EP3899065B1 - Bohrstrangkomponente mit hoher korrosionsbeständigkeit und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Bohrstrangkomponente mit hoher korrosionsbeständigkeit und verfahren zu ihrer herstellung Download PDF

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EP3899065B1
EP3899065B1 EP19835388.0A EP19835388A EP3899065B1 EP 3899065 B1 EP3899065 B1 EP 3899065B1 EP 19835388 A EP19835388 A EP 19835388A EP 3899065 B1 EP3899065 B1 EP 3899065B1
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EP
European Patent Office
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drill string
string component
detection limit
alloy
nitrogen
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Rainer FLUCH
Andreas KEPLINGER
Martin WÖLS
Bernd HOLPER
Walter SPRUZINA
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Schoeller Bleckmann Oilfield Technology GmbH and Co KG
Voestalpine Boehler Edelstahl GmbH and Co KG
Original Assignee
Schoeller Bleckmann Oilfield Technology GmbH and Co KG
Voestalpine Boehler Edelstahl GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a drill string component, in particular for use in media with high corrosive attack, and a method for its production.
  • Such parts are in particular the so-called drill collars or MWD (Measurement While Drilling) and LWD (Logging While Drilling) parts, which are arranged above the actual drill head and serve, among other things, to accommodate the corresponding measuring electronics.
  • MWD Measurement While Drilling
  • LWD Logging While Drilling
  • non-ferritic steel alloys are essentially fully or super-austenitic alloys.
  • drill string components withstand corrosive attack, especially attack in media with high chloride concentrations.
  • drill string components are subject to particularly high torsional load cycling and torsional stresses.
  • a corrosive attack would cause weakening through fatigue corrosion cracking, which would reduce the theoretical service life of such a drill string component.
  • drill string components are not only made of the appropriate alloys, but that appropriate post-treatments ensure that a homogeneous, high-strength and, in particular, highly impact-resistant structure is present, in which no cracks are caused, for example, by intermetallic phases, coarse carbides or similar.
  • drill string components are selected so that the minimum values of the mechanical properties, in particular the 0.2% yield strength and tensile strength, can withstand the dynamically changing loads that occur.
  • Such a drill string component is, for example, from the AT 412 727 B known.
  • DE 3837457 C1 discloses a drill rod component.
  • the corrosion-resistant austenitic steel alloy chosen here is an alloy that contains particularly high contents of manganese, chromium and molybdenum as well as nickel.
  • nitrogen is present in amounts of 0.35 wt.% to 1.05 wt.%, whereby nitrogen is also said to contribute to corrosion resistance and is a strong austenite former.
  • nitrogen content increases, the tendency to form nitrogen-containing precipitates, especially chromium nitride, increases.
  • manganese in particular is used in amounts of more than 19 - 30 wt.%. This is to ensure that pore-free materials can be produced even when solidifying under atmospheric pressure.
  • the manganese At high degrees of deformation, the austenite structure is stabilized against the formation of martensite.
  • EP 1 069 202 A1 is a paramagnetic, corrosion-resistant, austenitic steel with high yield strength, strength and toughness, which is said to be corrosion-resistant in particular in media with high chloride concentration, whereby this steel is said to contain 0.6 mass-% to 1.4 mass-% nitrogen, with 17 to 24 mass-% chromium and manganese.
  • WO 02/02837 A1 is a corrosion-resistant material for use in media with high chloride concentrations in oil field technology. This is a chromium-nickel-molybdenum superaustenite that is formed with comparatively low nitrogen contents, but very high chromium and very high nickel contents.
  • chromium-nickel-molybdenum steels usually have improved corrosion behavior compared to the previously mentioned chromium-manganese-nitrogen steels.
  • chromium-manganese-nitrogen steels are a relatively inexpensive alloy composition that nevertheless offers an excellent combination of strength, toughness and corrosion resistance.
  • the chromium-nickel-molybdenum steels mentioned achieve significantly higher corrosion resistance than chromium-manganese-nitrogen steels, but are associated with significantly higher costs due to the very high nickel content.
  • the materials still have a magnetic permeability of ⁇ r ⁇ 1.01 even after cold forming.
  • MARC Cr + 3.3 Mo + 20 N + 20 C - 0.25 Ni - 0.5 Mn.
  • Classic drill collar steels are the chromium manganese nitrogen steels, which have already been mentioned because they have excellent properties and are still relatively inexpensive. They are used without niobium, whereby manganese sulphides form due to the higher manganese content, which has a negative effect on the corrosion properties.
  • Similar steel grades are also known for use as shipbuilding steels for submarines. These are chromium-nickel-manganese-nitrogen steels that are also alloyed with niobium to stabilize the carbon, but this reduces the impact toughness. These steels generally have little manganese and therefore have relatively good corrosion resistance, but do not achieve the strength of drill collar grades and, above all, not their toughness.
  • the object of the invention is to provide a drill string component, in particular for use in oil field technology, in particular a drill collar, which exhibits high corrosion resistance, high strength and good paramagnetic behavior.
  • the drill string component should have a completely austenitic structure, in particular without deformation martensite even after cold forming, with the magnetic permeability ⁇ r ⁇ 1.01, preferably ⁇ r ⁇ 1.005. Since ferrite or deformation martensite exhibit magnetic behavior, they increase the permeability and are therefore to be avoided according to the invention.
  • the yield strength at R p0.2 is >450 MPa and can easily reach values >500 MPa, whereby the impact energy at 20°C is greater than 350 J and values up to 440 J can also be reached.
  • the yield strength is certainly R p0.2 >1000 MPa, with values of up to 1100 MPa being achieved in practice, while the work hardened impact energy at 20°C is certainly greater than 80 J, with values of 200 J being achieved in practice.
  • the impact energy was determined according to DIN EN ISO 148-1.
  • values for the product of tensile strength Rm with notched impact strength KV of more than 100,000 MPa J, preferably > 200,000 MPa J, particularly preferably > 300,000 MPa J can be achieved.
  • the alloy according to the invention comprises the following elements (all values in wt.%): elements preferred further preferred silicon (Si) ⁇ 0.5 ⁇ 0.5 ⁇ 0.5 ⁇ 0.5 manganese (Mn) 5.0 - 6.0 phosphorus (P) ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 ⁇ 0.05 sulfur (S) ⁇ 0.005 ⁇ 0.005 ⁇ 0.005 iron (Fe) rest rest rest Chromium (Cr) 24.0 - 28.0 26.0 - 28.0 molybdenum (Mo) 2.5 - 3.5 2.5 - 3.5 Nickel (Ni) -10.0 12.0 - 15.5 13.0 - 15.0 Vanadium (V) ⁇ 0.5 ⁇ 0.3 Below detection limit tungsten (W) ⁇ 0.5 ⁇ 0.1 Below detection limit copper (Cu) ⁇ 0.5 ⁇ 0.15 ⁇ 0.1 cobalt (Co) ⁇ 5.0 ⁇ 0.5 Below detection limit titanium (Ti) ⁇ 0.1 ⁇ 0.05 Below detection limit aluminum (Al) ⁇ 0.2
  • the rest consists of 100% iron (as noted in the table) and unavoidable impurities.
  • the first column (far left) shows the composition with which a drill collar according to the invention with the respective positive properties can be realized.
  • Preferred variants are shown in the following columns, although not all alloying elements necessarily have to be present in a restricted manner; combinations of, for example, 5.2% Mn with 23.1% chromium are also conceivable.
  • Such an alloy combines the positive properties of the different steel grades.
  • Carbon is present in amounts of 0.01 to 0.1%. Carbon is an austenite former and has a positive effect on high mechanical properties. In order to avoid carbide precipitation, the carbon content is set between 0.01 and 0.1% by weight. Silicon is provided in amounts of up to 0.5% by weight and is mainly used to deoxidize the steel. The specified upper limit safely prevents the formation of intermetallic phases. Since silicon is also a ferrite former, the upper limit has also been chosen with a safety margin in this regard. In particular, silicon can be provided in amounts of 0.1 - 0.3% by weight.
  • Manganese is present in contents of 4.0 - 7.0 3 0 wt.%. This is an extremely low value compared to state-of-the-art materials. Until now it was assumed that manganese contents of more than 19 wt.%, preferably more than 20 wt.%, are necessary for high nitrogen solubility. Surprisingly, it has been found with the present alloy that even with the low manganese contents according to the invention, a nitrogen solubility is achieved which is above what is possible according to prevailing expert opinion. However, it has been found with the present alloy that this is apparently not necessary due to unexplained synergistic effects.
  • the lower limit for manganese can be selected at 4.5 or 5.0%.
  • the upper limit for manganese can be selected at 7.5 or 8.0%.
  • the upper limit for copper is ⁇ 0.5 wt.% or ⁇ 0.15 wt.% or ⁇ 0.10 wt.% or below the detection limit (ie without any deliberate addition of alloys).
  • the addition of copper is beneficial for resistance in sulphuric acid, it has been shown that copper at values > 0.5% increases the tendency to precipitate chromium nitrides, which has a negative effect on the corrosion properties.
  • the upper limit is therefore set at 0.5%. Chromium in contents of 17 wt.% or more proves to be necessary for higher corrosion resistance. According to the invention, at least 23% and at most 28% chromium is required.
  • Molybdenum is an element that makes a significant contribution to corrosion resistance in general and pitting corrosion resistance in particular, with the effect of molybdenum being enhanced by nickel. According to the invention, 2.5 to 4.0 wt.% molybdenum is added. Higher molybdenum contents make ESR treatment absolutely necessary to prevent segregation. Remelting processes are very complex and expensive. Therefore, according to the invention, DESU or ESR routes should be avoided.
  • tungsten is present in amounts below 0.5% and contributes to increasing corrosion resistance.
  • the upper limit for tungsten can be selected at 0.5 or 0.4 or 0.3 or 0.2 or 0.1% or below the detection limit (i.e. without any deliberate addition of alloys).
  • nickel is present in contents of 11 to 15.5%, which achieves a high stress corrosion cracking resistance in chloride-containing media.
  • the lower limit for nickel can be selected at 12 or 13%.
  • the upper limit for nickel can be selected at 16%.
  • Cobalt is intended in contents of up to 5 wt.%, particularly for the substitution of nickel.
  • the upper limit for cobalt can be selected at 5 or 3 or 1 or 0.5 or 0.4 or 0.3 or 0.2 or 0.1% or below the detection limit (ie without any deliberate addition of alloying).
  • Nitrogen is contained in amounts of 0.52 to 0.85 wt.% to ensure high strength. Nitrogen also contributes to corrosion resistance and is a strong austenite former, which is why contents higher than 0.52 wt.%, and especially higher than 0.54 wt.%, are advantageous. In order to avoid nitrogen-containing precipitations, particularly chromium nitride, the upper limit of nitrogen is limited to 0.85 wt.%. It has been proven that, despite the very low manganese content in contrast to known alloys, these high nitrogen contents in the alloy can be achieved without any pressure nitrogen addition (DESU).
  • DESU pressure nitrogen addition
  • any pressure nitrogen addition in the context of a DESU route is actually prohibited. Due to the low molybdenum content according to the invention, which is compensated by chromium and nitrogen, this is also not necessary. It is particularly advantageous if the nitrogen to carbon ratio is greater than 15.
  • the lower limit for nitrogen can be selected at 0.54 or 0.60 or 0.65%.
  • the upper limit for nitrogen can be selected at 0.90%.
  • Boron, aluminium and sulphur may also be included as additional alloy components, but only optionally.
  • the alloying components vanadium and titanium are not necessarily included in the present steel alloy. Although these elements contribute positively to the solubility of nitrogen, the high nitrogen solubility according to the invention can be achieved even in their absence.
  • Niobium should not be included in the alloy according to the invention, as it can lead to precipitations which reduce the toughness. Historically, niobium was only used to bind carbon, which is not necessary in the alloy according to the invention. The Niobium contents are tolerable up to 0.1%, but should not exceed the content of unavoidable impurities.
  • the components are melted under atmospheric conditions and then subjected to secondary metallurgical treatment. Blocks are then cast and then hot forged. Direct in the sense of the invention means that no additional remelting process such as electroslag remelting (ESR) or pressure electroslag remelting (DESR) takes place.
  • ESR electroslag remelting
  • DESR pressure electroslag remelting
  • the advantage of the alloy according to the invention is that homogenization annealing or remelting is not necessary.
  • Figure 2 shows examples of the possible process routes for the production of the alloy composition according to the invention.
  • VID vacuum induction melting unit
  • the melt is simultaneously melted and treated using secondary metallurgy.
  • the melt is then poured into molds (ingots) and solidifies there to form blocks.
  • molds ingots
  • These are then hot-formed in several steps. For example, pre-forged on the P52 forging press and brought to final dimensions on the rotary forging machine.
  • a solution annealing step and/or water cooling can also be carried out.
  • cold forming is carried out on a long forging machine and the parts manufactured in this way are then machined.
  • the material is cooled down quickly to room temperature.
  • This special process step allows critical temperature ranges to be passed through more quickly and prevents the formation of grain boundary precipitation.
  • the product according to the invention shows that, for example, chromium nitride precipitation occurs to a much lesser extent, which has an optimal effect on the corrosion properties.
  • the necessary cold forming steps then follow, during which work hardening takes place.
  • the degree of deformation here is between 10 and 50%.
  • MARC opt 40 ⁇ wt % Cr + 3.3 ⁇ wt % Mo + 20 ⁇ wt % C + 20 ⁇ wt % N ⁇ 0.5 ⁇ wt % Mn
  • the MARC formula has been optimized in such a way that it was found that the otherwise usual deduction for nickel does not apply to the system according to the invention and that the limit value of 40 is necessary.
  • a superaustenitic material according to the invention can not only be used in the ways described (and in particular in Figure 2 shown) production routes, the advantageous properties of the alloy according to the invention can also be achieved by a powder metallurgical production route.
  • R p0.2 was around 1000 MPa for all three materials and the tensile strength Rm was between 1100 MPa and 1250 MPa.
  • the notched bar impact energy was an excellent 270 J to even over 300 J (alloy C - 329.5 J).
  • the invention therefore has the advantage that a drill collar alloy with increased corrosion resistance and low nickel content has been created, which at the same time shows high strength and paramagnetic behavior. Even after cold forming, a completely austenitic structure with a magnetic permeability ⁇ r ⁇ 1.005 is present, so that it has been possible to combine the positive properties of a cost-effective chromium manganese nickel steel with the outstanding technical properties of a chromium nickel molybdenum steel.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bohrstrangkomponente, insbesondere zur Verwendung in Medien mit hohem korrosiven Angriff und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • In der Tiefbohrtechnik, insbesondere in der Ölfeld- oder Gasfeldtechnik ist es notwendig, einen Bohrlochverlauf möglichst exakt festzustellen. Dies betrifft insbesondere auch Bohrungen, bei denen nicht ausschließlich senkrecht oder lotrecht gebohrt wird, sondern auch Bohrungen, bei denen Richtungsänderungen im Verlauf der Bohrung vorgesehen sind. Hierzu ist es notwendig, den Bohrlochverlauf möglichst exakt festzustellen, um den Bohrlochverlauf entsprechend steuern zu können. Dies erfolgt üblicherweise durch Bestimmung der Lage des Bohrkopfes mit Hilfe von Magnetfeldsonden, bei welchen das magnetische Feld der Erde zur Messung genutzt wird. Hierfür sind bestimmte Komponenten des Bohrstranges aus nichtmagnetischen Legierungen gefertigt. Dies bedeutet, dass üblicherweise in unmittelbarer Nähe von Magnetfeldsonden befindliche Teile von Bohrsträngen eine relative magnetische Permeabilität µR<0,1 besitzen müssen.
  • Solche Teile sind insbesondere die sogenannten Schwerstangen oder MWD- (Measurement While Drilling) und LWD- (Logging While Drilling) Teile, die oberhalb des eigentlichen Bohrkopfes angeordnet sind und unter anderem dazu dienen, die entsprechende Messelektronik aufzunehmen.
  • Um sicherzustellen, dass die Legierungen, aus der diese Schwerstangen gefertigt sind, nicht magnetisch sind, ist man darauf angewiesen, nicht-ferritische Stahllegierungen zu verwenden. Dies sind im Wesentlichen voll- bzw. superaustenitische Legierungen.
  • Eine weitere Anforderung an Bohrstrangkomponenten ist aber auch, dass diese einem korrosiven Angriff, insbesondere einem Angriff in Medien mit hohen Chloridkonzentrationen widerstehen.
  • Hiermit hängt auch zusammen, dass Bohrstrangkomponenten insbesondere hohen Torsionslastwechselbeanspruchungen und Torsionsbeanspruchungen unterliegen. Ein korrosiver Angriff würde hier durch Schwingungsrisskorrosion eine Schwächung herbeiführen, die die theoretische Standzeit einer solchen Bohrstrangkomponente herabsetzt.
  • Darüber hinaus ist es wichtig, dass derartige Bohrstrangkomponenten nicht nur aus den entsprechenden Legierungen gefertigt sind, sondern über entsprechende Nachbehandlungen sichergestellt ist, dass ein homogenes, hochfestes und insbesondere hochschlagzähes Gefüge vorliegt, bei dem beispielsweise durch intermetallische Phasen, grobe Karbide oder ähnliches, kein Rissausgang herbeigeführt wird.
  • Daher sind derartige Bohrstrangkomponenten, um insbesondere für Tieflochbohrungen geeignet zu sein, so gewählt, dass die Mindestwerte der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der 0,2% Dehngrenze und Zugfestigkeit den auftretenden, dynamisch wechselnden Belastungen gewachsen sind.
  • Eine solche Bohrstrangkomponente ist beispielsweise aus der AT 412 727 B bekannt. DE 3837457 C1 offenbart eine Bohrstangenkomponente.
  • Bei der hier gewählten korrosionsbeständigen austenitischen Stahllegierung handelt es sich um eine Legierung, die insbesondere hohe Gehalte an Mangan, Chrom und Molybdän sowie Nickel umfasst.
  • Um eine hohe Festigkeit einzustellen, ist Stickstoff in Gehalten von 0,35 Gew.-% bis 1,05 Gew.-% vorhanden, wobei Stickstoff auch zur Korrosionsbeständigkeit beitragen soll und ein starker Austenitbildner ist. Auf der anderen Seite steigt mit zunehmendem Stickstoffgehalt die Neigung zur Bildung von stickstoffhaltigen Ausscheidungen, insbesondere Chromnitrid.
  • Um diese hohe Stickstofflöslichkeit zu erzielen, wird insbesondere Mangan in Gehalten von mehr als 19 - 30 Gew.% vorgesehen. Dies soll gewährleisten, dass porenfreie Werkstoffe auch beim Erstarren unter Atmosphärendruck herstellbar sind. Im Übrigen soll das Mangan bei hohen Verformungsgraden das Austenitgefüge gegen die Bildung von Umformmartensit stabilisieren.
  • Aus der EP 1 069 202 A1 ist ein paramagnetischer, korrosionsbeständiger, austenitischer Stahl mit hoher Dehngrenze, Festigkeit und Zähigkeit bekannt, der insbesondere in Medien mit hoher Chloridkonzentration korrosionsbeständig sein soll, wobei dieser Stahl 0,6 M.-% bis 1,4 M.-% Stickstoff enthalten soll, wobei 17 bis 24 M.-% Chrom, sowie Mangan enthalten sind.
  • Aus der WO 02/02837 A1 ist ein korrosionsbeständiger Werkstoff für die Anwendung in Medien mit hoher Chloridkonzentration in der Ölfeldtechnik bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Chromnickelmolybdänsuperaustenit, der mit vergleichsweise niedrigen Stickstoffgehalten, jedoch sehr hohen Chrom- und sehr hohen Nickelgehalten ausgebildet ist.
  • Diese Chromnickelmolybdänstähle besitzen gegenüber den davor genannten Chrommanganstickstoffstählen üblicherweise noch ein verbessertes Korrosionsverhalten. Insgesamt sind Chrommanganstickstoffstähle eine eher kostengünstige Legierungszusammensetzung, die gleichwohl eine hervorragende Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bietet. Die genannten Chromnickelmolybdänstähle erreichen wesentlich höhere Korrosionsbeständigkeiten als Chrommanganstickstoffstähle, sind jedoch aufgrund des sehr hohen Nickelgehaltes mit wesentlich höheren Kosten verbunden.
  • Superaustenite weisen für gewöhnlich Molybdängehälte > 4% auf, um die hohen Korrosionsbeständigkeiten zu erreichen. Jedoch erhöht Molybdän die Neigung zu Seigerung und somit eine erhöhte Anfälligkeit für Ausscheidungen, insbesondere Sigma- oder Chi-Phasen. Dies hat zur Folge, dass diese Legierungen eine Homogenisierungsglühung benötigen bzw. bei Werten über 4% Molybdän ein Umschmelzen zur Reduzierung der Seigerung notwendig ist.
  • Grundsätzlich ist es notwendig, dass die Werkstoffe auch nach einer Kaltverformung noch eine magnetische Permeabilität in Höhe µr < 1,01 aufweisen.
  • Derartige Stähle haben üblicherweise eine Dehngrenze Rp 0,2 von 140 KSI = 965 MPa.
  • Kennwerte für die Korrosionsbeständigkeit sind unter anderem der sogenannte PREN16-Wert, wobei es auch üblich ist, die sogenannte pitting equivalent number mittels MARCOPT zu definieren, wobei ein Superaustenit mit einer PREN16 zu o>42 gekennzeichnet ist, wobei PREN = % Cr + 3,3 x % Mo + 16 x % N ist.
  • Die bekannte MARC-Formel zur Beschreibung des Lochfraßwiderstands für derartige Stähle lautet wie folgt: MARC = Cr + 3,3 Mo + 20 N + 20 C - 0,25 Ni - 0,5 Mn.
  • Klassische Schwerstangenstähle sind die Chrommanganstickstoffstähle, die bereits erwähnt wurden, weil sie bei hervorragenden Eigenschaften noch relativ günstig sind. Sie werden hierbei ohne Niob verwendet, wobei aufgrund höherer Mangangehalte sich Mangansulfide bilden, was sich negativ auf die Korrosionseigenschaften auswirkt.
  • Vergleichbare Stahlgüten sind auch für die Verwendung als Schiffbaustähle für Unterseeboote bekannt, wobei es sich hierbei um Chromnickelmanganstickstoffstähle handelt, die zudem mit Niob legiert sind, um den Kohlenstoff zu stabilisieren, was jedoch die Kerbschlagzähigkeit verschlechtert. Diese Stähle besitzen grundsätzlich wenig Mangan und besitzen hierdurch eine relativ gute Korrosionsbeständigkeit, erreichen jedoch nicht die Festigkeit von Schwerstangengüten und vor allem nicht deren Zähigkeit.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrstrangkomponente, insbesondere für die Anwendung in der Ölfeldtechnologie zu schaffen, insbesondere eine Schwerstange, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit, eine hohe Festigkeit und gutes paramagnetisches Verhalten zeigt.
  • Die Aufgabe wird mit einer Komponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Es ist darüber hinaus eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen der Komponente zu schaffen, mit der eine Bohrstrangkomponente geschaffen wird, die bei erhöhter Korrosionsbeständigkeit eine hohe Festigkeit und ein gutes paramagnetisches Verhalten zeigt.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Wenn nachfolgend Prozentangaben gemacht werden, sind dies immer Gew.-% (Gewichtsprozent).
  • Erfindungsgemäß soll die Bohrstrangkomponente ein vollkommen austenitisches Gefüge insbesondere ohne Verformungsmartensit auch nach der Kaltumformung besitzen, wobei die magnetische Permeabilität µr < 1,01 bevorzugt µr < 1,005 liegt. Da Ferrit oder Verformungsmartensit ein magnetisches Verhalten zeigen, erhöhen sie daher die Permeabilität und sind daher erfindungsgemäß zu vermeiden.
  • Nach dem Warmumformschritt dem der Gussblock unterworfen wurde, liegt die Dehngrenze bei Rp0,2>450 MPa und kann ohne weiteres Werte >500 MPa erreichen, wobei die Kerbschlagarbeit bei 20°C größer 350 J liegt und auch Werte bis 440 J erreicht werden.
  • Nach der Kaltverfestigung liegt die Dehngrenze sicher bei Rp0,2>1000 MPa und wobei in der Praxis Werte bis 1100 MPa erreicht werden, wobei kaltverfestigt die Kerbschlagarbeit bei 20°C sicher größer 80J liegt, wobei in der Praxis Werte von 200 J erreicht werden.
  • Die Kerbschlagarbeit wurde nach DIN EN ISO 148-1 bestimmt.
  • Diese ausgezeichnete Kombination von Festigkeit und Zähigkeit war bislang nicht erreichbar und auch nicht erwartbar und wird durch die spezielle Legierungslage nach der Erfindung bewirkt, die diesen synergistischen Effekt erzeugt.
  • Erfindungsgemäß können Werte für das Produkt aus Zugfestigkeit Rm mit Kerbschlagzähigkeit KV von mehr als 100000 MPa J bevorzugt > 200000 MPa J besonders bevorzugt > 300000 MPa J erreicht werden.
  • Die erfindungsgemäße Legierung umfasst die nachfolgenden Elemente (alle Angaben in Gew.-%):
    Elemente bevorzugt weiter bevorzugt
    Silizium (Si) < 0,5 < 0,5 < 0,5
    Mangan (Mn) 5,0 - 6,0
    Phosphor (P) < 0,05 < 0,05 < 0,05
    Schwefel (S) < 0,005 < 0,005 < 0,005
    Eisen (Fe) Rest Rest Rest
    Chrom (Cr) 24,0 - 28,0 26,0 - 28,0
    Molybdän (Mo) 2,5 - 3,5 2,5 - 3,5
    Nickel (Ni) -10,0 12,0 - 15,5 13,0 - 15,0
    Vanadium (V) < 0,5 < 0,3 Unter Nachweisgrenze
    Wolfram (W) < 0,5 < 0,1 Unter Nachweisgrenze
    Kupfer (Cu) < 0,5 < 0,15 < 0,1
    Kobalt (Co) < 5,0 < 0,5 Unter Nachweisgrenze
    Titan (Ti) < 0,1 < 0,05 Unter Nachweisgrenze
    Aluminium (Al) < 0,2 < 0,1 < 0,1
    Niob (Nb) < 0,1 < 0,025 Unter Nachweisgrenze
    Bor (B) < 0,01 < 0,005 < 0,005
    Stickstoff (N) 0,52 - 0,85 0,54 - 0,80
  • Wobei der Rest auf 100% aus Eisen (wie in der Tabelle vermerkt) und unvermeidlichen Verunreinigungen besteht.
  • Die erste Spalte (ganz links) zeigt die Zusammensetzung, mit welcher grundsätzlich eine erfindungsgemäße Schwerstange mit den jeweiligen positiven Eigenschaften realisierbar ist. Bevorzugte Varianten werden in den folgenden Spalten dargestellt, wobei aber nicht zwingend sämtliche Legierungselemente eingeschränkt vorliegen müssen, es sind auch Kombination von zb unter anderem 5,2 % Mn mit 23,1 % Chrom denkbar.
  • Mit einer solchen Legierung werden die positiven Eigenschaften der unterschiedlichen Stahlgüten zusammengeführt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Legierung ist völlig überraschend, dass sich sehr hohe Stickstoffwerte einstellen lassen, welches für die Festigkeit ausgesprochen gut ist, wobei diese Stickstoffwerte überraschenderweise über denen liegen, die in der Fachliteratur als möglich angegeben werden. Laut empirischen Methoden sind die hohen Stickstoffgehalte der erfindungsgemäßen Legierung überhaupt nicht möglich.
  • Im Folgenden werden die jeweiligen Elemente und gegebenenfalls im Zusammenwirken mit den übrigen Legierungsbestandteilen näher beschrieben. Alle Angaben bzgl. der Legierungszusammensetzung werden in Gewichtsprozent (Gew.-%) angeführt. Obere und untere Grenzen der einzelnen Legierungselemente können innerhalb der Grenzen der Ansprüche frei miteinander kombiniert werden.
  • Kohlenstoff ist in Gehalten von 0,01 bis 0,1% enthalten sein. Kohlenstoff ist ein Austenitbildner und wirkt sich in Bezug auf hohe mechanische Kennwerte günstig aus. Im Hinblick auf eine Vermeidung von karbidischen Ausscheidungen wird der Kohlenstoffgehalt zwischen 0,01 und 0,1 Gew.-% eingestellt. Silizium ist in Gehalten bis 0,5 Gew.-% vorgesehen und dient in der Hauptsache der Desoxidation des Stahls. Die angegebene Obergrenze vermeidet sicher eine Ausbildung intermetallischer Phasen. Da Silizium überdies ein Ferritbildner ist, ist auch diesbezüglich die Obergrenze mit einem Sicherheitsbereich gewählt. Insbesondere kann Silizium in Gehalten von 0,1 - 0,3 Gew.-% vorgesehen sein.
  • Mangan ist in Gehalten von 4,0 - 7,0 3 0 Gew.-% enthalten. Dies ist gegenüber Werkstoffen nach dem Stand der Technik ein ausgesprochen niedriger Wert. Bislang wurde angenommen, dass Mangangehalte von mehr als 19 Gew.-%, möglichst mehr als 20 Gew.-% für eine hohe Stickstofflöslichkeit notwendig sind. Überraschenderweise hat sich bei der vorliegenden Legierung ergeben, dass auch mit den erfindungsgemäß niedrigen Mangangehalten eine Stickstofflöslichkeit erzielt wird, die über dem, was nach der herrschenden Fachmeinung möglich ist, liegt. Jedoch hat sich erfindungsgemäß ergeben, dass durch nicht aufgeklärte synergistische Effekte bei der vorliegenden Legierung dies offenbar nicht notwendig ist. Die untere Grenze für Mangan kann bei 4,5 oder 5,0 % gewählt werden. Die obere Grenze für Mangan kann bei 7,5 oder 8,0 % gewählt werden.
  • Die obere Grenze für Kupfer ist bei < 0,5 Gew.-% oder < 0,15 Gew.-% oder < 0,10 Gew.-% oder unter der Nachweisgrenze (d.h. ohne jegliche bewusste Zulegierung) gewählt werden. Obwohl laut Literatur das Zulegieren von Kupfer sich als vorteilhaft für die Beständigkeit in Schwefelsäure erweist, zeigte sich, dass Kupfer bei Werten > 0,5 % die Neigung zur Ausscheidung von Chromnitriden erhöht, was sich negativ auf die Korrosionseigenschaften auswirkt. Erfindungsgemäß wird daher der obere Grenzwert auf 0,5 % festgelegt. Chrom erweist sich in Gehalten von 17 Gew.-% oder mehr als für eine höhere Korrosionsbeständigkeit notwendig. Nach der Erfindung sind mindestens 23% und höchstens 28% Chrom enthalten. Bislang wurde angenommen, dass höhere Gehalte als 24 Gew.-% sich nachteilig auf die magnetische Permeabilität auswirken, weil Chrom zu den ferritstabilisierenden Elementen zählt. Dem gegenüber konnte bei der erfindungsgemäßen Legierung festgestellt werden, dass selbst sehr hohe Chromgehalte oberhalb von 23% die magnetische Permeabilität in der vorliegenden Legierung nicht negativ beeinflussen, jedoch bekanntermaßen die Beständigkeit gegen Lochfraß und Spannungsrisskorrosion optimal beeinflusst werden. Die untere Grenze für Chrom kann bei 24 oder 25 oder 26 % gewählt werden. Die obere Grenze für Chrom kann bei 29 oder 30 % gewählt werden.
  • Molybdän ist ein Element, welches wesentlich zur Korrosionsbeständigkeit im Allgemeinen und zur Lochfraßkorrosionsbeständigkeit im Besonderen beiträgt, wobei die Wirkung von Molybdän durch Nickel verstärkt wird. Erfindungsgemäß werden 2,5 bis 4,0 Gew.-% Molybdän zugesetzt. Höhere Gehalte an Molybdän machen eine ESU-Behandlung zwingend notwendig, um Seigerungen auszuschließen. Umschmelzverfahren sind sehr aufwendig und teuer. Deshalb sollen erfindungsgemäß DESU- oder ESU-Routen vermieden werden.
  • Wolfram ist erfindungsgemäß in Gehalten unter 0,5% anwesend und trägt zur Steigerung der Korrosionsbeständigkeit bei. Die obere Grenze für Wolfram kann bei 0,5 oder 0,4 oder 0,3 oder 0,2 oder 0,1 % oder unter der Nachweisgrenze (d.h. ohne jegliche bewusste Zulegierung) gewählt werden.
  • Nickel ist erfindungsgemäß in Gehalten von 11 bis 15,5% anwesend, wodurch in chloridhaltigen Medien eine hohe Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit erreicht wird. Die untere Grenze für Nickel kann bei 12 oder 13 % gewählt werden. Die obere Grenze für Nickel kann bei 16% gewählt werden.
  • Kobalt ist in Gehalten bis 5 Gew.-% insbesondere zur Substitution von Nickel vorgesehen sein. Die obere Grenze für Kobalt kann bei 5 oder 3 oder 1 oder 0,5 oder 0,4 oder 0,3 oder 0,2 oder 0,1 % oder unter der Nachweisgrenze (d.h. ohne jegliche bewusste Zulegierung) gewählt werden.
  • Stickstoff ist in Gehalten von 0,52 bis 0,85 Gew.-% enthalten, um eine hohe Festigkeit sicherzustellen. Weiter trägt Stickstoff zur Korrosionsbeständigkeit bei und ist ein starker Austenitbildner, weshalb höhere Gehalte als 0,52 Gew.-%, insbesondere höher als 0,54 Gew.-% günstig sind. Um stickstoffhaltige Ausscheidungen, insbesondere Chromnitrid, zu vermeiden, ist die Obergrenze des Stickstoffs auf 0,85 Gew.-% begrenzt, wobei sich erwiesen hat, dass trotz des sehr geringen Mangangehaltes im Gegensatz zu bekannten Legierungen, diese hohen Stickstoffgehalte in der Legierung ohne jede Druckaufstickung (DESU) erzielbar sind.
  • Aufgrund der guten Stickstofflöslichkeit einerseits und der Nachteile, die mit höheren Gehalten an Stickstoff, insbesondere über 0,9% erhalten werden, verbietet sich jede Druckaufstickung im Rahmen einer DESU-Route sogar. Durch den erfindungsgemäß niedrigen und durch Chrom und Stickstoff kompensierten Molybdängehalt, ist dies auch nicht notwendig. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis Stickstoff zu Kohlenstoff größer 15 ist. Die untere Grenze für Stickstoff kann bei 0,54 oder 0,60 oder 0,65 % gewählt werden. Die obere Grenze für Stickstoff kann bei 0,90 % gewählt werden.
  • Laut V.G. Gavriljuk, H.Berns; "High Nitrogen Steels", S. 264, 1999 erreichen unter Atmosphärendruck erschmolzene CrNiMn(Mo)-Austenitstähle wie der erfindungsgemäße Stickstoffgehalte von 0,2% bis 0,5%. Im Stand der Technik erreichen nur CrMn(Mo)-Austenite Mn-Gehalte von 0,5 bis 1%. Bei der erfindungsgemäßen Legierung ist jedoch von Vorteil, dass es offensichtlich gelungen ist, sehr viel höhere Stickstoffgehalte als erwartet zu erzielen, ohne dass ein Druckaufsticken notwendig wäre.
  • Zudem können als weitere Legierungsbestandteile Bor, Aluminium und Schwefel enthalten sein, jedoch lediglich optional.
  • Die Legierungsbestandteile Vanadium und Titan sind in der vorliegenden Stahllegierung nicht notwendigerweise enthalten. Obwohl diese Elemente positiv zur Löslichkeit von Stickstoff beitragen, kann auch bei deren Abwesenheit die erfindungsgemäß hohe Stickstofflöslichkeit geboten werden.
  • Niob soll in der erfindungsgemäßen Legierung nicht enthalten sein, da es zu Ausscheidungen führen kann, welche die Zähigkeit herabsetzt.Historisch wurde Niob nur zur Abbindung von Kohlenstoff verwendet, was bei der erfindungsgemäßen Legierung nicht notwendig ist. Die Gehalte von Niob sind bis 0,1% noch tolerierbar, sollten aber den Gehalt unvermeidlicher Verunreinigungen nicht übersteigen.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:
    • Figur 1:
    eine Tabelle, zeigend die Bestandteile der Legierung;
    Figur 2:
    stark schematisiert den Herstellungsweg;
    Figur 3:
    eine Tabelle mit drei unterschiedlichen Legierungen innerhalb des Konzepts und den daraus resultierenden Ist-Werten des Stickstoffgehaltes gegen die rechnerische Stickstofflöslichkeit einer derartigen Legierung laut geltender Lehrmeinung.
    Figur 4:
    mechanische Eigenschaften der drei Legierungen aus Figur 3 nach einem Herstellungsverfahren mit Kaltverfestigung hergestellt
  • Die Bestandteile werden unter atmosphärischen Bedingungen erschmolzen und anschließend sekundärmetallurgisch weiter behandelt. Anschließend werden Blöcke gegossen, die direktanschließend warmgeschmiedet werden. Direkt im Sinne der Erfindung bedeutet, dass kein zusätzlicher Umschmelzprozess wie zb. Elektroschlacke-Umschmelzung (ESU) oder Druck-Elektroschlackeumschmelzung (DESU) erfolgt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Legierung ist von Vorteil, dass eine Homogenisierungsglühung oder ein Umschmelzen nicht notwendig sind.
  • Figur 2 zeigt beispielhaft die möglichen Verfahrensrouten für die Fertigung der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung. Exemplarisch wird nun eine mögliche Route beschrieben. Im Vakuuminduktionsschmelzaggregat (VID) wird Schmelzgut gleichzeitig erschmolzen und sekundärmetallurgisch behandelt. Im Anschluss wird die Schmelze in Kokillen (Ingot) gegossen und erstarrt dort zu Blöcken. Diese werden danach in mehreren Schritten warmumgeformt. Z.B. auf der P52 Schmiedepresse (Forging Press) vorgeschmiedet und auf der Langschmiedemaschine (Rotary Forging Machine) auf Endmaß gebracht. Je nach Anforderungen kann noch ein Lösungsglühschritt und/oder Wasserabkühlung erfolgen.
  • Zur Festlegung der finalen Eigenschaften erfolgt die Kaltumformung auf einer Langschmiedemaschine und im Anschluss werden die so gefertigten Teile noch bearbeitet.
  • Nach dem letzten Warmumformungsteilschritt erfolgt eine rasche Abkühlung auf Raumtemperatur. Mit diesem besonderen Verfahrensschritt werden kritische Temperaturbereiche rascher durchlaufen und es wird die Bildung von Korngrenzenausscheidungen hintangehalten. Am erfindungsgemäßen Produkt erkennt man, dass z.B. Chromnitridausscheidungen in deutlich geringerem Ausmaß auftreten, die Korrosionseigenschaften werden dadurch optimal beeinflusst. Anschließend erfolgen die erforderlichen Kaltumformschritte, bei denen eine Kaltverfestigung stattfindet. Der Verformungsgrad liegt hier zwischen 10 und 50 %.
  • Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der folgende Zusammenhang gilt:
    MARCopt: 40 < wt % Cr + 3,3 × wt % Mo + 20 × wt % C + 20 × wt % N − 0,5 × wt % Mn
    Figure imgb0001
  • Die MARC-Formel ist dahingehende optimiert, dass herausgefunden wurde, dass der sonst übliche Abzug von Nickel für das erfindungsgemäße System nicht zutrifft sowie der Grenzwert von 40 notwendig ist.
  • Anschließend erfolgen die erforderlichen Kaltumformschritte, bei denen eine Kaltverfestigung stattfindet, und anschließend die mechanische Bearbeitung, die insbesondere ein Drehen oder Schälen sein kann.
  • Ein erfindungsgemäßer superaustenitischer Werkstoff kann nicht nur über die beschriebenen (und insbesondere in Figur 2 dargestellten) Herstellungsrouten erzeugt werden, die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung lassen sich auch durch einen pulvermetallurgischen Erzeugungsweg erzielen lassen.
  • In Figur 3 sind drei unterschiedliche Varianten innerhalb der Legierungszusammensetzungen gezeigt, mit den jeweils gemessenen Stickstoffwerten, die sich bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Legierungen ergeben haben. Diese sehr hohen Stickstoffanteile stehen im Widerspruch zu den in den rechten Spalten angegebenen Stickstofflöslichkeit nach Stein, Satir, Kowandar und Medovar aus "On restricting aspects in the production of non-magnetic Cr-Mn-N-alloy steels, Saller, 2005." Bei Medovar sind unterschiedliche Temperaturen angegeben. Es ist jedoch erkennbar, dass die hohen Stickstoffwerte die theoretisch zu erwartenden weit übersteigen.
  • Dies ist umso erstaunlicher, als dass bei der erfindungsgemäßen Legierung ein Weg gegangen wurde, der eine so hohe Stickstofflöslichkeit nicht erwarten lässt, insbesondere weil der die Stickstofflöslichkeit stark positiv beeinflussende Mangangehalt gegenüber bekannten entsprechenden Legierungen stark herabgesetzt ist.
  • In Figur 4 werden die drei Legierungen aus Figur 3 nach einem Verfahren hergestellt und einer Kaltverfestigung unterzogen.
  • Nach dieser Kaltverfestigung lag Rp0,2 bei alle drei Werkstoffen bei etwa 1000 MPa und die Zugfestigkeit Rm jeweils zwischen 1100 MPa und 1250 MPa. Zusätzlich lag die Kerbschlagarbeit bei hervorragenden 270 J bis sogar über 300 J (Legierung C - 329,5 J).
  • Damit konnten ausgezeichnete Kombination an Festigkeit und Zähigkeit erreicht werden, wobei das Produkt aus Rm*KV bei allen drei Beispielen mehr als 300000 MPa J betrug.
  • Somit ist bei der Erfindung von Vorteil, dass eine Schwerstangenlegierung mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit und niedrigem Nickelgehalt geschaffen wurde, die gleichzeitig hohe Festigkeit und paramagnetisches Verhalten zeigt. Auch nach Kaltumformung liegt ein vollkommen austenitisches Gefüge mit einer magnetischen Permeabilität µr<1,005 vor, so dass es gelungen ist, die positiven Eigenschaften eines kostengünstigen Chrommangannickelstahls mit den technischen herausragenden Eigenschaften eines Chromnickelmolybdänstahls zu kombinieren.

Claims (18)

  1. Bohrstrangkomponente, insbesondere Schwerstange, MWD- oder LWD-Komponente zur Anwendung in der Ölfeldtechnologie und insbesondere beim Tiefbohren, aus einer Legierung bestehend mit folgender Zusammensetzung, alle Angaben in Gew.-%, sowie unvermeidbaren Verunreinigungen:
    Elemente Kohlenstoff (C) 0,01 - 0,1 Silizium (Si) < 0,5 Mangan (Mn) 4,0-7,0 Phosphor(P) < 0,05 Schwefel (S) < 0,005 Eisen (Fe) Rest Chrom (Cr) 23,0 - 28 Molybdän (Mo) 2,5 - 4,0 Nickel (Ni) 11-15,5 Vanadium (V) < 0,5 Wolfram (W) < 0,5 Kupfer (Cu) < 0,5 Kobalt (Co) < 5 Titan (Ti) < 0,1 Aluminium (Al) < 0,2 Niob (Nb) < 0,1 Bor (B) < 0,01 Stickstoff (N) 0,52-0,85
    wobei die Bohrstrangkomponente eine Dehngrenze kaltverfestigt mit einem Verformungsgrad von 10 bis 50% von Rp0,2>1000 MPa aufweist.
  2. Bohrstrangkomponente nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus folgenden Elementen besteht, alle Angaben in Gew.-%, sowie unvermeidbare Verunreinigungen:
    Elemente Kohlenstoff (C) 0,01 - 0,1 Silizium (Si) < 0,5 Mangan (Mn) 4,0 - 7,0 Phosphor (P) < 0,05 Schwefel (S) < 0,005 Eisen (Fe) Rest Chrom (Cr) 24,0 - 28,0 Molybdän (Mo) 2,5 - 3,5 Nickel (Ni) 12,0 - 15,5 Vanadium (V) < 0,3 Wolfram (W) < 0,1 Kupfer (Cu) < 0,15 Kobalt (Co) < 0,5 Titan (Ti) < 0,05 Aluminium (Al) < 0,1 Niob (Nb) < 0,025 Bor (B) < 0,01 Stickstoff (N) 0,52 - 0,85
  3. Bohrstrangkomponente nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus folgenden Elementen besteht, alle Angaben in Gew.-%, sowie unvermeidbaren Verunreinigungen:
    Elemente Kohlenstoff (C) 0,01 - 0,10 Silizium (Si) < 0,5 Mangan (Mn) 5,0 - 6,0 Phosphor (P) < 0,05 Schwefel (S) < 0,005 Eisen (Fe) Rest Chrom (Cr) 26,0 - 28,0 Molybdän (Mo) 2,5 - 3,5 Nickel (Ni) 13,0 - 15,0 Vanadium (V) Unter Nachweisgrenze Wolfram (W) Unter Nachweisgrenze Kupfer (Cu) < 0,1 Kobalt (Co) Unter Nachweisgrenze Titan (Ti) Unter Nachweisgrenze Aluminium (Al) < 0,1 Niob (Nb) Unter Nachweisgrenze Bor (B) < 0,01 Stickstoff (N) 0,54 - 0,80
  4. Bohrstrangkomponente nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass, bei der Legierungszusammensetzung das Element Kobalt bei < 5 oder < 1 oder < 0,5 % oder < 0,4 % oder < 0,3 % oder < 0,2 % oder < 0,1 % oder unter der Nachweisgrenze liegt.
  5. Bohrstrangkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass, bei der Legierungszusammensetzung das Element Kupfer <0,3 oder <0,2 oder <0,1 oder unter der Nachweisgrenze liegt.
  6. Bohrstrangkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass, bei der Legierungszusammensetzung das Element Wolfram bei <0,5 oder< 0,3 % oder < 0,2 % oder < 0,1 % oder unter der Nachweisgrenze liegt.
  7. Bohrstrangkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass Nickel als oberen Grenzwert 15 % oder 15,5 % oder 15,8 %
    und
    als unteren Grenzwert 10,2 % oder 11 % oder 12 % oder 13 % aufweist
  8. Bohrstrangkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass,
    die Bohrstrangkomponente durch sekundärmetallurgische Behandlung der Schmelze Abgießen in Blöcke, direkt nachfolgend Warmschmieden, Kaltschmieden und gegebenenfalls mechanische Weiterverarbeitung erzielt wird.
  9. Bohrstrangkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die magnetische Permeabilität µr <1,01 nach der Kaltumformung beträgt.
  10. Bohrstrangkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass kaltverfestigt die Kerbschlagarbeit bei 20°C größer 80J, vorzugsweise > 110J, besonders bevorzugt > 130J liegt und insbesondere das Produkt aus Rm * KV > 100000 MPaJ beträgt.
  11. Bohrstrangkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Material nach der Kaltverformung vollständig austenitisch, also frei von Verformungsmartensitist.
  12. Bohrstrangkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Schwefel als Verunreinigung nicht mehr als 0,005 Gew.-% ausmacht.
  13. Bohrstrangkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Phosphor als Verunreinigung mit nicht mehr als 0,05 Gew.-% vorhanden ist.
  14. Verfahren zum Herstellen einer Bohrstrangkomponente insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Legierung mit den folgenden Bestandteilen, alle Angaben in Gew.-%, sowie unvermeidbaren Verunreinigungen:
    Elemente Kohlenstoff (C) 0,01 - 0,1 Silizium (Si) < 0,5 Mangan (Mn) 4,0-7,0 Phosphor (P) < 0,05 Schwefel (S) < 0,005 Eisen (Fe) Rest Chrom (Cr) 23,0 - 28 Molybdän (Mo) 2,5 - 4,0 Nickel (Ni) 11-15,5 Vanadium (V) < 0,5 Wolfram (W) < 0,5 Kupfer (Cu) < 0,5 Kobalt (Co) < 5,0 Titan (Ti) < 0,1 Aluminium (Al) < 0,2 Niob (Nb) < 0,1 Bor (B) < 0,01 Stickstoff (N) 0,52-0,85
    erschmolzen wird und anschließend sekundärmetallurgisch behandelt wird anschließend die so erhaltene Legierung in Blöcke abgegossen und erstarren gelassen wird und anschließend aufgeheizt und im direkten Anschluss durch Schmieden warm umgeformt wird, wobei die Schmiedestücke einer weiteren Kaltumformung und anschließender mechanischen Bearbeitung unterworfen werden, wobei eine Dehngrenze kaltverfestigt mit einem Verformungsgrad von 10 bis 50% von Rp0,2>1000 MPa erreicht wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Legierung mit den folgenden Bestandteilen, alle Angaben in Gew.-%, sowie unvermeidbaren Verunreinigungen erschmolzen wird:
    Elemente Kohlenstoff (C) 0,01 - 0,1 Silizium (Si) <0,5 Mangan (Mn) 4,0 - 7,0 Phosphor (P) < 0,05 Schwefel (S) < 0,005 Eisen (Fe) Rest Chrom (Cr) 24,0 - 28,0 Molybdän (Mo) 2,5 - 3,5 Nickel (Ni) 12,0 - 15,5 Vanadium (V) < 0,3 Wolfram (W) < 0,1 Kupfer (Cu) < 0,15 Kobalt (Co) < 0,5 Titan (Ti) < 0,05 Aluminium (Al) < 0,1 Niob (Nb) < 0,025 Bor (B) < 0,01 Stickstoff (N) 0,52 - 0,85
  16. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Legierung mit den folgenden Bestandteilen, alle Angaben in Gew.-%, sowie unvermeidbaren Verunreinigungen erschmolzen wird
    Elemente Kohlenstoff (C) 0,01 - 0,10 Silizium (Si) < 0,5 Mangan (Mn) 5,0 - 6,0 Phosphor (P) < 0,05 Schwefel (S) < 0,005 Eisen (Fe) Rest Chrom (Cr) 26,0 - 28,0 Molybdän (Mo) 2,5 - 3,5 Nickel (Ni) 13,0 - 15,0 Vanadium (V) Unter Nachweisgrenze Wolfram (W) Unter Nachweisgrenze Kupfer (Cu) <0,1 Kobalt (Co) Unter Nachweisgrenze Titan (Ti) Unter Nachweisgrenze Aluminium (Al) < 0,1 Niob (Nb) Unter Nachweisgrenze Bor (B) < 0,005 Stickstoff (N) 0,54 - 0,80
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Warmverformung in mehreren Teilschritten erfolgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen den Warmverformungsteilschritten das Schmiedestück wieder aufgeheizt wird, und nach dem letzten Warmverformungsschritt ein Lösungsglühen bei Bedarf erfolgt.
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