CS256257B1 - Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium - Google Patents

Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium Download PDF

Info

Publication number
CS256257B1
CS256257B1 CS858499A CS849985A CS256257B1 CS 256257 B1 CS256257 B1 CS 256257B1 CS 858499 A CS858499 A CS 858499A CS 849985 A CS849985 A CS 849985A CS 256257 B1 CS256257 B1 CS 256257B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
steel
brittle fracture
niobium
vanadium
boron
Prior art date
Application number
CS858499A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS849985A1 (en
Inventor
Petr Micek
Ales Kalivoda
Radim Mojzisek
Stanislav Slany
Original Assignee
Petr Micek
Ales Kalivoda
Radim Mojzisek
Stanislav Slany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Petr Micek, Ales Kalivoda, Radim Mojzisek, Stanislav Slany filed Critical Petr Micek
Priority to CS858499A priority Critical patent/CS256257B1/en
Publication of CS849985A1 publication Critical patent/CS849985A1/en
Publication of CS256257B1 publication Critical patent/CS256257B1/en

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Ocel se zvýšenou prokalitelností a odolností proti křehkému lomu v kyselém prostředí je určeno zejména pro výrobu ocelových bezešvých trub používaných do hlubokýoh plynových a naftových vrtů a trub používaných pro foukanou zakládku v těžebním průmyslu. Ocel se zvýšenou prokalitelností proti křehkému lomu v kyselém prostředí, pro výrobu ocelových bezešvých trub válcováním za tepla, mikrolegovaná vanadem a niobem a dolegovaná borem., křemíkem a titanem, se vyznačuje tím, ze obsahuje v hmotnostním složení 0,30 až 0,45 % uhlíku; 0,90 až 1,60 % manganu; 0,30 až 0,70 % křemíku; 0,05 až 0,20 % vanadu; 0,005 až 0,10 % niobu; 0,02 až 0,06 % titanu; 0,0005 až 0,002 % boru; nejvýše 0,030 % fosforu a nejvýše 0,025 % síry, zbytek připadá na železo a obvyklé nečistoty.Steel with increased hardenability a resistance to acidic brittle fracture the environment is mainly intended for production steel seamless pipes used by deep well gas and oil wells a pipes used for blow molding in the mining industry. Steel with increased hardenability against brittle fracture in acidic environment, for steel production seamless tubes by hot rolling, microalloyed vanadium and niobium and dolegized boron, silicon and titanium is characterized by in that it contains in weight composition From 0.30 to 0.45% carbon; 0.90 to 1.60% manganese; From 0.30 to 0.70% silicon; 0.05 to 0.20% vanadium; 0.005 to 0.10% niobium; 0.02 to 0.06% titanium; 0.0005 to 0.002% boron; not more than 0,030% of phosphorus and not more than 0.025% sulfur, the remainder being iron and common impurities.

Description

Vynález se chemický složení oceli se zvýšenou prokalitelností proti křehkému lomu v kyselém prostředí, která je určena zejména pro výrobu ocelových bezešvých trub používaných do hlubokých plynových a naftových vrtů. a trub používaných pro foukanou zakládku v těžebním prftmyslu.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to the chemical composition of steel with increased hardenability against brittle fracture in an acid medium, which is particularly intended for the production of steel seamless pipes used in deep gas and oil wells. and tubes used for blow-off loading in the mining industry.

Rostoucí požadavky na kvalitativní vlastnosti olejářských trubek, podmíněné zvětšující se hloubkou vrtů a ztíženými geologickými podmínkami, jsou důvodem nejen k rostoucím požadavkům uživatelů trub na zvyšování základních mechanických vlastností zvyšováním jakostních stupňů materiálu trub, ale zejména v posledních letech k zájmu o zlepšení plastických vlastností materiálu trub pro užití ve vrtech, u nichž je nebezpečí výskytu vodíkové křehkosti zejména vlivem sirovodíku při kombinovaném namáhání materiálu tahem, tlakem a ohybem. K výskytu koroze pod napětím dochází zejména u hlubokých naftových a plynových vrtů, kdy se zpravidla vyskytuje ve výplachu volný vodík, resp. sirovodík, jehož množství kolísá od obsahu menšího než 1 ppm až do několika objemových procent plynů, které se ve vrtech nacházejí. Přítomnost sirovodíku je často příčinou předčasných lomů olejářských trub ve vrtech. Pomocí dodržení určitých vymezených technologických opatření při výrobě trub, zejména pak volbou chemického složení výchozí oceli a jejího tepelného zpracování a následných operací lze odolnost trub proti působení sirovodíkem podstatně zvýšit. Účinnost provedených opatření lze ověřit jednak provozně zabudováním trub do vrtu a jednak laboratorně provedením zkoušky na odolnost oceli proti působení sirovodíku·Increasing demands on the quality of oil pipes due to increasing depth of boreholes and difficult geological conditions are the reason not only for the increasing demands of pipe users to increase the basic mechanical properties by increasing the quality grades of the pipe material, but especially in recent years for use in boreholes where there is a risk of hydrogen embrittlement in particular due to hydrogen sulphide during combined tensile, compressive and bending stresses. The occurrence of stress corrosion occurs especially in deep oil and gas wells, where free hydrogen, resp. hydrogen sulphide, the amount of which varies from less than 1 ppm up to several percent by volume of the gases present in the wells. The presence of hydrogen sulphide is often the cause of premature fractures of oil pipes in wells. By adhering to certain defined technological measures in the production of pipes, in particular by selecting the chemical composition of the starting steel and its heat treatment and subsequent operations, the resistance of the pipes to hydrogen sulfide exposure can be substantially increased. The effectiveness of the measures taken can be verified both operationally by incorporating pipes into the well and by laboratory testing of steel resistance to hydrogen sulphide ·

Metodika zkoušení volená podle výsledků rozboru literárních údajů je obdobná jako při ověřování citlivosti oceli proti zkřehnutí vlivem sirovodíku a spočívá v ponoření zkoušek doThe testing methodology chosen according to the results of the literature analysis is similar to the verification of the sensitivity of steel to embrittlement due to hydrogen sulfide and consists in immersing the tests in

- 2 *- 2 *

256 257 pětiprocentního roztoku kyseliny octové, nepřetržitě nasycované sirovodíkem. Kyselost tohoto roztoku se pohybuje kolem hodnoty256 257 of a 5% acetic acid solution, continuously saturated with hydrogen sulphide. The acidity of this solution is around the value

2,5 pH. Při zkoušení jsou vzorky zatěžovány jednoosým tahem na různých úrovních zatížení, přičemž je hledáno zatížení, při kte« rém vzorky vydrží namáhání po dobu minimálně 20G hodin a neprasknou v tomto korozním prostředí.2.5 pH. During testing, samples are loaded by uniaxial tensile loading at different load levels, looking for loads that will withstand the stresses for at least 20G hours and do not crack in this corrosive environment.

Zvolené korozní médium je vysoce agresivní', pokud se týká ověření vlivu půso‘bení sirovodíku, a umožňuje tak dobře rozlišit a kvantitativně určit citlivost oceli na praskání v sirovodíkovém prostředí. Dosud se pro výrobu olejářských trub pro těžbu nafty a plynu z větších hloubek používají oceli nízko a střednelegované chromém, molybdenem nebo mikrolegované vanadem, niobem a podobně. Tyto ocele jsou vyráběny v elektrických obloukových pecích a vykazují vcelku uspokojivé vlastnosti při namáhání v hlubokých vrtech se zvýšeným výskytem sirovodíku a také v podmínkách, kdy mezní hodnota pH výplachu spolu s teplotou vytvářejí podmínky pro urychlený průběh korozivních procesů.The corrosion medium chosen is highly aggressive to verify the effect of hydrogen sulphide action, making it possible to distinguish and quantitatively determine the sensitivity of steel to cracking in the hydrogen sulphide environment. Until now, low- and medium-alloy steels of chromium, molybdenum or microalloyed vanadium, niobium and the like have been used to produce oil pipes for extracting oil and gas from greater depths. These steels are manufactured in electric arc furnaces and exhibit fairly satisfactory stressing properties in deep wells with increased hydrogen sulphide incidence, and also in conditions where the irrigation pH and temperature limits create conditions for accelerated corrosion processes.

Tyto ocele jsou používány ve stavu zušlechtěném a jejich užitné vlastnosti jsou mimo jiné dány jejich schopností k prokalení. Zvyšování prokalitelnosti použitím niklu je zde nevhodné pro negativní vliv tohoto prvku na odolnost proti vzniku vodíkové křehkosti. Nízká prokalitelnost při výrobě trub z těchto ooelí může být výrobně řešena bu2 aplikací současného vnějšího i vnitřního kalení trub, nebo při jednostranném kalení zlepšeným efektem prokalitelnosti použité oceli.These steels are used in a heat-treated state and their utility properties are due, among other things, to their hardening properties. Increasing the hardenability using nickel is unsuitable here because of the negative effect of this element on the resistance to hydrogen embrittlement. The low hardenability in the production of pipes from these materials can be solved either by the application of simultaneous external and internal hardening of the pipes or by the one-sided hardening by an improved hardenable effect of the steel used.

Výše uvedené‘nedostatky odstraňuje ocel mikrolegovaná vanadem a niobem a dolegovaná bórem, křemíkem a titanem, která obsahuje v hmotnostním složeni 0,30 až 0,45 % uhlíku; 0,90 až 1,60 % manganu; 0,30 3^0,70 % křemíku; 0,05 až 0,20 % vanadu; 0,005 až 0,10 % niobu; 0,02 až 0,06 % titanu; 0,0005 až 0,002 % bóru; nejvýše 0,030 % fosforu; nejvýše 0,025 % síry; zbytek železo a obvyklé nečistoty.The above remnants are removed by vanadium- and niobium-microalloyed steel, and boron-, silicon- and titanium-doped, containing by weight 0.30-0.45% carbon; 0.90 to 1.60% manganese; 0.30 3? 0.70% silicon; 0.05 to 0.20% vanadium; 0.005 to 0.10% niobium; 0.02 to 0.06% titanium; 0.0005 to 0.002% boron; not more than 0.030% of phosphorus; not more than 0,025% of sulfur; the rest iron and the usual impurities.

Ocel podle vynálezu ve stavu zušlechtěném zajišťuje při vysoké úrovni meze kluzu maximální odolnost proti vzniku vodíkové křehkosti. Její praktické využití je významné zejména v naftovém a olejářském průmyslu při aplikaci trub s většími tloušťkami stěny. Ocel lze vyrobit běžnými ocelářskými pochody v siemens-mařtinských a tandemových nístějovýchThe steel according to the invention, in the heat-treated state, provides a maximum resistance to hydrogen embrittlement at a high level of yield strength. Its practical use is particularly important in the oil and oil industry for the application of pipes with larger wall thicknesses. Steel can be produced by conventional steel processes in siemens-martin and tandem hearth

- 3 256 257 pecích a elektrických pecích a vykazuje pro svůj nízký obsah legujících prvků velmi dobrou tvařitelnost za tepla. Ocel se vyznačuje vysokou odolností proti působení vodíkové křehkosti s původní hodnotou meze kluzu až do 850 MPa á současně vysokým stupněm prokalitelnosti; odolnost proti vodíkové křehkosti je zajištěna navíc možností aplikovat minimální popouštěcí teplotu nad 620 °C pro hodnoty meze kluzu min. 720 MPa. Vysoká prokalitelnost předurčuje pak ocel pro použití k výrobě pro foukanou zakládku v hlubinných dolech. Do 20 mm hloubky prokalená stěna trubky poskytuje i pří jednostranném vnějším kalení jejímu vnitřnímu povrchu značnou tvrdost a otěruvzdornost a touto vlastností plně nahrazuje výrobně nákladné a méně prokalitelné dvouvrstvé trubky.- 3 256 257 furnaces and electric furnaces and has a very good thermoformability due to its low alloying content. The steel is characterized by a high resistance to hydrogen embrittlement with an initial value of yield strength up to 850 MPa and at the same time a high degree of hardenability; Hydrogen brittleness resistance is furthermore ensured by the possibility of applying a minimum tempering temperature above 620 ° C for min. 720 MPa. High hardenability predetermines the steel for use in the production of blown fill in underground mines. The hardened wall of the pipe up to 20 mm deep provides considerable hardness and abrasion resistance to its inner surface even with one-sided external quenching, and this property fully replaces the costly and less hardenable double-layer pipes.

Vlastnosti oceli lze dokumentovat na následujících praktických příkladech:Practical examples of steel properties can be documented:

příklad χ: z oceli s hmotnostním obsahem 0,41 % uhlíku; 1,44 % manganu; 0,47 % křemíku; 0,019 % fosforu; 0,015 % síry; 0,07 % vanadu; 0,03 % titanu; 0,003 % niobu a 0,0014 % bóru byly válcováním za tepla na Stiefelových tratích vyválcovány roury, tepelně zpracovány kaxením a popouštěním na mechanické hodnoty: mez kluzu Re = 787 MPa, pevnost Rm » 866 MPa; tažnost A^ = 19,9 %; kontrakce Z = 66,9 % a z téže oceli roury tepelně zpracované na hodnoty: Re = 847 MPa;Example χ: Of steel with a content by weight of 0,41% carbon; 1.44% manganese; 0.47% silicon; 0.019% phosphorus; 0.015% sulfur; 0.07% vanadium; 0.03% titanium; 0.003% niobium and 0.0014% boron were rolled by hot rolling on Stiefel lines, heat-treated by coaxing and tempering to mechanical values: yield strength Re = 787 MPa, strength Rm »866 MPa; ductility λ = 19.9%; contractions Z = 66.9% and pipes of the same steel heat-treated to values: Re = 847 MPa;

Rm = 918 MPa; Acj = 19,8 % a Z = 64,5 %· Oba typy trub vykazovaly prahové napětí podle výše zmíněné metodiky v hodnotách 650 resp. 600 MPa.R m = 918 MPa; Acj = 19.8% and Z = 64.5% · Both tube types exhibited a threshold stress of 650 resp. 600 MPa.

Příklad 2: ocel z tavby stejného chemického složení jako v prvním příkladu vykázala v normalizované zkoušce prokalitelnosti hloubku prokalení 18,5 mm a při praktické aplikaci bylo v rouře o vnějším průměru 194,5 mm a tloušťkou stěny 20 mm kalením z teploty 850 °C vnější sprchou dosaženo prokalením 100 % martenzitu v celé tlouštce stěny.Example 2: a steel from a melting of the same chemical composition as in the first example showed a hardening depth of 18.5 mm in a standard hardenability test and, in practical application, in a pipe having an outside diameter of 194.5 mm and a wall thickness of 20 mm by quenching from 850 ° C shower achieved through hardening of 100% martensite throughout the wall thickness.

Claims (1)

Ocel se zvýšenou prokalitelností a odolností proti křehké mu lomu v kyselém prostředí pro výrobu ocelových bezešvých trub válcováním za tepla, mikrolegovaná vanadem a niobem a dolegovaná borem, křemíkem a titanem, vyznačená tím, že obsahuje v hmot nostňím složení 0,30 až 0,45 % uhlíku; 0,90 až 1,60 % manganu; 0,30 až 0,70 % křemíku; 0,05 až 0,20 % vanadu; 0,005 až 0,10 % niobu; 0,02 až 0,06 % titanu; 0,0005 až 0,002 % bóru; nejvýše 0,030 % fosforu a nejvýše 0,025 % síry, zbytek připadá na železo a obvyklé nečistoty.Steel with increased hardenability and resistance to brittle fracture in acidic environment for the production of hot-rolled seamless steel tubes, micro-alloyed with vanadium and niobium and doped with boron, silicon and titanium, characterized in that it contains 0,30 to 0,45 by weight % carbon; 0.90 to 1.60% manganese; 0.30 to 0.70% silicon; 0.05 to 0.20% vanadium; 0.005 to 0.10% niobium; 0.02 to 0.06% titanium; 0.0005 to 0.002% boron; not more than 0.030% phosphorus and not more than 0.025% sulfur, the remainder being iron and common impurities.
CS858499A 1985-11-25 1985-11-25 Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium CS256257B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS858499A CS256257B1 (en) 1985-11-25 1985-11-25 Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS858499A CS256257B1 (en) 1985-11-25 1985-11-25 Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS849985A1 CS849985A1 (en) 1987-08-13
CS256257B1 true CS256257B1 (en) 1988-04-15

Family

ID=5435609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS858499A CS256257B1 (en) 1985-11-25 1985-11-25 Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS256257B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS849985A1 (en) 1987-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5740315B2 (en) Low alloy steel with high yield stress and high sulfide stress cracking resistance
JP4502011B2 (en) Seamless steel pipe for line pipe and its manufacturing method
RU2431693C1 (en) Seamless pipe of martensite stainless steel for oil field pipe equipment and procedure for its manufacture
JP3262807B2 (en) Oil well pipe steel and seamless oil well pipe with excellent resistance to wet carbon dioxide gas and seawater corrosion
RU2416670C2 (en) Martensite stainless steel
JP4327247B2 (en) Steel wire manufacturing method, hose reinforcing steel wire and hose using the same
BR112013025002B1 (en) THICK ABRASION RESISTANT STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
UA106660C2 (en) Low alloy steel with high yield strength and high resistance to cracking due to loading of sulfur caused by sulphide
US11319608B2 (en) High-strength and corrosion-resistant sucker rod and preparation process thereof
CN104789884A (en) Production method of high impact toughness petroleum casing pipe
CN101831593B (en) C90-1 steel-grade bushing special for petroleum and natural gas and manufacturing process thereof
JP2791804B2 (en) Martensitic stainless steel with high strength and excellent corrosion resistance
Ishiguro et al. Enhanced corrosion-resistant stainless steel OCTG of 17Cr for sweet and sour environments
CS256257B1 (en) Steel with increased hardenability and brittle fracture resistance in acid medium
JP3454224B2 (en) Stainless steel for coiled tubing
JP3743226B2 (en) Martensitic stainless steel for downhole materials
US20110223443A1 (en) Metallic components for use in corrosive environments and method of manufacturing
Shimamura et al. Full ring SSC evaluation of X65 UOE sour linepipe steels in low H2S content sour environment
CS207996B1 (en) Oiler pipe for the werk in the medium with combined mechanical stress and hydrogen monosulphide corosion
Elias et al. Environmental characterization of the stress-corrosion cracking of rockbolts in underground coal mines using laboratory and in-situ testing
CN103966524B (en) A kind of tubing and casing of resistance against sulfide stress cracking
WO2008016736A2 (en) Method for designing corrosion resistant alloy tubular strings
Herrera et al. Characterization of newly developed high interstitial non-magnetic stainless steels for oil and gas applications
Bodude et al. Comparative studies on mechanical and corrosion characteristics of API 5LX60 Steel and RST 37-2 Steel
Caltaru et al. Influence of Chemical Corrosive Environment with H2S on Drill Strings, Experimental Researches