BRPI0915520B1

BRPI0915520B1 - chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso

Info

Publication number: BRPI0915520B1
Authority: BR
Inventors: Asahi Hitoshi; Sawamura Mitsuru; Hara Takuya; Muraki Taro
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2019-12-10
Also published as: CN102057070B; JPWO2009148193A1; BRPI0915520A2; CN102057070A; JP4719313B2; WO2009148193A1

Abstract

chapa de aço com excelente resistência à fermentação e tubo de aço para uso com tubos alinhados uma chapa de aço com excelente resistência à fermentação e, ainda, um tubo de aço para uso com tubos alinhados são propostos. a chapa de aço e o tubo de aço contêm, em% em massa, c: 0,01 a o, 08%; si: 0,10 a 0,50%; mn: 1,00 a 1,50%; ti: 0,005 a 0,030%; nb: 0,01% a menos de 0,04%, e ca: 0,001 o a 0,0040%, limitados a p: 0,015% ou menos; s: 10 0,0008% ou menos; 0: 0,0020% ou menos, e ai: 0,040% ou menos, e têm um restante de fe e impurezas, têm ainda teores(% em massa) de ai e si de ai menor igual a 0,005% e 0,25% menor igual a si, atendem a ai > 0,005% e ai + o, 1 si menor igual a 0,03%, e têm ainda teores(% em massa) de s, o, si, e ca que atendem a s/ca menor igual a 0,33 e o/si menor igual a 0,005.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO COM RESISTÊNCIA À CORROSÃO EM MEIO SULFUROSO".

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço de alta resistência com excelente resistência à trinca induzida por hidrogênio em um ambiente que inclui sulfeto de hidrogênio (H2S), ou seja, resistência à corrosão em meio sulfuroso, e ainda a um tubo de aço de alta resistência para uso em tubulações, principalmente usadas para o transporte de petróleo, gás natural, etc.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O tubo de aço usado para tubulações que transportam petróleo sulfuroso e gás ácido incluindo sulfeto de hidrogênio e a chapa de aço usada para instalações auxiliares de oleodutos requerem resistência à corrosão em meio sulfuroso. Observa-se que a “resistência à corrosão em meio sulfuroso" é a resistência à fissura induzida por hidrogênio (resistência HIC) e resistência à fissuração mecanoquímica (resistência SSC) em ambientes corrosivos contendo sulfeto de hidrogênio. Além disso, a partir do ponto de vista do aperfeiçoamento da eficiência de transporte e redução de custos por meio de uma maior finura, etc., uma resistência maior da chapa de aço é promovida. A chapa de aço é também requerida no sentido de oferecer maior tenacidade considerando o uso em locais árticos.

[003] Para lidar com essas questões, métodos de produção de uma chapa de aço de alta resistência aperfeiçoada em tenacidade à baixa temperatura e resistência à corrosão em meio sulfuroso são propostos, por exemplo, nas PLTS 1 e 2. Estes reduzem os teores de C e Al e aumentam o Ti de modo a suprimir a fragilidade devido às fases duras, promover a transformação intragrãos, e suprimir a queda na tenacidade. Além disso, eles reduzem a quantidade de S_e adicionam Ca para controlar a formação de MnS e melhorar a resistência à corrosão em meio sulfuroso [004] Além disso, o Mn alongado na direção de laminação da chapa de aço se torna uma causa da queda na resistência à corrosão em meio sulfuroso, portanto a supressão do alongamento do MnS na chapa de aço por meio do controle da quantidade de Ca, a quantidade de O, e a quantidade de S é, por exemplo, proposta nas PLTs 3 e 4. Além disso, a chapa de aço ou o tubo de aço, que suprime o engrossamento não somente das inclusões baseadas em sulfeto, como o MnS, mas também das inclusões baseadas em Nb, Ti, C, N, servindo como os pontos de partida da HIC, é, por exemplo, proposta no PLT 5.

LISTA DE CITAÇÕES

[005] Literatura de Patente: [006] PLT 1 - Publicação da Patente Japonesa (A) N. 06-293918 [007] PLT 2 - Publicação da Patente Japonesa (A) N. 07-233415 [008] PLT 3 - Publicação da Patente Japonesa (A) N. 07-242944 [009] PLT 4 - Publicação da Patente Japonesa (A) N. 2000-109947 [0010] PLT 5 - Publicação da Patente Japonesa (A) N. 2006-63351 SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Problema da Técnica [0011] Ao reduzir a quantidade de S e ao adicionar Ca de modo a suprimir o alongamento do MnS, torna-se possível melhorar a resistência à corrosão em meio sulfuroso da chapa de aço. No entanto, mesmo se baixar o S, por exemplo, por vezes ocorre trinca devido à HIC na parte da chapa de aço ou do tubo de aço espesso. A presente invenção foi feita em consideração a esta situação e tem como seu objeto a provisão de uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso e ainda de um tubo de aço para uso em tubulações.

Solução do Problema [0012] Os inventores fizeram estudos no sentido de esclarecer as causas nas quais a HIC ocorre na chapa de aço na qual a quantidade de S é reduzida e de Ca é aumentada. Como resultado, eles descobriram que, apesar da quantidade de S ser reduzida a 8 ppm ou menos e da adição de Ca na chapa de aço, a HIC se inicia a partir do MnS alongado a mais de 50 μm. Portanto, os inventores ainda estudaram as causas e concluíram que isto se deve à desoxidação insuficiente e à formação de óxidos pelo Ca e pelo engrossamento do MnS.

[0013] Além disso, eles aprenderam que, ao adicionar Al para o reforço da desoxidação, um constituinte de martensita - austenita (MA) facilmente se forma e, em particular, a tenacidade cai na zona afetada pelo calor de solda (ZTA). Os inventores reduziram o Al, adicionaram uma quantidade adequada de Si para reforçar a desoxidação e, deste modo, foram bem-sucedidos na supressão do alongamento de MnS quando tenacidade é requerida.

[0014] A presente invenção foi feita com base nesta descoberta e tem como seu fator principal o seguinte: (1) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso contendo, em % em massa: C: 0,01 a 0,08% Si: 0,10 a 0,50% Mn: 1,00 a 1,50% Ti: 0,005 a 0,030% Nb: 0,01% a menos do que 0,04%, e Ca: 0,0010 a 0,0040%, limitada a: P: 0,015% ou menos, S: 0,0008% ou menos, O: 0,0020% ou menos, e Al: 0,040% ou menos, e - tendo um restante de Fe e impurezas, tendo ainda teores (% em massa) de Al e Si que atendem a ambos dentre: Al < 0,005% e 0,25% < Si, ou, Al > 0,005% e Al + 0,1 Si > 0,03%, e tendo ainda teores (% em massa) de S, O, Si, e Ca que atendem a: S/Ca < 0,33 e O/Si < 0,005. (2) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com o item (1) acima, na qual a quantidade de Al é limitada, em % em massa, a 0,0200% ou menos. (3) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com os itens (1) ou (2) acima, na qual a quantidade de Al é limitada, em % em massa, a 0,0050% ou menos. (4) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com o item (3) acima, na qual a quantidade de Si é, em % em massa, de 0,25 a 0,40%. (5) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (4) acima, na qual a quantidade de Nb é, em % em massa, de 0,01 a 0,02%. (6) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (5), na qual a quantidade de Ca é, em % em massa, de 0,0020 a 0,0040%. (7) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (6) acima, na qual a quantidade de N é limitada, em % em massa, a 0,008% ou menos. (8) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (7) acima, contendo ainda, em % em massa, B: 0,0020% ou menos. (9) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (8) acima, contendo ainda, em % em massa, V: 0,10% ou menos. (10) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (9) acima, contendo ainda, em % em massa, um ou ambos dentre: Mg: 0,01% ou menos, e REM: 0,05% ou menos. (11) Uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (10) acima, contendo ainda, em % em massa, um ou mais dentre: Mo: 0,05 a 0,5% Ni: 0,05 a 0,5% Cu: 0,05 a 0,5% e Cr: 0,05 a 0,5%. (12) Uma chapa de aço para uso em tubulações com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, na qual o material base compreende uma chapa de aço com excelente resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (11) acima.

Efeitos Vantajosos da Invenção [0015] A presente invenção reduz a quantidade de S e adiciona um agente desoxidante adequado de modo a reduzir a quantidade de O (oxigênio) e adiciona ainda uma quantidade adequada de Ca de modo a suprimir o alongamento do MnS. Devido à presente invenção, é possível prevenir com segurança a ocorrência de trinca devido à HIC da chapa de aço e do tubo de aço. Além disso, ao se reduzir a quantidade de Al, torna-se possível melhorar a tenacidade da ZTA. Portanto, de acordo com a presente invenção, torna-se possível prover uma chapa de aço e um tubo de aço para uso em tubulações excelentes em resistência à corrosão em meio sulfuroso e adicionalmente tenacidade de ZTA. A presente invenção é extremamente notável em sua contribuição à indústria.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] A figura 1 é uma vista mostrando um exemplo de MnS alongado na direção de laminação.

[0017] A figura 2 é uma vista mostrando a relação entre o tamanho máximo do MnS da chapa de aço e o S/Ca e O/Si.

[0018] A figura 3 é uma vista mostrando a faixa da quantidade de Si e a quantidade de Al da chapa de aço da presente invenção.

MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0019] A HIC que ocorre na chapa de aço com uma quantidade de S feito de 0,0003% e tendo 0,0025% de Ca adicionado começa no MnS alongado na direção de laminação presente na parte de segregação central. Observa-se que "%" indica a % em massa. O mesmo sendo verdadeiro a seguir.

[0020] Conforme ilustrado na figura 1, o tamanho do MnS alongado excede 50 μm. Observa-se que esta chapa de aço contém como ingredientes principais, além de S e Ca, 0,039% de C, 0,24% de Si, 1,20% de Mn, e 0,0021% de O (oxigênio) e ainda contém 0,006% ou menos de Al e 0,01% ou quase de Nb e Ti.

[0021] O fato de que mesmo reduzindo a quantidade de S e a quantidade de O e adicionando uma quantidade suficiente de Ca, MnS seria formado na peça de segregação central se a quantidade de oxigênio excedesse 0,0020% não poderia ter sido previsto.

[0022] Ou seja, este resultado significa que se a quantidade de oxigênio excede 0,0020%, a imobilização de S por Ca se torna insuficiente. Portanto, acredita-se ser suficiente reforçar a desoxidação.

Para reforçar a desoxidação, a adição de Al é eficaz. Por outro lado, se adicionar Al, devido ao aumento nas inclusões e na supressão da transformação intra-granular, uma queda na tenacidade de baixa temperatura é temida. Acredita-se que, devido ao aumento de Al, em particular, MA é formado na ZTA e, devido a isto, a tenacidade à baixa temperatura cai.

[0023] Portanto, os inventores tentaram obter tanto uma resistência à corrosão em meio sulfuroso como uma tenacidade à baixa temperatura por meio do aumento da quantidade de adição de Si a fim de reforçar a desoxidação. Por outro lado, Si é um elemento que baixa a tenacidade, assim eles estudaram o limite superior de quantidade de adição de Si.

[0024] Em termos específicos, eles produziram chapas de aço contendo C: 0,01 a 0, 08%; Mn: 1,00 a 1,50%; Ti: 0,005 a 0,030%, e Nb: 0,01% a menos do que 0,02%, limitadas a P: 0,015% ou menos e Al: 0,0050% ou menos, e alteradas nas quantidades de adição de Si e Ca e a quantidade de S e a quantidade de O por meio de laminação quente e mediram os tamanhos de MnS.

[0025] Eles levaram amostras dos locais das chapas de aço correspondentes à peça de segregação central (parte ½ na direção da espessura de chapa) e observaram o MnS sob um microscópio de varredura eletrônica (SEM). Eles mediram os tamanhos do MnS alongado na direção longitudinal e do MnS esférico presente em um campo de uma faixa de 50 mm quadrado. Eles mediram 15 locais de cada chapa de aço e usaram o tamanho máximo do MnS medido como o tamanho de MnS máximo das chapas de aço.

[0026] Como resultado, conforme mostrado na Figura 2, eles aprenderam que uma correlação é vista entre o tamanho máximo de MnS da chapa de aço e o S/Ca e O/Si. A partir da figura 2, observa-se que quando S/Ca > 0,33, mesmo se reduzindo o O/Si, não é possível suprimir o alongamento do MnS. Em oposição a isto, quando S/Ca < 0,33, juntamente com a queda do O/Si, um alongamento notável do MnS é suprimido. Quando o O/Si se torna 0,005 ou menos, observa-se que o tamanho máximo do MnS é suprimido para 20 μm ou menor.

[0027] Além disso, a resistência à corrosão em meio sulfuroso se correlaciona ao tamanho máximo do MnS. Caso atenda ao seguinte: S/Ca < 0,33 e O/Si < 0,005, observa-se que o tamanho máximo do MnS da chapa de aço é significativamente suprimido e a taxa de área de trinca (CAR) de trinca induzida por hidrogênio se torna 0%.

[0028] Além disso, os inventores estudaram em detalhe a relação entre a quantidade de Si e a quantidade de Al com a resistência à corrosão em meio sulfuroso e a tenacidade a ZTA. Em termos específicos, eles usaram chapas de aço contendo C: 0,01 a 0, 08%; Mn: 1,00 a 1,50%; Ti: 0,005 a 0,030%; Nb: 0,01% a menos do que 0,04%, e Ca: 0,0010 a 0,0040%, limitada a: P: 0,015% ou menos, S: 0,0008% ou menos, e O: 0,0020% ou menos, atendendo a: S/Ca < 0,33 e O/Si < 0,005. e alterada no teor de Si e no teor de Al para avaliação.

[0029] Eles produziram as chapas de aço por meio de laminação a quente, obtiveram amostras a partir das chapas de aço obtidas, e avaliaram as amostras quanto à resistência à corrosão em meio sulfuroso e tenacidade a ZTA. Para a resistência à corrosão em meio sulfuroso, eles estudaram as propriedades dos materiais das diferentes amostras nos ambientes do Método A TM0177-90 prescrito pelo NACE e mediram a razão de área de trinca (CAR). Além disso, para tenacidade a ZTA, eles obtiveram amostras das chapas de aço, trataram as mesmas em calor simulando o histórico de calor das ZTAs (reproduziram testes de ciclos térmicos), e submeteram as mesmas a testes de impacto de Charpy. Os testes de ciclos térmicos reproduzidos foram feitos por meio de calor de indução a 1400°C sob condições de um tempo de resfriamento de 800°C a 500°C de 38s. O teste de impacto de Charpy foi feito baseado em JIS Z 2242.

[0030] A relação da quantidade de Si e da quantidade de Al com tenacidade a ZTA e resistência à corrosão em meio sulfuroso será explicada qualitativamente. Em primeiro lugar, foi aprendido que, em uma faixa de uma quantidade de Si de 0,25 a 0,40% e uma quantidade de Al de 0,0050% ou menos (região 1 da figura 3), a chapa de aço é extremamente boa em tenacidade a ZTA e resistência à corrosão em meio sulfuroso. Em seguida, foi aprendido que em uma faixa de uma quantidade de Si de 0,10 a 0,50% e uma quantidade de Al de mais de 0,0200% (região 4 da figura 3), a resistência à corrosão em meio sulfuroso é extremamente boa, mas a tenacidade a ZTA cai ligeiramente.

[0031] Em seguida, foi aprendido que, em uma faixa de uma quantidade de Al de 0,005% ou menos e uma quantidade de Si acima de 0,40% a menos do que 0,50% e uma faixa de uma quantidade de Al de mais de 0,005% a 0,0200% e uma quantidade de Si de 0,25 a 0,50% (região 2 da Figura 3), a resistência à corrosão em meio sulfuroso é extremamente boa, mas a tenacidade a ZTA cai ligeiramente. Observa-se que a descoberta foi obtida que para aumentar a tenacidade a ZTA, o limite superior da quantidade de Si é de preferência de 0,40% ou menos. Além disso, foi aprendido que a tenacidade a ZTA da região 2 da Figura 3 é inferior à região 1, porém superior à região 4.

[0032] Além disso, foi aprendido que em uma faixa de uma quantidade de Si de 0,1% a menos que 0,25% e uma quantidade de Al de mais de 0,0050% a 0,02% e atendendo a Al + 0,1 Si > 0,03% (região 3 da Figura 3), uma resistência à corrosão em meio sulfuroso extremamente boa é obtida. Isto significa que, em uma faixa de uma quantidade de Si de 0,1% a menos do que 0,25% e uma quantidade de Al de mais de 0,0050% a 0,02%, a capacidade desoxidante de Al por % em massa é aproximadamente 10 vezes a capacidade desoxidante de Si.

[0033] Além disso, foi aprendido que a tenacidade a ZTA da região 3 é um pouco inferior do que na região 1, mas é ligeiramente melhor que na região 2 e na região 4. Foi aprendido que a resistência à corrosão em meio sulfuroso é um pouco melhor na região 1, região 2, e região 4 do que na região 3.

[0034] Por outro lado, foi aprendido que, em uma faixa na qual a quantidade de Al é de 0,0050% ou menos e a quantidade de Si é menor que 0,25% e, em uma faixa na qual uma quantidade de AL é maior que 0,0050% a 0,0200%, e uma quantidade de Si de 0,10% a menos que 0,25% e atendendo a Al + 0,1 Si < 0,03% a resistência à corrosão em meio sulfuroso é inferior em comparação com as regiões 1 a 4.

[0035] A seguir, a presente invenção será explicada em detalhe. [0036] Si é o elemento mais importante na presente invenção. Ele é usado como um elemento desoxidante. Por outro lado, quando excessivamente adicionado, ele, por vezes, prejudica a tenacidade a ZTA. A fim de garantir a resistência à corrosão em meio sulfuroso, Si tem de ser adicionado em pelo menos 0,10%. Além disso, para reduzir a quantidade de O e aumentar a resistência à corrosão em meio sulfuroso, pelo menos 0,25% é de preferência adicionado. Por outro lado, ao se adicionar Si em excesso, a tenacidade é prejudicada, e, portanto, o limite superior é definido em 0,50% ou menos. Ao aumentar a tenacidade a ZTA, o limite superior da quantidade de Si é de preferência definido em 0,40% ou menos.

[0037] Al é um elemento desoxidante. Ele é um elemento eficaz na supressão da formação de óxidos de Ca e na imobilização de S como CaS. Ao se adicionar Al em excesso, a formação de inclusões prejudica a tenacidade à baixa temperatura, em particular, a tenacidade a ZTA, e, portanto, o teor é limitado a 0,040% ou menos. A tenacidade a ZTA é aperfeiçoada por meio da redução da quantidade de Al, deste modo o limite superior é de preferência definido em 0,020% ou menos. Além disso, para suprimir a formação de MA e, em particular, elevar a tenacidade à baixa temperatura da ZTA, é preferível limitar a quantidade de Al para 0,005% ou menos.

[0038] Além disso, ao se reduzir a quantidade de Al, a forma dos óxidos de Ca e a formação de CaS, por vezes, se tornam insuficientes. A formação de óxidos de Ca é suprimida, e, assim, quando a quantidade de Al é de 0,005% ou menos, torna-se necessário adicionar Si em pelo menos 0,25%. Além disso, quando a quantidade de Al é acima de 0,005%, torna-se necessário atender a Al + 0,1 Si > 0,03% [0039] Devido a este aspecto, é possível melhorar a resistência à corrosão em meio sulfuroso.

[0040] A partir do acima, os teores (% em massa) de Al e Si têm de atender Al < 0,005% e 0,25% < Si, Ou ainda Al > 0,005% e Al + 0,1 Si > 0,03% [0041] Ca é um elemento extremamente importante para a supressão da formação de MnS e aumento da resistência à corrosão em meio sulfuroso. Para suprimir a formação de MnS, mesmo que se reduza a quantidade de S, pelo menos 0,0010% deve ser adicionado. Ao se reduzir a quantidade de Al, do ponto de vista da tenacidade a ZTA, é preferível se adicionar Ca em pelo menos 0,0020%. Por outro lado, quando se adiciona Ca em excesso, as inclusões se tornam mais grossas e a tenacidade falha, e, assim, o limite superior é de 0,0040%. [0042] S é uma impureza que promove a formação de MnS, o ponto de partida de HIC, juntamente com um aumento no teor. Na presente invenção, o limite superior permissível é de 0,0008%. Para se suprimir a formação de MnS, o teor é de preferência reduzido para 0,0005% ou menos.

[0043] O é uma impureza que forma os óxidos de Ca adicionados para o controle da formação de sulfetos. Na presente invenção, o limite superior de teor permissível é de 0,0020%. Observa-se que, para tornar o efeito da adição de Ca efetivamente manifesto por si só e suprimir a formação de MnS, o teor é de preferência reduzido para 0,0013% ou menos.

[0044] Além disso, na presente invenção, para suprimir a formação de MnS alongado, é necessário atender a S/Ca < 0,33 e O/Si < 0,005.

[0045] Conforme explicado acima, os inventores descobriram que, ao adicionar Si para reforçar a desoxidação, o alongamento de MnS pode ser suprimido e, como resultado, a ocorrência de HIC pode ser suprimida. Para garantir o efeito da supressão da ocorrência de HIC baseado nesta descoberta em sua extensão máxima, é necessário ajustar as quantidades de Ca e Si adicionados (% em massa, iguais abaixo) por meio da relação das quantidades de S e O. Portanto, os inventores empregaram como parâmetros o S/Ca e O/Si.

[0046] Conforme explicado acima, Ca imobiliza S na forma de CaS e suprime a formação de MnS. Assim, adiciona-se pelo menos 0,0010% de Ca ou pelo menos 0,0020% no caso de reduzir a quantidade de Al. No entanto, a quantidade adequada de Ca a ser adicionada para a imobilização de S é determinada por S/Ca. Na presente invenção, a relação é determinada como S/Ca < 0,33. Se S/Ca for maior do que 0,33, a quantidade de Ca se torna insignificante e não imobiliza suficientemente o S na forma de CaS.

[0047] A fim de reduzir suficientemente a quantidade de O sem a formação de óxidos de Ca, acrescenta-se pelo menos 0,10% e de preferência pelo menos 0,25% de Si, a quantidade adequada sendo determinada por O/Si. Na presente invenção, a relação é determinada por O/Si < 0,005. Se O/Si for maior do que 0,005, a desoxidação de Si se torna insuficiente e o Ca adicionado forma óxidos e não contribui para a imobilização de S. Observa-se que, o O/Si é mais preferivelmente menor que 0,005.

[0048] Portanto, para obter o efeito da supressão de formação de HIC em sua extensão máxima, é necessário que ambos S/Ca < 0,33 e O/Si < 0,005 sejam atendidos.

[0049] C é um elemento que contribui para a elevação da força do aço e deve ser incluído em pelo menos 0,01%. Por outro lado, quando C excede 0,08%, em particular, na parte central, carbetos grossos são formados e a resistência à corrosão em meio sulfuroso cai, portanto o limite superior é de 0,08%. A fim de aumentar a tenacidade, 0,07% ou menos é preferível.

[0050] Mn é um elemento que aumenta a capacidade de têmpera. Pelo menos 1,00% é adicionado. Para aumentar a força e a tenacidade, pelo menos 1,10% é de preferência adicionado. Por outro lado, se Mn excede 1,50%, a segregação central se torna significativa e a resistência à corrosão em meio sulfuroso é prejudicada, portanto o limite superior é de 1,50%. Para suprimir a formação de MnS, fases duras na parte de segregação central e aumentar a resistência à corrosão em meio sulfuroso e a tenacidade, Mn é de preferência de 1,40% ou menos.

[0051] Ti é um elemento que forma carbonitretos e contribui para a finura maior da estrutura do aço. Além disso, ele forma os óxidos que servem como núcleos para a formação de uma transformação intragranular. Pelo menos 0,005% é adicionado. Por outro lado, quando Ti excede 0,030%, carbonitretos grossos se formam na parte central e baixam a resistência à corrosão em meio sulfuroso, portanto o limite superior é de 0,030%. De preferência, a quantidade é de 0,009 a 0,021%.

[0052] Nb é um elemento que eleva a capacidade de têmpera e, ainda, forma carbonitretos para contribuir para a finura maior da estrutura do aço. Pelo menos 0,01% é adicionado. Por outro lado, se adicionar 0,04% ou mais de Nb, a tenacidade a ZTA cai, portanto o limite superior é menor que 0,04%. Além disso, se Nb excede 0,02%, carbonitretos grossos, por vezes, se formam na parte central e a resistência à corrosão em meio sulfuroso cai, portanto o limite superior é de preferência de 0,02%. A faixa mais preferível da quantidade de Nb é de 0,012 a 0,015%.

[0053] P é uma impureza. Ela se segrega na parte central e baixa a tenacidade, portanto o limite superior é de 0,015%. De preferência, o teor é de 0,001% ou menos.

[0054] Além disso, para aumentar a resistência à corrosão em meio sulfuroso e a tenacidade a ZTA, a quantidade de N é de preferência limitada. N é uma impureza. Se incluído em excesso, em particular, nitretos se formam na parte central para, assim, baixar a resistência à corrosão em meio sulfuroso, portanto o limite superior é de preferência de 0,008% ou menos. Além disso, para suprimir a formação de nitretos e aumentar a tenacidade a ZTA, o limite superior da quantidade de N é de preferência de 0,005% ou menos.

[0055] Além disso, V é um elemento que gera carbonitretos e contribui para aumentar a finura da estrutura do aço. Em particular, para aumentar a resistência e a tenacidade a ZTA, a adição de pelo menos 0,01% de V é preferível. No entanto, se adicionado em excesso, nitretos grossos são formados e a tenacidade a ZTA é, por vezes, prejudicada, portanto o limite superior é de preferência de 0,10% ou menos.

[0056] B é um elemento eficaz no aperfeiçoamento da capacidade de têmpera. Em particular, quando uma excelente resistência é requerida, a adição de pelo menos 0,0003% é preferível. No entanto, se adicionado em excesso, a resistência à corrosão em meio sulfuroso se torna menor, portanto o limite superior é de preferência de 0,0020% ou menos.

[0057] Além disso, é também possível adicionar um ou mais dentre Mo, Cr, Ni, e Cu como contribuintes ao aperfeiçoamento da resistência e tenacidade. Para aumentar a resistência e tenacidade do aço, Mo, Cr, Ni, e Cu são respectivamente adicionados em quantidades de pelo menos 0,05%. Observa-se que Ni é eficaz para o aperfeiçoamento da tenacidade, portanto a adição de pelo menos 0,15% é preferível. Por outro lado, Mo, Cr, Ni, e Cu prejudicam a soldabilidade ao se adicionar acima de 0,5%, portanto, em cada caso, o limite superior é de 0,5%. De preferência, cada limite é de 0,1 a 0,4%.

[0058] Além disso, Mo, Cr, Ni, e Cu são elementos que contribuem para o aperfeiçoamento da resistência à corrosão e são também eficazes no aperfeiçoamento da resistência à corrosão em meio sulfuroso, mas são elementos caros, portanto os limites superiores são de preferência menores do 0,3%. Além disso, para Cr, a partir do ponto de vista da *p14/l5 tenacidade da zona afetada pelo calor de solda e a soldabilidade em campo, o limite superior é de preferência menor do que 0,3%.

[0059] Além disso, a adição de um ou ambos Mg e um REM, que são eficazes para aumentar a finura das inclusões e o controle da forma dos sulfetos, é preferível. Em particular, Mg é um elemento que forma óxidos finos para, assim, suprimir o engrossamento dos grãos de cristal da zona afetada pelo calor de solda e aumentar a tenacidade. No entanto, ao incluir Mg e um REM em excesso, inclusões grossas são formadas e a tenacidade é, por vezes, prejudicada. Portanto, o limite superior do teor de Mg é de preferência de 0,01% ou menos e o limite superior do teor de REM é de preferência de 0,05% ou menos. Mg e um REM exibem seus efeitos mesmo em quantidades finas, assim, os limites inferiores preferíveis de seus teores são de 0,0001% ou mais. [0060] Em seguida, o método preferível de produção de chapa de aço da presente invenção será explicado.

[0061] O método comum é de preferência usado para fundir o aço, aquecer e laminar a quente a escória de aço obtida, então aceleradamente resfriar a mesma. A fundição é de preferência uma fundição contínua do ponto de vista da produtividade.

[0062] A temperatura de aquecimento da escória de aço em particular é de preferência de 1100°C ou mais para fazer com que o MnS formado forme uma solução sólida no momento da fundição. Por outro lado, se a temperatura de aquecimento excede 1300°C, os grãos de cristal, por vezes, engrossam, portanto, a temperatura de aquecimento é de 1300°C ou menor.

[0063] Quando a temperatura de laminação final da laminação a quente se torna menor que o ponto de transformação de Ar3, uma ferrita trabalhada é produzida e a tenacidade, por vezes, cai. Observa-se que, o ponto de transformação de Ar3 muda dependendo dos ingredientes químicos e da taxa de resfriamento do ar, mas é preferível usar amostras tomadas da escória de aço ou amostras tendo substancialmente os mesmos ingredientes, aplicar o tratamento a quente de trabalho que simula a laminação a quente e o resfriamento a ar no laboratório, e medir a expansão de transformação para encontrar o ponto de Ar3.

[0064] Em particular, a faixa preferível da temperatura de laminação final é de 770 a 950°C. Ao tornar a temperatura de laminação final 770°C ou maior, a formação de uma camada enriquecida de C ou Mn na parte de segregação central e a formação de fases rígidas da estrutura de metal são suprimidas e a resistência à trinca induzida por hidrogênio é aperfeiçoada. Além disso, para tornar o grão de cristal mais fino para, então, aumentar a resistência e tenacidade, é preferível produzir uma temperatura de laminação final de 950°C ou menor.

[0065] Após a laminação a quente, é preferível realizar um resfriamento acelerado. Se o resfriamento acelerado for iniciado em uma temperatura de ponto de transformação de Ar3 - 100°C, fases endurecidas de perlita contínuas são formadas na parte de segregação central e a propagação de trinca induzida por hidrogênio é, por vezes, promovida. O resfriamento acelerado pode ser um resfriamento em água.

[0066] Além disso, a chapa de aço é formada em um tubo ou arco soldado na emenda de modo a produzir um tubo de aço.

[0067] A chapa de aço é de preferência formada pelo processo de UOE. Além disso, a partir do ponto de vista da produtividade, a parte de costura é de preferência soldada em arco por meio de soldagem de arco submerso.

EXEMPLOS

Exemplo 1 [0068] O aço tendo cada uma das composições de ingredientes mostradas na Tabela 1 foi fundido e vazado continuamente de modo a obter uma escória de aço. A Tabela 1 também descreve as razões de composição de S/Ca e O/Si. A escória de aço obtida foi laminada a quente de acordo com as condições de laminação mostradas na Tabela 2 e resfriada aceleradamente de modo a produzir a chapa de aço.

Tabela 2 [0069] As peças de teste foram retiradas das partes centrais das chapas de aço em espessura. Utilizando SEM, cada chapa de aço foi medida em 30 posições para os tamanhos do MnS na direção longitudinal presente em campos de faixas de 50 mm quadrados. Ao se estudar a propriedade de trinca induzida por hidrogênio, as propriedades dos materiais das diferentes amostras foram estudadas nos ambientes do Método A TM0177-90 prescrito pelo NACE. Como o padrão para o julgamento da trinca induzida por hidrogênio, uma razão de área de trinca (CAR) de 0% foi analisada como passagem. Os resultados são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 [0070] Conforme mostrado na Tabela 3, os Aços Nos 1 a 7 tendo ingredientes químicos que atendem a todas as faixas da presente invenção tinham razões CARs menores que 1%. Foi aprendido que excelentes resistências a HIC foram obtidas em cada caso. Por outro lado, dentre os exemplos comparativos dos Aços Nos 101 a 105 fora das faixas da presente invenção, o Aço Ns 101 tem um alto O/Si, enquanto o Aço N 102 tem uma quantidade insuficiente de Si, portanto a quantidade de O não cai e o O/Si também se torna maior. O Aço N 103 tem um alto S/Ca, o Aço N 104 tem uma pequena quantidade de Ca, e o Aço N 105 tem uma quantidade excessiva de S. Os Aços Nos 101 a 105 dos exemplos comparativos foram observados tendo um MnS alongado e trinca induzida por hidrogênio iniciando a partir do MnS alongado.

[0071] Essas chapas de aço foram formadas em tubos por meio de um processo UOE, em seguida as emendas foram soldadas por meio de soldagem a arco submerso de modo a produzir tubos de aço. A partir dos tubos de aço, amostras foram tiradas e medidas quanto a CAR da mesma maneira que as chapas de aço. Como resultado, da mesma maneira que a Tabela 3, os Aços Nos 1 a 7 apresentaram CARs menores que 1%, enquanto os Aços Nos 101 a 105 exibiram trinca induzida por hidrogênio iniciando do MnS alongado.

Exemplo 2 [0072] O aço tendo cada uma das composições de ingredientes mostradas na Tabela 4 foi fundido e vazado continuamente de modo a obter uma escória de aço. A Tabela 4 também descreve as razões de composição de S/Ca e O/Si. A escória de aço obtida foi laminada a quente sob as condições de laminação mostradas na Tabela 2 e aceleradamente resfriada de modo a produzir a chapa de aço.

[0073] Os sublinhados na tabela significam o âmbito fora da presente invenção.

[0074] Os campos vazios significam não deliberadamente adicionados.

[0075] Para os aços com Al: acima de 0,0050% a 0,0200%, Si: 0,10% a menos que 0,25%, valor calculado de Al + 0,1 Si mostrado.

[0076] Os tamanhos do MnS foram medidos e a propriedade de trinca induzida por hidrogênio foi investigada da mesma maneira que no Exemplo 1. A tenacidade a ZTA foi avaliada por meio da obtenção de uma peça de teste após um teste de ciclo térmico reproduzido e submetendo a mesma a um teste de impacto de Charpy baseado no método JIS Z 2242. A direção longitudinal da peça de teste foi feita na direção da largura da chapa de aço. Além disso, o teste de ciclo térmico reproduzido foi feito por meio de indução, aquecendo a peça de teste para 1400°C, em seguida, resfriando a mesma de 800°C para 500°C durante 38 segundos. O teste de impacto de Charpy foi conduzido pela alteração da temperatura de teste de modo a encontrar a temperatura de transição de aparência de fratura a 50%. Os resultados são mostrados na Tabela 5.

Tabela 5 [0077] Conforme mostrado na Tabela 5, os Aços Nos 11 a 26 têm CARs menores que 1%, têm temperaturas de transição de aparência de fratura das ZTAs de 0°C ou menos, e têm boas resistências à corrosão em meio sulfuroso e tenacidades a ZTA. Por outro lado, os Aços Nos 201 a 210 são exemplos comparativos e têm resistências à corrosão em meio sulfuroso ou tenacidades a ZTA mais baixas. O Aço Ns 201 tem um alto O/Si, o Aço N 202 tem um alto S/Ca, o Aço N 203 tem uma grande quantidade de S. Os mesmos são bons em tenacidade a ZTA, mas o MnS é alongado e as resistências à corrosão em meio sulfuroso caem.

[0078] O Aço N 204 tem uma grande quantidade de O, portanto a tenacidade a ZTA é boa, mas a resistência à corrosão em meio sulfuroso cai. O Aço N 206 tem um baixo Al + 0,1 Si, enquanto o Aço N 207 tem uma baixa quantidade de Al e quantidade de Si, portanto as tenacidades a ZTA são boas, mas as resistências à corrosão em meio sulfuroso caem.

[0079] O Aço N 207 tem uma grande quantidade de Si, enquanto o Aço N 208 tem uma grande quantidade de Al, portanto as resistências à corrosão em meio sulfuroso são boas, mas as tenacidades a ZTA caem. Além disso, o Aço N 209 tem uma grande quantidade de Nb, portanto é um exemplo no qual a tenacidade a ZTA cai. O Aço N 210 tem uma pequena quantidade de Ca, portanto a resistência à corrosão em meio sulfuroso cai.

[0080] Estas chapas de aço foram formadas em tubos por meio de um processo UOE, neste caso as emendas foram soldadas por meio de soldagem a arco submerso para a produção de tubos de aço. A partir dos tubos de aço, amostras foram tiradas e medidas quanto a CAR da mesma maneira que as chapas de aço. Como resultado, da mesma maneira que na Tabela 5, os Aços Nos 11 a 26 apresentaram boa resistência à corrosão em meio sulfuroso e boa tenacidade a ZTA. Por outro lado, os Aços Nos 201 a 210 foram confirmados como apresentando queda na resistência à corrosão em meio sulfuroso e na tenacidade a ZTA.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso que contém, em % em massa: C: 0,01 a 0, 08% Si: 0,10 a 0,50% Mn: 1,00 a 1,50% Ti: 0,005 a 0,030% Nb: 0,01% a menos do que 0,04%, e Ca: 0,0010 a 0,0040%, limitada a: P: 0,015% ou menos, S: 0,0008% ou menos, O: 0,0020% ou menos, e Al: 0,040% ou menos, e tendo um restante de Fe e impurezas, caracterizada por teores (% em massa) de Al e Si que atendem a ambos dentre: Al < 0,005% e 0,25% < Si, ou, Al > 0,005% e Al + 0,1 Si > 0,03%, e tendo ainda teores (% em massa) de S, O, Si, e Ca que atendem a: S/Ca < 0,30 e O/Si < 0,005, e o tamanho máximo do MnS é 20 μm ou menor.

2. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a quantidade de Al é limitada, em % em massa, a 0,0200% ou menos.

3. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a quantidade de Al é limitada, em % em massa, a 0,0050% ou menos.

4. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a quantidade de Si é, em % em massa, de 0,25 a 0,40%.

5. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a quantidade de Nb é, em % em massa, de 0,01 a 0,02%.

6. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a quantidade de Ca é, em % em massa, de 0,0020 a 0,0040%.

7. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que é limitada, em % em massa, a N: 0,008% ou menos.

8. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que contém ainda, em % em massa, B: 0,0020% ou menos.

9. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que contém ainda, em % em massa, V: 0,10% ou menos.

10. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que contém ainda, em % em massa, um ou ambos dentre: Mg: 0,01% ou menos, e REM: 0,05% ou menos.

11. Chapa de aço com resistência à corrosão em meio sulfuroso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que contém ainda, em % em massa, um ou mais dentre: Mo: 0,05 a 0,5% Ni: 0,05 a 0,5% Cu: 0,05 a 0,5% e Cr: 0,05 a 0,5%.