ES2635239T3

ES2635239T3 - Tubería de acero sin soldadura y método de fabricación de la misma

Info

Publication number: ES2635239T3
Application number: ES13781239.2T
Authority: ES
Inventors: Yukimasa UEDA; Yuji Arai
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2017-10-03
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: CA2870113C; EP2843072A1; MX2014012191A; CA2870113A1; JP5408389B1; EP2843072A4; JPWO2013161567A1; AU2013253775A1; CN104271786A; AU2013253775B2; IN2014DN09528A; MX355667B; CN104271786B; US10392675B2; EP2843072B1; US20150083282A1; WO2013161567A1

Abstract

Tubería de acero sin soldadura que consiste en: en % en peso, C: 0,03 a 0,08%, Si: no más de 0,25%, Mn: 0,3 a 2,0%, P: no más de 0,05%, S: no más de 0,005%, Al: 0,001 a 0,10%, Cr: 0,02 a 1,0%, Ni: 0,02 a 1,0%, Mo: 0,02 a 0,8%, N: 0,002 a 0,008%, Ca: 0,0005 a 0,005% , Nb: 0,01 a 0,1%, y opcionalmente Ti: no más de 0,010%, Cu: no más de 1,0%, y/o V: no más de 0,1%, siendo el resto Fe e impurezas, y con un grosor de pared no inferior a 50 mm, en donde en una sección transversal perpendicular a una dirección axial de la tubería de acero sin soldadura, el tamaño medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en una parte cercana a la superficie es inferior a 80 μm, donde la parte cercana a la superficie es un área de 500 μm X 500 μm centrada en una posición de una profundidad de 2 mm desde la superficie, y en donde la diferencia entre el tamaño medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en la parte cercana a la superficie y el tamaño medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en la parte central de un grosor de pared en la sección transversal es inferior a 50 μm, donde la parte central es un área de 500 μm X 500 μm centrada en una posición central del grosor de pared de la tubería de acero sin soldadura.

Description

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DESCRIPCION

Tuberfa de acero sin soldadura y metodo de fabricacion de la misma Area tecnica

La presente invencion hace referencia a una tuberfa de acero sin soldadura y a un metodo de produccion de la misma.

Antecedentes del arte

Los pozos de petroleo y los pozos de gas en tierra y en areas marftimas de poca profundidad se han estado agotando en los ultimos anos. Por esa razon, se han desarrollado pozos de petroleo submarinos y pozos de gas submarinos (de aquf en adelante un pozo de petroleo submarino y un pozo de gas submarino se denominan de forma conjunta como “pozo de petroleo submarino”) en aguas profundas.

En los pozos de petroleo submarinos, una tuberfa de produccion y una tuberfa ascendente se disponen desde una boca del pozo dispuesta sobre el fondo marino hasta una plataforma marina. Un fluido de produccion que contiene petroleo crudo o gas natural es transportado desde el pozo de petroleo submarino hasta la plataforma, a traves de la tuberfa de produccion o de la tuberfa ascendente. Como tuberfa de produccion se hace referencia a una canalizacion situada a lo largo de los accidentes geograficos de la superficie terrestre o la superficie del fondo marino. Como tuberfa ascendente se hace referencia a una canalizacion dispuesta de tal manera que asciende en la direccion de la plataforma (en otras palabras, en direccion ascendente) desde la superficie del fondo marino.

El fluido de produccion que fluye en las tuberfas de acero que conforman estas canalizaciones (tuberfa de produccion y tuberfa ascendente) presenta una alta presion. Ademas, en el caso de una detencion de la operativa, la presion del agua del mar actua sobre la tuberfa de produccion y sobre la tuberfa ascendente desde el exterior. Aun mas, una tension repetitiva tambien es aplicada a la tuberfa de produccion y a la tuberfa ascendente debida al oleaje y la corriente marina. Por esa razon, es necesario una tuberfa de acero de alta resistencia con una pared gruesa para canalizaciones tal como las mencionadas tuberfa de produccion y tuberfa ascendente.

Sin embargo, cuando una tuberfa de acero presenta un aumento en el grosor de su pared y en su resistencia, dicha tuberfa de acero presenta una tenacidad reducida y de ahf que se ocasiona facilmente rotura por fragilidad. Por esa razon, se requiere que la tuberfa de acero de alta resistencia con una pared gruesa tenga una excelente tenacidad.

De esta forma, se requiere que una tuberfa de acero con una pared gruesa para una canalizacion submarina tenga una alta resistencia y una alta tenacidad. Una tuberfa de acero soldada tiene una parte soldada (parte de costura de soldadura) en direccion longitudinal, y por tanto la parte soldada tiene una tenacidad inferior que un material base. Por esa razon, una tuberfa de acero sin soldadura es mas adecuada para una canalizacion submarina que las tuberfas de acero soldadas.

El documento JP9-287028A (referencia de Patente 1) propone un metodo para la produccion de una tuberfa de acero sin soldadura. En la referencia de patente 1, una tuberfa de acero sin soldadura producida mediante laminado en caliente se enfrfa a una temperatura no superior a un punto de transformacion Ar3 a una velocidad de enfriamiento no inferior a 80°C/min, y a continuacion se sometio a temple y revenido. Se describe que una tuberfa de acero sin soldadura producida por el metodo de produccion de la referencia de Patente 1, presenta granos finos de cristal y de ahf una alta resistencia y alta tenacidad.

El documento JP 2010-242222 divulga que una tuberfa de acero sin soldadura de pared gruesa para una canalizacion que presenta una alta resistencia, alta tenacidad y un grosor de 30-50 mm comprende, en peso, 0,030,08% de C, < 0,15% de Si, 0,3-2,5% de Mn, 0,001-0,10% de Al, 0,02-1,0% de Cr, 0,02-1,2% de Mo, 0,004-0,010% de Ti, 0,002-0,008% de N, 0,0002-0,005% en total de al menos uno de Ca, Mg y REM, y el resto Fe e impurezas.

El documento JP 2000-219914 divulga un metodo en el que una palanquilla con la composicion de acero compuesta, en porcentaje en peso, por 0,15-0,45% de C, 0,1-1,5% de Si, 0,1-2,5% de Mn, < 0,03% de P, < 0,005% de S, 0,001-0,1% de sol. Al, 0,1-1,5% de Cr, 0-1,0% de Mo, < 0,0070% de N, 0-0,15% de V, 0-0,0030% de B, 0-A% de Ti, en donde A=3,4xN(%), y ademas, 0,005-0,012% de Nb y el resto Fe con impurezas inevitables, es punzonado y laminado en estado caliente.

Divulgacion de la invencion

Sin embargo, en el caso en que, por ejemplo, una tuberfa de acero sin soldadura de pared gruesa con un grosor de pared no inferior a 50 mm sea producida mediante el metodo divulgado en la referencia de patente 1, la tuberfa de acero sin soldadura podrfa ser modificada y presentar una tenacidad reducida. Para aumentar la resistencia, es

efectivo el Nb, pero en el caso en que una tuberfa de acero sin soldadura contenga Nb, la tuberfa de acero sin soldadura podrfa tener tenacidad reducida en una parte cercana a la superficie, y la dispersion de tenacidad entre una parte cercana a la superficie y una parte central de un grosor de pared podrfa llegar a ser grande.

Un objeto de la presente invencion es proporcionar una tuberfa de acero sin soldadura que presenta una alta 5 resistencia y una alta tenacidad, incluso si tiene una pared gruesa.

Una tuberfa sin soldadura de acuerdo con la presente invencion consiste en: en % en peso, C: 0,03 a 0,08%, Si: no mas de 0,25%, Mn: 0,3 a 2,0%, P: no mas de 0,05%, S: no mas de 0,005%, Al: 0,001 a 0,10%, Cr: 0,02 a 1,0%, Ni: 0,02 a 1,0%, Mo: 0,02 a 0,8%, N: 0,002 a 0,008%, Ca: 0,0005 a 0,005%, Nb: 0,01 a 0,1%, y opcionalmente Ti: no mas de 0,010%, Cu: no mas de 1,0%, y/o V: no mas de 0,1%, siendo el resto Fe e impurezas, y presenta un grosor 10 de pared no inferior a 50 mm. Ademas, en una seccion transversal perpendicular a una direccion axial de la tuberfa de acero sin soldadura, un tamano de grano de cristal medio de los granos de austenita primaria en una parte cercana a la superficie es menor de 80 pm, donde la parte cercana a la superficie es de un area de 500 pm X 500 pm centrada en una posicion de una profundidad de 2 mm desde la superficie, y la diferencia entre el tamano medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en la parte cercana a la superficie y un tamano medio de 15 grano de cristal en la parte central de un grosor de pared en dicha seccion es inferior a 50 pm, donde la parte central es un area de 500 pm X 500 pm centrada en una posicion central del grosor de pared de la tuberfa de acero sin soldadura.

Un metodo para la produccion de la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente invencion comprende: una etapa de calentamiento de un material de partida que consta de: en % en peso, C: 0,03 a 0,08%, Si: 20 no mas de 0,25%, Mn: 0,3 a 2,0%, P: no mas de 0,05%, S: no mas de 0,005%, Al: 0,001 a 0,10%, Cr: 0,02 a 1,0%, Ni: 0,02 a 1,0%, Mo: 0,02 a 0,8%, N: 0,002 a 0,008%, Ca: 0,0005 a 0,005%, Nb: 0,01 a 0,1%, y opcionalmente Ti: no mas de 0,010% Cu: no mas de 1,0%, y/o V: no mas de 0,1%, siendo el resto Fe e impurezas; a continuacion, una etapa de trabajo en caliente del material de partida calentado hasta producir, a partir del mismo, una tuberfa de material con un grosor de pared no inferior a 50 mm; a continuacion, una etapa de enfriamiento de la tuberfa de 25 material trabajada en caliente de forma acelerada, a una velocidad no inferior a 100°C/min, de una temperatura de temple no inferior al punto Ar3, hasta una temperatura de detencion del enfriamiento de no mas del punto An; a continuacion, una etapa de recalentamiento de la tuberfa de material enfriada de forma acelerada, y despues una etapa de homogeneizacion de la tuberfa de material de 990 a 1100°C; despues, una etapa de enfriamiento rapido de la tuberfa de material homogeneizada, hasta templar de este modo la tuberfa de material; y entonces una etapa de 30 revenido de la tuberfa de material templado a una temperatura de revenido no superior al punto Ac1.

La tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion presenta una excelente resistencia y excelente tenacidad, incluso si esta presenta una pared gruesa.

Breve descripcion de los dibujos

[Figura 1] La Figura 1 es un grafico que muestra una relacion entre un tamano de grano de cristal medio y 35 una temperatura de recalentamiento, cuando el acero con una composicion qufmica de la presente

invencion se calienta a diversas temperaturas, a 5°C/min despues del temple del acero.

[Figura 2] La Figura 2 es un diagrama de diseno que muestra un ejemplo de un equipo de produccion de una tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion.

[Figura 3] La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de un metodo para producir una 40 tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion.

Mejor modo de realizar la invencion

De aquf en adelante, una realizacion de la presente invencion sera descrita en detalle en referencia a los dibujos. Las mismas partes o partes equivalentes en los dibujos seran indicadas por los mismo sfmbolos de referencia y sus descripciones no se repetiran. De aquf en adelante, un porcentaje (%) que hace referencia a un elemento significa 45 “un % en peso”.

Los presentes inventores han completado una tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente invencion en base a los siguientes descubrimientos.

En una tuberfa de acero sin soldadura que tiene una pared gruesa no inferior a 50 mm, el Nb se combina con carbono para formar NbC, aumentando de este modo la resistencia del acero. Por tanto, para producir una tuberfa 50 de acero sin soldadura con una pared gruesa y con una elevada resistencia, especialmente, una resistencia no inferior a la clase X 80 (lfmite de elasticidad no es inferior a 551 MPa), especificada segun el estandar del API (Siglas en ingles del Instituto Americano del petroleo), la tuberfa de acero sin soldadura contiene preferiblemente Nb.

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Sin embargo, en el caso en que se produzca una tuberfa de acero sin soldadura con una pared gruesa y que contenga Nb, existen casos en los que: un grano de austenita primaria (de aquf en adelante denominado como “grano y primario") despues del temple y el revenido podrfa no ser fino; y un grano y primario en una parte cercana a la superficie, en particular, podrfa convertirse en un grano grueso. Aquf, la parte cercana a la superficie hace referencia a un area de una profundidad de 1 a 3 mm desde la superficie de la tuberfa de acero sin soldadura.

La razon por la que el grano y primario se convierte en un grano grueso en la tuberfa de acero sin soldadura que tiene una pared gruesa y que contiene Nb (de aquf en adelante denominada como “tuberfa de pared gruesa de Nb”), es porque el NbC inhibe el crecimiento de un grano y con forma granular en la transformacion inversa cuando el grano y es recalentado. Este punto sera descrito en detalle a continuacion.

Cuando una tuberfa de pared gruesa de Nb trabajada en caliente se somete a temple y se recalienta a continuacion, la tuberfa de pared gruesa de Nb que esta siendo recalentada presenta granos y aciculares en la transformacion inversa, y granos y con forma granular en la transformacion inversa producidos en la parte cercana a la superficie de la misma. Aquf, y en la transformacion inversa hace referencia a un y producido durante el calentamiento. A continuacion, las orientaciones de los cristales de los granos y aciculares en la transformacion inversa y las orientaciones de los cristales de los granos y con forma granular en la transformacion inversa fueron medidos mediante un metodo por EBSD (siglas en ingles para Difraccion de electrones por retrodispersion). Como resultado, se observo que las orientaciones de los cristales de una pluralidad de granos y aciculares en la transformacion inversa producidos en el mismo grano y primario, eran iguales entre sf. Por otro lado, las orientaciones de los cristales de los granos y con forma granular en la transformacion inversa eran diferentes de las de los granos y aciculares en la transformacion inversa.

A partir de este resultado, se supone lo siguiente. La pluralidad de granos y aciculares en la transformacion inversa tienen la misma orientacion de los cristales y por tanto crecen y se enlazan entre sf con facilidad. En este caso, se forman granos y gruesos. Por otro lado, los granos y con forma granular en la transformacion inversa presentan orientaciones de los cristales diferentes a las de los granos y aciculares en la transformacion inversa, y por tanto son diffciles de enlazar con los granos y aciculares en la transformacion inversa. Por esta razon, cuanto mas se producen granos y con forma granular en la transformacion inversa, mas granos y finos se forman.

El NbC desarrolla un efecto “pinning” (anclaje) en el proceso de recalentamiento e inhibe el crecimiento de los granos y con forma granular en la transformacion inversa. Por esta razon, en el proceso de recalentamiento, la tasa de granos y aciculares en la transformacion inversa aumenta. Como resultado, los granos y primarios se convierten facilmente en granos gruesos en la parte cercana a la superficie de la tuberfa de pared gruesa de Nb despues del revenido.

Cuando los granos y primarios se convierten en granos gruesos, la tenacidad se reduce. Ademas, en el caso de una tuberfa de pared gruesa, las variaciones en el tamano de grano del grano y primario se generan en una parte central de un grosor de pared y en la parte cercana a la superficie, lo que causa por tanto tambien variaciones en la tenacidad.

Por tanto, en la tuberfa de pared gruesa de Nb, afinando los tamanos de grano de los granos y primarios en la parte central del grosor de la pared y en la parte cercana a la superficie, para de este modo reducir las variaciones, la tuberfa de pared gruesa puede tener una excelente resistencia y una excelente tenacidad. Especfficamente, un tamano medio del grano de cristal, de los granos y primarios en la parte cercana a la superficie, es inferior a 80 pm y la diferencia en el tamano del grano de cristal medio de los granos y primarios entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared, es inferior a 50 pm, lo que por tanto puede hacer que la tuberfa de pared gruesa tenga una excelente resistencia y una excelente tenacidad, y pueda evitar las variaciones en la tenacidad en la parte cercana a la superficie y en la parte central del grosor de la pared.

Para evitar que los granos y primarios en la parte cercana a la superficie de la tuberfa de pared gruesa de Nb se vean engrosados, la temperatura de calentamiento cuando la tuberfa de pared gruesa de Nb es recalentada es de 990°C a 1100°C. La Figura 1 es un grafico que muestra una relacion entre un tamano medio del grano de cristal y una temperatura de recalentamiento cuando el acero con una composicion qufmica de la presente realizacion, que contiene Nb, es calentado a varias temperaturas despues del temple. La Figura 1 se obtuvo mediante el siguiente metodo.

Se obtuvo un bloque paralelepfpedo rectangular del acero cuya composicion qufmica se encuentra dentro de la composicion qufmica descrita anteriormente, mediante el mismo metodo de produccion que en el Ejemplo 1 que sera descrito mas adelante. Se tomo una pequena muestra de ensayo cilfndrica (diametro: 3 mm, altura: 10 mm) del bloque. La muestra de ensayo se homogeneizo a 1200°C durante 5 minutos y a continuacion se enfrio rapidamente a temperatura ambiente, y posteriormente se calento a una temperatura entre 950°C y 1200°C. La muestra de ensayo se homogeneizo a cada temperatura durante 5 minutos y a continuacion se enfrio de nuevo rapidamente a

temperatura ambiente. La velocidad de calentamiento fue de 5°C/min, correspondiente a la velocidad de calentamiento cuando la tubena de acero de pared gruesa se calienta en un horno de calentamiento.

Se obtuvo un tamano medio de grano (pm) de los granos y primarios despues del tratamiento con calor, en base a un metodo para la medicion del tamano medio del grano de cristal que sera descrito mas adelante. La Figura 1 se 5 obtuvo mediante el uso de los tamanos medos del grano de cristal obtenidos.

En referencia a la Figura 1, a medida que la temperatura de recalentamiento se vuelve mas elevada a partir de 950°C, el tamano de grano medio se reduce. En el conocimiento habitual tecnico general, cuando se incrementa la temperatura de calentamiento, un grano de cristal crece para volverse grueso. Por tanto, en la tubena de pared gruesa de Nb se genero un fenomeno diferente del conocimiento habitual tecnico convencional. En el caso en que la 10 temperatura de recalentamiento fue de 990°C a 1100°C, el tamano del grano de cristal de los granos y primarios se

mantuvo pequena, por lo cual los granos y primarios fueron afinados. Por otro lado, cuando la temperatura de

recalentamiento fue superior a 1100°C, los granos y primarios fueron engrosados nuevamente.

El fenomeno que se muestra en la Figura 1 es espedfico a la tubena de pared gruesa de Nb y puede suponerse la siguiente razon. En el caso en el que la temperatura de recalentamiento es menor de 990°C, el NbC inhibe el 15 crecimiento de los granos y con forma granular en la transformacion inversa en el proceso de recalentamiento. Por

esta razon, la velocidad de los granos y aciculares en la transformacion inversa es incrementada y por tanto los

granos y aciculares en la transformacion inversa se enlazan entre sf para engrosar, de este modo, los granos y primarios despues del revenido.

Por otro lado, en el caso en que la temperatura de recalentamiento es de 990 a 1100°C, el NbC se disuelve en el 20 proceso de recalentamiento. Por esa razon, los granos y con forma granular en la transformacion inversa se producen y crecen. Como resultado, los granos y primarios despues del revenido se vuelven finos. Ademas, la diferencia en el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de la pared se vuelve pequena, lo que produce una excelente tenacidad. Ademas, el NbC disuelto se precipita nuevamente finamente despues del revenido. Por esa razon, puede tambien obtenerse una alta 25 resistencia.

Cuando la temperatura de recalentamiento se incrementa mas aun y es mayor a crecen. Como resultado, los granos y primarios se engrosan despues del revenido.

Una tubena de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion descubrimientos descritos anteriormente. Lo detalles de la tubena de acero sin 30 presente realizacion se describiran a continuacion.

Composicion qmmica

La composicion qmmica de la tubena de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion contiene los siguientes elementos.

C: 0,03 a 0,08%

35 El carbono (C) aumenta la resistencia del acero. Sin embargo, cuando un contenido en C es excesivamente elevado, la tenacidad del acero disminuye. Por tanto, el contenido en C es de 0,03 a 0,08%.

Si: no mas de 0,25%

El silicio (Si) no se anade unicamente con la finalidad de la desoxidacion del acero, sino que ademas contribuye a aumentar su fuerza y a aumentar su resistencia al reblandecimiento cuando se somete a revenido. Sin embargo, 40 cuando un contenido en Si es excesivamente alto, la tenacidad del acero disminuye. Por tanto, el contenido en Si no es superior a 0,25%. Un lfmite inferior preferido del contenido en Si es del 0,05%.

Mn: 0,3 a 2,0%

El Manganeso (Mn) aumenta la templabilidad del acero. Por esa razon, el Mn puede aumentar la resistencia de la parte central del grosor de la pared. Sin embargo, cuando el contenido en Mn es excesivamente elevado, la 45 tenacidad del acero se ve reducida. Por tanto, el contenido en Mn es de 0,3 a 2,0%. Un lfmite inferior preferido del contenido en Mn es de mas del 0,3%, mas preferiblemente 0,5%, y aun mas preferiblemente 1,0%.

P: no mas de 0,05%

1100°C, los granos y afinados

se completo en base a los soldadura de acuerdo con la

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El Fosfato (P) es una impureza. El P reduce la tenacidad del acero. Por tanto, es preferible que un contenido en P sea inferior. El contenido en P no es de mas de un 0,05%. Un contenido en P preferido no es superior a un 0,02%, y mas preferiblemente no superior a un 0,01%.

S: no mas de 0,005%

El azufre (S) es una impureza. El S reduce la tenacidad del acero. Por tanto, es preferible que un contenido en S sea inferior. El contenido en S no es superior a un 0,005%. Un contenido en S preferible no es de mas de un 0,003%, y mas preferiblemente no mas de 0,001%.

Al: 0,001 a 0,10%

Un contenido en aluminio (Al) en la presente invencion significa un contenido en Al soluble en acido (el denominado Al Sol.). El Al desoxida el acero. Sin embargo, cuando el contenido de Al es excesivamente alto, se forma una inclusion de tipo cluster (agrupaciones de atomos) que reduce de ese modo la tenacidad del acero. Por tanto, el contenido de Al es de 0,001 a 0,10%. Un lfmite inferior preferido del Al es suprior al 0,001%, y mas preferiblemente de 0,01%. Un lfmite superior de Al preferible es inferior a 0,10%, y mas preferiblemente de 0,07%.

Cr: 0,02 a 1,0%

El cromo (Cr) aumenta la templabilidad del acero e incrementa la resistencia del acero. Sin embargo, cuando un contenido en Cr es excesivamente alto, la tenacidad del acero se ve reducida. Por tanto, el contenido en Cr es de 0,02 a 1,0%. Un lfmite inferior preferido del contenido en Cr es superior al 0,02%, y mas preferiblemente del 0,1%. Un lfmite superior preferible del contenido de Cr es menor del 1,0%, y mas preferiblemente del 0,8%.

Ni: 0,02 a 1,0%

El nfquel (Ni) aumenta la templabilidad del acero y aumenta la resistencia del acero. Sin embargo, cuando un contenido en Ni es excesivamente elevado, el efecto del Ni se satura. Por tanto, el contenido en Ni es de un 0,02 a 1,0%. Un lfmite inferior preferible del contenido en Ni es mayor del 0,02%, y mas preferiblemente del 0,1%.

Mo: 0,02 a 0,8%

El molibdeno (Mo) aumenta la templabilidad del acero y aumenta la resistencia del acero. Sin embargo, cuando un contenido en Mo es excesivamente elevado, la tenacidad del acero se ve reducida. Por tanto, el contenido en Mo es de un 0,02 a 0,8%. Un lfmite inferior preferible del contenido en Mo es superior al 0,02%, y mas preferiblemente al 0,1%. Un lfmite superior preferible del contenido en Mo es menor al 0,8%, y mas preferiblemente al 0,5%.

N: 0,002 a 0,008%

El nitrogeno (N) se combina con Al, Ti o similares para formar de este modo nitruro. Cuando se contiene una gran cantidad de N, el nitruro se engrosa, lo que produce de este modo un efecto adverso sobre la tenacidad. Por otro lado, cuando un contenido en N es excesivamente bajo, la cantidad de nitruro se vuelve demasiado pequena, lo que dificulta que se produzca un efecto de inhibicion del engrosamiento de los granos de austenita en el momento de la laminacion en caliente. Por tanto, el contenido en N es de un 0,002 a un 0,008%. Un lfmite inferior preferible del contenido en N es suprior al 0,002%, y mas preferiblemente al 0,004%. Un lfmite superior preferible del contenido en N es inferior al 0,008%, y mas preferiblemente al 0,007%.

Ca: 0,0005 a 0,005%

El calcio (Ca) desoxida el acero. Ademas, el Ca se combina con el S en el acero para formar CaS. La produccion de CaS inhibe la produccion de MnS. En otras palabras, el Ca inhibe la produccion del MnS para aumentar de este modo la tenacidad y la resistencia al agrietamiento inducido por hidrogeno (HIC, por sus siglas en ingles) del acero. Sin embargo, cuando un contenido en Ca es excesivamente alto, se forma una inclusion de tipo cluster y por tanto la tenacidad y la resistencia al HIC se ven reducidas.

Nb: 0,01 a 0,1%

El Niobio (Nb) se combina con C y N en el acero para formar de este modo un carbonitruro de Nb fino, aumentando de este modo la resistencia del acero. Ademas, el carbonitruro de Nb aumenta la resistencia del acero mediante endurecimiento por dispersion. Sin embargo, cuando un contenido en Nb es excesivamente alto, el carbonitruro de Nb es engrosado lo que reduce de este modo la tenacidad del acero. Por tanto, el contenido en Nb es del 0,01 a 0,1%. Un lfmite superior preferible del contenido en Nb es inferior al 0,1%, y mas preferiblemente inferior al 0,08%.

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El resto de la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente invencion es hierro (Fe) e impurezas. Las impurezas descritas aquf hacen referencia a elementos mezclados a partir de minerales y deshechos utilizados como materias primas del acero o del entorno o similares, en el proceso de produccion.

La tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente invencion puede contener ademas Ti, en lugar de una parte de Fe. El Ti no es un elemento esencial sino un elemento selectivo.

Ti: no mas del 0,010%

El Titanio (Ti) se combina con N en el acero para formar TiN, inhibiendo de ese modo una reduccion de la tenacidad en el acero causada por el N disuelto. Ademas, el TiN fino se dispersa y se precipita para producir de este modo un efecto de inhibicion del engrosamiento de los granos de austenita en el momento del proceso de laminacion en caliente, mejorando de este modo mas aun la tenacidad del acero. Cuando el acero contiene incluso una cantidad pequena de Ti, el efecto puede producirse. Sin embargo, cuando un contenido en Ti es excesivamente alto, el TiN se ve engrosado y se forma TiC grueso, lo que reduce de este modo la tenacidad del acero. En otras palabras, para dispersar TiN finamente, el contenido de Ti se limita. Por tanto, el contenido en T no es superior al 0,010%. Un lfmite inferior preferible del contenido en Ti es del 0,001%, y mas preferiblemente del 0,004%.

La tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion puede contener ademas una sustancia seleccionada del grupo que consiste en V y Cu en lugar de una parte de Fe. El V y el Cu no son elementos esenciales sino selectivos. Ambos de estos elementos aumentan la resistencia del acero.

V: no mas del 0,1%

El Vanadio (V) se combina con el C y el N en el acero para formar un carbonitruro fino, aumentando de este modo la resistencia del acero. Cuando el acero contiene incluso una cantidad pequena de V, el efecto anterior puede producirse. Sin embargo, cuando un contenido en V es excesivamente alto, el carbonitruro de V se ve engrosado, lo que reduce de este modo la tenacidad del acero. Por tanto, el contenido en V no es superior al 0,1%. Un lfmite inferior preferible del contenido en V es del 0,01%. Un lfmite superior preferible del contenido en V es menos del 0,1%, y mas preferiblemente del 0,08%.

Cu: no mas del 1,0%

El cobre (Cu) aumenta la templabilidad del acero y aumenta la resistencia del acero. Sin embargo, cuando un contenido en Cu es excesivamente alto, la tenacidad del acero disminuye. Por tanto, el contenido en Cu no es superior al 1,0%. Un lfmite inferior preferible del contenido en Cu es del 0,1%. Un lfmite superior preferible del contenido en Cu es inferior al 1,0%, y mas preferiblemente al 0,6%.

Grosor de la pared

El grosor de la pared de la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion no es inferior a 50 mm. En otras palabras, la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion es una tuberfa de acero de pared gruesa. Un lfmite superior de un grosor de pared es preferiblemente de 80 mm, y mas preferiblemente de 70 mm.

Tamano del grano de austenita primaria (grano y primario)

En la tuberfa de acero de pared gruesa con un grosor de pared descrito anteriormente, en general, un tamano del grano del cristal es modificado facilmente en la parte cercana a la superficie y en la parte central del grosor de pared de la tuberfa de acero. Sin embargo, en la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion el tamano del grano de cristal de los granos y primarios en la parte cercana a la superficie es inferior a 80 pm, y la diferencia en el tamano medio de los granos y primarios entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de la pared es menor de 50 pm. Por esa razon, la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo a la presente realizacion presenta una excelente tenacidad y puede inhibir las variaciones en la tenacidad entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de la pared.

Aquf, el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios en la parte cercana a la superficie puede obtenerse mediante el metodo siguiente. En un area de medicion (500 pm X 500 pm) centrada en una posicion de una profundidad de 2 mm desde la superficie (superficie externa o superficie interna) de una seccion transversal (seccion perpendicular a una direccion axial de la tuberfa de acero sin soldadura) de la tuberfa de acero sin soldadura, se miden los tamanos de granos y primarios (tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios). Los lfmites de los granos y primarios se desarrollan mediante el uso de una solucion acuosa saturada de acido pfcrico. La medicion del tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios en el area de medicion se realiza en base a un metodo que se muestra en el estandar JIS G0551 (2005) y un numero de tamano de grano se

transforma en un tamano medio del grano de cristal y se evalua el tamano medio del grano del cristal. Este tamano medio del grano de cristal se define como un tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios de la parte cercana a la superficie.

De igual forma, se selecciona un area de medicion (500 pm X 500 pm) centrada en una posicion central del grosor 5 de la pared en la seccion transversal descrita anteriormente, y se calcula el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios en el area de medicion mediante el mismo metodo descrito anteriormente. Este tamano medio del grano de cristal se define como un tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios de la parte central del grosor de pared.

En la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion, se evita que los granos y primarios de la 10 parte cercana a la superficie se vean engrosados. Por esta razon, la tuberfa de acero sin soldadura puede mostrar una excelente tenacidad. Ademas, la tuberfa de acero sin soldadura puede suprimir la dureza de la parte cercana a la superficie y por tanto puede presentar tambien una excelente resistencia por maleabilidad. Aun mas, la diferencia en el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared, es pequena. Por esa razon, las variaciones en la tenacidad pueden ser reducidas en la 15 parte cercana a la superficie y en la parte central del grosor de pared de la tuberfa de acero sin soldadura. A este respecto, el tamano medio del grano de cristal es menor en la parte central del grosor de pared que en la parte cercana a la superficie.

Metodo de produccion

Se describira un ejemplo de un metodo para la produccion de una tuberfa de acero sin soldadura descrito 20 anteriormente. La tuberfa de acero sin soldadura descrita anteriormente puede ser producida mediante otro metodo de produccion.

Sistema del equipo

La Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de una lfnea de produccion de una tuberfa de acero sin soldadura para una canalizacion de acuerdo con la presente realizacion. En referencia a la Figura 2, la lfnea de 25 produccion incluye un horno de calentamiento 1, una maquina punzonadora 2, un tren laminador de cilindros de estirado 3, un laminador calibrador 4, horno de calentamiento 5 complementario, una unidad de enfriamiento 6 de agua, una unidad de temple 7, y una unidad de revenido 8. Una pluralidad de rodillos de transferencia 10 esta dispuesta entre las respectivas unidades. En la Figura 2, la unidad de temple 7 y la unidad de revenido 8 tambien estan incluidas en la lfnea de produccion. Sin embargo, la unidad de temple 7 y la unidad de revenido 8 pueden 30 estar dispuestas independientemente de la lfnea de produccion. En resumen, la unidad de temple 7 y la unidad de revenido 8 pueden estar dispuestas fuera de lfnea.

Flujo de produccion

La Figura 3 es un diagrama de flujo que muestra un proceso de produccion de la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion.

35 En referencia a la Figura 3, en el metodo de produccion de la tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion, en primer lugar, un material de partida se calienta en el horno de calentamiento 1 (S1). El material de partida es, por ejemplo, una palanquilla redonda. El material de partida puede ser producido por una maquina de colada continua tal como una maquina de CC para redondos. Ademas, el material de partida puede ser producido forjando y empalanquillando un lingote o desbaste plano. En el presente ejemplo, la descripcion del 40 metodo se hara de forma continua asumiendo que el material de partida es una palanquilla redonda. La palanquilla redonda calentada es trabajada en caliente, transformandola de este modo en una tuberfa material (S2 y S3). La tuberfa material producida se calienta a una temperatura especffica en el horno de calentamiento 5 complementario segun se requiera (S4). Entonces, la tuberfa material se enfrfa con agua en la unidad de enfriamiento 6 de agua (enfriamiento acelerado: S5). La tuberfa enfriada con agua se templa mediante la unidad de temple 7 (S6) y a 45 continuacion se somete a revenido en la unidad de revenido 8 (S7). La tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente realizacion es producida por el proceso descrito anteriormente. De aquf en adelante, las etapas respectivas del proceso seran descritas en detalle.

Etapa de calentamiento (S1)

En primer lugar, la palanquilla redonda se calienta en el horno de calentamiento 1. Una temperatura preferible de 50 calentamiento es de 1150 a 1280°C. Cuando la temperatura de calentamiento no es inferior a 1150°C, el material de partida tiene una baja resistencia a la deformacion en el trabajo en caliente y por tanto es diffcil que se genere un defecto. Cuando la temperatura de calentamiento no es superior a 1280°C, pueden reducirse las perdidas por descascarillado y tambien se reduce el consumo de combustible. Un lfmite superior preferible de la temperatura de

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calentamiento es de 1200°C. El horno de calentamiento 1 es, por ejemplo, un horno de paso de peregrino o un horno giratorio que es bien conocido.

Etapa de punzonado (S2)

La palanquilla redonda se extrae del horno de calentamiento. A continuacion, la palanquilla redonda calentada es punzonada con rodillos por la maquina punzonadora 2. La maquina punzonadora 2 tiene un par de cilindros oblicuos y un punzon. El punzon esta dispuesto entre los cilindros oblicuos. Un tipo de maquina punzonadora 2 preferido es un tipo de maquina punzonadora del tipo de cruzamiento. Esto es debido a que la maquina punzonadora de tipo cruzamiento puede punzonar la palanquilla redonda a una alta velocidad de expansion de la tuberfa.

Etapa de laminado (S3)

A continuacion, la tuberfa de material es laminada. Especfficamente, la tuberfa de material es estirada y laminada por el tren laminador de cilindros de estirado 3. El tren laminador de cilindros de estirado 3 incluye una pluralidad de cajas de laminacion dispuestas en serie. El tren laminador de cilindros de estirado 3 es, por ejemplo, un laminador de mandril. Posteriormente, la tuberfa de material estirada y laminada, es calibrada con rodillos calibradores por el laminador calibrador 4 para producir una tuberfa de acero sin soldadura. El laminador calibrador 4 incluye una pluralidad de cajas de laminacion dispuestas en serie. El laminador calibrador 4 es, por ejemplo, un calibrador o un reductor de estirado.

La temperatura de la superficie de la tuberfa de material laminada por una caja de laminacion dispuesta en un extremo de la pluralidad de cajas de laminacion del laminador calibrador 4, se define como una “temperatura de acabado”. La temperatura de acabado se mide, por ejemplo, mediante un sensor de temperatura dispuesto en el lado de salida de la caja de laminacion dispuesta en un extremo del laminador calibrador 4. Una temperatura de acabado preferible es de 900°C a 1100°C. Para adquirir la temperatura de acabado preferible, un horno de termodifusion puede estar dispuesto entre el tren laminador de cilindros de estirado 3 y el laminador calibrador 4, y puede homogeneizarse la temperatura de la tuberfa de material estirada y laminada por el tren laminador de cilindros de estirado 3.

Etapa de recalentamiento (S4)

Se realiza una etapa de recalentamiento (S4) segun sea necesario. En el caso en que la etapa de recalentamiento no se realice, en la Figura 2, el proceso pasa del paso S3 al paso S5. Ademas, en el caso en que la etapa de recalentamiento no se realice, en la Figura 3, el horno de calentamiento 5 complementario no se dispone. Por horno de calentamiento complementario se hace referencia a un horno de recalentamiento para mantener una tuberfa de acero sin soldadura a una temperatura de temple, sin enfriar la tuberfa de acero sin soldadura.

La tuberfa de acero sin soldadura producida se introduce en el horno de calentamiento 5 complementario y se calienta. Este procesamiento puede hacer mas uniforme la distribucion de los granos y primarios. La temperatura de calentamiento preferible en el horno de calentamiento 5 complementario es de 900°C a 1100°C. Un tiempo de homogeneizacion de la temperatura preferible es de no mas de 30 minutos. Esto es debido a que cuando el tiempo de homogeneizacion es demasiado largo, los granos y primarios podrfan engrosarse.

Etapa de enfriamiento acelerado (S5)

La tuberfa de material producida en el paso S3 o la tuberfa de material recalentada en el paso S4 se enfrfa de forma acelerada. Especfficamente, la tuberfa de material se enfrfa con agua mediante la unidad de enfriamiento por agua. La temperatura (temperatura de la superficie) de la tuberfa de material justo antes del enfriamiento con agua no es superior a un punto Ar3, y preferiblemente no inferior a 900°C. En el caso en que la temperatura de la tuberfa de material que aun no se ha enfriado de forma acelerada sea menor del punto Ar3, la tuberfa de material es recalentada mediante el uso de un horno de calentamiento 5 complementario, una unidad de calentamiento por induccion, o similar, para hacer que la temperatura de la tuberfa de material no sea inferior al punto Ar3.

La velocidad de enfriamiento de la tuberfa de material cuando la tuberfa de material se enfrfa de forma acelerada, no es inferior a 100°C/min y la temperatura de detencion del enfriamiento no es superior al punto An. La temperatura de enfriamiento con agua preferible es de no mas de 450°C.

En el caso de que la tuberfa de material no se enfrfe de forma acelerada sino que se deje enfriar de forma natural tras la laminacion, la baja velocidad de enfriamiento genera como resultado una microestructura que comprende perlita-ferrita gruesa y no homogenea. En este caso, la tuberfa de material tiene pocos sitios de nucleacion de los granos y en la transformacion inversa. Por otro lado, cuando la tuberfa de material se enfrfa de forma acelerada segun se describe anteriormente, la tuberfa de material presenta una estructura en fase parental martensitizada o

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bainitizada y por tanto densificada, presentando de este modo muchos sitios de nucleacion de los granos y en la transformacion inversa.

La unidad de enfriamiento con agua 6 se construye, por ejemplo, de la siguiente manera. La unidad de enfriamiento con agua 6 incluye una pluralidad de cilindros giratorios, una seccion de flujo laminar de agua, y una seccion de flujo de chorro de agua. La pluralidad de cilindros giratorios se dispone en dos filas. La tuberfa de material esta dispuesta entre la pluralidad de cilindros giratorios dispuestos en dos filas. En este momento, los cilindros giratorios dispuestos en las dos filas estan en contacto con la parte inferior de la superficie externa de la tuberfa de material. Cuando los cilindros giratorios se hacen girar, la tuberfa de material gira alrededor de un eje de la misma. La seccion de flujo laminar de agua esta dispuesta sobre los cilindros giratorios y vierte agua a la tuberfa de material desde la parte superior. En este momento, el agua vertida a la tuberfa de material forma un flujo laminar de agua. La seccion de flujo de chorro de agua esta dispuesta cerca del extremo de la tuberfa de material en los cilindros giratorios. La seccion de flujo de chorro de agua proyecta un flujo de chorro de agua al interior de la tuberfa de material desde el extremo de la tuberfa de material. La superficie exterior y la superficie interior de la tuberfa de material se enfrfan al mismo tiempo por la seccion del flujo laminar de agua y por la seccion del flujo de chorro de agua. La construccion de la unidad de enfriamiento con agua 6 de este tipo es particularmente adecuada para el enfriamiento, de manera acelerada, de la tuberfa de acero sin soldadura de pared gruesa de la presente realizacion, que tiene un grosor de pared no inferior a 50 mm.

La unidad de enfriamiento con agua 6 puede ser otra unidad distinta de los cilindros giratorios, la seccion de flujo laminar de agua, y la seccion de flujo de chorro de agua. La unidad de enfriamiento con agua 6 puede ser, por ejemplo, un tanque de agua. En este caso, la tuberfa de material producida en la etapa S3 se sumerge en el tanque de agua, enfriandola de este modo. La unidad de enfriamiento con agua 6 puede incluir unicamente la seccion de flujo laminar de agua. En resumen, el tipo de unidad de enfriamiento con agua 6 no esta limitada a un tipo especffico.

Etapa de temple (S6)

La tuberfa de material enfriada con agua por la unidad de enfriamiento con agua 6 es recalentada y sometida a temple (S6). En primer lugar, la tuberfa de acero sin soldadura es calentada por la unidad de temple 7 (etapa de recalentamiento). La temperatura de recalentamiento en este momento es de 990 a 1100°C. Segun se ha descrito anteriormente, en el caso en que la temperatura de recalentamiento es menor de 990°C, el NbC inhibe el crecimiento de los granos y con forma granular en la transformacion inversa, que son eficaces para el afinamiento de los granos y primarios, por un efecto de pinning. Por esa razon, es diffcil afinar los granos y primarios de un producto, y los granos y primarios en la parte cercana a la superficie, en particular, son engrosados. Por otro lado, en el caso en que la temperatura de recalentamiento sea mayor de 1100°C, los granos y primarios del producto se engrosan tanto en la parte cercana a la superficie como en la parte central del grosor de la pared.

Cuando la temperatura de recalentamiento es de 990 a 1100°C, el NbC se funde y, el Nb y el C se disuelven. Por esa razon, en el momento de recalentamiento, los granos y con forma granular en la transformacion inversa crecen con facilidad, por lo que se evita que los granos y primarios del producto se vean engrosados. De esta manera, el tamano del grano de cristal medio de los granos y primarios de la parte cercana a la superficie, en particular, es menos de 80 pm, lo que aumenta por tanto la tenacidad. Ademas, la diferencia en el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared es de menos de 50 pm, lo que por tanto inhibe las variaciones en la tenacidad del acero.

La tuberfa de material calentada se templa mediante enfriamiento (etapa de enfriamiento). Por ejemplo, la tuberfa de material calentada se templa mediante enfriamiento con agua. Preferiblemente, la temperatura de la tuberfa de material se enfrfa a temperatura ambiente. De esta manera, una estructura de fase parental es martensitizada o bianitizada, siendo por tanto densificada.

Etapa de revenido (S7)

La tuberfa de material se somete a revenido. La temperatura de revenido no es superior al punto Ac1, preferiblemente de 550 a 700°C. Un tiempo de mantenimiento preferible (tiempo de homogeneizacion) a la temperatura de revenido es de 10 a 120 minutos. Mediante un procesamiento de revenido, el grado de resistencia de la tuberfa de acero sin soldadura no es inferior a una clase X 80 en base a los estandares del API, en otras palabras, el lfmite elastico de la tuberfa de acero sin soldadura no es inferior a 551 MPa.

A este respecto, en la etapa de revenido, el NbC se precipita nuevamente y por tanto la resistencia del acero es incrementada.

La tuberfa de acero sin soldadura producida en el proceso de produccion descrito anteriormente contiene Nb y por tanto adquiere una resistencia elevada. Ademas, incluso si el grosor de pared no es inferior a 50 mm, el tamano

medio del grano de cristal de los granos y primarios en la parte cercana a la superficie es inferior a 80 pm, y la diferencia en el tamano medio de los granos y primarios entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared llega a ser menor de 50 pm. Por esa razon, la tuberfa de acero sin soldadura presenta una excelente tenacidad tanto en la parte cercana a la superficie como en la parte central del grosor de la pared, y 5 presenta una pequena variacion en la tenacidad.

Ejemplo 1

Metodo de examen Produccion del material de ensayo

Una pluralidad de aceros con una composicion qufmica que se muestra en la Tabla 1 se fundieron en un horno de 10 fundicion al vacfo y se produjo un lingote de 180 kg para cada numero de acero.

Tabla 1

Numero de acero A: Composicion quimica (unidad: % en peso, siendo el resto Fe e impurezas)

C: Si Mn P S Cu Cr Ni Mo V Ti Nb Ca Al-sol N

0,059: 0,14 1,45 0,012 0,001 0,36 0,30 0,43 0,20 0,051 0,006 - 0,0019 0,028 0,0040

B: 0,057 0,15 1,46 0,010 0,001 0,26 0,40 0,25 0,35 0,004 0,050 - 0,0021 0,030 0,0045

C: 0,058 0,15 1,46 0,010 0,001 0,26 0,40 0,25 0,35 0,003 - 0,05 0,0021 0,029 0,0046

D: 0,060 0,15 1,60 0,011 0,001 - 0,44 0,10 0,35 - - 0,03 0,0018 0,031 0,0047

Los lingotes producidos se introdujeron en el horno de calentamiento y se homogeneizaron a 1250°C durante 1 hora. Los lingotes extrafdos del horno de calentamiento se forjaron en caliente para producir bloques paralelepfpedos 15 rectangulares. Los bloques se introdujeron en el horno de calentamiento y se homogeneizaron a 1250°C durante 30 minutos. Se realizo laminacion en caliente a los bloques homogeneizados para producir placas gruesas, cada una con un grosor de 53 mm o 60 mm. Todas las temperaturas de acabado en la laminacion en caliente para los bloques respectivos fueron de 1050°C. Las placas gruesas producidas se mantuvieron a 950°C durante 5 minutos. A continuacion, se llevo a cabo el temple con agua (enfriamiento acelerado) en las placas gruesas de acuerdo con la 20 reivindicacion 2.

Despues del temple con agua, los materiales de ensayo de los numeros de ensayo de 1 a 17 se calentaron a las temperaturas de recalentamiento (°C) que se muestran en la Tabla 2. En este momento, todos los materiales de ensayo se calentaron a una velocidad de aumento de temperatura de 5°C/min. El tiempo de homogeneizacion fue de 5 minutos para todos los materiales de ensayo. Despues de la homogeneizacion, se llevo a cabo el temple con agua 25 en los materiales de ensayo. Se realizo un revenido a 650°C durante 30 minutos a los materiales de ensayo sometidos a temple. De esta manera, se adquirieron los materiales de ensayo.

Tabla 2

Numero de ensayo: Numero de acero Grosor de Placa (mm) Temperatura de Recalentamiento (°C) Parte central del grosor de pared Parte cercana a la superficie Diferencia del tamano de grano (pm) Nota

Limite de elasticidad (MPa): Energia absorbida (J) Tamano medio de grano de cristal (pm) Dureza Vickers (HV) Energia absorbida (J) Tamano medio de grano de cristal (pm)

1: A 53 950 496 271 31 221 162 37 6 Ejemplo comparativo

2: A 53 1000 530 269 36 236 100 33 2 Ejemplo comparativo

Tabla 2 (continuacion)

3: A 53 1050 542 245 40 214 194 38 2 Ejemplo comparativo

4: B 53 950 565 13 18 270 10 58 40 Ejemplo comparativo

5: B 53 1000 597 7 26 285 9 45 18 Ejemplo comparativo

6: B 53 1050 638 3 37 264 5 55 18 Ejemplo comparativo

7: C 53 950 550 225 20 257 13 100 79 Ejemplo comparativo

8: C 53 970 552 220 21 260 9 95 74 Ejemplo comparativo

9: C 53 1000 554 176 22 240 105 70 47 Ejemplo comparativo

10: C 53 1050 575 175 28 232 115 51 23 Ejemplo comparativo

11: C 60 950 546 231 23 250 23 105 82 Ejemplo comparativo

12: C 60 1000 560 230 25 235 133 65 40 Ejemplo comparativo

13: C 60 1050 574 191 30 230 109 51 21 Ejemplo comparativo

14: C 53 1150 580 50 90 265 20 105 15 Ejemplo comparativo

15: D 53 980 556 220 26 243 102 78 52 Ejemplo comparativo

16: D 53 1050 560 211 31 238 115 60 29 Ejemplo comparativo

17: D 53 1150 580 40 95 255 30 95 0 Ejemplo comparativo

Ensayo de evaluacion

Ensayo de medicion del tamano medio del grano de los granos y primarios

5 Para cada uno de los materiales de ensayo (placas gruesas) de los numeros de ensayo 1 a 17, se obtuvo un tamano medio del grano de cristal (pm) de los granos y primarios de la parte cercana a la superficie (un area de 500 pm X 500 pm centrada en una posicion de una profundidad de 2 mm de una superficie (una superficie superior o una superficie inferior) en una seccion en la direccion del grosor de la placa gruesa), y un tamano medio del grano de cristal (pm) de los granos y primarios de una parte central de un grosor de pared (un area de 500 pm X 500 pm 10 centrada en una posicion central en una direccion del grosor en la seccion en la direccion del grosor de la placa gruesa), en base a los metodos de medicion y calculo descritos anteriormente. Debido a que los materiales de ensayo del tamano del grano y primario eran placas gruesas, la posicion central del grosor de la placa (en otras palabras, en el caso en que la placa tenga un grosor de 53 mm, una posicion de 26, 5 mm a partir de la superficie, mientras que en el caso en que la placa tenga un grosor de 60 mm, una posicion de 30 mm a partir de la superficie) 15 se considero el centro de la parte central del grosor de la pared, y se obtuvo un tamano medio de grano de cristal de los granos y primarios de la parte central del grosor de la pared. De acuerdo con el metodo de medicion descrito anteriormente, los lfmites de grano y primario fueron desarrollados por el uso de una solucion acuosa saturada de

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acido pfcrico, y se obtuvo un tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios convirtiendo un numero de tamano de grano en un tamano de grano en base a un metodo que se muestra en el estandar JIS G0551.

Ensayo de tension

Se obtuvo una muestra para el ensayo de tension 14A (D = 8.5 mmf), en cumplimiento con el estandar JIS Z2201 (1998), de la parte central del grosor de la placa de cada material de ensayo. Se realizo un ensayo de tension en cumplimiento con el estandar JIS Z2241 (1998) a una temperatura normal (25°C) en la atmosfera utilizando la muestra de ensayo obtenida, a partir de la cual se obtuvo el lfmite de elasticidad (lfmite de elasticidad a 0,2%).

Ensayo de evaluacion de la tenacidad

Se obtuvo una muestra de ensayo de resiliencia con entalladura en V en una probeta para ensayos N° 4 del estandar JIS Z2242 de la parte cercana a la superficie y de la parte central del grosor de pared (parte central del grosor de la placa) de cada material de ensayo con los numeros 1 a 17, de tal manera que sean paralelas a una direccion transversal del material de ensayo. Cada una de las muestras de entalladura en V de la parte cercana a la superficie inclufa la superficie y tenia una seccion transversal de 10 mm X 10 mm, y presentaba una entalladura en V con una profundidad de 2 mm. Cada una de las muestras de ensayo con entalladura en V de la parte central del grosor de pared tenia una zona central en el grosor de la placa situada en el centro de una seccion transversal (10 mm X 10 mm) y presentaba una entalladura en V con una profundidad de 2 mm.

Se realizo un ensayo Charpy de resiliencia en cumplimiento con el estandar JIS Z2242 utilizando las muestras obtenidas con entalladura en V a -40°C, por el cual se obtuvo una energfa absorbida a -40°C para cada una de las muestras de entalladura en V.

Ensayo de dureza de la parte cercana a la superficie

En cada uno de los materiales de ensayo con los numeros de ensayo 1 a 17, se midio la dureza Vickers de la parte cercana a la superficie mediante el siguiente metodo. Se seleccionaron tres puntos de medicion aleatorios de una posicion de una profundidad de 2 mm a partir de la superficie de cada uno de los materiales de ensayo. En cada uno de los puntos de medicion, se realizo un ensayo de dureza Vickers en cumplimiento con el estandar JIS Z2244 (2009). En este momento, la fuerza de ensayo fue de 10 kgf. La media de la dureza Vickers obtenida en los tres puntos de medicion se definio como la dureza (HV) de la parte cercana a la superficie del material de ensayo.

Resultado del ensayo

Los resultados del ensayo se muestran en la Tabla 2. En referencia a la Tabla 2, todos los materiales de ensayo de los numeros de ensayo 9, 10, 12, 13, y 16 presentaron composiciones qufmicas adecuadas. Por esa razon, el lfmite de elasticidad era tan elevado como un valor no inferior a 551 MPa. Ademas, la temperatura de recalentamiento fue adecuada y por tanto el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios en la parte cercana a la superficie fue inferior a 80 pm. Por esa razon, la dureza Vickers de la parte cercana a la superficie fue tan baja como de menos de 245 HV.

Ademas, aunque el grosor de la placa es tan grande como 53 mm y 60 mm, la diferencia en el tamano medio del grano de cristal entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de la pared (de aquf en adelante denominada como “diferencia del tamano del grano”) fue inferior a 50 pm y las energfas absorbidas tanto de la parte central del grosor de la pared como de la parte cercana a la superficie, no fueron inferiores a 100 J. Mas aun, la diferencia de la energfa absorbida entre la parte central del grosor de la pared y la parte cercana a la superficie fue tan pequena como de menos de 100 J y la variacion en la tenacidad resulto pequena.

Por otro lado, en la composicion qufmica de los materiales de ensayo de un numero A de acero utilizado para los ensayos numero 1 a 3, no habfa contenido en Nb. Por esa razon, los lfmites de elasticidad de los materiales de ensayo de los numeros de ensayo del 1 al 3 fueron inferiores a los lfmites de elasticidad de los materiales de ensayo de los numeros de ensayo 9, 10, 12, 13, y 16.

En la composicion qufmica de los materiales de ensayo de un numero B de acero utilizado para los numeros de ensayo 4 a 6, el contenido en Ti era alto. Por esa razon, las energfas absorbidas a -40°C en la parte central del grosor de pared y en la parte cercana a la superficie fueron bajas.

En los materiales de ensayo de los numeros de ensayo 7, 8 y 11, la temperatura de recalentamiento era baja. Por esa razon, el tamano del grano de cristal medio de los granos y primarios de la parte cercana a la superficie era tan grande como un valor no inferior a 80 pm. Por esa razon, la dureza Vickers de la parte cercana a la superficie era alta y la energfa absorbida a -40°C de la parte cercana a la superficie era baja. Ademas, la diferencia del tamano de grano era tan grande como un valor no inferior a 50 pm, de manera que la diferencia en la energfa absorbida entre la

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parte central del grosor de pared y la parte cercana a la superficie era grande y no inferior a 100 J y la variacion en la tenacidad era grande.

En el material de ensayo del ensayo numero 15, la temperatura de recalentamiento fue baja. Por esa razon, la diferencia de tamano del grano entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared fue tan grande como un valor no inferior a 50 pm. Por esa razon, la diferencia en la energfa absorbida a -40°C entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared fue de un valor tan grande como no inferior a 100 J y la variacion en la tenacidad fue grande.

En los materiales de ensayo de los ensayos numeros 14 y 17, la temperatura de recalentamiento fue alta. Por esa razon, los tamanos medios del grano de cristal de los granos y primarios de la parte central del grosor de pared y de la parte cercana a la superficie fueron de un valor tan grande como no menos de 80 pm. Por esa razon, las energfas absorbidas a -40°C de la parte central del grosor de pared y la parte cercana a la superficie fueron bajas. Ademas, la dureza Vickers de la parte cercana a la superficie era alta.

Ejemplo 2

Produccion del material de ensayo

El acero con la composicion qufmica que se muestra en la Tabla 3 se fundio en un convertidor y a continuacion se produjo una pluralidad de palanquillas mediante un proceso de colada continua.

Tabla 3

Numero de ensayo: Composicion qufmica (unidad: % en peso, siendo el resto Fe e impurezas)

: C Si Mn P S (Cu) Cr Ni Mo (V) (Ti) Nb Ca Al-sol N

18: 0,06 0,15 1,53 0,0013 0,001 0,3 0,28 0,31 0,3 0,05 0,008 0,03 0,002 0,038 0,004

La composicion qufmica que se muestra en la Tabla 3 era apropiada. Las palanquillas redondas fueron calentadas a 1250°C por el horno de calentamiento. Posteriormente, las palanquillas redondas fueron punzonadas con rodillos por un tren de laminacion con punzon para producir tuberfas de material. Posteriormente, las tuberfas de material fueron estiradas y laminadas mediante un laminador de mandril. A continuacion, las tuberfas de material son laminadas con rodillos de calibrado por un calibrador para producir tuberfas de material con un grosor de pared de 53 mm.

Justo despues de la laminacion de calibrado, las tuberfas de material no se enfriaron a temperatura ambiente sino que fueron homogeneizadas a 950°C mediante un horno de calentamiento complementario. A continuacion, las tuberfas de material se sometieron a temple con agua. Las tuberfas de material templadas fueron recalentadas. La temperatura de recalentamiento en ese momento fue de 1050°C. Despues del recalentamiento, las tuberfas de material fueron templadas nuevamente con agua. Las tuberfas de material templadas fueron revenidas a 600°C durante 30 minutos para producir tuberfas de acero sin soldadura de acuerdo con las reivindicaciones.

Ensayo de evaluacion

Como en el caso del Ejemplo 1, cada una de las muestras de ensayo se sometio al ensayo de medicion del tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios, el ensayo de tension, el ensayo de evaluacion de la tenacidad, y el ensayo de dureza de la parte cercana a la superficie. A este respecto, en cuanto a la parte cercana a la superficie en el lado interno de la superficie y en la parte cercana a la superficie en el lado externo de la superficie de la tuberfa de acero sin soldadura, se obtuvo respectivamente la dureza Vickers, la energfa absorbida y el tamano medio del grano de cristal.

Resultado del ensayo

Se muestra el resultado del ensayo en la Tabla 4.

Tabla 4

Numero de ensayo: Grosor de Placa (mm) Temperatura de Recalentamiento (°C) Parte central del grosor de pared Parte cercana a la superficie (lado interno de la superficie) Parte cercana a la superficie (lado externo de la superficie)

Limite de elasticidad (MPa): Energia absorbida (J) Tamano medio de grano de cristal (pm) Dureza Vickers (HV) Energia absorbida (J) Tamano medio de grano de cristal (pm) Diferencia de tamano de grano (pm) Dureza Vickers (HV) Energia absorbida (J) Tamano medio de grano de cristal (pm) Diferencia de tamano de grano (pm)

18: 53 1050 560 210 28 235 153 60 32 220 160 51 23

En referencia a la Tabla 4, la composicion qufmica del ensayo numero 18 resulto apropiada. Por esa razon, el limite de elasticidad fue de un valor tan alto como no menos de 551 MPa. Ademas, la temperatura de recalentamiento fue adecuada y por tanto el tamano medio del grano de cristal de los granos y primarios de las partes cercanas a la 5 superficie (en el lado interior de la superficie y en el lado exterior de la superficie) fue de menos de 80 pm. Por esa razon, la dureza Vickers de la parte cercana a la superficie fue un valor tan baja como menos de 245 HV. Mas aun, la energfa absorbida a -40°C fue un valor tan alto como no menos de 100 J.

Ademas, aunque el grosor de pared resulto tan grande como 53 mm, la diferencie en el tamano del grano entre la parte cercana a la superficie y la parte central del grosor de pared fue de menos de 50 pm, y la diferencia en la 10 energfa absorbida entre la parte central del grosor de pared y la parte cercana a la superficie fue un valor tan pequeno como menos de 100 J.

Aunque las realizaciones de la presente invencion se han descrito anteriormente, las realizaciones descritas anteriormente son unicamente ejemplos para llevar a cabo a la presente invencion.

Aplicabilidad Industrial

15 La tuberfa de acero sin soldadura de acuerdo con la presente invencion puede ser utilizada, por ejemplo, como una canalizacion y, en particular, es adecuada para una canalizacion submarina (tuberfa de produccion y tuberfa ascendente).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tuberfa de acero sin soldadura que consiste en: en % en peso,

C: 0,03 a 0,08%,

Si: no mas de 0,25%,

5 Mn: 0,3 a 2,0%,

P: no mas de 0,05%,

S: no mas de 0,005%,

Al: 0,001 a 0,10%,

Cr: 0,02 a 1,0%,

10 Ni: 0,02 a 1,0%,

Mo: 0,02 a 0,8%,

N: 0,002 a 0,008%,

Ca: 0,0005 a 0,005%,

Nb: 0,01 a 0,1%, y

15 opcionalmente Ti: no mas de 0,010%, Cu: no mas de 1,0%, y/o V: no mas de 0,1%, siendo el resto Fe e impurezas, y con un grosor de pared no inferior a 50 mm,

en donde en una seccion transversal perpendicular a una direccion axial de la tuberfa de acero sin soldadura, el tamano medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en una parte cercana a la superficie es inferior 20 a 80 pm, donde la parte cercana a la superficie es un area de 500 pm X 500 pm centrada en una posicion de una profundidad de 2 mm desde la superficie, y

en donde la diferencia entre el tamano medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en la parte cercana a la superficie y el tamano medio del grano de cristal de los granos de austenita primaria en la parte central de un grosor de pared en la seccion transversal es inferior a 50 pm, donde la parte central es un area de 500 pm X 25 500 pm centrada en una posicion central del grosor de pared de la tuberfa de acero sin soldadura.
2. Metodo para producir la tuberfa de acero sin soldadura segun la reivindicacion 1, donde el metodo comprende:

una etapa de calentamiento de un material de partida que consiste en: en % en peso, C: 0,03 a 0,08%, Si: no mas de 0,25%, Mn: 0,3 a 2,0%, P: no mas de 0,05%, S: no mas de 0,005%, Al: 0,001 a 0,10%, Cr: 0,02 a 1,0%, Ni: 0,02 a 1,0%, Mo: 0,02 a 0,8%, N: 0,002 a 0,008%, Ca: 0,0005 a 0,005%, Nb: 0,01 a 0,1%, y 30 opcionalmente Ti: no mas de 0,010%, Cu: no mas de 1,0%, y/o V: no mas de 0,1%, siendo el resto Fe e

impurezas;

a continuacion una etapa de punzonado (S2) y laminacion (S3) del material de partida calentado para producir de ese modo una tuberfa de material con un grosor de pared no inferior a 50 mm;

a continuacion una etapa de enfriamiento (S5) de la tuberfa de material laminado de manera acelerada a 35 una velocidad no inferior a 100°C/min desde una temperatura de temple no inferior al punto Ar3 hasta una

temperatura de detencion del enfriamiento no inferior al punto An;

a continuacion una etapa de recalentamiento de la tuberfa de material enfriada de forma acelerada, y a continuacion homogeneizacion de la tuberfa de material de 990 a 1100°C;

entonces una etapa de enfriamiento rapido (S6) de la tuberfa de material homogeneizada para templar de este modo la tuberfa de material; y

a continuacion una etapa de revenido (S7) de la tuberfa de material templada a una temperatura de revenido no superior al punto Aci.

5 3. Metodo segun la reivindicacion 2, que ademas comprende:

entre la etapa de laminado (S3) y la etapa de enfriamiento (S5), una etapa de recalentamiento (S4) de la tuberfa de material laminado en un horno de calentamiento (5) complementario para mantener la tuberfa de material laminado a la temperatura de temple sin enfriar la tuberfa de material laminado.