ES2708945T3

ES2708945T3 - Procedimiento para producir una tubería de acero inoxidable dúplex

Info

Publication number: ES2708945T3
Application number: ES09838361T
Authority: ES
Inventors: Hitoshi Suwabe; Toshihide Ono
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2019-04-12
Anticipated expiration: 2029-11-02
Also published as: CN102282273A; WO2010082395A1; US20110290377A1; CN102282273B; EP2388341B1; EP2388341A1; US8293037B2; EP2388341A4

Abstract

Un método para producir una tubería de acero inoxidable dúplex que tiene un límite elástico mínimo de 758,3 a 965,2 MPa, que comprende: preparar una tubería de material de acero inoxidable dúplex para trabajo en frío, que tiene una composición química que consiste, en % en masa, en C: 0,03% o menos, Si: 1% o menos, Mn: 0,1 a 4%, Cr: 20 a 35%, Ni: 3 a 10%, Mo: 0 a 6%, W: 0 a 6%, Cu: 0 a 3% y N: más de 0,17 y no más de 0,60%, y siendo el resto Fe e impurezas, mediante un trabajo en caliente opcionalmente seguido por un tratamiento térmico en solución sólida; y producir la tubería de acero inoxidable dúplex posteriormente sometiendo la tubería de material a un laminado en frío, en donde el laminado en frío se realiza bajo las condiciones en que la relación de trabajo Rd, en términos de la reducción del área en la etapa final de laminado en frío se encuentre dentro de un intervalo de 10 a 80% y se cumpla la siguiente fórmula (1): Rd=exp[{ln(MYS)-ln(14,5xCr+48,3xMo+20,7xW+6,9xN)}/0,195] (1) en donde Rd y MYS significan la relación de trabajo (%) en términos de la reducción del área y el límite elástico objetivo (MPa), respectivamente, y Cr, Mo, W y N significan los contenidos (% en masa) de los elementos individuales, respectivamente.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento para producir una tubena de acero inoxidable duplex

La presente invencion se refiere a un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que exhibe una excelente resistencia a la corrosion incluso en un ambiente corrosivo de gas de dioxido de carbono o en un ambiente corrosivo bajo tension, y que al mismo tiempo tiene una alta resistencia. La tubena de acero inoxidable duplex producido de acuerdo con la presente invencion puede utilizarse para, por ejemplo, pozos petrolfferos o pozos de gas (en adelante, colectivamente denominados como "pozos petrolfferos").

Antecedentes de la tecnica

En pozos petroUferos profundos o pozos petrolfferos en ambientes corrosivos severos que involucran sustancias corrosivas tales como gas de dioxido de carbono humedo (CO²), acido sulftudrico (H²S) o ion cloruro (Cl- ), se utilizan tubenas de acero inoxidable duplex austemtico-ferntico que tienen un gran contenido de Cr tal como acero 22Cr o acero 25Cr como tubenas de pozos petrolfferos.

Estos aceros inoxidables duplex austenfticos-fernticos al haber sido sometidos al tratamiento de solucion usualmente aplicado en la produccion de los mismos pueden alcanzar como maximo una resistencia tal que la resistencia a la traccion (TS) es del grado de 80 kgf/mm2 (785 MPa) y el lfmite elastico (0,2% de tension de fluencia) es del grado de 60 kgf/mm2 (588 MPa). En consideracion de este problema, el Documento de Patente 1 propone un metodo para obtener una tubena de acero inoxidable duplex de alta resistencia que contiene 0,1 a 0,3% de N se somete a un trabajo en fno con una reduccion del area de 5 a 50% y posteriormente la tubena se calienta a 100 a 350°C durante 30 minutos o mas para producir la tubena deseada. En este caso, se reivindica que una tubena de acero inoxidable duplex que tiene una alta resistencia se obtiene combinando el endurecimiento por deformacion debido al trabajo en fno con el tratamiento de envejecimiento.

Sin embargo, en estos anos, los pozos petrolfferos tienen una tendencia notable a ser mas profundos y, por lo tanto, a los fines del uso en ambientes mas severos que los experimentados hasta ahora, se requiere producir tubenas de acero inoxidable duplex que sean altas en resistencia, en particular, del grado de 110 a 140 ksi (el lfmite elastico mmimo es 758,3 a 965,2 MPa) y que ademas tengan varios niveles de resistencia definidos en las especificaciones.

Por lo tanto, para ese fin, no es suficiente considerar solo el contenido de N como en el Documento de Patente 1, sino que tambien es necesario considerar los contenidos de los demas componentes, y ademas es necesario controlar mas estrictamente la relacion del trabajo en fno. El metodo de produccion descrito en el Documento de Patente 1 ofrece un problema del deterioro de la eficiencia de la produccion o el aumento del costo debido a la adicion de la etapa de tratamiento de envejecimiento.

A los fines de lograr una alta resistencia a la corrosion y una alta resistencia, el Documento de Patente 2 describe un metodo en el que un material de acero inoxidable duplex que contiene Cu se somete a un trabajo en fno con una reduccion del area de 35% o mas, a partir de a h se calienta y se templa, y a continuacion se somete a un trabajo calido. Este documento describe un ejemplo convencional, en donde un alambron de acero inoxidable duplex que contiene Cu se somete a un tratamiento termico en solucion solida y posteriormente se somete a un trabajo en fno con una reduccion de area de 25 a 70% y, de esta manera, se ha obtenido un alambron de alta resistencia que tiene una resistencia a la traccion de 110 a 140 kgf/mm2. Sin embargo, esto describe solo un aumento de la resistencia a la traccion debido al trabajo en fno en relacion con un alambron, pero no con una tubena, y por lo tanto no es claro cual es el nivel de lfmite elastico significativo en el diseno de material de las tubenas de pozos petrolfferos.

Ademas, el Documento de Patente 3 describe un acero de alta resistencia que puede obtenerse mediante un trabajo en fno de reduccion baja basado en forjado. Sin embargo, aqrn meramente se describe un metodo para mejorar la resistencia mediante el forjado sucesivo con una relacion de trabajo en fno de aproximadamente 0,5 a 1,6% sobre toda la region, en la direccion longitudinal, de un material de acero inoxidable duplex que se ha sometido a un tratamiento de solucion mientras el material se imparte con rotacion.

El Documento de patente 4 describe un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex excelente tanto en resistencia a la corrosion por CO2 como resistencia al agrietamiento por corrosion bajo tension, que comprende el calentamiento a 1000°C o mas, el trabajo en caliente a una tubena, posteriormente el templado directo desde la temperatura de 800°C o mas y opcionalmente el trabajo en fno.

Lista de Citas

[Documento de patente 1] JP2-290920A

[Documento de patente 2] JP7-207337A

[Documento de patente 3] JP5-277611A

[Documento de patente 4] JP-S60-88519A

Como se describe anteriormente, cualquiera de los documentos descritos anteriormente revela el hecho de que el trabajo en fno permite alcanzar una alta resistencia. Sin embargo, estos documentos no han investigado nunca espedficamente sobre la alta resistencia lograda por el trabajo en fno en donde se tenga en cuenta la composicion de la tubena de acero inoxidable duplex, y no se ha sugerido nunca con respecto al diseno del componente o las condiciones de trabajo en fno apropiadas para alcanzar la resistencia objetivo, en particular, el lfmite elastico objetivo.

En vista de estas circunstancias, un objetivo de la presente invencion es proporcionar un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tenga no solo una resistencia a la corrosion requerida para las tubenas de pozos petrolfferos utilizadas en pozos petrolfferos profundos o en ambientes corrosivos severos, sino tambien una resistencia objetivo.

Compendio de la invencion

A los fines de resolver los problemas descritos anteriormente, los presentes inventores produjeron tubenas de acero inoxidable duplex usando materiales de acero inoxidable duplex que tienen diversas composiciones qmmicas bajo las condiciones en que la relacion de trabajo en el laminado en fno final se vario diversamente, y realizaron un experimento para determinar las resistencias a la traccion de estas tubenas; consecuentemente, los presentes inventores obtuvieron los siguientes hallazgos (a) a (h).

(a) Se requiere que las tubenas de acero inoxidable duplex utilizadas en pozos petrolfferos profundos o en pozos petrolfferos en ambientes corrosivos severos tengan resistencia a la corrosion. Sin embargo, cuando el contenido de C es grande, la precipitacion de los carburos tiende a ser excesiva debido a los efectos termicos al momento de un tratamiento termico, soldadura o similar y, por lo tanto, desde los puntos de vista de la resistencia a la corrosion y la trabajabilidad del acero, en particular, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosion, es necesario reducir el contenido de C.

(b) Mientras el contenido de C se reduce, la resistencia llega a ser insuficiente sin aplicar ningun otro trabajo, se puede mejorar en resistencia una tubena de material producido mediante un trabajo en caliente del material de acero inoxidable duplex opcionalmente seguido por un tratamiento termico en solucion solida del material de acero inoxidable duplex posteriormente aplicando laminado en fno. Aqm, se ha de notar que cuando la relacion de trabajo Rd supera 80% en terminos de la reduccion del area, se mantiene la alta resistencia, pero se produce el endurecimiento por deformacion, y por lo tanto se deteriora la ductilidad o la tenacidad. Por otro lado, cuando la relacion de trabajo es menor que 10% en terminos de la reduccion del area, no se puede alcanzar la alta resistencia destinada. Consecuentemente, es necesario ajustar la relacion de trabajo del laminado en fno a 10 a 80% en terminos de la reduccion del area.

(c) Ademas, se ha encontrado que cuando la relacion de trabajo Rd al momento de realizar el laminado en fno esta en un intervalo de 10 a 80% en terminos de la reduccion del area, mayor es la relacion de trabajo Rd del laminado en fno final en la tubena de acero inoxidable duplex, mas alto es el lnriite elastico YS obtenido para la tubena de acero inoxidable duplex y la relacion entre la relacion de trabajo Rd y el lfmite elastico YS se representa como una relacion lineal.

Tambien se ha encontrado que la resistencia de la tubena de acero inoxidable duplex se ve afectada significativamente por el contenido de Cr, y cuanto mas alto es el contenido de Cr en el material de acero, se puede obtener una tubena de acero inoxidable de duplex de resistencia mas alta. Ademas, tambien se ha encontrado que la resistencia de la tubena de acero inoxidable duplex tambien se ve afectada significativamente por el contenido de Mo, el contenido de W y el contenido de N, y se puede producir una tubena de acero inoxidable duplex de alta resistencia conteniendo Mo, W o N.

La Figura 1 es un grafico de los valores de lfmite elastico YS (MPa) obtenidos en una prueba de traccion en contra de los valores de la relacion de trabajo Rd (%) en terminos de la reduccion del area, para las tubenas de acero inoxidable duplex que tienen las diversas composiciones qmmicas utilizadas en el Ejemplo descrito a continuacion. La Figura 1 muestra que se produce una correlacion entre la relacion de trabajo Rd en terminos de la reduccion del area y el lfmite elastico YS. La Figura 1 tambien muestra que cuanto mas alto es el contenido de Cr o el contenido de W, puede obtenerse una tubena de acero inoxidable duplex de resistencia mas alta.

(d) A continuacion, los presentes inventores han pensado que el lfmite elastico de la tubena de acero inoxidable duplex depende de la relacion de trabajo Rd al momento de realizar el laminado en fno y la composicion qmmica de la tubena de acero inoxidable duplex y, en consecuencia, se hace posible establecer una tecnica de diseno de componentes para asociarse con las condiciones de trabajo de la tubena, apropiada para el fin de alcanzar el lfmite elastico objetivo para la tubena de acero inoxidable duplex. En otras palabras, a los fines de alcanzar el lfmite elastico objetivo para la tubena de acero inoxidable duplex, se vuelve realizable no la regulacion fina basada en la composicion qmmica de la tubena de acero inoxidable duplex, sino la regulacion fina basada en la relacion de trabajo Rd al momento de realizar el laminado en fno. Ademas, resulta innecesario realizar la fusion de una gran cantidad de tipos de aceros inoxidables duplex preparados variando la composicion de la aleacion de acuerdo con el nivel de resistencia exigido y, consecuentemente, se puede suprimir el exceso de material de los tochos de material.

Como se describe anteriormente, cuando se puede establecer la tecnica de diseno de componentes apropiada asociada con las condiciones de trabajo de la tubena, solo se requiere realizar el laminado en fno, a los fines de obtener una tubena de acero inoxidable duplex que tiene una resistencia objetivo, bajo las condiciones de laminado en fno objetivo teniendo en cuenta la composicion de aleacion del material, a saber, con la relacion de trabajo Rd objetivo o la relacion de trabajo mas alta que la relacion de trabajo objetivo, sin requerirse variar la composicion de aleacion del material caso por caso.

(e) Sobre la base de la idea que se describe anteriormente, los presentes inventores han realizado continuamente un estudio diligente sobre las correlaciones entre el lfmite elastico de la tubena de acero inoxidable duplex, la relacion de trabajo Rd al momento de realizar el laminado en fno y la composicion qrnmica de la tubena de acero inoxidable duplex. Consecuentemente, se ha encontrado que cuando la relacion de trabajo Rd se encuentra dentro de un intervalo de 10 a 80% en terminos de la reduccion del area al momento de realizar el laminado en fno, el lfmite elastico YS (MPa) de la tubena de acero inoxidable duplex puede calcularse sobre la base de la relacion de trabajo Rd al momento de realizar el laminado en fno y los contenidos individuales de Cr, Mo, W y N en la composicion qrnmica de la tubena de acero inoxidable duplex y sobre la base de la siguiente formula (2):

YS=(14,5 xCr+48,3 xMo+20,7xW+6,9xN)x(Rd)0195 (2)

en donde YS y Rd significan el lfmite elastico (MPa) y la relacion de trabajo (%) en terminos de la reduccion del area, respectivamente, y Cr, Mo, W y N significan los contenidos (% en masa) de los elementos respectivos.

En general, los ejemplos del metodo de trabajo en fno incluyen un estirado en fno usando una maquina de estirado con una boquilla y un tapon y un laminado en fno usando un molino pilger con rodillos y un mandril. Sin embargo, los presentes inventores han encontrado que incluso cuando las relaciones de trabajo determinadas por la misma reduccion del area estan concernidas, la resistencia de la tubena obtenida mediante el estirado en fno es mas alta que la resistencia de la tubena de la presente invencion obtenida mediante laminado en fno, y la formula descrita anteriormente (2) no es aplicable a la relacion entre la relacion de trabajo Rd en el estirado en fno y el lfmite elastico YS (MPa). Consecuentemente, en la presente invencion, el metodo de produccion se restringe al metodo para producir una tubena de alta aleacion a traves de una etapa de laminado en fno.

La Figura 2 es un grafico de los valores de lfmite elastico YS (MPa) realmente obtenidos por una prueba de traccion en contra de los valores obtenidos mediante la sustitucion, en el lado derecho de la formula descrita anteriormente (2), las composiciones qmmicas y las relaciones de trabajo Rd (%) en terminos de la reduccion del area, para las diversas tubenas de acero inoxidable duplex utilizadas en el Ejemplo descrito a continuacion, en donde la abscisa representa el valor del lado derecho de la formula (2) y la ordenada representa el YS. La Figura 2 muestra que, en lo que se refiere al tubo de acero inoxidable duplex, el lfmite elastico de la tubena de acero inoxidable duplex se puede obtener con una precision satisfactoria, de acuerdo con la formula (2), a partir de la composicion qrnmica de la tubena de acero inoxidable duplex y la relacion de trabajo Rd (%) en terminos de la reduccion del area para la tubena de acero inoxidable duplex.

(f) Por consiguiente, a los fines de obtener una tubena de acero inoxidable duplex que tenga una resistencia objetivo, solo se requiere desarrollar, mediante el laminado en fno, la fraccion del lfmite elastico exclusiva del lfmite elastico desarrollada por los componentes de aleacion del material, a saber, por los contenidos de Cr, Mo, W y N. Por lo tanto, a los fines de alcanzar el lfmite elastico MYS objetivo (grado de 110 a 140 ksi (el lfmite elastico mmimo es 758,3 a 965,2 MPa)), despues de la seleccion de la composicion qrnmica de la tubena de acero inoxidable duplex, solo se requiere realizar el laminado en fno final con la relacion de trabajo Rd (%) obtenida de la formula descrita anteriormente (2) o la relacion de trabajo mas grande que esta relacion de trabajo. Consecuentemente, solo se requiere realizar el laminado en fno bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area en la etapa final de laminado en fno, se encuentre dentro de un intervalo de 10 a 80% y ademas se cumpla la siguiente formula (1):

Rd=exp [{ln(MYS)-ln(14,5 xCr+48,3 xMo+20,7 xW+6,9xN)}/0,195] (1)

en donde Rd y MYS significan la relacion de trabajo (%) en terminos de la reduccion del area y el lfmite elastico objetivo (MPa), respectivamente, y Cr, Mo, W y N significan los contenidos (% en masa) de los elementos individuales, respectivamente.

(g) Se ha encontrado tambien que a los fines de obtener una tubena de acero inoxidable duplex que tenga una resistencia mas alta, a saber, una tubena de alta aleacion que tiene un lfmite elastico MYS objetivo (grado de 125 a 140 ksi (el lfmite elastico mmimo es 861,8 a 965,2 MPa)), solo se requiere regular la relacion de trabajo Rd en terminos de la reduccion del area en la etapa final de laminado en fno para encontrarse particularmente dentro de un intervalo de 25 a 80% o para aumentar el contenido de Mo y el contenido de W en el acero duplex para encontrarse dentro de un intervalo de 2 a 4% en masa y dentro de un intervalo de 1,5 a 6% en masa, respectivamente. Ademas, tambien se ha encontrado que cuando la relacion de trabajo Rd en terminos de la reduccion del area en la etapa final de laminado en fno se regula para encontrarse dentro de un intervalo de 25 a 80% y el contenido de Mo y el contenido de W en el acero duplex se aumentan para encontrarse dentro de un intervalo de 2 a 4% en masa y dentro de un intervalo de 1,5 a 6% en masa, respectivamente, es posible producir una tubena de acero inoxidable duplex en el que el Ifmite elastico objetivo es de un grado mas alto de 140 ksi (el lfmite elastico mmimo es 965,2 MPa).

(h) Como se describe anteriormente, para la tubena de acero inoxidable duplex, sin anadir excesivamente los componentes de aleacion, seleccionando las condiciones de trabajo en fno, se puede alcanzar el lfmite elastico objetivo. Consecuentemente, se puede lograr la reduccion del costo de la materia prima. Ademas, seleccionando las condiciones de trabajo en fno de conformidad con la composicion de aleacion del material, se puede obtener la tubena de acero inoxidable duplex que tiene la resistencia objetivo, y por lo tanto se vuelve innecesario realizar la fusion de una gran cantidad de tipos de aceros inoxidables duplex variando la composicion de la aleacion dependiendo del nivel de resistencia. Por consiguiente, se puede suprimir el exceso de material de los tochos de material.

La presente invencion se ha perfeccionado sobre la base de tales nuevos hallazgos que se describen anteriormente y la esencia de la presente invencion es como se describe en los siguientes aspectos (1) a (4).

(1) Un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 758,3 a 965,2 MPa, que comprende:

preparar una tubena de material de acero inoxidable duplex para trabajo en fno, que tiene una composicion qmmica que consiste, en % en masa, en C: 0,03% o menos, Si: 1% o menos, Mn: 0,1 a 4%, Cr: 20 a 35%, Ni: 3 a 10%, Mo: 0 a 6%, W: 0 a 6%, Cu: 0 a 3% y N: mas de 0,17 y no mas de 0,60%, y siendo el resto Fe e impurezas, mediante un trabajo en caliente opcionalmente seguido por un tratamiento termico en solucion solida; y

producir la tubena de acero inoxidable duplex posteriormente sometiendo la tubena de material a un laminado en fno,

en donde el laminado en fno se realiza bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area, en la etapa final de laminado en fno se encuentre dentro de un intervalo de 10 a 80% y se cumpla la siguiente formula (1):

Rd=exp[{ln(MYS)-ln(14,5xCr+48,3xMo+20,7xW+6,9xN)}/0,195] (1)

(2) El metodo de acuerdo con el aspecto (1), que es un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 861,8 a 965,2 MPa,

en donde el laminado en fno se realiza bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area, en la etapa final de laminado en fno se encuentre dentro de un intervalo de 25 a 80%.

(3) El metodo de acuerdo con el aspecto (1), que es un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 861,8 a 965,2 MPa,

la tubena de material de acero inoxidable duplex para trabajo en fno que tiene, en % en masa, Mo: 2 a 6%, W: 1,5 a 6%.

(4) El metodo de acuerdo con el aspecto (3), que es un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 965,2 MPa,

en donde el laminado en fno se realiza bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area en la etapa final de laminado en fno se encuentre dentro de un intervalo de 25 a 80%.

En las composiciones qmmicas de los materiales de acero inoxidable duplex utilizados en la presente invencion, las "impurezas" en el resto que son "Fe e impurezas" significan las sustancias que contaminan los materiales de acero cuando las tubenas de acero inoxidable duplex se producen industrialmente, debido a las materias primas tales como minerales y desechos, y debido a diversos otros factores en el proceso de produccion, y se dejan contaminar dentro de los intervalos que no afectan negativamente la presente invencion.

De acuerdo con la presente invencion, se puede producir una tubena de acero inoxidable duplex que no solo tiene la resistencia a la corrosion requerida para tubenas de pozos petrolfferos utilizadas en pozos petrolfferos profundos o en ambientes corrosivos severos, sino tambien una resistencia objetivo sin anadir excesivamente componentes de aleacion, seleccionando las condiciones de trabajo en fno.

Breve descripcion de los dibujos

[Fig. 1] La Fig. 1 es el grafico, para tubenas de acero inoxidable duplex, de los valores de Ifmite elastico YS (MPa) obtenidos en una prueba de traccion en contra de los valores de la relacion de trabajo Rd (%) en terminos de la reduccion del area.

[Fig. 2] La Fig. 2 es un grafico, para tubenas de acero inoxidable duplex, de los valores de lfmite elastico YS (MPa) obtenidos por una prueba de traccion en contra de los valores obtenidos mediante la sustitucion, en el lado derecho de la formula descrita anteriormente (2), las composiciones qmmicas y las relaciones de trabajo Rd (%) en terminos de la reduccion del area, en donde la abscisa representa el valor del lado derecho de la formula (2) y la ordenada representa el YS.

Descripcion de las realizaciones

A continuacion, se hace una descripcion sobre las razones para limitar la composicion qmmica del material de acero inoxidable duplex utilizado en el metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex de acuerdo con la presente invencion. Aqm, se ha de notar que "%" en cada uno de los contenidos de los elementos individuales representa "% en masa".

C: 0,03% o menos

C es un elemento que tiene un efecto para estabilizar la fase austemtica para mejorar la resistencia y tambien tiene un efecto para obtener una microestructura precipitando los carburos al momento del aumento de la temperatura en el tratamiento termico. Sin embargo, cuando el contenido de C supera 0,03%, la precipitacion de los carburos se vuelve excesiva debido a los efectos termicos al momento de un tratamiento termico o soldadura y, por lo tanto, se deteriora la resistencia a la corrosion y la trabajabilidad del acero. Consecuentemente, el lfmite superior del contenido de C se establece en 0,03%. El lfmite superior del contenido de C preferiblemente es 0,02%.

Si: 1% o menos

Si es un elemento que es efectivo como desoxidante y tambien tiene un efecto para obtener una microestructura precipitando un compuesto intermetalico al momento del aumento de la temperatura en el tratamiento termico y, de esta manera, Si puede estar contenido si es necesario. Estos efectos se obtienen por el contenido de Si de 0,05% o mas. Sin embargo, cuando el contenido de Si supera 1%, la precipitacion del compuesto intermetalico se vuelve excesiva debido a los efectos termicos al momento de un tratamiento termico o soldadura y, de esta manera, se deteriora la resistencia a la corrosion y la trabajabilidad del acero, y consecuentemente, el contenido de Si se establece en 1% o menos. El intervalo del contenido de Si preferiblemente es 0,7% o menos.

Mn: 0,1 a 4%

Mn es un elemento que es efectivo como desoxidante similarmente a Si como se describe anteriormente y, al mismo tiempo, fija S, inevitablemente contenido en el acero, como sulfuro para mejorar la trabajabilidad en caliente. El efecto de Mn se obtiene con el contenido de Mn de 0,1% o mas. Sin embargo, cuando el contenido de Mn supera 4%, la trabajabilidad en caliente se deteriora y ademas se ve afectada negativamente la resistencia a la corrosion. Consecuentemente, el contenido de Mn se establece en 0,1 a 4%. El intervalo del contenido de Mn preferiblemente es de 0,1% a 2% y mas preferiblemente 0,3 a 1,5%.

Cr: 20 a 35%

Cr es un componente fundamental que es efectivo en el mantenimiento de la resistencia a la corrosion y la mejora de la resistencia. A los fines de lograr estos efectos, es necesario establecer el contenido de Cr en 20% o mas. Sin embargo, cuando el contenido de Cr supera 35%, la fase a tiende a precipitarse y se deteriora tanto la resistencia a la corrosion como la tenacidad. Consecuentemente, el contenido de Cr se establece en 20 a 35%. A los fines de obtener una resistencia mas alta, el contenido de Cr preferiblemente es 23% o mas. Por otro lado, desde el punto de vista de la tenacidad, el contenido de Cr preferiblemente es 28% o menos.

Ni: 3 a 10%

Ni es un elemento que esta contenido para estabilizar la fase austemtica y para obtener una microestructura duplex. Cuando el contenido de Ni es menor que 3%, predomina la fase ferntica y no se obtiene ninguna microestructura duplex. Por otro lado, cuando el contenido de Ni supera 10%, predomina la fase austemtica y no se obtiene ninguna microestructura duplex, y ademas se perjudica la economfa, porque Ni es un elemento costoso y, de esta manera, el contenido de Ni se establece en 3 a 10%. Es preferible establecer el lfmite superior del contenido de Ni en 8%.

Mo: 0 a 6% (inclusivo de 0%)

Mo es un elemento que mejora la resistencia por picaduras y la resistencia a la corrosion por grietas, y al mismo tiempo, mejora la resistencia a traves del fortalecimiento de la solucion solida y, de esta manera, Mo puede estar contenido si es necesario. Cuando se pretende obtener el efecto de Mo, Mo preferiblemente esta contenido en un contenido de 0,5% o mas. Por otro lado, cuando Mo esta contenido excesivamente, la fase a tiende a precipitarse y se deteriora la tenacidad. Consecuentemente, el contenido de Mo se establece preferiblemente en 0,5 a 6%. Cuando se pretende obtener una tubena de acero inoxidable duplex que tenga una resistencia mas alta, el contenido de Mo preferiblemente se establece en 2 a 6% y cuando se pretende estabilizar mas la microestructura y la tenacidad, el contenido de Mo preferiblemente se establece en 2 a 4%.

W: 0 a 6% (inclusivo de 0%)

W es un elemento que, similarmente a Mo, mejora la resistencia por picaduras y la resistencia a la corrosion por grietas, y al mismo tiempo, mejora la resistencia a traves del fortalecimiento de la solucion solida y, de esta manera, W puede estar contenido si es necesario. Cuando se pretende obtener el efecto de W, W preferiblemente esta contenido en un contenido de 0,5% o mas. Por otro lado, cuando Mo esta contenido excesivamente, la fase a tiende a precipitarse y se deteriora la tenacidad. Consecuentemente, el contenido de W se establece preferiblemente en 0,5 a 6%. Cuando se pretende obtener una tubena de acero inoxidable duplex que tenga una resistencia mas alta, el contenido de W se establece mas preferiblemente es 1,5 a 6%.

Como se describe anteriormente, no se requiere que tanto Mo como W esten necesariamente contenidos; sin embargo, ya sea uno o ambos de Mo y W pueden estar contenidos. Cuando cualquiera de Mo y W esta contenido, los contenidos preferidos de Mo y W y los contenidos mas preferidos de Mo y W son los descritos anteriormente. Cuando ambos de Mo y W estan contenidos, es preferible establecer el contenido de Mo en 0,5 a 6% y el contenido de W en 0,5 a 6%. Cuando se pretende obtener una tubena de acero inoxidable duplex que tenga una resistencia mas alta, es mas preferible establecer el contenido de Mo en 2 a 6% y el contenido de W en 1,5 a 6%.

Cu: 0 a 3% (inclusivo de 0%)

Cu es un elemento que mejora la resistencia a la corrosion y la resistencia a la corrosion del lfmite del grano, y Cu puede estar contenido si es necesario. Cuando se pretende obtener el efecto de Cu, Cu preferiblemente esta contenido en un contenido de 0,1% o mas y mas preferiblemente en un contenido de 0,3% o mas. Sin embargo, cuando el contenido de Cu supera el 3%, el efecto de Cu se satura y se deteriora negativamente la trabajabilidad en caliente y la tenacidad. Consecuentemente, cuando Cu esta contenido, el contenido de Cu preferiblemente se establece en 0,1% a 3% y mas preferiblemente en 0,3 a 2%.

N: mas de 0,17% y no mas de 0,60%

N es un elemento que mejora la estabilidad de la fase austemtica, y al mismo tiempo mejora la resistencia por picaduras y la resistencia a la corrosion por grietas del acero inoxidable duplex. Ademas, similarmente a C, N tiene un efecto para estabilizar la fase austenftica y asf mejorar la resistencia, y por lo tanto es un elemento importante para la presente invencion que alcanza una alta resistencia. Cuando el contenido de N es menor que 0,17%, no se obtiene un efecto suficiente de N. Por otro lado, cuando el contenido de N supera 0,60%, se deteriora la tenacidad y la trabajabilidad en caliente y, consecuentemente, el contenido de N se establece en mas de 0,17% y no mas de 0,60%. El lfmite superior del contenido de N preferiblemente se establece en 0,35%. El contenido de N es mas preferiblemente 0,20 a 0,30%.

Ademas, sobre la base de las razones descritas a continuacion, P, S y O contenidos como las impurezas preferiblemente se limitan de tal manera que P: 0,04% o menos, S: 0,03% o menos y O: 0,010% o menos.

P: 0,04% o menos

P esta contenido como una impureza y cuando el contenido de P supera 0,04%, la trabajabilidad en caliente se deteriora, y se deteriora tambien la resistencia a la corrosion y la tenacidad. Consecuentemente, el lfmite superior del contenido de P preferiblemente se establece en 0,04%.

S: 0,03% o menos

S esta contenido como una impureza, similarmente a P como se describe anteriormente, y cuando el contenido de S supera 0,03%, la trabajabilidad en caliente se deteriora notablemente y, ademas, los sulfuros funcionan como los puntos de partida de la aparicion de picaduras para perjudicar la resistencia por picaduras. Consecuentemente, el ifmite superior del contenido de S preferiblemente se establece en 0,03%.

O: 0,010% o menos

En la presente invencion, N esta contenido en una cantidad mas grande de 0,15 a 0,60% y, de esta manera, la trabajabilidad en caliente tiende a deteriorarse. Consecuentemente, el contenido de O se establece preferiblemente en 0,010% o menos.

El acero inoxidable duplex de acuerdo con la presente invencion puede contener ademas uno o mas de Ca, Mg y los elementos de tierras raras (REM, por sus siglas en ingles), ademas de los elementos descritos anteriormente. Las razones de por que estos elementos pueden estar contenidos y los contenidos de estos elementos cuando estos elementos estan contenidos son las siguientes.

Ca: 0,01% o menos, Mg: 0,01% o menos y Elemento(s) de tierras raras (REM): 0,2% o menos de uno o mas elementos

Estos componentes pueden estar contenidos si es necesario. Cuando estan contenidos, cualquiera de estos elementos fija S que perturba la trabajabilidad en caliente, como sulfuro, y por lo tanto tiene un efecto para mejorar la trabajabilidad en caliente. Sin embargo, cuando el contenido de cualquiera de Ca y Mg supera 0,01% o el contenido de los REM supera 0,2%, se producen oxidos gruesos y se provoca el deterioro de la trabajabilidad en caliente. Por consiguiente, cuando estan contenidos estos elementos, los lfmites superiores de estos elementos se establecen en 0,01% para Ca y Mg y 0,2% para el/los REM, respectivamente. Se ha de notar que, a los fines de desarrollar ciertamente el efecto de mejora de la trabajabilidad en caliente, es preferible que contenga Ca y Mg cada uno en un contenido de 0,0005% o mas y el/los REM en un contenido de 0,001% o mas. En la presente memoria, REM es un nombre generico para los 17 elementos que son los 15 elementos lantanidos e Y y Sc, y uno o mas de estos elementos pueden estar contenidos. El contenido de los REM significa la suma de los contenidos de estos elementos.

La tubena de acero inoxidable duplex de la presente invencion contiene los elementos esenciales descritos anteriormente y ademas los elementos opcionales descritos anteriormente, siendo el resto Fe e impurezas, y se puede producir mediante el equipo de produccion y el metodo de produccion utilizado para la produccion comercial habitual. Por ejemplo, para la fusion del acero inoxidable duplex, se puede utilizar un horno electrico, un horno de descarburacion de soplado de gas de fondo mezclado Ar-O²(horno AOD), un horno de descarburacion al vado (horno VOD) o similares. El acero fundido obtenido mediante fusion se puede fundir en lingotes, o se puede fundir en tochos de varilla mediante un metodo de fundicion continua. Mediante el uso de estos tochos, con un metodo de produccion de tubenas de extrusion tal como el proceso de Ugine-Sejournet o con un trabajo en caliente tal como el proceso de fabricacion de tubenas Mannesmann, se puede producir una tubena de material de acero inoxidable duplex para trabajo en fno. La tubena de material despues del trabajo en caliente se convierte en una tubena de producto que tiene una resistencia destinada mediante laminado en fno.

En la presente invencion, se especifica la relacion de trabajo al momento del trabajo en fno final, la tubena de material para trabajo en fno, obtenido mediante el trabajo en caliente, se somete a un tratamiento termico en solucion solida si es necesario, y posteriormente se realiza una descalcificacion para eliminar las escamas en la superficie de la tubena, y de esta manera se puede producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene una resistencia destinada mediante una ejecucion de trabajo en fno. Alternativamente, antes del trabajo en fno final, se realiza el tratamiento termico en solucion solida llevando a cabo una o mas ejecuciones de trabajo en fno intermedio y el laminado en fno final se puede realizar despues de la descalcificacion. Mediante la realizacion de un trabajo en fno intermedio, la relacion de trabajo en el laminado en fno final se controla facilmente y, al mismo tiempo, en comparacion con el caso en el que se aplica el trabajo en fno en el estado de haber sido sometido al trabajo en caliente, se puede obtener una tubena que tiene una dimension de tubo de precision mas alta mediante el trabajo en fno final.

[Ejemplo 1]

Primero, los aceros inoxidables duplex que tienen las composiciones qrnmicas mostradas en la Tabla 1 se fundieron con un horno electrico y se regularon con respecto a los componentes de manera tal que tuvieran aproximadamente las composiciones qrnmicas destinadas, y a continuacion, la fusion se realizo mediante un metodo en el que utilizando un horno AOD, se llevo a cabo un tratamiento de descarburacion y un tratamiento de desulfuracion. Cada uno de los aceros fundidos obtenidos se fundio en un lingote que tiene un peso de 1500 kg y un diametro de 500 mm. A continuacion, el lingote se corto a una longitud de 1000 mm para producir un tocho para su uso en la produccion de tubenas de extrusion. Posteriormente, mediante el uso de este tocho, se formo una tubena de material para trabajo en fno mediante el metodo de produccion de tubenas de extrusion en caliente basado en el proceso de Ugine-Sejournet.

[Tabla 1]

Tabla 1

Cada una de las tubenas de material obtenidas para trabajo en fno se sometio a un trabajo en fno intermedio y posteriormente se sometio a un tratamiento termico de solucion bajo las condiciones en que la refrigeracion por agua se realice despues de mantenerse a 1050 a 1120°C durante 2 minutos o mas. Posteriormente, se vario la relacion de trabajo Rd (%) en terminos de la reduccion del area de manera tal de tener diferentes valores como se muestra en la Tabla 2 y ademas se realizo el trabajo en fno final basado en el laminado en fno usando un molino pilger y, por lo tanto, se obtuvo una tubena de acero inoxidable duplex. Se ha de notar que antes de que se realizara el laminado en fno, se aplico granallado al tubo y, de esta manera, se sacaron las escamas de la superficie. Las dimensiones (el diametro exterior en mm x el espesor de la pared en mm) de cada una de las tubenas antes y despues del trabajo en fno final se muestran en la Tabla 2.

[Tabla 2]

Tabla 2

Posteriormente, a partir de las tubenas de acero inoxidable duplex obtenidas, se tomaron muestras de los espedmenes de la prueba de traccion en forma de arco en la direccion del eje de la tubena y se sometieron a una prueba de traccion. Los valores observados como los resultados de la prueba, a saber, los valores del lfmite elastico YS (MPa) (0,2% de tension de fluencia) y los valores de la resistencia a la traccion TS (MPa) en la prueba de traccion se muestran en la Tabla 2 junto con los valores numericos basados en el lado derecho de la formula (2).

Como se muestra en la Tabla 2, seleccionando apropiadamente la composicion de aleacion y la relacion de trabajo Rd en terminos de la reduccion del area en la etapa de laminado en fno, se puede producir una tubena de alta aleacion que tiene una alta resistencia con un lfmite elastico de 758,3 a 965,2 MPa (grado de 110 a 140 ksi) como la resistencia objetivo. Ademas, estableciendo la relacion de trabajo Rd dentro de un intervalo de 25 a 80% o aumentando el contenido de Mo y el contenido de W en el acero inoxidable duplex para que sea 2 a 4% y 1,5 a 6%, respectivamente, se puede producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene una resistencia adicional mas alta.

Aplicabilidad industrial

Los resultados son como se describe anteriormente y, por lo tanto, de acuerdo con la presente invencion, se puede producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene no solo una resistencia a la corrosion que se requiere para las tubenas de pozos petrolfferos utilizadas en pozos petrolfferos profundos o en ambientes corrosivos severos, sino tambien una resistencia objetivo, sin anadir excesivamente componentes de aleacion, seleccionando las condiciones de trabajo en fno.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un Ifmite elastico mmimo de 758,3 a 965,2 MPa, que comprende:

en donde el laminado en fno se realiza bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area en la etapa final de laminado en fno se encuentre dentro de un intervalo de 10 a 80% y se cumpla la siguiente formula (1):

Rd=exp[{ln(MYS)-ln(14,5xCr+48,3xMo+20,7xW+6,9xN)}/0,195] (1)

2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, siendo un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 861,8 a 965,2 MPa,

en donde el laminado en fno se realiza bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area en la etapa final de laminado en fno se encuentra dentro de un intervalo de 25 a 80%.

3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, que es un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 861,8 a 965,2 MPa,

teniendo la tubena de material de acero inoxidable duplex para el trabajo en fno, en % en masa, Mo: 2 a 6%, W: 1,5 a 6%.

4. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, que es un metodo para producir una tubena de acero inoxidable duplex que tiene un lfmite elastico mmimo de 965,2 MPa, en donde el laminado en fno se realiza bajo las condiciones en que la relacion de trabajo Rd, en terminos de la reduccion del area, en la etapa final de laminado en fno, se encuentra dentro de un intervalo de 25 a 80%.