BRPI0921260B1 - método para produção de placa de aço para condutos de resistência ultra-alta e método para a produção um tubo para condutos de resistência ultra-alta utilizando a mesma - Google Patents

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Fujishiro Taishi
Hara Takuya
Shinohara Yasuhiro
Terada Yoshio
Uchida Yuu
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Nippon Steel Corp
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Description

(54) Título: MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PLACA DE AÇO PARA CONDUTOS DE RESISTÊNCIA ULTRA-ALTA E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO UM TUBO PARA CONDUTOS DE RESISTÊNCIA ULTRA-ALTA UTILIZANDO A MESMA (51) Int.CI.: C21D 8/02; B21B 3/00; B21C 37/08; C21D 8/10; C21D 9/08; C21D 9/50; C22C 38/00; C22C 38/14; C22C 38/58 (30) Prioridade Unionista: 07/11/2008 JP 2008-287054 (73) Titular(es): NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION (72) Inventor(es): TAKUYA HARA; TAISHI FUJISHIRO; YOSHIO TERADA; YASUHIRO SHINOHARA; ATSUSHI SHIMIZU; YUU UCHIDA (85) Data do Início da Fase Nacional: 05/05/2011
1/35
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE PLACA DE AÇO PARA CONDUTOS DE RESISTÊNCIA ULTRA-ALTA E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO UM TUBO PARA CONDUTOS DE RESISTÊNCIA ULTRA-ALTA UTILIZANDO A MESMA.
ANTECEDENTE DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um método de produção de uma placa de aço para uso em um conduto de resistência ultra-alta (TS) de 915 MPa ou mais alta na direção circunferencial do tubo de aço assim como excelente deformabilidade e rigidez à baixa temperatura e a um método de produção de um tubo de aço a ser usado como um conduto de resistência ultra-alta fabricado pelo uso desta placa de aço. Particularmente, o tubo de aço obtido pelo método de produção da presente invenção pode ser amplamente usado como um conduto de transporte para gás natural e óleo.
[002] É reivindicada prioridade para o Pedido de Patente Japonesa N°. 2008-287054, depositado em 7 de novembro de 2008, cujo teor é aqui incorporado como referência.
Descrição da Técnica Relacionada [003] Nestes últimos anos, aumentou a importância dos condutos como um método de transporte de longa distância de óleo e de gás natural. Atualmente, o padrão X65 do American Petroleum Institute (API) chegou a formar a base do projeto das principais condutos para transporte de longa distância e a quantidade atual de uso de condutos X65 é extremamente grande. No entanto, há uma demanda de condutos de resistência mais alta para se conseguir (1) melhoria na eficiência no transporte através de aumento de pressão e (2) melhoria na eficiência de construção in loco através da redução do diâmetro externo e do peso dos condutos. Até agora, foram postos em uso prático condutos de até X 120 (com uma resistência à tração de 915 MPa ou
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2/35 mais).
[004] Por outro lado, nestes últimos anos, mudou o conceito do projeto de condutos. No passado, foram projetados condutos com um esforço constante (projeto baseado na resistência); no entanto, recentemente, um projeto em que as zonas circunferenciais de solda nos tubos de aço não são fraturadas ou os próprios tubos de aço não se deformam mesmo quando for aplicado esforço aos condutos (projeto baseado no esforço) está ganhando aceitação. Até agora, em relação aos condutos de alta resistência de X80 ou maior, foram estudadas as composições químicas ou as condições de fabricação que possam garantir rigidez a baixa temperatura de materiais originais ou a rigidez em zonas afetadas pelo calor. No entanto, no caso do projeto baseado no esforço, há uma demanda adicional de deformabilidade nos materiais originais ou de deformabilidade nos tubos de aço depois da aplicação do revestimento. Sem resolver os problemas relativos à tenacidade ou à deformabilidade, não é possível fabricar tubos de aço para condutos de Χ80 ou maiores usando-se o projeto baseado no esforço. Para que se consigam condutos de resistência ultra-altas, são necessárias condições de fabricação que possam garantir o equilíbrio entre a resistência e a tenacidade à baixa temperatura dos materiais originais, a tenacidade dos metais de solda e as zonas afetadas pelo calor (ZTA), a capacidade de soldar in loco, a resistência ao amolecimento da junta, a resistência à fratura do tubo de acordo com o teste de explosão ou similar e que também pode fabricar tubos de aço que sejam excelentes em termos da deformabilidade dos materiais originais. Como um resultado, há uma demanda do desenvolvimento de condutos espessos de resistência ultra-alta de Χ80 ou maior, particularmente de Χ120 ou maior que satisfazem as características do tubo de aço acima.
[005] Até agora, em relação aos métodos de produção para tubos de aço para condutos, por exemplo, os métodos a seguir foram sugePetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 11/53
3/35 ridos para melhorar as características do tubo de aço acima. Para melhorar a deformabilidade dos tubos de aço, [006] O Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2004-131799 e o Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2003-293089 sugerem métodos em que as placas de aço são resfriadas lentamente em um primeiro estágio até 500 °C a 600 °C e então resfriadas a uma taxa de resfriamento mais rápida em um segundo estágio do que no primeiro estágio. Com estes métodos, é possível controlar as microestruturas das placas de aço e dos tubos de aço. Além disso, no Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. H11-279700 e no Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2000-178689, para melhorar a resistência à deformação dos tubos de aço, placas de aço com 16 mm de espessura são fabricadas realizando-se resfriamento a uma taxa de constante de 15 °C/s ou mais.
[007] [Citação da Patente 1] Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2004-131799 [008] [Citação da Patente 2] Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2003-293089 [009] [Citação da Patente 3] Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. H11-279700 [0010] [Citação da Patente 4] Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2000-178689 [0011] No entanto, os métodos descritos no Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2004-131799 e no O Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2003-293089 apresentam enormes variações nas temperaturas às quais o resfriamento com água é interrompido e, portanto, há um problema pelo fato de que a qualidade das placas de aço varia significativamente. Além disso, mesmo os métodos descritos no Pedido de PaPetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 12/53
4/35 tente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. H11-279700 e no O Pedido de Patente Japonesa não examinada, Primeira Publicação N°. 2000-178689 apresentam enormes variações nas temperaturas às quais o resfriamento com água é interrompido e, portanto, há problemas pelo fato de que a resistência das placas de aço varia significativamente além do fato de que é difícil garantir a deformabilidade das placas de aço.
[0012] A presente invenção fornece métodos de produção para placas de aço e tubos de aço para condutos de resistência ultra-alta com uma resistência à tração de 915 MPa ou mais (padrão API X120 ou mais alto), que são excelentes em termos da resistência, da tenacidade à baixa temperatura e da deformabilidade dos materiais originais e para os quais é fácil a soldagem in loco.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0013] Os inventores conduziram estudos completos sobre as condições de fabricação de placas de aço e de tubos de aço para obter placas de aço de resistência ultra-altas e tubos de aço que possuam uma resistência à tração de 915 MPa ou mais alta e excelente rigidez a baixa temperatura. Como um resultado, foram inventados novos métodos de produção para placas de aço para condutos de resistência ultra-alta e tubos de aço para condutos de resistência ultra-alta. O sumário da presente invenção é como a seguir:
[0014] (1) De acordo com um método de produção para uma placa de aço para condutos de resistência ultra-alta, o método inclui: preparar um aço fundido que inclui C: 0,03 a 0,06 % em massa, Si: 0,01 a 0,50% em massa, Mn: 1,5 a 2,5% em massa, P: 0,01% em massa ou menos, S: 0,0030% em massa ou menos, Nb: 0,0001 a 0,20 % em massa, Al: 0,0005 a 0,03% em massa, Ti: 0,003 a 0,030% em massa, B: 0,0003 a 0,0030 % em massa, N: 0,0010 a 0,0050% em massa, O: 0,0050% em massa ou menos e o restante composto de Fe e impurePetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 13/53
5/35 zas inevitáveis; moldagem do aço fundido em uma placa; realização de laminação a quente da placa de modo a formar uma placa de aço; realização de resfriamento com água até uma temperatura predeterminada mais alta do que um ponto Ms seja alcançado e então resfriamento da superfície da placa de aço por repetição de um tratamento em que a recuperação do calor é realizada uma ou mais vezes e realização do resfriamento final com água de modo a esfriar a superfície da placa de aço até a temperatura do ponto Ms ou menor.
[0015] Aqui, Ms = 545 -330[C] + 2[AI] - 14[Cr] - 13[Cu] - 23[Mn] 5[Mo] - 4[Nb] - 13[Ni] - 7[Si] + 3[Ti] + 4[V] em que [C], [Al], [Cr], [Cu], [Mn], [Mo], [Nb], [Ni], [Si], [Ti] e [V] são a quantidade (%) de C, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Ti e V, respectivamente.
[0016] (2) No método de produção para a placa de aço para para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), o aço fundido também pode incluir pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: Mo: 0,01 a 1,0 % em massa, Cu: 0,01 a 1,5% em massa, Ni: 0,01 a 5,0% em massa, Cr: 0,01 a 1,5% em massa, V: 0,01 a 0,10% em massa, W: 0,01 a 1,0% em massa, Zr: 0,0001 a 0,050% em massa e Ta: 0,0001 a 0,050% em massa.
[0017] (3) No método de produção para a placa de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), o aço fundido também pode incluir pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: Mg: 0,0001 a 0,010% em massa, Ca: 0,0001 a 0,005% em massa, ETR: 0,0001 a 0,005% em massa, Y: 0,0001 a 0,005% em massa, Hf: 0,0001 a 0,005% em massa e Re: 0,0001 a 0,005% em massa.
[0018] (4) No método de produção para a placa de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), a taxa de resfriamento média (°C/s) pode ser VC9o ou menor do que do resfriamento inicial da água até o tempo em que a superfície da placa de aço atinge a
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Q/35 temperatura do início da transformação da martensita (ponto Ms).
Aqui,
Ms = 545 - 330[C] + 2[AI] - 14[Cr] - 13[Cu] - 23[Mn] - 5[Mo] 4[Nb] -13[Ni] - 7[Si] + 3[Ti] + 4[V]
VC90 = 10 (2,94'0,75p) = 2,7[C] + 0,4[Si] + [Mn] + 0,45([Ni] + [Cu]) + 0,8[Cr] + 2[Mo] em que [C], [Al], [Cr], [Cu], [Mn], [Mo], [Nb], [Ni], [Si], [Ti] e [V] são a quantidade (%) de C, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Ti e V, respectivamente.
[0019] (5) No método de produção para a placa de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), as taxas do resfriamento de água e do resfriamento final da água podem ser de VC90 ou mais.
[0020] (6) No método de produção para a placa de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), na laminação a quente, a temperatura de reaquecimento da placa pode ser de 950°C ou mais e a redução por laminação da placa na região de temperatura sem ser de recristalização pode ser de 3 ou mais.
[0021] (7) No método de produção para a placa de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), o resfriamento pode ser realizado partindo de uma temperatura do início de resfriamento de 850 °C ou menor.
[0022] (8) De acordo com um método de produção para um tubo de aço para condutos de resistência ultra-alta, o método inclui: formação da placa de aço para condutos de resistência ultra-alta fabricados pelo método de produção de acordo com (1) em um formato de tubo por uma prensa UO; realização de soldagem em arco submerso sobre a parte adjacente da placa de aço para condutos de resistência ultraalta das superfícies externas e internas usando um fio de solda e fundentes aglomerados ou fundidos e realizando a expansão do tubo.
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7/35 [0023] (9) No método de produção para a placa de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (1), a solda pode ser sujeita a um tratamento térmico depois da realização de soldagem em arco submerso e antes da realização da expansão do tubo.
[0024] (10) No método de produção para um tubo de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com (8), a solda pode ser sujeita a um tratamento térmico em uma faixa de temperatura de desde 200°C até 500°C.
[0025] De acordo com a presente invenção, é possível reduzir a variação na resistência de uma placa de aço e de um tubo de aço e obter deformabilidade favorável na placa de aço e no tubo de aço antes e depois do envelhecimento por esforço por laminação a quente de uma placa de aço com composição química e então repetindo o resfriamento com água e a recuperação de calor para realizar o resfriamento. Como um resultado, a confiabilidade em relação a condutos é melhorada significativamente.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0026] A figura 1A é uma vista esquemática da distribuição da dureza de uma placa de aço fabricada na direção da espessura.
[0027] A figura 1B é uma vista esquemática da distribuição da temperatura de uma placa de aço na direção da espessura durante o resfriamento.
[0028] A figura 2 é uma vista esquemática de um exemplo da relação entre o padrão de resfriamento da superfície da placa de aço e o diagrama de transformação de aço.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0029] Aqui a seguir, o conteúdo da presente invenção será descrito em detalhe.
[0030] A presente invenção refere-se a condutos de resistência ultra-alta com uma resistência à tração (TS) de 915 MPa ou mais alta
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8/35 e excelente rigidez a baixa temperatura. Como condutos de resistência ultra-alta com este grau de resistência pode aguentar aproximadamente o dobro da pressão em comparação com o tubo da linha principal X65, é possível transportar uma maior quantidade de gás enquanto usa o mesmo tamanho como no passado. Em um caso em que é usado X65 sob uma pressão mais alta, a espessura de condutos precisa ser aumentada. Como um resultado, aumentam os custos para materiais, transporte e soldagem in loco e assim os custos para a deposição de condutos aumentam significativamente. Portanto, para reduzir os custos para a deposição de condutos, há uma demanda de condutos de resistência ultra-alta com uma resistência à tração (TS) de 915 MPa ou mais alta e excelente rigidez a baixa temperatura. Por outro lado, como aumenta a resistência dos tubos de aço necessários, a fabricação dos tubos de aço rapidamente se torna difícil. Particularmente, quando for necessário o projeto baseado no esforço, é preciso obter não apenas o equilíbrio entre a resistência e a tenacidade à baixa temperatura dos materiais originais e a tenacidade nas zonas de solda de costura, mas também as características-alvo, inclusive a deformabilidade depois do envelhecimento do esforço. No entanto, é extremamente difícil satisfazer todas estas características.
[0031] Em condutos que requerem o projeto baseado no esforço, a resistência do metal de solda que conecta os condutos (a resistência das zonas de solda circunferenciais) precisa ser mais alta do que a resistência dos materiais originais (a placa de aço ou uma área correspondente à placa de aço nos tubos de aço) na direção longitudinal (a direção do eixo do tubo dos condutos). Em ambientes que utilizam condutos, o solo congelado pode descongelar no verão e o solo pode ser recongelado no inverno. Em tal caso, aplica-se um esforço nos condutos e a fratura começa pelas zonas de solda circunferencial. Particularmente, em um caso em que a resistência das zonas de soldaPetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 17/53
9/35 gem circunferenciais for menor do que a resistência dos materiais originais (undermatchincf/ a fratura é causada por uma menor quantidade de esforço. Portanto, é necessário tornar a resistência do material original na direção longitudinal menor do que a resistência das zonas de soldagem circunferenciais e assim o limite superior da resistência dos materiais originais na direção longitudinal é ajustada pela resistência das zonas de soldagem circunferenciais. Particularmente, cada grau de condutos tem uma faixa de resistência e, portanto, a resistência dos materiais originais é limitada a uma faixa estreita pelo limite superior para fabricar os condutos. Consequentemente, há uma demanda para fabricar estavelmente os materiais originais dos condutos, para os quais foi suprimida a variação da resistência.
[0032] Para limitar a resistência à tração dos materiais originais dos condutos a 915 MPa ou mais alto e até uma faixa limitada, os inventores realizaram uma pesquisa completa. Como um resultado, foi esclarecido que é extremamente importante usar o aço com uma pequena quantidade de C e B adicionados à placa de aço e otimizar as condições de resfriamento da placa de aço durante a laminação a quente. Por exemplo, se a quantidade de C exceder 0,06%, a capacidade de endurecimento é demasiadamente alta e, portanto, a resistência varia significativamente no centro e na superfície da placa de aço. Como um resultado, é usado para a placa de aço um aço com uma pequena quantidade de C e B adicionada. Além disso, por exemplo, mesmo quando a quantidade de C for de 0,06% ou menos, se o resfriamento for realizado sem limitação alguma sobre as condições de resfriamento da superfície da placa de aço, a martensita é gerada ou não é gerada dependendo do método de resfriamento da superfície da placa de aço. Em um caso tal, como ocorre uma diferença de dureza entre a superfície da placa de aço e o centro (centro da espessura) da placa de aço (dentro da placa de aço) na direção da espessura ou
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10/35 ocorre uma variação da resistência em um pedaço da placa de aço ou entre as placas de aço fabricadas, torna-se impossível fabricar condutos que possuam uma faixa de resistência limitada.
[0033] A variação da resistência acima será descrita usando-se a figura 1A e a figura 1B. A figura 1A é uma vista esquemática da distribuição da dureza de uma placa de aço fabricada na direção da espessura e a figura 1B é uma vista esquemática da distribuição da temperatura de uma placa de aço na direção da espessura durante o resfriamento. Nas figuras 1A e 1B, a linha pontilhada indica o centro da espessura da placa; a linha longa alternada e a linha curta pontilhada (a) indica o resultado de simples resfriamento por resfriamento com água (por exemplo, as condições de resfriamento indicadas pela linha interrompida (i) na figura 2); a linha cheia (b) indica o resultado das condições de resfriamento de acordo com a presente invenção. Como apresentado pela linha longa alternada e pela linha curta pontilhada (a) na figura 1A, em um caso em que o resfriamento é realizado sem limitação alguma nas condições de resfriamento da superfície da placa de aço (resfriamento simples), a diferença de dureza ocorre entre a superfície da placa de aço e o centro da placa de aço (dentro da placa de aço) na direção da espessura. A diferença da dureza é atribuída à distribuição da temperatura na placa de aço na direção da espessura durante tal resfriamento como apresentado na figura 1B. Durante o resfriamento com água, a superfície da placa de aço entra em contato direto com a água e assim pode ser resfriada. No entanto, como a taxa de resfriamento é limitada pela transferência de calor dentro do aço, é mais difícil resfriar o lado de dentro da placa de aço mais do que a superfície da placa de aço. Como um resultado, são obtidas microestruturas com durezas diferentes na superfície da placa de aço e no lado de dentro da placa de aço. Portanto, por simples resfriamento, a distribuição da dureza ocorre na placa de aço fabricada devido à distribuiPetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 19/53
11/35 ção da temperatura na placa de aço durante o resfriamento. Esta distribuição da dureza não é limitada à direção da espessura e pode ocorrer em qualquer parte da placa de aço como um resultado de não uniformidade tal como quantidade irregular de água de resfriamento ou similar. Esta variação de resistência na placa de aço é um problema, pois a variação causa defeitos na superfície, tais como rugas, rachaduras ou similares, durante a fabricação do tubo de aço no qual ocorre concentração de esforço na superfície da placa de aço. Além disso, em um simples resfriamento, há casos em que as temperaturas nas quais é interrompido o resfriamento com água da placa de aço variam para cada lote de produção, como um resultado, é provável que ocorra variação de resistência entre as placas de aço fabricadas.
[0034] Para suprimir esta variação de resistência, em vez de se realizar o resfriamento uma vez, a superfície da placa de aço foi resfriada por repetição do resfriamento com água e da recuperação do calor como será descrito a seguir, pelo que a variação de resistência foi suprimida com sucesso em uma peça de placa de aço e entre placas de aço fabricadas. A recuperação do calor se refere a um tratamento que torna mais alta a temperatura em uma superfície da placa de aço (parte à baixa temperatura) mais alta do que imediatamente depois do resfriamento com água pela interrupção do resfriamento com água durante uma um período de tempo predeterminado de modo a transferir o calor de dentro da placa de aço para a superfície da placa de aço (transferência de calor das partes de alta temperatura para as partes de baixa temperatura). Com a recuperação do calor, a diferença de temperatura entre o lado de dentro da placa de aço e a superfície da placa de aço é reduzida e a distribuição da temperatura na placa de aço se torna uniforme. Além disso, é possível controlar uniformemente o histórico de temperatura mesmo para diferentes lotes de produção. No entanto, na presente invenção, para se obter uma estrutura de baiPetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 20/53
12/35 nita ou uma estrutura mista de bainita e ferrita, é mais importante realizar o resfriamento com água sobre uma superfície da placa de aço até uma temperatura predeterminada mais alta do que a temperatura do início da transformação da martensita (ponto Ms) e então realizar o resfriamento por repetição de um tratamento em que á recuperação do calor é realizada pelo menos uma ou mais vezes. Além disso, se a taxa de resfriamento média da superfície da placa de aço for ajustada para a taxa de resfriamento crítica ou menor, em que pode ser obtida uma microestrutura possuindo 90% de estrutura de martensita, desde o início do resfriamento com água (o resfriamento com água inicial) na ocasião em que a superfície da placa de aço atingir a temperatura do início da transformação da martensita (ponto Ms), a variação da resistência também é suprimida. Neste caso, a recuperação do calor pode ser realizada pelo controle da quantidade de resfriamento com água (por exemplo, reduzindo a quantidade de água). Além disso, a recuperação do calor pode ser realizada depois de se realizar o resfriamento final da água. Neste caso, há ocasiões em que as temperaturas que interrompem o resfriamento com água excedem o ponto Ms.
[0035] Aqui a seguir, será descrita a razão pela qual é limitada a composição química da placa de aço (material original) de acordo com a presente invenção. Neste caso, a “%’ da unidade refere-se à ‘ % em massa’ em relação à composição química na presente invenção.
[0036] C é indispensável como um elemento básico que melhora a resistência do material original. Portanto, é necessário adicionar 0,03% ou mais de C. Se for adicionada uma quantidade excessiva de C, excedendo 0,06%, a capacidade de ser soldada ou a tenacidade do aço é degradada. Portanto, o limite superior da quantidade de C adicionado é ajustado a 0,06%.
[0037] O Si é necessário como um elemento de desoxidação durante o fabrico do aço. Para a desoxidação, é necessário adicionar
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0,01% ou mais de Si no aço. No entanto, quando for adicionado mais do que 0,50% de Si, a tenacidade das ZTA do aço é degradada. Portanto, o limite superior da quantidade de Si adicionado é ajustado a 0,50%.
[0038] O Mn é um elemento necessário para garantir a resistência e a tenacidade do material original. No entanto, se a quantidade de Mn exceder 2,5 %, a tenacidade das ZTA do material original é notavelmente degradada. Como se torna difícil garantir a resistência do material original com uma quantidade de Mn menor do que 1,5 %, a faixa da quantidade de Mn é ajustada para estar de desde 1,5 % até 2,5 %. [0039] P é um elemento que afeta a tenacidade do aço. Se a quantidade de P exceder 0,01%, não somente a tenacidade do material original, porém também as tenacidades das ZTA notavelmente degradadas. O limite superior da quantidade de P é ajustado até 0,01%. [0040] Se for adicionada uma quantidade excessiva de S, que exceda 0,0030%, são gerados sulfetos grosseiros. Como o sulfeto grosseiro degrada a tenacidade, o limite superior da quantidade de S é ajustado até 0,0030%.
[0041] Nb é um elemento que possui um efeito que forma carburetos e nitretos de modo a melhorar a resistência. No entanto, a adição de 0,0001% ou de menos de Nb não produz um tal efeito. Além disso, se for adicionado mais do que 0,20 % de Nb, é provocada uma degradação na tenacidade. Portanto, a faixa da quantidade de Nb é ajustada para ser de desde 0,0001 % até 0,20 %.
[0042] O Al é adicionado como um material desoxidante de maneira geral. Na presente invenção, se for adicionado mais do que 0,03 % de Al, não são gerados óxidos à base de Ti. Portanto, o limite superior da quantidade de Al é ajustado a 0,03 %. Além disso, para reduzir a quantidade de oxigênio no aço fundido, é necessário adicionar 0,0005 % ou mais de Al. Portanto, o limite inferior da quantidade de Al é ajusPetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 22/53
14/35 tado a 0,0005 %.
[0043] O Ti é um elemento que desenvolve um efeito de refinação de grão como um material desoxidante e, além disso, como um elemento formador de nitreto. No entanto, como a adição de uma grande quantidade de Ti resulta em uma notável degradação da tenacidade devido à formação de carburetos, o limite superior da quantidade de Ti precisa ser ajustado a 0,030%. No entanto, para se obter os efeitos predeterminados, é necessário adicionar 0,003% ou mais de Ti. Portanto, a faixa de uma quantidade de Ti é ajustada para ser de desde 0,003 até 0,030%.
[0044] B é, de modo geral, um elemento que está dissolvido em aço de modo a aumentar a endurecibilidade. Particularmente, por adição de 0,0003% ou mais de B, é possível obter este efeito. No entanto, como a adição de uma quantidade excessiva de B resulta na degradação da tenacidade, o limite superior da quantidade de B é ajustada até 0,0030%.
[0045] N é necessário para precipitar finamente o TiN de modo a refinar o diâmetro dos grãos de austenita. Como uma quantidade de N de 0,0010% não é suficiente para a refinação, o limite inferior da quantidade de N é ajustado até 0,0010%. Além disso, se a quantidade de N exceder 0,0050%, a quantidade de soluto de N aumenta e a tenacidade à baixa temperatura do material original é degradada e, portanto, o limite superior da quantidade de N é ajustado até 0,0050%.
[0046] Se for adicionada uma quantidade excessiva de O, que exceda 0,0050%, são gerados óxidos grosseiros e a tenacidade do material original é degradada. Portanto, o limite superior da quantidade de O é ajustado até 0,0050%.
[0047] O aço que inclui os elementos acima e o restante composto de ferro (Fe) e impurezas inevitáveis é uma composição química básica preferível usada para a placa de aço e para o tubo de aço da prePetição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 23/53
15/35 sente invenção.
[0048] Enquanto isso, na presente invenção, é possível adicionar pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Mo, Cu, Ni, Cr, V, Zr e Ta, de acordo com a necessidade, como um elemento que melhore a resistência e a tenacidade.
[0049] O Mo é um elemento que melhora a endurecibilidade e, ao mesmo tempo, forma carburetos e nitretos de modo a melhorar a resistência. Para se obter um tal efeito, é necessário adicionar 0,01% ou mais de Mo. No entanto, a adição de uma grande quantidade de Mo, que excede 1,0%, aumenta a resistência do material original mais do que o necessário e também notavelmente degrada a tenacidade. Portanto, a faixa da quantidade de Mo é ajustada para ser de desde 0,01% até 1,0%.
[0050] O Cu é um elemento eficaz para aumentar a resistência sem degradar a tenacidade. No entanto, uma quantidade de Cu menor do que 0,01% não produz este efeito e, se a quantidade de Cu exceder 1,5%, é provável que ocorram rachaduras durante o aquecimento ou a soldagem de uma placa. Portanto, a quantidade de Cu é ajustada para ser de desde 0,01 % até 1,5%.
[0051] O Ni é um elemento para melhorar a tenacidade e a resistência. Para se obter um tal efeito, é necessário adicionar 0,01 % ou mais de Ni. No entanto, em um caso em que é adicionado mais do que 5,0 % de Ni, a capacidade de suportar uma solda é degradada. Portanto, o limite superior da quantidade de Ni é ajustado até 5,0%.
[0052] O Cr é um elemento que melhora a resistência do aço por reforço da precipitação. Portanto, é necessário adicionar 0,01% ou mais de Cr. No entanto, se for adicionada uma grande quantidade de Cr, aumenta a endurecibilidade e, portanto, a estrutura da martensita é gerada e a tenacidade é degradada. Portanto, o limite superior da quantidade de Cr é ajustado até 1,5 %.
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16/35 [0053] Ο V é um elemento que possui um efeito que forma carburetos e nitretos de modo a melhorar a resistência. No entanto, a adição de 0,01% ou menos de V não produz um tal efeito. Além disso, a adição de mais do que 0,10% de V resulta na degradação da tenacidade. Portanto, a faixa da quantidade de V é ajustada para ser de desde 0,01% até 0,10%.
[0054] O W é um elemento que melhora a endurecibilidade e, ao mesmo tempo, forma carburetos e nitretos de modo a melhorar a resistência. Para se obter tais efeitos, é necessário adicionar 0,01% ou mais de W. No entanto, a adição de uma quantidade excessiva de W, que excede 1,0%, aumenta a resistência do material original mais do que o necessário e também degrada notavelmente a tenacidade. Portanto, a faixa da quantidade de W é ajustada para ser de desde 0,01% até 1,0%.
[0055] Similarmente ao Nb, o Zr e o Ta são elementos que possuem um efeito que forma carburetos e nitretos de modo a melhorar a resistência. No entanto, a adição de 0,0001% ou menos não produz um tal efeito. Também, a adição de mais do que 0,050% de Zr ou de Ta resulta em uma degradação na tenacidade. Portanto, a faixa da quantidade de Zr ou Ta é ajustada para ser de desde 0,0001% até 0,050%.
[0056] Além disso, na presente invenção, é possível adicionar pelo menos um selecionado do grupo que consiste em Mg, Ca, elementos terras-raras (ETR), Y, Hf e Re, de acordo com a necessidade, para melhorar um efeito de perfuração em pontos ou de resistência à ruptura lamelar devido aos óxidos.
[0057] O Mg é adicionado principalmente como um material desoxidante. No entanto, se for adicionado mais do que 0,010 % de Mg, é provável que sejam gerados óxidos grosseiros e desse modo a tenacidade do material original e as ZTA são degradadas. Além disso, com
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17/35 uma adição menor do que 0,0001 % de Mg, não é possível esperar suficientemente uma transformação intragranular e a geração de óxidos necessários como partículas de perfuração em pontos. Portanto, a faixa de adição de Mg é ajustada para ser de desde 0,0001% até 0,010%.
[0058] Ca, ETR, Y, Hf e Re geram sulfetos de modo a suprimir a geração de MnS, que é capaz de se alongar em uma direção de laminação e as características do aço na direção da espessura, particularmente, a resistência à ruptura lamelar. Com uma quantidade menor do que 0,0001 % de qualquer um de Ca, ETR, Y, Hf e Re, não podia ser obtido um tal efeito. Portanto, o limite inferior das quantidades de Ca, ETR, Y, Hf e Re é ajustado até 0,0001%. Ao contrário, se a quantidade de qualquer um de Ca, ETR, Y, Hf e Re exceder 0,0050%, aumenta o numero de óxidos de Ca, ETR, Y, Hf e Re e o numero de óxidos inclusive de Mg ultrafino é diminuído. Portanto, os limites superiores das quantidades de Ca, ETR, Y, Hf e Re são ajustados para 0,0050%.
[0059] O aço que inclui os componentes químicos acima é preparado como um aço fundido em um método para a fabricação de aço e então moldado por fundição contínua ou similar de modo a produzir uma placa. A placa é sujeita a uma laminação a quente (aquecimento e então laminação da placa) de modo a produzir uma placa de aço. Neste caso, a placa é aquecida até uma temperatura do ponto AC3 ou mais alto (temperatura de reaquecimento) e então são laminadas de modo apresentar uma redução por laminação (proporção de redução) de 2 ou mais na região da temperatura de recristalização e uma redução por laminação de 3 ou mais na região da temperatura sem ser de recristalização. Como um resultado, o diâmetro médio dos grãos de austenita anterior da placa de aço obtida atinge 20 μιτι ou menos.
[0060] A temperatura de reaquecimento da placa é de preferência
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18/35 de 950 °C ou mais alta. Além disso, se a temperatura de reaquecimento se tornar demasiadamente alta, o tamanho dos grãos γ aumenta durante o aquecimento e o limite superior do valor da temperatura de reaquecimento é de preferência de 1250°C ou menor.
[0061] Em relação à redução da laminação na região da temperatura de recristalização, se a redução da laminação for menor do que 2, a recristalização não ocorre suficientemente e o limite superior da quantidade da redução da laminação é de preferência de 2 ou mais alto.
[0062] Se a redução da laminação na região sem ser de recristalização for de 3 ou mais alta, o diâmetro médio dos grãos de austenita anterior na placa de aço se torna 20 μίτι ou menor. Portanto, a redução da laminação na região de recristalização é de preferência de 3 ou mais alta e more preferivelmente de 4 ou mais alta. Neste caso, é possível obter o diâmetro médio dos grãos de austenita anteriores na placa de aço como sendo de 10 μίτι ou menos.
[0063] Em relação à temperatura à qual é iniciado o resfriamento com água (temperatura de início do resfriamento com água), é preferível esfriar a placa de aço de desde a temperatura de início do resfriamento com água de 850°C ou menor. Isto é, o resfriamento da placa de aço é iniciado desde o ponto Ae3 ou menor. Neste caso, ocorre a transformação da ferrita e a proporção de rendimento da placa de aço degradada sendo que a deformabilidade da placa de aço se torna favorável.
[0064] Em relação aos métodos de resfriamento, é mais importante resfriar a superfície da placa de aço repetindo o resfriamento com água e a recuperação do calor até que a superfície da placa de aço atinja a temperatura do início da transformação da martensita. Com este método de resfriamento, é possível suprimir a variação da resistência acima na placa de aço. Além disso, se taxa de resfriamento
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19/35 média (°C/s) da superfície da placa de aço for ajustada até a taxa de resfriamento crítica VCgo (°C/s) ou menor, em que pode ser obtida uma microestrutura que possua 90 % de estrutura de martensita, desde o início do resfriamento com água (o resfriamento com água inicial) até a ocasião em que a superfície da placa de aço atingir a temperatura do início da transformação da martensita (ponto Ms), a variação da resistência também é suprimida. Enquanto isso, as fórmulas a seguir (1), (2) e (3) indicam as fórmulas do ponto Ms ea VC9o,
Ms = 545 - 330[C] + 2[AI] - 14[Cr] - 13[Cu] - 23[Mn] - 5[Mo] - 4[Nb] - 13[Ni] 7[Si] + 3[Ti] + 4[V]
VC90 = 10 (2-94-°’75p)
- (1) ··· (2) β = 2,7[C] + 0,4[Si] + [Mn] + 0,45([Ni] + [Cu]) + 0,8[Cr] + 2[Mo] - (3) [0065] Neste caso [C], [Al], [Cr], [Cu], [Mn], [Mo], [Nb], [Ni], [Si], [Ti] e [V] nas fórmulas (1) a (3) indicam a quantidade (%) de C, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Ti e V, respectivamente.
[0066] Enquanto isso, a temperatura da superfície da placa de aço é medida partindo do centro da placa de aço na direção da largura. [0067] A recuperação do calor na presente invenção será descrita a seguir. A recuperação do calor na presente invenção refere-se a uma operação que, quando se resfria uma placa de aço, primeiro esfria a superfície da placa de aço pelo resfriamento com água até uma temperatura predeterminada mais alta do que o ponto Ms e então se interrompe o resfriamento com água durante um certo número de vezes, aumentando desse modo a temperatura da superfície da placa de aço em comparação com a temperatura imediatamente depois do resfriamento com água. Isto é, a superfície da placa de aço é resfriada por realização do resfriamento com água até uma temperatura predeterminada mais alta do que o ponto Ms e então repetindo um tratamento no qual é realizada a recuperação do calor uma ou mais vezes. Depois disso, o último resfriamento com água (o resfriamento com água final) é realizado de modo a esfriar a superfície da placa de aço até a
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20/35 temperatura do ponto Ms ou menor. Depois do resfriamento com água final, pode ser realizada outra recuperação do calor. Em um caso em que é realizada a recuperação do calor, a temperatura do resfriamento final é a temperatura depois da última recuperação do calor. Neste caso, para evitar a variação da resistência na placa de aço, o número de vezes de recuperação do calor da placa de aço antes do resfriamento final da água é de preferência de dois ou mais. Além disso, para se garantir a produtividade, a taxa de resfriamento com água e a taxa de resfriamento final da água são de preferência VC9o ou maior. A aparelhagem para resfriamento na presente invenção tem vários locais (denominados ‘zonas’) onde os bocais capazes de realizar o controle para tornar idêntica a densidade da água são reunidos. Na presente invenção, por exemplo, as zonas são classificadas em zonas de resfriamento com água onde precisa ser realizado o resfriamento com água e a recuperação das zonas de calor onde precisa ser realizado o resfriamento com água. Isto é, quando o resfriamento com água for realizado na primeira zona (a zona de resfriamento com água) e o resfriamento com água não é realizado na segunda zona (recuperação da zona de calor), a temperatura da superfície da placa de aço se torna mais alta na saída da segunda zona do que na saída da primeira zona. Além disso, se o resfriamento com água for realizado na terceira zona (a zona de resfriamento com água), a temperatura da superfície da placa de aço é diminuída. Como tal, por repetição das zonas de resfriamento com água e das zonas de recuperação do calor, a temperatura da superfície da placa de aço se torna menor. As zonas onde é realizado o resfriamento com água (zonas de recuperação do calor) podem ser determinadas arbitrariamente em consideração ao status de resfriamento ou similar da placa de aço. Finalmente, a superfície da placa de aço é resfriada até a temperatura do ponto Ms ou menor na última zona de resfriamento com água.
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21/35 [0068] Aqui a seguir, as razões pelas quais é realizado o resfriamento nas condições de resfriamento acima serão descritas em detalhe com referência à figura 2. A figura 2 apresenta um exemplo da relação entre o padrão de resfriamento da superfície da placa de aço e o diagrama de transformação do aço. A linha interrompida (i) na figura 2 indica um padrão de resfriamento em um caso em que a placa de aço é resfriada a uma taxa de resfriamento VC9o· No padrão de resfriamento, aproximadamente 90% da placa de aço se torna a estrutura de martensita. Como apresentado pela linha pontilhada (ii) na figura 2, em um caso em que taxa de resfriamento média da superfície da placa de aço é maior do que a taxa de resfriamento VC9o, quase toda a superfície da placa de aço se torna a estrutura de martensita. Portanto, mesmo em um caso em que é realizada a recuperação do calor em uma superfície da placa de aço, há casos em que a tenacidade da superfície da placa de aço é notavelmente degradada e os defeitos da superfície, tais como rachaduras na superfície ou similares, ocorrem sobre a superfície da placa de aço durante a fabricação dos tubos de aço. Por outro lado, como apresentado pelas linhas cheias (iii) e (iv) na figura 2, em um caso em que a taxa média de resfriamento da superfície da placa de aço for menor do que a taxa de resfriamento VCgo, a placa de aço se torna a estrutura de bainita ou a estrutura mista de bainita e ferrita de acordo com a presente invenção. Adicionalmente, por realização da recuperação do calor sobre a superfície da placa de aço, a microestrutura na placa de aço se torna uniforme e o limite superior da quantidade é possível para fabricar a placa de aço com uma pequena variação da resistência.
[0069] Em relação à temperatura de interrupção do resfriamento, se o último resfriamento com água (o resfriamento final da água) for interrompido a 200°C ou menos, os defeitos, que são considerados como sendo induzidos por hidrogênio, ocorrem no centro da espessura
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22/35 da placa de aço. Portanto, o limite inferior da temperatura de interrupção do resfriamento é de preferência ajustado em 200°C.
[0070] A seguir, será descrito um método para a produção de condutos por meio de um processo UO (prensa UO) que usa uma placa de aço para condutos de resistência ultra-alta fabricados pelo método de produção acima. Após a fabricação de uma placa de aço com uma espessura de 12 mm até 25 mm, a placa de aço é obtida em um formato de tubo com uma prensa UO (prensa C, prensa U e prensa O). Então, as extremidades da placa de aço, que é obtida em um formato de tubo, são adjacentes e sujeitas à soldagem por pontos. Para a soldagem por pontos, é usada soldagem MAG ou soldagem MIG. Depois da soldagem por pontos, é realizada soldagem com arco submerso na parte adjacente da placa de aço obtida em um formato de tubo das superfícies externa e interna. Para a soldagem com arco submerso, são usados um fio para soldagem e um fundente aglomerado ou fundido. Finalmente, é realizada uma expansão do tubo de modo a fabricar um tubo de aço.
[0071] No método de produção para um tubo de aço para condutos de resistência ultra-alta de acordo com a presente invenção, é preferível realizar um tratamento térmico sobe a solda (zona de costura soldada) depois da realização da soldagem com arco submerso sobre as superfícies interna e externa e antes da realização da expansão do tubo. Além disso, como as condições de tratamento térmico do tubo de aço, é preferível realizar um tratamento térmico sobre a solda a uma temperatura de desde 200 °C até 500 °C. Com este tratamento térmico, é possível reduzir uma estrutura mista de austenita e martensita (MA) que é gerada na solda (metal da solda) e prejudicial à tenacidade. Se a solda for aquecida a uma temperatura de desde 200°C até 500°C, o MA grosseiro gerado ao longo dos limites de grão de austenita é decomposto em cementita fina. No entanto, em um caso em que a
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23/35 solda é sujeita a um tratamento térmico a uma temperatura menor do que 200°C, o MA grosseiro não é decomposto em cementita. Portanto, o limite inferior da temperatura de tratamento térmico da solda é de 200°C. Além disso, se a solda for sujeita ao tratamento térmico a uma temperatura que exceda 500 °C, a tenacidade na solda é degradada. Portanto, o limite superior da temperatura do tratamento térmico da solda é de 500°C.
Exemplos [0072] A seguir, serão descritos exemplos de acordo com a presente invenção.
[0073] Depois do aquecimento de placas com 240 mm com os componentes químicos na tabela 1 a 1000°C até 1210°C, foi realizada a laminação a quente em uma região de temperatura de recristalização de 950°C ou mais alta até que as espessuras das placas (espessura intermediária) se tornassem 70 mm até 100 mm. Além disso, a laminação a quente foi realizada em uma região de temperatura sem ser de recristalização dentro de uma faixa de desde 880°C até 750°C até que as espessuras da placa (espessura da placa) se tornassem 12 mm até 25 mm. Então, o resfriamento da placa de aço (o resfriamento inicial da água) foi começado a uma temperatura de desde 650°C até 810°C e o resfriamento com água continuou até uma temperatura predeterminada mais alta do que o ponto Ms e então um tratamento para a realização da recuperação do calor foi repetido pelo menos uma vez ou mais, realizando desse modo o resfriamento. Depois disso, o resfriamento (o resfriamento final) foi interrompido a uma temperatura de desde 250°C até 450°C. Enquanto isso, a tabela 1 também apresenta o equivalente de carbono Ceq e o índice de sensibilidade de rachadura da solda Pcm para referência.
[0074] Para avaliar o limite de elasticidade e a resistência à tração de cada uma das placas de aço fabricadas, dos corpos de prova de
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24/35 espessura total, baseados no padrão API 5L, foi retirada uma amostra de cada uma das placas de aço e foram realizados testes de resistência à tração à temperatura ambiente. Em relação à direção da retirada da amostra, os corpos de prova de espessura total foram amostrados de uma maneira tal que as direções longitudinais dos corpos de prova de espessura total correspondiam às direções da largura das placas de aço. Além disso, os corpos de prova de espessura total foram amostrados das posições de 1 m partindo da extremidade frontal e de trás da placa de aço na direção longitudinal da placa de aço. Dois corpos de prova de espessura total foram amostrados de ambos os lados do centro da espessura da placa de aço em cada uma destas posições.
[0075] A seguir, depois da formação das placas de aço por uma prensa UO, foi realizada uma soldagem por pontos através de soldagem em arco blindada com CO2 gasoso nas partes adjacentes das placas de aço. Depois disso, foi realizada soldagem em costura por meio de soldagem com arco submerso nas partes adjacentes das placas de aço das superfícies externa e interna, usando um fio para soldagem e um fundente fundido de modo a produzir tubos de aço. A entrada média de calor na soldagem com costura foi ajustada para ser de desde 2,0 kJ/mm até 4,0 kJ/mm. Enquanto isso, foi realizado um tratamento térmico de desde 250°C até 450°C nas zonas de solda com costura de uma parte dos tubos de aço. A tabela 2 apresenta as condições de fabricação das placas de aço e dos tubos de aço.
[0076] Para avaliar a resistência limite e a resistência à tração de cada um dos tubos de aço fabricados, foi amostrado um corpo de prova API de cada um dos tubos de aço e foram realizados testes de resistência à tração. Em relação à direção da amostragem, os corpos de prova API foram amostrados de uma maneira tal que as direções longitudinais dos corpos de prova API correspondiam às direções do eixo
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25/35 do tubo dos tubos de aço. Além disso, dois corpos de prova API foram amostrados de ambos os lados de um ciclo de posição 1/4 partindo de cada uma das zonas de solda com costura do tubo de aço sobre uma superfície cortada perpendicular ao eixo do tubo. Além disso, para avaliar a deformabilidade depois do envelhecimento por esforço como uma referência, os tubos de aço foram sujeitos a um tratamento térmico a 210°C (mantidos durante 5 minutos e então resfriados ao ar) e dois corpos de prova API foram amostrados provenientes das mesmas posições como acima e então foram realizados testes de tração. O teste de tração é baseado no padrão API 2000. Além disso, para avaliar a tenacidade dos tubos de aço, foram realizados testes Charpy a - 30°C e DWT. Os testes Charpy e os testes DWT também estão baseados no padrão API 2000. Os corpos de prova de Charpy e os corpos de prova DWT foram amostrados das posições 1/2 de ciclo fora da zona do tubo de aço da solda com costura sobre a superfície cortada perpendicular ao eixo do tubo de uma maneira em que as direções longitudinais dos corpos de prova correspondiam às direções circunferenciais dos tubos de aço. Dois corpos de prova DWT foram amostrados de cada um dos tubos de aço e três corpos de prova de Charpy foram amostrados do centro de espessura de cada um dos tubos de aço. [0077] Além disso, foi avaliada a tenacidade das ZTA de cada um dos tubos de aço fabricados. Os corpos de prova para a avaliação de tenacidade das ZTA foram amostrados da zona afetada pelo calor (ZTA) na vizinhança da zona de solda com costura no tubo de aço e foi formado um entalhe a FL + 1 mm (uma posição 1 mm partindo do limite entre a ZTA e a zona de solda com costura em direção à ZTA). Três corpos de prova foram amostrados de cada um dos tubos de aço. Todos os corpos de prova foram avaliados pelos testes de Charpy a 30 °C.
[0078] A tabela 3 apresenta os resultados dos testes. Enquanto
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26/35 isso, a tabela 3 apresenta não apenas a resistência à tração mas também a resistência limite e a taxa de rendimento de referência.
[0079] Os Aços N° 1 a 22 indicam os exemplos de acordo com a presente invenção. Como é evidente pela tabela 3, estes tubos de aço tinham uma resistência à tração de X120 ou mais alta e a variação da resistência nas placas de aço e nos tubos de aço foi suprimida até 60 MPa ou menos. Além disso, os tubos de aço tinham uma energia de Charpy de 47,77 cal (200 J) ou mais alta e uma área de compartilhamento de DWTT de % ou maior e a energia absorvida de Charpy da zona afetada pelo calor (a tenacidade da ZTA) excedeu 11,94 cal (50 J). Como tal, os tubos de aço dos exemplos de acordo com a presente invenção tinham uma alta tenacidade. Os Aços N° 23 a 35 indicam exemplos comparativos que não satisfazem as condições de fabricação de acordo com a presente invenção. Isto é, o aço N° 23 tinha uma menor quantidade de C no aço do que na faixa da presente invenção e o limite superior da quantidade exibiu insuficiente resistência à tração. Os Aços N° 24 a 29 tinham pelo menos um elemento dos componentes químicos básicos e os elementos seletivos adicionados aos aços em uma quantidade que excede a faixa da presente invenção e o limite superior da quantidade exibiu tenacidade insuficiente da ZTA. Por outro lado, os Aços N° 30 a 35 foram resfriados sem recuperação do calor sobre a superfície da placa de aço e o limite superior da quantidade apresentou grande variação das resistências de 100 MPa ou mais altas nas placas de aço e nos tubos de aço.
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Tabela 1
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< CN CN
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28/35
Continuação
O O O O O O o o O o o O o o
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29/35
Tabela 1 (Continuação)
O O) O > 5,707 3,485 3,408 1,160 11,878 1,446 21,434 3,156 6,289 0,925 14,186 σ> 00 co co r- m- co 0,945 2,541 LO o 3,754 0,119 5,561 1,243 δ
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30/35 (Continuação)
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Tabela 2
temperatura do tra- tamento térmico (°C) o o co 250 O o co 350 400 450
m Φ i— 2 O O c c ro ro E LU D υ c 2,6 4,0 3,2 2,9 3,6 3,4 2,6 3,0 3,4 3,6 2,9 3,0 co 2,4
ro .55 $ § ro t Zn 03 4)^ C q_ õ u 1-5®.«23 ί, Oi: « 35 20 20 20 o 40 20 20 30 50 65 25 30 35
1 CÜ 1 , , Ο ώ o-ã_ y- ro φ c -qu EdQ.®w®~L· Φ 43 Ξ) ~ φ F- — |— CO CZ) θ «- C 1 l_ 493 484 505 496 481 491 528 476 487 469 483 466 491 493
Número de vezes da recuperação térmica co CM LO co co CM co LX3 co CM
gj 3-3 .55 5 <= ra φ 3 -2 >ro φ c υ -ra 1— ro c o c- c l_ — 400 450 400 420 o co co 350 360 370 o co co 420 430 480 430 480
Temperatura do início de resfriamento com água 700 670 730 750 770 650 o o co 750 770 760 790 810 o o co 780
o i ro ro ' <z raFC-Drogoroo 15 ιφ >ro Q- _ ~ θ» ® ® £ 'σ>Ε i- ® o £-o<9oo.2wa>N 5,0 4,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 CO 4,3 5,0 5,0 5,0 5,0
o i ro ro ' .cc = c u ro φ - o y ο ο φ 73 +?; >to .í? >03 >03 9- ro É φφ^σιΕ^ο^ ο^-σ^φφ^φΝ 3,4 2,4 3,0 3,2 2,5 2,8 3,2 3,0 2,4 2,4 3,2 3,0 2,8 2,5
Temperatura de Aquecimento (°C) 1100 1150 1150 1000 1100 1150 1200 1150 1200 1100 1150 1200 1100 1150
Espessura da chapa (mm) 25 co LO 03 LO co CM 23 LX3 co 03
Φ fR d_ Φ y ω is ro E to w c ® c .§ LU - E 70 100 08 75 95 85 75 08 100 100 75 08 85 95
Espessura da placa (mm) 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240 240
Aço - CM co LO co co 03 o - CM co
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Tabela 2 (Continuação)
400 o o co 400 O O CO
LO o LO σ> O CO CO CO O LO cd LO cd LO CO
CO CN co co co co CN CO CN CN co CO CO co co co CN co CN CO CN
O O o o o o LO O O O o O O o o o o LO O O O
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r- r- r- r- 00 r- co CO CO cd cd r- r- T— cd LO o o LO o LO
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co r- CN co CN co CN LO CN co o o O O o O
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LO CN LO o LO o LO LO O co LO LO co CN o 00 co cd O LO O
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CN CN CN CN CN CN CN
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co cd 00 co 00 r- co r- 00 cd 00 CD CO CD co
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CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN
LO CO r- 00 σ> O CN CO LO CO r- 00 cd O CN CO LO
CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN CO co CO CO co CO
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33/35
Tabela 3
Tubos de aço d o „ ω ro R c '2 φ τ- x £ J? □ <n ú ro 2 F φ σι— raro 92 93 92 σ> 93 92 σ> 94 93 94 06 σ> σ>
| ω 1 ° g o g ra ΕΦ·σθσ£=°^: 948 956 979 996 948 943 984 953 974 959 066 995 984
σ - 2 ° '0 o u Ιο S 2 E ro ro E 876 988 868 876 988 865 868 897 806 897 00 00 00 935 929
tenacidade da ZTA vE-30 (J) 120 06 130 105 95 95 o 125 o 95 06 ΙΌ Ο Ο ι-
Φ C |_ A Φ Ho- ra S E 2 i ° £ 2 o ro < -L· -ro £ 0 85 98 98 98 85 98 06 98 06 85 00 00 CO Ρ~ 00 00
Ener- gia Charpy (-30°C) (J) 280 230 245 230 230 250 270 265 260 250 235 250 270
Variação de resistência (MPa) 50 45 40 46 35 50 36 52 55 45 40 ΙΌ Ο LD
Taxa de rendi- mento (%) σ> 00 06 σ> 00 00 00 06 σ> 00 00 00 σ> 06 σ> 87 σ> σ>
Resistência à tração (MPa) 933 941 964 951 933 928 696 938 959 944 975 696 086
Limite de elasticidade (MPa) 834 844 855 834 844 823 855 854 865 855 845 892 886
Chapas de aço Variação de resistência (MPa) 50 45 40 46 35 50 36 52 55 45 40 ΙΌ Ο LD
Taxa de rendi- mento (%) 98 87 98 85 87 98 85 00 00 87 00 00 84 00 00 00 00
Resistência à tração (MPa) 915 923 945 932 915 910 950 920 940 925 956 1000 950
Limite de elasti- cidade (MPa) 790 o o 00 810 790 o o 00 780 810 810 820 810 ο ο 00 ο ο 00 00 00
Aço - Cd co LO co r- 00 σ> ο - Cd co
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34/35
ID ID ID ID CO CO 00 o O co ID co co r- CD 00 CD o o
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σ> co r- 00 O 00 00 o 00 ID 00 CD 00 00 CD CO co /Λ CN
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00 00 00 00 00 00 00 00 00 co co co 00 00 00 00 r- r- r- r-
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00 00 00 00 00 00 00 00 00 co 00 00 00 00 00
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00 00 σ> io CD CD CD r- r- o r- 00 CD r- CD 00 CD ID co O CD co
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CN CN CN CN CN CN CN CN CN CN co co co co co co
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Aplicabilidade Industrial [0080] É possível fornecer um método de produção para placas de aço e tubos de aço para condutos de resistência ultra-alta para os quais a resistência, a tenacidade à baixa temperatura e a deformabilidade dos materiais originais são excelentes, a soldagem in loco é fácil e a resistência à tração é de 915 MPa ou mais alta (padrão API X120 ou mais alto).
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Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para a produção para uma placa de aço para condutos de resistência ultra-alta, caracterizado pelo fato de que compreende:
    preparação de um aço fundido que inclui
    C: 0,03 a 0,06 % em massa,
    Si: 0,01 a 0,50 % em massa,
    Mn: 1,5 a 2,5 % em massa,
    P: 0,01 % em massa ou menos,
    S: 0,0030 % em massa ou menos,
    Nb: 0,0001 a 0,20 % em massa,
    Al: 0,0005 a 0,03 % em massa,
    Ti: 0,003 a 0,030 % em massa,
    B: 0,0003 a 0,0030 % em massa,
    N: 0,0010 a 0,0050 % em massa,
    O: 0,0050 % em massa ou menos e um composto de Fe restante e impurezas inevitáveis;
    moldagem do aço fundido em uma placa;
    realização de laminação a quente da placa de modo a formar uma placa de aço;
    realização do resfriamento com água até uma temperatura predeterminada mais alta do que um ponto Ms é atingido e então resfriamento da superfície da placa de aço por repetição de um tratamento em que a recuperação do calor é realizada uma ou mais vezes e realização do resfriamento final da água de modo a esfriar a superfície da placa de aço até a temperatura do ponto Ms ou menor, em que, na laminação a quente, a temperatura de reaquecimento da placa é de 950°C ou mais e a redução da laminação da placa em uma região de temperatura sem ser de recristalização é de 3 ou mais, e
    Petição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 45/53
  2. 2/4 em que o resfriamento é realizado de uma temperatura de resfriamento inicial de 850 °C ou inferior,
    Ms = 545 -330[C] + 2[AI] - 14[Cr] - 13[Cu] - 23[Mn] - 5[Mo] 4[Nb] -13[Ni] - 7[Si] + 3[Ti] + 4[V] em que [C], [Al], [Cr], [Cu], [Mn], [Mo], [Nb], [Ni], [Si], [Ti] e [V] são a quantidade (%) de C, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Ti e V, respectivamente.
    2. Método para a produção para uma placa de aço para condutos de resistência ultra-alta, de acordo a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aço fundido também inclui pelo menos um selecionado do grupo que consiste em:
    Mo: 0,01 a 1,0 % em massa,
    Cu: 0,01 a 1,5 % em massa,
    Ni: 0,01 a 5,0 % em massa,
    Cr: 0,01 a 1,5 % em massa,
    V: 0,01 a 0,10 % em massa,
    W: 0,01 a 1,0 % em massa,
    Zr: 0,0001 a 0,050 % em massa e
    Ta: 0,0001 a 0,050 % em massa.
  3. 3. Método para a produção para uma placa de aço para condutos de resistência ultra-alta, de acordo a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aço fundido também inclui pelo menos um selecionado do grupo que consiste em:
    Mg: 0,0001 a 0,010 % em massa,
    Ca: 0,0001 a 0,005 % em massa,
    ETR: 0,0001 a 0,005 % em massa,
    Y: 0,0001 a 0,005 % em massa,
    Hf: 0,0001 a 0,005 % em massa e
    Re: 0,0001 a 0,005 % em massa.
  4. 4. Método para a produção para uma placa de aço para
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    3/4 condutos de resistência ultra-alta, de acordo a reivindicação 1, em que uma taxa média de resfriamento (°C/s) é VC90 ou menor de um resfriamento com água inicial até o tempo em que a superfície da placa de aço atinge a temperatura do início da transformação da martensita (ponto Ms),
    Ms = 545 - 330[C] + 2[AI] - 14[Cr] - 13[Cu] - 23[Mn] - 5[Mo] 4[Nb] -13[Ni] - 7[Si] + 3[Ti] + 4[V]
    VC90 = 10 (2,94'0,75β) β = 2,7 [C] + 0,4[Si] + [Mn] + 0,45([Ni] + [Cu]) + 0,8[Cr] +
    2[Mo] em que [C], [Al], [Cr], [Cu], [Mn], [Mo], [Nb], [Ni], [Si], [Ti] e [V] são a quantidade (%) de C, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Si, Ti e V, respectivamente.
  5. 5. Método para a produção para uma placa de aço para condutos de resistência ultra-alta, de acordo a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as taxas do resfriamento a água são VC9o ou mais.
  6. 6. Método para a produção para um tubo de aço para condutos de resistência ultra-alta, caracterizado pelo fato deque compreende:
    formação da placa de aço para condutos de resistência ultra-alta fabricados pelo método de produção como definido na reivindicação 1 em um formato de tubo por uma prensa UO;
    realização de soldagem com arco submerso na parte adjacente da placa de aço para condutos de resistência ultra-alta das superfícies externa e interna que usa um fio de soldagem e um fundente aglomerado ou fundido e realização de expansão do tubo.
  7. 7. Método para a produção para um tubo de aço para condutos de resistência ultra-alta, de acordo com a reivindicação 6,
    Petição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 47/53
    4/4 caracterizado pelo fato de que uma solda é sujeita a um tratamento térmico após a realização da soldagem com arco submerso e antes da realização de expansão do tubo.
  8. 8. Método para a produção para um tubo de aço para condutos de resistência ultra-alta, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a solda é sujeita a um tratamento térmico em uma faixa de temperatura de desde 200°C até 500°C.
    Petição 870180024191, de 26/03/2018, pág. 48/53
    1/2
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