DE1917919B2

DE1917919B2 - Verwendung eines niedriglegierten stahles rls werkstoff fuer oelfeldrohre und zubehoerteile

Info

Publication number: DE1917919B2
Application number: DE19691917919
Authority: DE
Inventors: Masayuki; Sunami Eihachiro; Yokohama; Nakazawa Toshio Kawasaki; Tanimura (Japan)
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1968-04-08
Filing date: 1969-04-08
Publication date: 1973-01-11
Also published as: GB1226512A; US3622306A; DE1917919A1; FR2005802A1; CS181154B2; CA926658A; BE731139A

Description

15 aus 0,04 bis 0,15 % Kohlenstoff, 0,20 bis 0,6 % Silizium,

0,30 bis 0,8% Mangan, 0,2 bis 0,6% Kupfer, 0,3 bis

1,0% Chrom, bis zu 0,20% Aluminium, bis zu 0,03%

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines niedrig- Phosphor, bis zu 0,03% Schwefel, Rest Eisen und legierten Stahls als Werkstoff für ölfeidrohre und unvermeidlichen Verunreinigungen.
Zubehörteile, die gut schweißbar sind und in einer 20 Dabei sollen die Herstellungskosten niedrig und der Schwefelwasserstoffgas enthaltenden Atmesphäre Korrosionssprödverlust im Vergleich mit einem übgegen Spannungsrißkorrosion hinreichend Widerstands- liehen hochfesten Stahl um ungefähr die Hälfte verfähig sein müssen. Dieser Stahl ist hauptsächlich aus ringert sein. Gleichzeitig mit der hervorragenden den Bestandteilen des Systems Cu-Cr-Al zusammen- Widerstandsfähigkeit gegen Korroiion soll der Stahl gesetzt, ohne daß festigkeitserhöhende Elemente, wie 2* ohne besondere festigkeitserhöhende Elemente, wie Ti, Nb, V u. dgl., zugesetzt werden. beispielsweise Ti, Nb, V u. dgl., eine höhere Festigkeit

Es ist bekannt, daß Spannungsriß^orrosion oft in aufweisen.

einigen Bereiche!, der Erdölindustrie auftritt. LJm dieses Dies wird gemäß der Erfindung durch Verwendung

Auftreten an Bohrlochrohren, Ventilen, Schrauben, eines niedriglegierten Stahls des Systems Cu-Cr-Al Muttern u.dgl. zu verhindern, die auf ölfeldern, wo 30 erreicht, der hauptsächlich aus 0,2 bis 0,6%Cu, 0,3 H₂S-GaS vorhanden ist, verwendet werden, wurden bis 1,0% Cr und bis zu 0,20% AI zusammengesetzt ist. Untersuchungen angestellt. So wurde eine wiederholte Dieser Stahl hat demnach folgende in Gewichts-

Überprüfung von 9% Ni-Stahl u.dgl., aus dem die prozent aufgeführte Zusammensetzung:
angeführten Teile hergestellt sind, durchgeführt und 0 04bis0 15^O/ C

untersucht, inwieweit die Zusammensetzung einen 35 q2 bis 10 °/ Si
Einfluß auf die Qualität der Teile und auf das Auf- q'^ bisO8°/°Mn

treten der Spannungsrißkorrosion ausübt. Die bishe- biszu0 03°°/ P

rigen Lösungen dieses Problems sind jedoch nicht bis zu 0 03°/° s'

befriedigend, so daß die anwendbare Beanspruchung q2 bis 06°/ Cu

weiterhin begrenzt ist. 40 q'-j bisl'o°/°Cr

Man ist also bisher gezwungen, die obenerwähnten Vj_{5 zu} o'2°'° Al'

passiven Mittel zu verwenden. Dabei tritt bei dem „ _ ' '° '

angeführten hochfesten Stahl an der Schweißstelle ^{Rest Fe und} unvermeidbare Verunreinigungen.

Spannungskorrosion auf. Diese Rißempfindlichkeit an In der Figur, welche in einem Diagramm die Wider-

der Schweißstelle ist sehr hoch und schwierig fern- 45 Standsfestigkeit gegenüber Spannungsrißkorrosion zuhalten bzw. zu beseitigen, selbst wenn eine geeignete eines gemäß der Erfindung zu verwendenden Stahls Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchgeführt mit der von üblichen korrosionsbeständigen Stählen wird. Bis jetzt hat man noch keinen gegenüber Span- vergleicht, wird die Erfindung beispielsweise weiter nungsrißkorrosion, die auf Einschlüssen des Sulfid- erläutert.

systems in der Schweißstelle beruht, dauerfesten Stahl 50 Im nachstehenden wird die Festlegung der Zusamgefunden. mensetzung des Stahls begründet. Die obere Grenze

Es ist ein Baustahl bekannt (Zusammensetzung an- des C-Gehalts, d. h. 0,15%, basiert auf der Tatsache, gegeben in »Stahlschlüssel«, S.Auflage, 1963, S. 61, daß bei mehr als 0,15% C die Korrosionsfestigkeit Nr. 97), der g 0,12% C, 0,25 bis 0,60% Si, 0,25 bis und die Spannungsrißkorrosionsfestigkeit schlechter 0,55% Mn. max. 0,150% P, max. 0,050% S, 0,50 bis 55 wird und sich somit ebenfalls die Schweißbarkeit ver-1,00% Cr, < 0,50% Cu und > 0,02% Al enthält. schlechtert. Der Gehalt von 0,2% Si bzw. 0,3% Mn Ob ein solcher Baustahl trotz Einwirkung von H₂S stellt die untere Grenze für ein Beibehalten einer ausgut schweißbar und beständig gegen Spannungsriß- reichend hohen Streckgrenze und Zugfestigkeit dar. korrosion ist, kann der Zusammensetzung nicht ent- Mehr als 0,8% Mn würden die Widerstandsfähigkeit nommen werden. Die obere Grenze für P, die merklich 60 gegen Korrosion verschlechtern und mehr als 0,6% Si über den üblichen P-Gehalten von 0,03 bis 0,05% würden die Sprödigkeit bzw. Brüchigkeit erhöhen. Der liegt, deutet unter Berücksichtigung des bekannten Grund, warum P und S auf weniger als 0,03 % jeweils Fachwissens darauf hin, daß durch diesen erhöhten begrenzt sind, besteht darin, daß durch einen höheren P-Gehalt der Widerstand gegen Korrosion, insbeson- Gehalt die Spannungsrißkorrosion beschleunigt wird, dere gegen Industrieabgase, erhöht werden soll. 65 Das Element Cu erhöht die Korrosionsfestigkeit und

Es ist ferner bereits bekannt (deutsche Patentschrift die Festigkeit des Stahls. Hierdurch können die obigen 734 547), die Korrosion an Böden von ölvorrats- Effekte im Falle von weniger als 0,2% Cu nicht erzielt behältern, die auf die Einwirkung von H₂S zurück- werden, und ein Gehalt von mehr als 0,6 % Cu macht

die Herstellung eines guten Stahls schwierig und führt gleichzeitig zu einer Beeinträchtigung der Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrißkorrosion und der Schweißbarkeit. Cr hat ebenfalls eine gute Spannungsrißkorrosionsfestigkeit mit verbesserter Korrosionsfestigkeit. Wenn der Gehalt an Cr weniger als 0,2 °/₀ bet/ägt, sind die oben angeführten Wirkungen jedoch schwierig zu erreichen. Ein Cr-Gehalt von mehr als 1,0 °/₀ würde sowohl die Bearbeitbarkeit als auch die Schweißbarkeit des Stahls beeinflussen. Eine große Menge an Al, die die Spannungskorrosionsfestigkeit des Stahls verbessern könnte, führt zu einem Rauhwerden der Gußhaut des Gußblocks und zu einer Ab-Senkung der Ausbeute, so daß deshalb der Al-Gehalt auf weniger als 0,2% beschränkt bleibt.

In der nachstehenden Tabelle sind die gemäß der Erfindung zu verwendenden Stähle A, B und C gegenüber herkömmlichen Stählen D, E und F aufgeführt.

	Vergleichs-	C	Si	Mn	S	Tabelle	1	P	Cr	Al	Streck grenze	Zugfestigkeit	Dehnung
	Stahl D	°/o		°/.	°/o	Cu	°/o	°/o	%	kp/mm^l	kp/nun*	·/.
	E					°/o
Erfindungs-	F
gemäßer		0,08	0,22	0,56	0,016		0.023	0,48	0.010	42.5	51,2	38
Stahl A	0,10	0,23	j,67	0,021	0,28	0,018	0,47	0015	3:,6	50,3	38
B	0,13	0,34	0,55	0,020	0,30	0,022	0,43	0,190	32.3	50.6	37
C					0,35
0,17	Spuren	0,46	0,020		0,010	—	—	26,2	41,5	47
0,14	0,25	0,62	0,024	—	0,078	—	0,04	34,6	49,0	38
0,16	0,38	1,18	0,020	0,30	0,022	—	—	31,5	45,4	37
			—

Die in der Tabelle 1 genannten Stähle werden 50 Tage lang in eine mit H₂S und CO₂-GaS gesättigte Lösung eingetaucht und der Korrosionssprödigkeitsverlust auf dem Stahl untersucht. Die entsprechenden Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

untersuchter Stahl

Erfindungsgemäßer
Stahl

Vergleichsstahl

A B C

D
E
F

Korrosionssprödigkeitsverlust in mg/cm*

7,6 8,2 7,8

15,1
12,9
19,6

Aus der Tabelle 2 ist klar zu ersehen, daß der Korrosionssprödigkeitsverlust des gemäß der Erfindung zu verwendenden Stahls sich im Vergleich mit herkömmlichen Stählen um die Hälfte verringert.
Nach der obenerwähnten Behandlung werden an den genannten Stählen Versuche zu Untersuchungen der Spannungsrißkorrosion durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der Figur gezeigt. Die Festigkeit des gemäß der Erfindung zu verwendenden Stahls blieb nach dem obigen Versuch noch nach 200 Stunden auf einer Höbe von ungefähr 40 kp/mm². Andererseits hat sich die Festigkeit des herkömmlichen Vergleichsstahls schnell auf ungefähr 20 kp/mm² verringert. Diese Ergebnisse zeigen klar die ausgezeichneten Eigenschaften des gemäß der Erfindung zu verwendenden Stahls in einer H₂S-GaS u. dgl. enthaltenden Umgebung.

Darüber hinaus hat es sich bestätigt, daß bei dem gemäß der Erfindung zu verwendenden Stahl eine geeignete Wärmebehandlung, beispielsweise ein Abschrecken bzw. Abschreckhärten, und eine Wärmenachbehandlung ohne weiteres durchgeführt werden kann, vorausgesetzt jedoch, daß etwaige festigkeitserhöhende Element, wie Ti, Nb, V u. dgl., dem Stahl nicht zugesetzt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

geführt wird, dadurch Vi vermindern, daß man Stähle

Patentanspruch: oder Gußeisen, die außer den üblichen Eisen- und

Siahlbegleitern 0,2 bis 0,8%Cr und 0,2 bis l%Cu

Verwendung eines niedriglegierten Stahls, be- enthalten, als Werkstoff für Öltanks und ölrohre verstehend aus 0,04 bis 0,15% Kohlenstoff, 0,20 bis 5 wendet. Über die Schweißbarkeit und die Spannungs-0,6% Silizium, 0,30 bis 0,8% Mangan, 0,2 bis rißkorrosionsfestigkeit sagt diese bekannte Literatur-0,6% Kupfer, 0,3 bis 1,0% Chrom, bis zu 0,20% stelle nichts aus.

Aluminium, bis zu 0,03% Phosphor, bis zu 0,03% Aufgabe der Erfindung ist es, für ölfeidrohre und

Schwefel, Rest Eisen und unvermeidliche Ver- Zubehörteile, die gut schweißbar und in einer Schweunreinigungen, als Werkstoff für ölfeidrohre und to felwasserstoff enthaltenden Atmosphäre gegen Span-Zubehörteile, die gut schweißbar und in einer nungsrißkorrosion hinreichend widerstandsfähig sein Schwefelwasserstoffgas enthaltenden Atmosphäre müssen, als Werkstof« einen niedriglegierten Stahl zu gegen Spannungsrißkorrosion hinreichend wider- verwenden.

standsfähig sein müssen. Der für diesen Zweck zu verwendende Stahl besteht