045] O carbono é um elemento essencial para determinar a resistência do material. Ou seja, C tem a função de aperfeiçoar o alongamento uniforme através do aumento da diferença da resistência entre fases mais maleáveis e mais duras. Para alcançar esse efeito, um teor de C superior ou igual a 0,1% é necessário. Ao contrário, o teor que excede 0,45% deteriora a tenacidade devido ao endurecimento excessivo da fase mais dura. Portanto, o teor de C é regulado para 0,1 a 0,45%. Um limite inferior favorável é 0,15%, mais favorável é 0,25% e adicionalmente desejável é 0,35%.
[0046] Si: 0,3 a 3, 5% [0047] O silício é um elemento importante para alcançar o amplo alongamento uniforme já que o Si contribui para estabilizar uma fase mais maleável e certamente obtém a fase mais maleável. Para alcançar esse efeito, um teor de 0,3% ou mais é necessário. Ao contrário, a adição excessiva de Si deteriora a trabalhabilidade a quente, portanto, o teor de Si não deve ser regulado para 0,3 a 3,5 %. A fim de garantir um alongamento uniforme suficientemente amplo, o limite inferior favorável de Si deve ser 1,5%, porém, mais favoravelmente, o limite inferior é de 2,1%. No caso em que o teor de Al solúvel é inferior a 0,1%, o teor de Si deve ser de 1,5% ou mais.
[0048] Mn: 0,5 a 5% [0049] O manganês também é um importante elemento para manter um amplo alongamento uniforme através da estabilização da fase mais maleável, além do efeito de reforço através do endurecimento por têmpera aperfeiçoado. Para alcançar esses efeitos, um teor de 0,5% ou mais é necessário. Ao contrário, uma adição excessiva superior a 5% introduz deterioração de tenacidade, portanto, o teor de Mn foi regulada para 0,5 a 5%. Um limite inferior favorável é de 1,0% e um limite inferior mais favorável é de 2,5%. E um limite inferior favorável adicional é 3,5%.
[0050] P: inferior ou igual a 0,03% [0051] O fósforo deteriora a tenacidade através de um decréscimo em adesão intergranular, e o teor deve ser diminuído o máximo possível. Entretanto, a diminuição excessiva do teor de P introduz um aumento no custo do processo de fabricação do aço, portanto, partindo de ambos os aspecto da conservação da tenacidade e da preocupação com o custo, o limite superior foi regulado para 0,03%. O limite superior admissível foi determinado como 0,04%. Em vista da conservação de uma tenacidade suficiente, o limite superior favorável é de 0,02%, e o limite superior mais favorável deve ser 0,015%.
[0052] S: inferior ou igual a 0,01% [0053] O enxofre deteriora a tenacidade através de um decréscimo em adesão intergranular, e, de modo favorável, o teor deve ser diminuído o máximo possível. Entretanto, o decréscimo excessivo do teor de S introduz um aumento no custo no processo de fabricação do aço. Portanto, a partir de ambos os aspecto da conservação da tenacidade e da preocupação com a comercialização, o limite superior admissível foi regulado para 0,01%. Em vista da conservação de uma tenacidade suficiente, o limite superior favorável é de 0,005%, e o limite superior mais favorável deve ser 0,002%.
[0054] Al solúvel: 0,01 a 0, 8% (superior ou igual a 0,1% no caso em que o teor de S é inferior a 1,5%) [0055] O alumínio é necessário para a desoxidação e também possui a função de aperfeiçoar o alongamento uniforme através da estabilização da fase mais maleável. O efeito de estabilização e o bom alongamento uniforme são obtidos quando o teor de Al solúvel é 0,01% ou mais. Quando o teor é muito pequeno, se torna difícil obter efeito de aperfeiçoamento suficientes. Se o teor é 0,1% ou mais, os efeito de aperfeiçoamento suficientes são alcançados. Mesmo quando o teor de Al solúvel é 0,01% ou mais e menos do que 0,1%, os efeitos de aperfeiçoamento suficientes são obtidos caso o Si de 1,5% ou mais seja adicionado. Quando o teor de Al solúvel excede 0,8%, os agrupamentos de inclusão não metálicos são formados no processo de fabricação do aço, resultando na deterioração da tenacidade. Portanto, o teor de Al solúvel é regulado para 0,01 a 0,8%. No caso em que o teor de Si é inferior a 1,5%, o teor de Al solúvel deve ser de 0,1% ou mais. Em vista da conservação do alongamento uniforme, o limite inferior favorável do Al solúvel é 0,2%, e o limite inferior favorável é 0,3%.
[0056] N: inferior ou igual a 0. 05% [0057] O limite superior de N como impurezas foi determinado como 0,05%, devido ao fato de que N deteriora a tenacidade.
[0058] O: inferior ou igual a 0. 01% [0059] O limite superior de O como impurezas foi determinado como 0,01%, devido ao fato de que O deteriora a tenacidade.
[0060] Um tubo de aço na presente invenção compreende os elementos de liga supramencionados e o saldo entre Fe e as impurezas. Um tubo de aço na presente invenção pode conter, ao invés de uma parte de Fe, os seguintes elementos, a fim de aperfeiçoar diversas propriedades.
[0061] Cr: inferior ou igual a 1.5% [0062] O cromo não é um elemento essencial, porém, sua adição pode reforçar o tubo de aço através da estabilização da fase mais dura através da interação com átomos de C, além do efeito de aperfeiçoamento para o endurecimento por têmpera. Desse modo, o Cr pode ser usado com o propósito de reforço. Um efeito marcado é obtido quando o teor é de 0,1% ou mais, entretanto, uma adição excessiva introduz uma deterioração da tenacidade. Portanto, quando o Cr é usado, o teor deve ser favoravelmente inferior ou igual a 1,5%.
[0063] Cu: inferior ou igual a 3. 0% [0064] O cobre não é um elemento essencial, porém, sua adição pode reforçar o tubo de aço através do endurecimento por precipitação durante o resfriamento lento ou conservação isotérmica. O efeito de reforço marcado é obtido quando o teor é 0,3% ou mais. Entretanto, uma adição excessiva introduz uma deterioração da tenacidade e na trabalhabilidade a quente. Portanto, quando o Cu é usado, o teor deve ser favoravelmente inferior ou igual a 3,0%. A fim de manter uma boa trabalhabilidade a quente, uma adição combinada com Ni é desejável.
[0065] Mo: inferior ou igual a 1 %.
[0066] O molibdênio não é um elemento essencial, porém, sua adição pode aperfeiçoar a resistência à corrosão em circunstâncias de campo de óleo. Portanto, quando uma maior resistência à corrosão é necessária em um tubo de aço, a adição de Mo é útil. O efeito marcado é obtido quando o teor é 0,05% ou mais. Entretanto, a adição excessiva introduz a deterioração na tenacidade, portanto, quando o Cr é usado, o teor deve ser, de modo favorável, inferior ou igual a 1%.
[0067] Ni: inferior ou igual a 2%.
[0068] O níquel não é um elemento essencial, porém, sua adição pode contribuir para manter um amplo alongamento uniforme através da estabilização da fase mais maleável. Um efeito marcado para a estabilização da fase mais maleável é obtido quando o teor é 0,1% ou mais. Entretanto, há um aumento excessivo no custo, desse modo, quando Ni é usado, o teor deve ser favoravelmente inferior ou igual a 1,5%, e, mais favoravelmente, o limite superior é de 1,0%.
[0069] Um ou mais elementos selecionados a partir de Ti < 0,3%, Nb < 0,3%, V < 0,3%, Zr < 0,3% e B < 0,01%.
[0070] Titânio, Nióbio, Vanádio e Zircônio não são elementos essenciais. Além de um ou mais dentre os selecionados a partir desses elementos, a estrutura granular de um tubo de aço é refinada por sua precipitação de carbonitretos, resultando no aperfeiçoamento da tenacidade. Tais efeitos são marcados quando a quantidade dos um ou mais elementos é de 0,003% ou mais. Ao contrário, uma adição excessiva resulta em uma deterioração da tenacidade. Portanto, no caso em que se usa um ou mais elementos selecionados a partir de Ti, Nb, V e Zr, o teor de cada elemento deve ser favoravelmente inferior ou igual a 0,3%.
[0071] O boro não é um elemento essencial, porém, sua adição pode aperfeiçoar a tenacidade do tubo de aço através do aumento da coesão intergranular. Tais efeito são marcados quando o teor é superior ou igual a 0,0005%. Ao contrário, a adição excessiva introduz a formação de carboreto nos contornos do grão, resultando na deterioração da tenacidade. Portanto, quando o B é usado, o teor deve ser favoravelmente inferior ou igual a 0,01%.
[0072] Um ou mais elementos selecionados a partir de Ca< 0,01%, Mg <0,01% e REM < 1,0% [0073] Cálcio, Magnésio e REM (metal terras raras) não são elementos essenciais, porém, a adição desses elemento pode aperfeiçoar a trabalhabilidade a quente e pode ser eficaz no caso em que o tubo de aço é produzido através de uma usinagem a quente severa. O efeito de aperfeiçoamento para a trabalhabilidade a quente é marcada quando o teor de cada elemento é superior ou igual a 0,0005%. Ao contrário, a adição excessiva diminui a precisão de superfície na porção rosqueada. Portanto, no caso em que se usa um ou mais elementos selecionados a partir de Ca, Mg e REM, o teor de cada elemento deve ser favoravelmente inferior ou igual a 0,01%, 0,01% e 1,0%, respectivamente. A adição complexa de duas ou mais desses elementos pode resultar em um aperfeiçoamento adicional na trabalhabilidade a quente.
[0074] Em que o REM é um termo coletivo que mostra 17 tipos de elementos, isto é, Sc, Y e elementos lantanóides, e o teor de REM refere-se um total de elementos supramencionados.
[0075] 2. Método para produção [0076] (1) Fabricação de aço e produção do tubo [0077] Os métodos de fabricação de aço e de produção do tubo na presente invenção não são limitados e os métodos usuais podem ser aplicados. Por exemplo, os métodos de produção do tubo incluem a produção de um tubo de aço sem costura, sendo que a soldagem por costura, após conformá-lo em um cilindro a partir de chapas de aço, ou similares podem ser adotados.
[0078] (2) Termotratamento [0079] A presente invenção pode fornecer um tubo de aço com excelente expansibilidade, na qual a expansão de tubo pode ser executada com uma ampla razão de expansão ao submeter um determinado termotratamento do tubo de aço à composição química supramencionada a fim de produzir um amplo alongamento uniforme. O processo do termotratamento é como se segue.
[0080] Temperatura de aquecimento: 700 a 790° C
[0081] Já que a temperatura de aquecimento é muito baixa, um bom efeito de endurecimento por têmpera não pode ser obtido, portanto, o material deve ser aquecido a temperaturas superiores ou iguais a 700° C. Ao contrário, já que uma alta temperatura de aquecimento diminui ou reduz a fase de ferrita em uma fase mais maleável, o limite superior deve ser inferior ou igual a 790° C. O tempo de permanência, o qual não é limitado na presente invenção, deve ser, favoravelmente, superior ou igual a 5 minutos e inferior ou igual a 60 minutos.
[0082] Taxa de resfriamento: taxa média de resfriamento superior ou igual a 100° C/min na faixa de temperatura de 700 a 500° C.
[0083] Devido ao resfriamento forçado do tubo de aço aquecido até uma temperatura inferior ou igual a 100° C através de um instrumento de resfriamento cuja habilidade de resfriamento estimada pela taxa de resfriamento de 700 a 500° C é superior ou igual a 100° C/min, a microestrutura do tubo de aço se transforma em microestruturas misturadas, nas quais a perlita, bainita ou matensita mais duras são dispersas minuciosamente no interior da matriz de ferrita mais maleável. Isso resulta em um alongamento uniforme amplamente aperfeiçoado em termos da microestrutura misturada com fases mais maleáveis e mais duras.
[0084] Em um caso em que um tubo de aço é submetido continuamente a resfriamento forçado sem alterar os meios de resfriamento, a taxa de resfriamento é diminuída através do decréscimo da temperatura. Na presente invenção, o resfriamento forçado até cerca de 100° C com uma condição de resfriamento na qual a taxa média de resfriamento na faixa de temperatura de 700 a 500° C é 100° C/min ou é suficiente para alcançar o objetivo. Um taxa de resfriamento inferior a 100° C/min pode ser adotada na faixa de temperatura abaixo de 500° C.
[0085] Além disso, o encharque subsequente à interrupção do resfriamento forçado a uma temperatura de 450 a 250° C promove a formação de austenita residual e introduz um efeito de endurecimento por trabalho marcado, resultando em um alongamento uniforme bastante aperfeiçoado. A fim de obter o suficiente desse efeito, o tempo de permanência favorável deve ser superior ou igual a 10 min. Após o encharque, qualquer padrão de resfriamento, de resfriamento forçado e de resfriamento de ar pode ser adotado. Um efeito similar pode ser obtido por um resfriamento lento a uma taxa de resfriamento de 10° C/min ou menos na faixa de temperatura a partir da temperatura de acabamento do resfriamento forçado a 250°C, ao invés do encharque, subsequente à interrupção do resfriamento forçado a uma temperatura de acima de 250°C, porém, não superior a 450°C, cujo processo de aquecimento também promove a formação de austenita residual. Após o resfriamento lento, qualquer padrão de resfriamento, de resfriamento forçado e de resfriamento de ar pode ser adotado.
[0086] Outros: [0087] A preparação, a qual é basicamente desnecessária na presente invenção, pode ser conduzida a baixas temperaturas, a ou abaixo de 500° C.
[0088] Exemplos [0089] Os aços que possuem composições químicas mostradas na Tabela 1 foram fundidos, forjados a quente e laminados a quente em amostras de placa de 10mm em espessura, 120mm de largura e 330mm de comprimento. Após os termotratamentos, mostrados na Tabela 2, as amostras de tensão com um diâmetro de calibre de 4mm foram preparadas e a resistência à tensão e o alongamento uniforme foram medidos através da testagem da tensão. f"*] ^ Fora do método da presente invenção, [#lj · Caso sem manutenção isotérmica, após interromper o resfriamento forçado na região de temperatura de 250 a 450ftC
[0090] Os números de teste de 1 a 26 são dos métodos da presente invenção e os números de teste de 27 a 36 são dos métodos de comparação. Nos números de 27 a 30 dos métodos de comparação, as composições químicas do aço estão fora da presente invenção. Nos números 31 a 36 dos métodos de comparação, os processos de produção são da presente invenção, muito embora suas composições químicas satisfaçam a presente invenção. No número de teste 37, o resfriamento brusco e a preparação convencionais foram conduzidos ao aço, satisfazendo a composição química composição.
[0091] Os resultados dos exemplos da presente invenção, os métodos de comparação e um método convencional, mostrados na Tabela 2, são ilustrados na Figura 1.
[0092] Conforme mostrado na Tabela 2 e na Figura 1, as amostras dos métodos da presente invenção mostraram uma ampla resistência à tensão, TS (MPa), de 600MPa ou mais. Nos exemplos da presente invenção, os alongamentos uniformes, u-el (%), satisfizeram a seguinte fórmula (1) e também satisfizeram a fórmula (2), a qual é uma relação favorável, que mostra o alongamento uniforme superior.
[0093] u-el ^28 - 0.0075TS ------ (1) [0094] u-el^29,5 - 0,0075TS ------- (2) [0095] Enquanto que, nos métodos de comparação e em um método convencional (número de teste 27), a resistência à tensão era muito baixa mesmo quando o alongamento uniforme foi aceitável ou o alongamento uniforme foi muito baixo mesmo quando a resistência à tensão foi aceitável, mostrando um desempenho insatisfatório aplicado a um tubo de aço do poço de óleo.
Aplicabilidade industrial [0096] De acordo com a presente invenção, um tubo de aço com excelente expansibilidade pode ser produzido com um bom desempenho de custo, em comparação aos métodos convencionais. Portanto, já que o tubo de aço da presente invenção pode ser expandido com uma alta razão de expansão, sem qualquer porção perfurada devido ao adelgaçamento local ou amplo dobramento do tubo, se torna possível desenvolver um poço de óleo ou um poço de gás com um bom desempenho de custo, resultando na contribuição para um suprimento estável de energia no mundo.
REIVINDICAÇÕES

Claims (6)

1. Tubo de aço, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de aço possui uma composição de aço que compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,45%, Sí; 0,3 a 3,5%, Mn: 0,5 a 5%, P: inferior ou igual a 0,03%, S: inferior ou igual a 0,01%, Al solúvel; 0,169 a 0,8%, N; inferior ou igual a 0,05%, O; inferior ou igual a 0,01%, e opcionalmente ao menos um elemento selecionado a partir de ao menos um dentre os Grupos (A) a (E) especificados abaixo, e sendo que o saldo ê Fe e impurezas, em que o aço tem uma microestrutura misturada que compreende ferríta e um ou mais dos selecionados a partir de perlita, bainita e martensita, e o aço tem uma resistência à tensão de 600MPa ou mais e um alongamento uniforme que satisfaz a seguinte fórmula (1): u-el íi 28 - 0,0075TS — (1), em que u-el refere-se a alongamento uniforme (%), e TS refere-se à resistência à tensão (MPa): em que o Grupo (A) de elementos é Cr: inferior ou igual a 1,5% e Cu: inferior ou igual a 3,0%; em que o Grupo (B) de elementos ê Mo: inferior ou igual a 1%; em que o Grupo (C) de elementos é Ni: inferior ou igual a 2%; em que o Grupo (D) de elementos ê Ti: inferior ou igual a 0,3%, Nb: inferior ou igual a 0,3%, V: inferior ou igual a 0,3%, Zr: inferior ou igual a 0,3%, e B: inferior ou igual a 0.01%; em que o Grupo (E) de elemento é: Ca: inferior ou igual a 0,01%, Mg: inferior ou igual a 0,01%, e REM: inferior ou igual a 1.0%.
2. Tubo de aço, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de aço possui um alongamento uniforme que satisfaz a seguinte fórmula (2): u-el > 29,5 - 0,ÜÜ75TS — (2), em que u-el refere-se a alongamento uniforme (%), e TS refere-se ã resistência à tensão (MPa):
3, Tubo de aço, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a microestrutura misturada compreende, ainda, austeníta resídua
4, Método para a produção de um tubo de aço, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de; (a) aquecer o tubo de aço que tem uma composição de aço que compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,45%, Si: 0,3 a 3,5%, Mn: 0,5 a 5%, P: inferior ou igual a 0,03%, S: inferior ou igual a 0,01%, Al solúvel: 0,169 a 0,8%, N: inferior ou igual a 0,05%, O: inferior ou igual a 0,01%, e opcionalmente ao menos um elemento selecionados a partir de ao menos um dentre os Grupos (A) a (E) especificados abaixo e sendo que o saldo é Fe e impurezas. em que o Grupo (A) de elementos é Cr: inferior ou igual a 1,5% e Cu: inferior ou igual a 3.0%; em que o Grupo (B) de elementos é Mo: inferior ou igual a 1%; em que o Grupo (C) de elementos é Ni: inferior ou igual a 2%; em que o Grupo (D} de elementos é Ti: inferior ou igual a 0,3%, Nb: inferior ou igual a 0,3%, V: inferior ou igual a 0,3%, Zr: inferior ou igual a 0,3%, e B: inferior ou igual a 0,01%; em que o Grupo (E) de elemento é: Ca: inferior ou igual a 0,01%, Mg: inferior ou igual a 0,01%, e REM; inferior ou igual a 1,0%, a uma temperatura de 700 a 790°C( e (b) realizar o resfriamento forçado do tubo de aço até uma temperatura inferior ou igual a 100 C, em que o tubo de aço é submetido a resfriamento forçado com uma taxa de resfriamento superior ou igual a 10üG/rrim a uma temperatura na faixa de 700 a 500'::C.
5. Método para a produção de um tubo de aço, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (a) aquecer o tubo de aço que tem uma composição de aço que compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,45%, Si: 0,3 a 3,5%, Mn: 0,5 a 5%, P: inferior ou igual a 0,03%, S: inferior ou igual a 0,01%, Al solúvel: 0,01 a 0,8% (superior ou igual a 0,1% no caso em que o teor de Si é inferior a 1,5%), N: inferior ou igual a 0,05%, O: inferior ou igual a 0,01%, e opcionalmente ao menos um elemento selecionados a partir de ao menos um dentre os Grupos (A) a (E) especificados abaixo e sendo que o saldo é Fe e impurezas, em que o Grupo (A) de elementos é Cr: inferior ou igual a 1,5% e Cu: inferior ou igual a 3.0%; em que o Grupo (B) de elementos ê Mo: inferior ou igual a 1%; em que o Grupo (C) de elementos ê Ni: inferior ou igual a 2%; em que o Grupo (D) de elementos é Ti: inferior ou igual a 0,3%, Nb: inferior ou igual a 0,3%, V: inferior ou igual a 0,3%, Zr: inferior ou igual a 0,3%, e B: inferior ou igual a 0.01%; em que o Grupo (E) de elemento é: Ca: inferior ou igual a 0,01%, Mg: inferior ou igual a 0,01%, e REM: inferior ou igual a 1,0%, a uma temperatura de 700 a 790t:C, (b) realizar o resfriamento forçado do tubo de aço até uma temperatura de 250 a 450 C, em que o tubo de aço é submetido a resfriamento forçado com uma taxa de resfriamento superior ou igual a 100 C/mi π a uma temperatura na faixa de700 a 500cC, (c) encharcar o tubo de aço a uma temperatura de 250 a 450 C por 10 minutos ou mais e, então, (d) realizar o resfriamento do tubo de aço até a temperatura ambiente.
6. Método para a produção de um tubo de aço, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (a) aquecer o tubo de aço que tem uma composição de aço que compreende, em % em massa, C: 0,1 a 0,45%, Si: 0,3 a 3,5%, Mn: 0,5 a 5%, P: inferior ou igual a 0,03%, S: inferior ou igual a 0,01%, Al solúvel: 0,01 a 0,8% (superior ou igual a 0,1% no caso em que o teor de Si é inferior a 1,5%), N: inferior ou igual a 0,05%, O: inferior ou igual a 0,01%, e opcionalmente ao menos um elemento selecionados a partir de ao menos um dentre os Grupos (A) a (E) especificados abaixo e sendo que o saldo é Fe e impurezas, em que o Grupo {A) d# elementos é Gr: inferior ou igual a 1,5% e Cu: inferior ou igual a 3,0%; em que o Grupo (B) de elementos é Mo: inferior ou igual a 1%; em que o Grupo (C) de elementos é Ni: inferior ou igual a 2%; em que o Grupo (D) de elementos é Π: inferior ou igual a 0,3%, Nb: inferior ou igual a 0,3%, V: inferior ou igual a 0,3%, Zr: inferior ou igual a 0,3%, e B: inferior ou igual a 0.01%; em que o Grupo (E) de elemento é: Ca: inferior ou igual a 0,01%, Mg: inferior ou igual a 0,01%, e REM: inferior ou igual a 1,0%, a uma temperatura de 700 a 790cC, (b) realizar o resfriamento forçado do tubo de aço até uma temperatura acima de 250 a 450nC, em que o tubo de aço é submetido a resfriamento forçado com uma taxa de resfriamento superior ou igual a 100 C/min a uma temperatura na faixa de 700 a 500'::C, (c) realizar o resfriamento controlado do tubo de aço a partir de uma temperatura de acabamento do resfriamento forçado a 250 C a uma taxa de resfriamento inferior a ou igual a 10°C/min, e, então,(d) resfriar o tubo de aço até a temperatura ambiente.
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