ES2719701T3 - Stainless steel tubes and method for their production - Google Patents

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Urbano Faina
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Abstract

Un método (100, 110, 120, 130) para producir un tubo de una aleación de acero inoxidable, comprendiendo el método: (a) trabajar en caliente (101) una pieza fundida de acero inoxidable hasta convertirla en una pieza de trabajo de forma pretubular o en una barra cilíndrica, teniendo la pieza de trabajo de forma pretubular una forma tubular; (b) trepanar (102) la barra cilíndrica o mecanizar (103) el diámetro interno de la pieza de trabajo de forma pretubular para obtener una pieza de trabajo tubular (201, 301); y (c) trabajar en frío (104) la pieza de trabajo tubular (201, 301).A method (100, 110, 120, 130) for producing a stainless steel alloy tube, the method comprising: (a) hot working (101) a stainless steel cast piece into a workpiece of form pre-tubular or in a cylindrical bar, the workpiece having a pre-tubular shape having a tubular shape; (b) climbing (102) the cylindrical bar or machining (103) the internal diameter of the workpiece pre-tubularly to obtain a tubular workpiece (201, 301); and (c) cold work (104) the tubular workpiece (201, 301).

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Tubos de acero inoxidable y método para su producciónStainless steel tubes and method for their production

Campo técnicoTechnical field

La presente invención se refiere a la producción de tubos fabricados de aleaciones de acero inoxidable, particularmente aleaciones de acero inoxidable austenítico-ferrítico tales como acero inoxidable dúplex y súperdúplex, y el método para la producción de las mismas.The present invention relates to the production of tubes made of stainless steel alloys, particularly austenitic-ferritic stainless steel alloys such as duplex and super duplex stainless steel, and the method for their production.

Estado de la técnicaState of the art

Existen varias técnicas y procesos en el campo de la metalurgia para producir componentes hechos de varios metales y aleaciones. La selección del metal o aleación utilizada en estos componentes depende de la aplicación y de las condiciones a las que los componentes serán expuestos.There are several techniques and processes in the field of metallurgy to produce components made of various metals and alloys. The selection of the metal or alloy used in these components depends on the application and the conditions to which the components will be exposed.

Un producto especialmente propenso a estar expuesto a condiciones severas es un tubo que, junto con otros tubos, forma un tubo para la transferencia de sustancias como, por ejemplo, petróleo y gas extraído del pozo. Como tal, estos tubos deben hacer frente a los altos niveles de presiones y tensiones. Estos niveles pueden ser incluso mayores cuando los tubos están bajo el agua, que puede ser el caso en, por ejemplo, equipos submarinos. Además de la alta presión, hay muchos agentes corrosivos y erosivos en el mar que corroen los tubos, lo que afecta a su integridad estructural y que pueden conducir al fallo de los tubos. Otro ejemplo de un entorno con condiciones extremas similares son los pozos.A product especially prone to exposure to severe conditions is a tube that, together with other tubes, forms a tube for the transfer of substances such as oil and gas extracted from the well. As such, these tubes must cope with high levels of pressures and tensions. These levels may be even higher when the pipes are underwater, which may be the case in, for example, underwater equipment. In addition to the high pressure, there are many corrosive and erosive agents in the sea that corrode the pipes, which affects their structural integrity and that can lead to the failure of the pipes. Another example of an environment with similar extreme conditions is the wells.

Los tubos y tuberías que se utilizan o se encuentran en estos entornos adversos deberían presentar, entre otras cosas, gran fuerza y alta resistencia a la corrosión por agrietamiento y picaduras. Un conjunto de metales que puede presentar estas características son aleaciones de acero inoxidable, y más específicamente, aleaciones de acero inoxidable austenítico-ferrítico.The pipes and pipes that are used or found in these adverse environments should have, among other things, great strength and high resistance to corrosion by cracking and pitting. A set of metals that can have these characteristics are stainless steel alloys, and more specifically, austenitic-ferritic stainless steel alloys.

Pero no solo los tubos son propensos a sufrir fallos, también las uniones de los tubos son susceptibles a los fallos. En este sentido, la soldadura de los tubos entre sí a fin de formar un tubo es un proceso crítico: si las uniones entre los tubos no se sueldan adecuadamente, los defectos tales como la precipitación de fase pueden ocurrir y causar tensiones adicionales en los tubos que, a su vez, afectan negativamente a la resistencia a la corrosión. Además, el proceso de soldadura de tubos es particularmente costoso.But not only the tubes are prone to failures, also the joints of the tubes are susceptible to failures. In this sense, welding the tubes together in order to form a tube is a critical process: if the joints between the tubes are not welded properly, defects such as phase precipitation can occur and cause additional stresses in the tubes which, in turn, adversely affect corrosion resistance. In addition, the tube welding process is particularly expensive.

Un método común para la producción de tubos es la extrusión en caliente. La longitud de los tubos producidos, sin embargo, se limita en gran medida por la potencia máxima del pistón que presiona la pieza de trabajo en el troquel y el tamaño de la prensa de extrusión es grande. Por lo tanto la productividad de la maquinaria es baja y su eficacia se reduce.A common method for tube production is hot extrusion. The length of the tubes produced, however, is largely limited by the maximum power of the piston that presses the workpiece into the die and the size of the extrusion press is large. Therefore the productivity of the machinery is low and its efficiency is reduced.

La patente de Estados Unidos n°. 8.479.549 B1 se refiere a un método de producir de productos tubulares por fundición centrífuga trabajados en frío en el que la pieza de trabajo tubular fundida a partir de una aleación resistente a la corrosión, tiene el material de su diámetro interno eliminado, y después de un proceso de conformación de metal reduce las paredes de la pieza de trabajo tubular. Cuando el proceso de conformación de metal es conformación por estirado, las paredes de la pieza de trabajo pueden reducirse con varias pasadas debido a que la pieza de trabajo no es capaz de procesar grandes reducciones en una sola pasada, por tanto la reducción progresiva de las paredes puede estar provista de pasadas posteriores para la conformación por estirado. El documento WO2015/200325 divulga un método de formación de tubos de acero inoxidable sin costura mediante el método U-O.United States Patent No. 8,479,549 B1 refers to a method of producing cold-worked centrifugal tubular products in which the tubular workpiece cast from a corrosion resistant alloy has the material of its internal diameter removed, and then A metal shaping process reduces the walls of the tubular workpiece. When the metal forming process is stretch forming, the walls of the workpiece can be reduced with several passes because the workpiece is not able to process large reductions in a single pass, hence the progressive reduction of walls may be provided with subsequent passes for stretch forming. WO2015 / 200325 discloses a method of forming seamless stainless steel tubes by the U-O method.

Por lo tanto, sería conveniente producir tubos que puedan utilizarse en entornos caracterizados por condiciones exigentes, y que tengan, en la medida de lo posible, la finalidad de reducir el número de juntas y, además, los costes de la soldadura de los tubos. También sería conveniente hacer que el método para la producción de estos tubos sea tan eficaz como sea posible en términos de productividad.Therefore, it would be convenient to produce pipes that can be used in environments characterized by demanding conditions, and that have, as far as possible, the purpose of reducing the number of joints and, in addition, the costs of welding the tubes. It would also be convenient to make the method for the production of these tubes as effective as possible in terms of productivity.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

Los tubos de acero inoxidable y el método para la producción de los mismos divulgados en la presente invención pretenden resolver los inconvenientes de los tubos y los métodos de la técnica anterior.The stainless steel tubes and the method for the production thereof disclosed in the present invention are intended to solve the drawbacks of the tubes and the prior art methods.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un método para producir un tubo a partir de una aleación de acero inoxidable. El método comprende las etapas:A first aspect of the invention relates to a method of producing a tube from a stainless steel alloy. The method comprises the stages:

(a) trabajar en caliente una pieza fundida de acero inoxidable hasta convertirla en una pieza de trabajo de forma pretubular o en una barra cilíndrica;(a) hot work a stainless steel cast piece until it becomes a pre-tubular work piece or a cylindrical bar;

(b) trepanar la barra cilíndrica o mecanizar la pieza de trabajo de forma pretubular para obtener una pieza de trabajo tubular; y (b) climbing the cylindrical bar or machining the workpiece pre-tubularly to obtain a tubular workpiece; Y

(c) trabajar en frío la pieza de trabajo tubular.(c) cold work the tubular workpiece.

Una pieza de trabajo de forma pretubular es un tubo o una pieza de trabajo con una forma tubular que se mecaniza o conforma para obtener las dimensiones finales del tubo, mientras que una barra cilíndrica es una barra con una sección transversal redondeada que es, por ejemplo, circular u ovalada.A pre-tubular workpiece is a tube or a workpiece with a tubular shape that is machined or shaped to obtain the final dimensions of the tube, while a cylindrical rod is a rod with a rounded cross-section that is, for example , circular or oval.

Un proceso de trabajo en caliente deforma plásticamente una pieza fundida de acero inoxidable convirtiéndola en una pieza de trabajo de forma pretubular o en una barra cilíndrica mientras cambia su microestructura y, por lo tanto, las propiedades de la pieza fundida.A hot work process plastically deforms a stainless steel cast by turning it into a pre-tubular workpiece or a cylindrical bar while changing its microstructure and, therefore, the properties of the cast.

La forma de la pieza fundida puede parecerse, por ejemplo, pero sin limitarse, a un lingote o una barra. La forma puede presentar geometrías regulares o irregulares, tales como, por ejemplo, prismas rectangulares, prismas hexagonales, prismas circulares, cilindros, etc.The shape of the cast may resemble, for example, but not limited to a bullion or a bar. The shape may have regular or irregular geometries, such as, for example, rectangular prisms, hexagonal prisms, circular prisms, cylinders, etc.

Para que el proceso sea aplicado efectivamente a la pieza fundida, la pieza fundida de acero inoxidable se calienta a una temperatura preferentemente superior a su temperatura de recristalización. La pieza fundida se deforma a continuación plásticamente de manera que sus propiedades mecánicas se mejoran mejorado para la producción de tubos que se caracterizan por una forma alargada y paredes reducidas (es decir, finas).In order for the process to be effectively applied to the casting, the stainless steel casting is heated to a temperature preferably higher than its recrystallization temperature. The cast is then deformed plastically so that its mechanical properties are improved improved for the production of tubes that are characterized by an elongated shape and reduced (i.e. thin) walls.

La estructura interna de la pieza fundida ofrece normalmente cavidades, tamaños de granos y segregaciones variables en el acero inoxidable que aparecen durante su fundición. Por tanto, mientras se funde, las diferentes temperaturas presentes por todo el material, junto con el efecto de la gravedad, generan una estructura interna heterogénea en la forma de dichas cavidades, granos con diferente tamaño y forma, y segregación a macro escala y/o micro escala de los elementos de aleación.The internal structure of the castings normally offers cavities, grain sizes and variable segregations in stainless steel that appear during casting. Therefore, while melting, the different temperatures present throughout the material, together with the effect of gravity, generate a heterogeneous internal structure in the form of said cavities, grains with different size and shape, and segregation at macro scale and / or micro scale of the alloy elements.

El proceso de trabajo en caliente homogeneiza la microestructura de la pieza de trabajo o barra resultante. Por lo tanto, con el trabajo en caliente, la pieza fundida se compacta causando internamente cambios en la microestructura resultante. En particular, la pieza de trabajo o barra puede recristalizarse, es decir, una nueva estructura interna de cristales se puede conformar, generando granos finos que mejoran las propiedades mecánicas puesto que las tensiones internas desaparecen debido a la deformación. Una consecuencia del trabajo en caliente es que la pieza de trabajo o barra cuenta con una ductilidad mayor y, al final, más altas reducciones en frío se pueden aplicar en una única etapa, lo que conduce a la producción de tubos más largos.The hot work process homogenizes the microstructure of the resulting workpiece or bar. Therefore, with hot work, the cast is compacted internally causing changes in the resulting microstructure. In particular, the workpiece or bar can be recrystallized, that is, a new internal structure of crystals can be formed, generating fine grains that improve the mechanical properties since internal stresses disappear due to deformation. A consequence of hot work is that the workpiece or bar has greater ductility and, in the end, higher cold reductions can be applied in a single stage, which leads to the production of longer tubes.

El efecto del proceso de trabajo en caliente sobre la microestructura puede estimarse mediante una relación de deformación. La relación se define como la sección transversal original de la pieza fundida o pieza de trabajo dividida entre su sección transversal después del trabajo en caliente. Alcanzar una relación de deformación de aproximadamente 3 o más puede ser ventajoso en que un aumento en la tenacidad y la resistencia a la tracción de la pieza de trabajo o barra, en la dirección longitudinal, se consigue.The effect of the hot work process on the microstructure can be estimated by a deformation ratio. The relationship is defined as the original cross section of the cast or work piece divided between its cross section after hot work. Reaching a deformation ratio of approximately 3 or more can be advantageous in that an increase in the toughness and tensile strength of the workpiece or bar, in the longitudinal direction, is achieved.

Un proceso de perforación o trepanado elimina una parte de la barra con un orificio que, generalmente, pasa a través de toda la barra. La parte eliminada puede corresponder sustancialmente a una parte central de al menos una cara o lado de la barra. En el caso de la pieza de trabajo de forma pretubular, su diámetro interno se mecaniza. Después de trepanar la barra o mecanizar el diámetro interno de la pieza de trabajo de forma pretubular, se obtiene una pieza de trabajo tubular. Un proceso de trabajo en frío reduce la sección o área de la pieza de trabajo tubular a fin de alargar el tubo que se va a producir. El proceso, por tanto, redistribuye el acero inoxidable: la parte del acero que se retira de la pieza de trabajo en la dirección radial, que corresponde generalmente a las paredes del tubo producido, se añade a la pieza de trabajo en la dirección axial. La sección transversal se reduce alargando de este modo la tubería o tubo.A drilling or trembling process removes a part of the bar with a hole that generally passes through the entire bar. The removed part may substantially correspond to a central part of at least one side or side of the bar. In the case of the pre-tubular workpiece, its internal diameter is machined. After climbing the bar or machining the internal diameter of the workpiece pre-tubularly, a tubular workpiece is obtained. A cold work process reduces the section or area of the tubular workpiece in order to lengthen the tube to be produced. The process, therefore, redistributes stainless steel: the part of the steel that is removed from the workpiece in the radial direction, which generally corresponds to the walls of the produced tube, is added to the workpiece in the axial direction. The cross section is reduced thereby extending the pipe or tube.

Puesto que la pieza de trabajo o barra se ha trabajado en caliente, su estructura interna más bien fina proporciona mejores condiciones -en comparación con las condiciones de la pieza fundida antes del trabajo en caliente- para el trabajo en frío. En consecuencia, el grado de reducción puede ser mayor que si no se realiza ningún trabajo en caliente. La reducción está directamente relacionada con la longitud alcanzable del tubo.Since the workpiece or bar has been hot worked, its rather fine internal structure provides better conditions - compared to the conditions of the cast before hot work - for cold work. Consequently, the degree of reduction may be greater than if no hot work is performed. The reduction is directly related to the attainable length of the tube.

En las realizaciones preferidas de la invención, el método comprende además (d) templar la pieza de trabajo o barra, y la etapa (d) se realiza después de la etapa (a).In preferred embodiments of the invention, the method further comprises (d) tuning the workpiece or bar, and stage (d) is performed after stage (a).

El templado de la pieza de trabajo de forma pretubular o de la barra cilíndrica con un líquido minimiza las transformaciones de fase, en particular en su superficie. El líquido puede reducir, por ejemplo, la formación de una fase de vapor en la superficie de la pieza de trabajo o barra que evite que se enfríe rápidamente. Con un proceso de temple, la pieza de trabajo o barra pueden mantener las propiedades mecánicas con las que cuenta después de un trabajo en caliente o proceso de recocido por solubilización, por ejemplo. El templado se realiza después del trabajo en caliente. En algunas realizaciones, la pieza de trabajo o barra se templa después de haberse sometido a un trabajo en caliente y a un tratamiento térmico tal como, por ejemplo, recocido por solubilización. Tempering the workpiece pre-tubularly or the cylindrical rod with a liquid minimizes phase transformations, particularly on its surface. The liquid can reduce, for example, the formation of a vapor phase on the surface of the workpiece or bar that prevents it from cooling rapidly. With a tempering process, the workpiece or bar can maintain the mechanical properties that it has after a hot work or solubilization annealing process, for example. Tempering is done after hot work. In some embodiments, the workpiece or bar is tempered after having been subjected to hot work and heat treatment such as, for example, annealing by solubilization.

En estas realizaciones preferidas, el templado se realiza con agua a una temperatura no superior a 50 °C, y preferentemente no superior a 35 °C.In these preferred embodiments, tempering is performed with water at a temperature not exceeding 50 ° C, and preferably not exceeding 35 ° C.

El líquido utilizado en la etapa de enfriamiento puede ser agua a una temperatura igual a o por debajo de 50 °C de tal manera que la pieza de trabajo o barra se pueden enfriar rápidamente. Preferentemente, el líquido está a una temperatura aún menor que este valor, tal como igual a o por debajo de 35 °C, y por lo tanto el enfriamiento de la pieza de trabajo o barra toma menos tiempo, y de ese modo sus propiedades mecánicas sufren menos cambios. En las realizaciones preferidas de la invención, el método comprende además (e) fundir la pieza fundida de acero inoxidable. Además, en estas realizaciones, fundir la pieza fundida de acero inoxidable -etapa (e)- se realiza antes de trabajar en caliente la pieza fundida de acero inoxidable en una pieza de trabajo o barra -Etapa (a).The liquid used in the cooling stage may be water at a temperature equal to or below 50 ° C such that the workpiece or bar can be cooled rapidly. Preferably, the liquid is at an even lower temperature than this value, such as equal to or below 35 ° C, and therefore the cooling of the workpiece or bar takes less time, and thus its mechanical properties suffer Less changes In preferred embodiments of the invention, the method further comprises (e) melting the stainless steel cast. In addition, in these embodiments, melting the stainless steel cast-step (e) - is performed before hot-working the stainless steel cast on a workpiece or bar-Stage (a).

La pieza fundida que se trabaja en caliente en algunas realizaciones se funde por fusión de la aleación de acero inoxidable y vertiéndola en un molde. Las dimensiones de la pieza fundida producida, tanto en términos de su longitud como de su sección -o diámetro-, determinan las dimensiones máximas del tubo que puede producirse puesto que el acero inoxidable en la pieza fundida se redistribuirá a fin de formar el tubo, aunque una parte de dicha aleación puede perderse durante la producción del tubo, por ejemplo, durante el trepanado, mecanizado o trabajo en frío de la pieza de trabajo. Por lo tanto, la cantidad de aleación de acero inoxidable necesaria para la pieza fundida varía de acuerdo con las dimensiones del tubo que se va a producir.The hot melt in some embodiments is melted by melting the stainless steel alloy and pouring it into a mold. The dimensions of the cast piece produced, both in terms of its length and its section -or diameter-, determine the maximum dimensions of the tube that can be produced since the stainless steel in the cast piece will be redistributed in order to form the tube, although a part of said alloy may be lost during the production of the tube, for example, during the trembling, machining or cold work of the workpiece. Therefore, the amount of stainless steel alloy needed for the cast varies according to the dimensions of the tube to be produced.

En las realizaciones preferidas de la invención, la aleación de acero inoxidable es una aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico.In preferred embodiments of the invention, the stainless steel alloy is an austenitic-ferritic stainless steel alloy.

El acero inoxidable austenítico-ferrítico, incluyendo el acero inoxidable dúplex y acero inoxidable súper-dúplex, cuenta con una mayor resistencia que el acero inoxidable austenítico y el acero inoxidable ferrítico. Además, el acero inoxidable austenítico-ferrítico es más resistente a la corrosión por picaduras y grietas y a la corrosión por tensiones inducidas que los aceros inoxidables austeníticos o ferríticos. Esto hace que el acero inoxidable austenítico-ferrítico sea conveniente para los productos que han de colocarse en entornos con condiciones adversas, particularmente en pozos y bajo el agua (por ejemplo, en el fondo del mar), donde el nivel de presión y la cantidad de sustancias o agentes corrosivos es alto.Austenitic-ferritic stainless steel, including duplex stainless steel and super-duplex stainless steel, has greater strength than austenitic stainless steel and ferritic stainless steel. In addition, austenitic-ferritic stainless steel is more resistant to pitting and cracking corrosion and induced stress corrosion than austenitic or ferritic stainless steels. This makes austenitic-ferritic stainless steel suitable for products to be placed in environments with adverse conditions, particularly in wells and underwater (for example, at the bottom of the sea), where the level of pressure and quantity of corrosive substances or agents is high.

Sin embargo, el acero inoxidable austenítico-ferrítico presenta baja ductilidad y, por lo tanto, la conformación de productos con esta aleación requiere de fuerzas más grandes que la conformación de productos de acero inoxidable austenítico o ferrítico.However, austenitic-ferritic stainless steel has low ductility and, therefore, the conformation of products with this alloy requires greater forces than the formation of austenitic or ferritic stainless steel products.

Es importante que, en la etapa (c), se controle la microestructura de las aleaciones de acero inoxidable austeníticoferrítico, de modo que al final del proceso los porcentajes apropiados de fases de austenita y ferrita estén presentes en la pieza de trabajo tubular o tubo, debido a que las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión se determina en gran parte por estas fases. Los elementos de aleación se seleccionan de modo que los elementos alfagenos (que promueven la formación de ferrita) y elementos de gamagenos (que promueven la formación de austenita) están equilibrados. Además, una temperatura de tratamiento térmico correcta y un enfriamiento rápido estabilizan ambas fases y evitan la formación de terceras fases no deseadas.It is important that, in step (c), the microstructure of austeniticoferritic stainless steel alloys is controlled, so that at the end of the process the appropriate percentages of austenite and ferrite phases are present in the tubular workpiece or tube, because the mechanical properties and corrosion resistance is largely determined by these phases. The alloy elements are selected so that the elements from Algeria (which promote the formation of ferrite) and elements from Gamagens (which promote the formation of austenite) are balanced. In addition, a correct heat treatment temperature and rapid cooling stabilize both phases and prevent the formation of unwanted third phases.

En este sentido, la distancia entre las fases también es importante para evitar el agrietamiento inducido por tensiones de hidrógeno (HISC). En particular, es conveniente que la separación de austenita sea, como máximo, 30 gm (es decir, micras o micrómetros) con una presencia de la fase de ferrita entre el 40 % y el 60 % (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores).In this sense, the distance between the phases is also important to avoid hydrogen stress-induced cracking (HISC). In particular, it is desirable that the separation of austenite be a maximum of 30 gm (i.e. microns or micrometers) with a presence of the ferrite phase between 40% and 60% (including the endpoints in the range of possible values).

En algunas de estas realizaciones preferidas, la aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico es un acero inoxidable dúplex. En algunas otras de estas realizaciones preferidas, la aleación de acero inoxidable austeníticoferrítico es de acero inoxidable súper-dúplex.In some of these preferred embodiments, the austenitic-ferritic stainless steel alloy is a duplex stainless steel. In some other of these preferred embodiments, the austeniticoferritic stainless steel alloy is super duplex stainless steel.

En las realizaciones preferidas de la invención, el trabajo en caliente comprende uno de: laminación, forja, y una combinación de los mismos.In preferred embodiments of the invention, hot work comprises one of: lamination, forging, and a combination thereof.

La laminación de la pieza fundida de acero inoxidable homogeniza su estructura interna en términos del tamaño de grano, porosidad, cavidades, entre otros. Los trenes de laminación deforman plásticamente la pieza fundida, lo que ofrece normalmente granos que son más grandes en su interior que en su superficie- la parte en contacto con el molde de fundición-. La pieza de trabajo laminada puede presentar muchas formas diferentes, tales como, por ejemplo, cilíndrica, rectangular, de forma de lámina, entre otros. Los trenes de laminación continuos o reversibles conocidos en la técnica se pueden utilizar, por ejemplo, para deformar plásticamente una pieza fundida como, por ejemplo, una barra o un lingote.The lamination of the stainless steel cast piece homogenizes its internal structure in terms of grain size, porosity, cavities, among others. Rolling mills plastically deform the cast, which usually offers grains that are larger inside than on its surface - the part in contact with the cast iron. The laminated workpiece can have many different shapes, such as, for example, cylindrical, rectangular, sheet-shaped, among others. Continuous or reversible rolling mills known in the art can be used, for example, to plastically deform a cast as, for example, a bar or ingot.

La pieza fundida de acero inoxidable se puede forjar también durante la etapa de trabajo en caliente, en cuyo caso la pieza fundida puede retenerse -aunque no necesariamente- con alicates, barras, o similares, y un martillo o un troquel aplica golpes para deformarla. La forja se puede realizar por un usuario (por ejemplo, un herrero) o por una máquina (por ejemplo, forjado libre). También es posible utilizar una prensa de forja rotativa para deformar la pieza fundida.The stainless steel cast can also be forged during the hot work stage, in which case the cast can be retained - although not necessarily - with pliers, bars, or the like, and a hammer or a die applies blows to deform it. The forging can be done by a user (for example, a blacksmith) or by a machine (for example, free forging). It is also possible to use a rotary forging press to deform the cast.

Es conveniente realizar el proceso de forja progresivamente (es decir golpes secuenciales causando, cada uno, una pequeña deformación) de modo que las deformaciones pueden cristalizarse sin formar grietas.It is convenient to carry out the process of forging progressively (i.e. sequential strokes, each causing a small deformation) so that the deformations can crystallize without cracking.

En algunos casos, la laminación y la forja se pueden realizar ambos de forma secuencial a partir de la pieza fundida. En algunas realizaciones de la invención, el método comprende además (f) recocer por solubilización la barra o pieza de trabajo, a una temperatura entre 1030 °C y 1120 °C (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores).In some cases, lamination and forging can both be performed sequentially from the cast. In some embodiments of the invention, the method further comprises (f) annealing the workpiece or bar by solubilization, at a temperature between 1030 ° C and 1120 ° C (including the endpoints in the range of possible values).

Con el fin de reducir la dureza de la barra o pieza de trabajo y aumentar su ductilidad, la barra o pieza de trabajo puede ser objeto de recocido por solubilización. Por otra parte, el recocido por solubilización puede reducir también las tensiones internas de la pieza de trabajo o barra. La barra o pieza de trabajo se calienta, por tanto, por encima de su temperatura de recristalización, mantenida durante algún tiempo a una temperatura mayor que dicha temperatura de recristalización, y se enfría después rápidamente (por ejemplo, enfriamiento con agua).In order to reduce the hardness of the bar or workpiece and increase its ductility, the bar or workpiece may be annealed by solubilization. On the other hand, annealing by solubilization can also reduce the internal stresses of the workpiece or bar. The bar or workpiece is heated, therefore, above its recrystallization temperature, maintained for some time at a temperature greater than said recrystallization temperature, and then rapidly cooled (for example, water cooling).

En algunas realizaciones de la invención, la etapa (f) se realiza en la pieza de trabajo de forma de pretubular o la barra cilindrica, es decir, la etapa de recocido por solubilización puede realizarse después de que se trabaja en caliente la pieza fundida y antes de trepanar la barra o mecanizar la pieza de trabajo de forma pretubular de tal manera que el aumento de la ductilidad logrado con la deformación plástica se mejora aún más. En las realizaciones en las que el método comprende templar la barra o pieza de trabajo después del trabajo en caliente, el recocido por solubilización puede tomar ventaja del templado -Etapa (d).In some embodiments of the invention, step (f) is performed on the pre-tubular shaped workpiece or the cylindrical bar, that is, the solubilization annealing step can be performed after the molten part is hot worked and before climbing the bar or machining the workpiece pre-tubularly so that the increase in ductility achieved with plastic deformation is further improved. In embodiments in which the method comprises tempering the bar or workpiece after hot work, solubilization annealing can take advantage of tempering - Stage (d).

En algunas realizaciones, la etapa (f) se realiza en la pieza de trabajo tubular, es decir, después del trepanado y antes del trabajo en frío puesto que con el aumento de la ductilidad, se puede mejorar la reducción de paredes y el alargamiento del producto tubular durante el proceso de trabajo en frío y, por lo tanto, es posible aplicar una mayor reducción en una sola pasada, y/o producir una pieza de trabajo o tubo más largo con las mismas fuerzas aplicadas, o una pieza de trabajo o tubo con la misma longitud que aquella o aquél no se ha sometido al recocido por solubilización realizado pero aplicando menos fuerza.In some embodiments, step (f) is performed on the tubular workpiece, that is, after trembling and before cold work since with the increase in ductility, the reduction of walls and elongation of the wall can be improved. tubular product during the cold work process and, therefore, it is possible to apply a greater reduction in a single pass, and / or produce a longer work piece or tube with the same applied forces, or a work piece or tube with the same length as that or that has not undergone annealing by solubilization performed but applying less force.

Puesto que el trabajo en frío puede generar tensiones dentro de la pieza de trabajo tubular, la etapa de recocido por solubilización se puede realizar también después de trabajo en frío de modo que se eliminan, al menos parcialmente, estas tensiones internas.Since cold work can generate tensions within the tubular workpiece, the solubilization annealing step can also be performed after cold work so that these internal tensions are eliminated, at least partially.

En algunos casos, después de un proceso de recocido por solubilización, la pieza de trabajo puede templarse con un líquido tal como agua.In some cases, after a solubilization annealing process, the workpiece can be tempered with a liquid such as water.

En las realizaciones preferidas de la invención, el método comprende además (g) calentar la pieza fundida de acero inoxidable a una temperatura superior a 1000 °C, y preferentemente superior a 1200 °C. Además, en estas realizaciones, la etapa (g) se realiza antes de la etapa (a).In preferred embodiments of the invention, the method further comprises (g) heating the stainless steel cast to a temperature greater than 1000 ° C, and preferably greater than 1200 ° C. In addition, in these embodiments, step (g) is performed before step (a).

La pieza fundida de acero inoxidable se calienta a una temperatura superior a su temperatura de recristalización, generalmente por encima de 1000 °C, de modo que se puede deformar, en la etapa de trabajo en caliente, a una temperatura alta. Es conveniente alcanzar una temperatura de al menos 1000 °C porque las fases intermetálicas (delta sigma o delta ferrita) se pueden formar en algunas aleaciones de acero inoxidable (por ejemplo, acero inoxidable dúplex), en el intervalo de temperatura entre 600 °C y 1000 °C. Estas fases intermetálicas pueden causar o generar grietas en la pieza de trabajo. Preferentemente, la temperatura en el horno es mayor que o igual a 1200 °C con el fin de realizar un proceso de trabajo en caliente de manera más eficaz y sin el riesgo de que la temperatura de la pieza fundida -debido al calor que se transfiere al soporte (por ejemplo, un yunque), el entorno, etc.- pasa por debajo de la temperatura de recristalización y/o por debajo de 1000 °C.The stainless steel casting is heated to a temperature higher than its recrystallization temperature, generally above 1000 ° C, so that it can be deformed, at the hot working stage, at a high temperature. It is convenient to reach a temperature of at least 1000 ° C because intermetallic phases (delta sigma or delta ferrite) can be formed in some stainless steel alloys (for example, duplex stainless steel), in the temperature range between 600 ° C and 1000 ° C These intermetallic phases can cause or generate cracks in the workpiece. Preferably, the temperature in the oven is greater than or equal to 1200 ° C in order to perform a hot work process more efficiently and without the risk that the temperature of the molten part - due to the heat being transferred to the support (for example, an anvil), the environment, etc.- passes below the recrystallization temperature and / or below 1000 ° C.

En las realizaciones preferidas de la invención, el trabajo en frío comprende uno de: conformación por estirado y laminación a paso laminación a paso de peregrino en frío.In the preferred embodiments of the invention, the cold work comprises one of: stretch forming and step rolling cold pilgrim step rolling.

En las realizaciones en las que el trabajo en frío comprende la conformación por estirado, una máquina de conformación por estirado, que incluye, entre otras cosas, un mandril y una pluralidad de rodillos con, normalmente, tres o cuatro rodillos, reduce el espesor de las paredes de la pieza de trabajo y hace que la pieza de trabajo sea más larga. La pieza de trabajo tubular puede verse sometida ya sea a la conformación por estirado de avance o a la conformación por estirado inversa.In embodiments in which the cold work comprises stretching forming, a stretching forming machine, which includes, among other things, a mandrel and a plurality of rollers with, normally, three or four rollers, reduces the thickness of the walls of the workpiece and makes the workpiece longer. The tubular workpiece can be subjected to either the forward stretch conformation or the reverse stretch conformation.

La pieza de trabajo tubular se fija al mandril por medio del orificio, por ejemplo formado con el trepanado o mecanizado de la etapa (b). Cuando se fija la pieza de trabajo, el mandril puede mover la pieza de trabajo en una dirección de movimiento de los rodillos. Los rodillos aplican fuerzas a la pieza de trabajo en las direcciones axial, longitudinal y tangencial. La fuerza de compresión en una dirección radial reduce el espesor de la pared, lo que combinado con las fuerzas en las otras dos direcciones da como resultado un alargamiento de la pieza de trabajo o tubo.The tubular workpiece is fixed to the mandrel by means of the hole, for example formed with the trepanning or machining of the stage (b). When the workpiece is fixed, the mandrel can move the workpiece in a direction of movement of the rollers. The rollers apply forces to the workpiece in the axial, longitudinal and tangential directions. The compression force in a radial direction reduces the thickness of the wall, which combined with the forces in the other two directions results in an elongation of the workpiece or tube.

La conformación por estirado puede mejorar la estructura de grano de la pieza de trabajo tubular o tubo haciendo que la estructura interna sea más homogénea a lo largo de toda la pieza de trabajo, y puede mejorar sus propiedades mecánicas.Stretching can improve the grain structure of the tubular workpiece or tube by making the internal structure more homogeneous throughout the entire workpiece, and can improve its mechanical properties.

En las realizaciones en las que el trabajo en frío comprende laminación a paso de peregrino, un molino de paso de peregrino puede formar de nuevo la pieza de trabajo en un tubo alargado con paredes más finas. Los troqueles de anillo del tren, que pueden tener forma de anillo, comprimen la pieza de trabajo en una dirección radial y, por tanto, reducen su diámetro externo. El mandril, que puede asegurar la pieza de trabajo utilizando un orificio de la pieza de trabajo -por ejemplo formado con el trepanado o mecanizado de la etapa (b) - mueve y gira la pieza de trabajo, y también puede formar de nuevo el diámetro interno de la pieza de trabajo o tubo.In embodiments in which the cold work comprises pilgrim step rolling, a pilgrim passing mill can reshape the workpiece into an elongated tube with thinner walls. The train ring dies, which can be ring-shaped, compress the workpiece in a radial direction and thus reduce its external diameter. The mandrel, which can secure the workpiece using a hole of the workpiece - for example formed with the tremming or machining of stage (b) - moves and rotates the workpiece, and can also reshape the diameter internal workpiece or tube.

El mandril alimenta y gira la pieza de trabajo, sucesivamente, mientras que dos troqueles de anillo deforman la pieza de trabajo, lo que provoca una reducción tanto del diámetro externo como el espesor de las paredes. La pieza de trabajo se gira primero en gran medida (es decir, grandes variaciones de ángulo, por ejemplo, aproximadamente 60°) para deformar la sección que actualmente se procesa por los troqueles, y se gira después a pequeña escala (es decir, pequeñas variaciones de ángulo, por ejemplo, aproximadamente 20°) para ajustar la forma de la sección de tal manera que cuente con una sección circular pulido, es decir, un diámetro externo sustancialmente redondeado. La laminación a paso de peregrino es un proceso semi-continuo que es particularmente eficaz en producciones a largo plazo. La pieza de trabajo tubular puede alimentarse, en un movimiento hacia delante, a una velocidad entre 2 y 50 mm/s (los puntos finales se incluyen en el intervalo de posibles valores), mientras que la velocidad de alimentación o la velocidad de movimiento hacia delante de la máquina de conformación por estirado puede ser entre 0,5 mm/s y 10 mm/s (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores). A pesar de que la velocidad de alimentación en la máquina de conformación por estirado puede ser menor que en la laminación a paso de peregrino, puede ser necesario un menor número de pasadas para producir un tubo con la conformación por estirado.The mandrel feeds and rotates the workpiece, successively, while two ring dies deform the workpiece, which causes a reduction in both the external diameter and the thickness of the walls. The workpiece is first rotated to a large extent (i.e. large angle variations, for example, approximately 60 °) to deform the section currently processed by the dies, and then rotated on a small scale (i.e., small angle variations, for example, approximately 20 °) to adjust the shape of the section such that it has a polished circular section, that is, a substantially rounded outer diameter. Pilgrim's lamination is a semi-continuous process that is particularly effective in long-term productions. The tubular workpiece can be fed, in a forward motion, at a speed between 2 and 50 mm / s (the endpoints are included in the range of possible values), while the feed rate or the movement speed towards in front of the stretch forming machine it can be between 0.5 mm / s and 10 mm / s (including endpoints in the range of possible values). Although the feed rate in the stretch forming machine may be less than in the pilgrim's lamination, a smaller number of passes may be necessary to produce a stretch forming tube.

En algunas realizaciones de la invención, la conformación por estirado o la laminación a paso de peregrino reduce, al menos, el espesor de pared de la pieza de trabajo entre un 25 % y un 35 % (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores).In some embodiments of the invention, stretch forming or pilgrim lamination reduces, at least, the wall thickness of the workpiece between 25% and 35% (including endpoints in the range of possible values).

En algunas realizaciones de la invención, la conformación por estirado o la laminación a paso de peregrino reduce, al menos, el espesor de las paredes de la pieza de trabajo entre un 35 % y un 50 % (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores).In some embodiments of the invention, stretch forming or pilgrim lamination reduces, at least, the thickness of the walls of the workpiece between 35% and 50% (including the endpoints in the range of possible values).

En algunas realizaciones de la invención, la conformación por estirado o la laminación a paso de peregrino reduce, al menos, el espesor de las paredes de la pieza de trabajo tubular entre un 50 % y un 75 % (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores).In some embodiments of the invention, stretch forming or pilgrimage lamination reduces, at least, the thickness of the walls of the tubular workpiece between 50% and 75% (including endpoints in the range of possible values).

En algunas realizaciones, el trabajo en frío comprende la conformación por estirado, y la conformación por estirado reduce al menos, el espesor de las paredes de la pieza de trabajo tubular en un 70 % en una pasada.In some embodiments, cold work comprises stretching forming, and stretching forming reduces the thickness of the walls of the tubular workpiece by at least 70% in one pass.

Debido a las propiedades mecánicas obtenidas después de algunos procesos o etapas de algunas realizaciones de la invención, la pieza de trabajo puede soportar una reducción de pared entre el 65 % y el 70 % (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores) en una sola pasada. Con tales reducciones, la máquina de conformación por estirado toma menos tiempo para procesar la pieza de trabajo y reducir el número de pasadas necesarias para alcanzar el espesor deseado. Esto es aún más significativo si se considera que el trabajo en frío reduce progresivamente la ductilidad de la pieza de trabajo después de cada pasada o deformación producida y, por lo tanto, las fuerzas necesarias para deformar adicionalmente la pieza de trabajo aumentan.Due to the mechanical properties obtained after some processes or stages of some embodiments of the invention, the workpiece can withstand a wall reduction between 65% and 70% (including endpoints in the range of possible values) in One pass With such reductions, the stretch forming machine takes less time to process the workpiece and reduce the number of passes needed to reach the desired thickness. This is even more significant if it is considered that cold work progressively reduces the ductility of the workpiece after each pass or deformation produced and, therefore, the forces necessary to further deform the workpiece increase.

Otro aspecto se refiere a tubos de acero inoxidable producidos con el método descrito anteriormente con respecto al primer aspecto de la invención.Another aspect relates to stainless steel tubes produced with the method described above with respect to the first aspect of the invention.

El tubo comprendeThe tube comprises

- un diámetro externo mayor que o igual a 152 mm, preferentemente mayor que o igual a 200 mm y preferentemente mayor que o igual a 250 mm;- an external diameter greater than or equal to 152 mm, preferably greater than or equal to 200 mm and preferably greater than or equal to 250 mm;

- un espesor de pared promedio mayor que o igual a 2,8 mm, y menor que o igual a 70 mm, preferentemente mayor que o igual a 12 mm y preferentemente mayor que 39 mm; y- an average wall thickness greater than or equal to 2.8 mm, and less than or equal to 70 mm, preferably greater than or equal to 12 mm and preferably greater than 39 mm; Y

- una longitud mayor que 5 m, preferentemente mayor que o igual a 10 m, y preferentemente mayor que 12 m. El tubo comprende preferentemente una aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico y, más preferentemente, una de un acero inoxidable dúplex y un acero inoxidable súper-dúplex; - a length greater than 5 m, preferably greater than or equal to 10 m, and preferably greater than 12 m. The tube preferably comprises an austenitic-ferritic stainless steel alloy and, more preferably, one of a duplex stainless steel and a super-duplex stainless steel;

En algunas realizaciones preferidas, los tubos comprenden una separación de austenita de menos de 30 mieras (micrómetros).In some preferred embodiments, the tubes comprise an austenite separation of less than 30 microns (micrometers).

Los tubos de acero inoxidable austenítico-ferrítico ofrecen separaciones de austenita que están por debajo de 30 gm (micrómetros) son particularmente resistentes a HISC.Austenitic-ferritic stainless steel tubes offer austenite separations that are below 30 gm (micrometers) are particularly resistant to HISC.

En algunas realizaciones preferidas, los tubos comprenden un contenido de ferrita mayor que o igual al 40 %, y menor que o igual al 60 %.In some preferred embodiments, the tubes comprise a ferrite content greater than or equal to 40%, and less than or equal to 60%.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Para completar la descripción y con el fin de proporcionar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman una parte integral de la descripción e ilustran una realización de la invención, que no debe interpretarse como limitativa del alcance de la invención, sino simplemente como un ejemplo de cómo la invención puede llevarse a cabo. Los dibujos comprenden las siguientes figuras:To complete the description and in order to provide a better understanding of the invention, a set of drawings is provided. These drawings form an integral part of the description and illustrate an embodiment of the invention, which should not be construed as limiting the scope of the invention, but simply as an example of how the invention can be carried out. The drawings comprise the following figures:

Las Figuras 1A a 1D son diagramas de flujo de métodos de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. La Figura 2 es una representación de una máquina de conformación por estirado, que se puede utilizar para el trabajo en frío en algunas realizaciones de la invención.Figures 1A to 1D are flow charts of methods according to some embodiments of the invention. Figure 2 is a representation of a stretch forming machine, which can be used for cold work in some embodiments of the invention.

La Figura 3 es otra representación de una máquina de conformación por estirado.Figure 3 is another representation of a stretch forming machine.

La Figura 4 es una fotografía de la microestructura de un tubo producido con un método de acuerdo con una realización de la invención.Figure 4 is a photograph of the microstructure of a tube produced with a method according to an embodiment of the invention.

Descripción de una realización de la invenciónDescription of an embodiment of the invention

La Figura 1A es un diagrama de flujo 100 que representa las etapas realizadas en un método de una realización de la invención.Figure 1A is a flow chart 100 depicting the steps performed in a method of an embodiment of the invention.

En la etapa 101 del método, una pieza fundida de acero inoxidable se trabaja en caliente hasta convertirla en una pieza de trabajo de forma pretubular o en una barra cilíndrica, en concreto, la pieza fundida se deforma plásticamente en un entorno que tiene una temperatura superior a la temperatura de recristalización de la pieza fundida de modo que su estructura interna se ve alterada. Por lo general, la pieza fundida tiene una microestructura que incluye granos de diferentes tamaños, segregaciones de material, y cavidades que aparecen durante su fundición. El trabajo en caliente, es decir, la deformación plástica de la pieza fundida, reduce los defectos antes mencionados dentro de la pieza de trabajo o barra resultante puesto que una nueva estructura cristalina se puede formar. Esta estructura puede caracterizarse por una distribución más homogénea de los granos, y una menor presencia de cavidades y/o segregaciones de aleación. En consecuencia, la cantidad de tensiones internas es menor, lo que mejora algunas propiedades mecánicas de la pieza de trabajo o barra; la ductilidad, por ejemplo, puede aumentar debido al trabajo en caliente de la etapa 101.In step 101 of the method, a stainless steel cast piece is hot worked until it becomes a pre-tubular work piece or a cylindrical bar, specifically, the cast piece deforms plastically in an environment that has a higher temperature at the recrystallization temperature of the casting so that its internal structure is altered. In general, the cast has a microstructure that includes grains of different sizes, segregations of material, and cavities that appear during casting. Hot work, that is, the plastic deformation of the casting, reduces the aforementioned defects within the resulting workpiece or bar since a new crystalline structure can be formed. This structure can be characterized by a more homogeneous distribution of the grains, and a lower presence of cavities and / or alloy segregations. Consequently, the amount of internal stresses is smaller, which improves some mechanical properties of the workpiece or bar; Ductility, for example, may increase due to the hot work of step 101.

Algunos ejemplos no limitantes del trabajo en caliente son forja, laminación y trefilado.Some non-limiting examples of hot work are forging, rolling and wire drawing.

Cuando la pieza fundida se trabaja en caliente en una barra cilíndrica, la barra se trepana en la etapa 102. Una máquina de perforación o corte realiza un orificio en la barra cilíndrica, preferentemente un orificio pasante con sección transversal circular. En las realizaciones en las que el trabajo en caliente -Etapa 101- produce una pieza de trabajo de forma pretubular, la pieza de trabajo se ve sometida a un proceso de mecanizado de su diámetro interno en la etapa 103. Después de la etapa 102 o la etapa 103, se obtiene una pieza de trabajo tubular.When the casting is hot worked on a cylindrical bar, the bar is climbed in step 102. A drilling or cutting machine makes a hole in the cylindrical bar, preferably a through hole with circular cross-section. In the embodiments in which the hot work - Stage 101 - produces a workpiece pre-tubularly, the workpiece is subjected to a machining process of its internal diameter in step 103. After step 102 or step 103, a tubular workpiece is obtained.

En la etapa 104, la pieza de trabajo tubular se somete al trabajo en frío: la pieza de trabajo se deforma plásticamente a una temperatura por debajo de su temperatura de recristalización. En particular, en la etapa 104 las paredes de la pieza de trabajo se reducen y se aumenta la longitud del tubo producido.In step 104, the tubular workpiece is subjected to cold work: the workpiece is plastically deformed at a temperature below its recrystallization temperature. In particular, in step 104 the walls of the workpiece are reduced and the length of the tube produced is increased.

Algunos ejemplos no limitantes del trabajo en frío son laminación a paso de peregrino y conformación por estirado. En estos casos, el mandril de la máquina de conformación por estirado o de laminación a paso de peregrino sujeta la pieza de trabajo por medio del orificio formado en la etapa 102 o mecanizado en la etapa 103 de modo que la pieza de trabajo tubular se puede someter a las deformaciones producidas por la máquina.Some non-limiting examples of cold work are pilgrim's lamination and stretch forming. In these cases, the mandrel of the stretch forming machine or pilgrim lamination holds the workpiece by means of the hole formed in step 102 or machined in step 103 so that the tubular workpiece can be subject to deformations produced by the machine.

La Figura 1B es un diagrama de flujo 110 que representa las etapas de un método para producir un tubo de acuerdo con otra realización.Figure 1B is a flow chart 110 depicting the steps of a method of producing a tube according to another embodiment.

El diagrama de flujo 110 comprende las etapas 101, 102, 103 y 104 que corresponden al trabajo en caliente, trepanado, mecanizado y trabajo en frío, respectivamente, como se ha descrito anteriormente con respecto a diagrama de flujo 100.Flowchart 110 comprises steps 101, 102, 103 and 104 that correspond to hot work, creeping, machining and cold work, respectively, as described above with respect to flow chart 100.

El método de la Figura 1B comprende además la etapa 105: fundición, en la que una aleación de acero inoxidable se funde y se vierte en un molde. El acero inoxidable se deja secar formando la pieza fundida, que puede tomar la forma de, por ejemplo, un lingote o una barra. El volumen de acero inoxidable en la pieza fundida puede determinar la cantidad máxima de acero que se puede utilizar para la producción del tubo, puesto que, por lo general, no se añade acero después, más bien, se retira un poco del acero durante una o más etapas sucesivas 101-104 del método.The method of Figure 1B further comprises step 105: foundry, in which a stainless steel alloy is melted and poured into a mold. The stainless steel is allowed to dry forming the cast, which can take the form of, for example, an ingot or a bar. The volume of stainless steel in the casting can determine the maximum amount of steel that can be used for the production of the tube, since, generally, no steel is added afterwards, rather, a little of the steel is removed during a or more successive steps 101-104 of the method.

A continuación, la pieza fundida se somete, al menos, a un trabajo en caliente (etapa 101), trepanado (etapa 102) o mecanizado del diámetro interno (etapa 103), y al trabajo en frío (etapa 104).Then, the castings are subjected to at least hot work (step 101), trepanning (step 102) or machining of the internal diameter (step 103), and cold work (step 104).

La pieza fundida y/o la pieza de trabajo sometidas a los métodos descritos con respecto a los diagramas de flujo 100, 110 comprenden una aleación de acero inoxidable, siendo la aleación de acero inoxidable una aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico que es, preferentemente, acero inoxidable dúplex o acero inoxidable súperdúplex.The cast and / or workpiece subjected to the methods described with respect to flowcharts 100, 110 comprise a stainless steel alloy, the stainless steel alloy being an austenitic-ferritic stainless steel alloy which is preferably , duplex stainless steel or super duplex stainless steel.

La Figura 1C muestra el diagrama de flujo 120 que corresponde a un método de acuerdo con otra realización de la invención.Figure 1C shows the flowchart 120 corresponding to a method according to another embodiment of the invention.

La realización comprende las etapas 101, 102, 103 y 104 que corresponden al trabajo en caliente, trepanado, mecanizado y trabajo en frío, respectivamente, y comprende además el templado -etapa 106- que tiene lugar después de la etapa 101, y antes de la etapa 102 o la etapa 103.The embodiment comprises stages 101, 102, 103 and 104 corresponding to hot work, trembling, machining and cold work, respectively, and further comprising the tempering-stage 106-which takes place after stage 101, and before stage 102 or stage 103.

En la etapa 106, la pieza de trabajo de forma pretubular o la barra cilíndrica se enfrían rápidamente, de modo que la estructura interna obtenida en la etapa 101 se mantiene en gran parte. Por lo tanto, el enfriamiento rápido reduce la cantidad de las transformaciones de fase que pueden ocurrir en la pieza de trabajo o barra y, en particular, en su superficie después del trabajo en caliente.In step 106, the pre-tubular workpiece or the cylindrical bar is rapidly cooled, so that the internal structure obtained in step 101 is largely maintained. Therefore, rapid cooling reduces the amount of phase transformations that can occur in the workpiece or bar and, in particular, on its surface after hot work.

La Figura 1D es un diagrama de flujo 130 de acuerdo con otra realización de la invención.Figure 1D is a flow chart 130 according to another embodiment of the invention.

En primer lugar una pieza fundida de acero inoxidable se funde -etapa 105-. Con el trabajo en caliente -etapa 101-, la pieza fundida se deforma de tal manera que su microestructura cambia y, en consecuencia, sus propiedades mecánicas se ven también alteradas. La pieza de trabajo resultante se templa -etapa 105- a fin de mantener las propiedades mecánicas alteradas, y se somete después a trepanado -etapa 102- a fin de formar un orificio en su interior o se mecaniza -etapa 103- con el fin de volver a formar el orificio interior. La pieza de trabajo tubular obtenida se deforma a continuación, en un proceso de trabajo en frío reduciendo las paredes y aumentando la longitud del tubo -etapa 104.First, a stainless steel cast piece melts-stage 105-. With hot work - stage 101 - the cast is deformed in such a way that its microstructure changes and, consequently, its mechanical properties are also altered. The resulting workpiece is tempered - stage 105 - in order to maintain the altered mechanical properties, and then subjected to trepanning - stage 102 - in order to form a hole inside it or machined - stage 103 - in order to re-form the inner hole. The tubular workpiece obtained is then deformed, in a cold work process reducing the walls and increasing the length of the tube-stage 104.

Los tubos producidos en algunas de estas realizaciones tienen una longitud mayor que 5 m. En algunas de estas realizaciones, la longitud de los tubos producidos es de más de 10 m. Y en algunas de estas realizaciones, la longitud de los tubos producidos es de más de 12 m. Estos tubos pueden presentar un diámetro externo mayor que o igual a 252 mm, preferentemente mayor que o igual a 200 mm, y preferentemente mayor que o igual a 250 mm; También puede presentar una pared de espesor medio mayor que o igual a 2,8 mm, y menor que o igual a 70 mm, y preferentemente mayor que o igual a 12 mm y menor o igual a 39 mm.The tubes produced in some of these embodiments have a length greater than 5 m. In some of these embodiments, the length of the tubes produced is more than 10 m. And in some of these embodiments, the length of the tubes produced is more than 12 m. These tubes may have an external diameter greater than or equal to 252 mm, preferably greater than or equal to 200 mm, and preferably greater than or equal to 250 mm; It can also have a wall of medium thickness greater than or equal to 2.8 mm, and less than or equal to 70 mm, and preferably greater than or equal to 12 mm and less than or equal to 39 mm.

La Figura 2 muestra una máquina de conformación por estirado 200. La pieza de trabajo 201 que tiene una geometría tubular se coloca sobre el mandril 202 de la máquina, y se mantiene en su lugar con un portabrocas de mordazas 203. El portabrocas de mordaza 203 hace que la pieza de trabajo 201 gire de acuerdo con el movimiento de giro del motor -un mandril 202 (no ilustrado) proporciona dicho movimiento de giro-. La máquina 200 comprende además un carro 204 en el que se dispone una pluralidad de rodillos 205a-205d en una configuración equidistante con una diferencia de fase progresiva de 90° entre los rodillos 205a-205d.Figure 2 shows a stretch forming machine 200. The workpiece 201 having a tubular geometry is placed on the mandrel 202 of the machine, and held in place with a jaw chuck 203. The jaw chuck 203 causes the workpiece 201 to rotate in accordance with the motor's turning movement - a mandrel 202 (not shown) provides said turning movement. The machine 200 further comprises a carriage 204 in which a plurality of rollers 205a-205d are arranged in an equidistant configuration with a progressive phase difference of 90 ° between the rollers 205a-205d.

Tanto el mandril 202 como la pluralidad de rodillos 205a-205d incluyen movimientos de giro durante la operación de la máquina 200 de tal manera que la pieza de trabajo 201, a medida que pasa por el conjunto de rodillos 205a-205d, tiene su diámetro externo reducido, lo que a su vez provoca una reducción del espesor de sus paredes, y su longitud aumenta a lo largo del eje se ilustra en la Figura.Both the mandrel 202 and the plurality of rollers 205a-205d include rotational movements during the operation of the machine 200 such that the workpiece 201, as it passes through the roller assembly 205a-205d, has its external diameter reduced, which in turn causes a reduction in the thickness of its walls, and its length increases along the axis is illustrated in the Figure.

En la máquina de conformación por estirado 200, hay hasta 10 grados de libertad que se ajustan y controlan durante la producción de tubos: el giro del mandril 202, el giro de cada uno de los cuatro rodillos 205a-205d, la posición de cada uno de los cuatro rodillos 205a-205d en relación con la pieza de trabajo 201 o mandril 202 -ajustes de posición horizontal de los rodillos 205b y 205d, y ajustes de posición vertical de los rodillos 205a y 205c-, y la distancia de la porción del mandril entre el portabrocas de mordaza 203 y el carro 204.In the stretch forming machine 200, there are up to 10 degrees of freedom that are adjusted and controlled during the production of tubes: the rotation of the mandrel 202, the rotation of each of the four rollers 205a-205d, the position of each of the four rollers 205a-205d in relation to the workpiece 201 or mandrel 202 - horizontal position adjustments of the rollers 205b and 205d, and vertical position adjustments of the rollers 205a and 205c-, and the distance of the portion of the mandrel between jaw chuck 203 and carriage 204.

En algunas realizaciones, la máquina de conformación por estirado comprende dos, tres, seis o más rodillos y, en consecuencia, la máquina puede presentar más o menos grados de libertad. En estas otras realizaciones, los rodillos pueden también disponerse siguiendo diferencias de fase constante con respecto a una circunferencia imaginaria a lo largo de la que se distribuyen los rodillos; las diferencias de fase constantes corresponden a 360° dividido entre el número de rodillos en el carro. In some embodiments, the stretch forming machine comprises two, three, six or more rollers and, consequently, the machine may have more or less degrees of freedom. In these other embodiments, the rollers can also be arranged following constant phase differences with respect to an imaginary circumference along which the rollers are distributed; Constant phase differences correspond to 360 ° divided by the number of rollers in the car.

El carro 204 se mueve hacia el portabrocas de mordaza 203, y los rodillos 205a-205d, que giran en una dirección contraria al movimiento de giro del mandril 202 y la pieza de trabajo 201, proporcionan fuerzas en las direcciones axial, radial y tangencial. Aunque los rodillos aplican una fuerza de compresión sobre la pieza de trabajo 201, el carro 204 debe hacer frente y resistir las fuerzas aplicadas por los rodillos 205a-205d. Por tanto, estas fuerzas -principalmente aquellas en las direcciones axial y radial, puesto que la componente tangencial es mucho más pequeña que las otras dos- determinan los requisitos estructurales del carro 204.The carriage 204 moves towards the jaw chuck 203, and the rollers 205a-205d, which rotate in a direction opposite to the turning movement of the mandrel 202 and the workpiece 201, provide forces in the axial, radial and tangential directions. Although the rollers apply a compressive force on the workpiece 201, the carriage 204 must face and resist the forces applied by the rollers 205a-205d. Therefore, these forces - mainly those in the axial and radial directions, since the tangential component is much smaller than the other two - determine the structural requirements of the carriage 204.

Los rodillos se pueden desplazar axialmente entre sí permitiendo tres configuraciones de rodillo diferentes, dependiendo de los requisitos del proceso. Un desplazamiento axial hasta la línea de cero permite velocidades de alimentación de conformación más rápidas. Un desplazamiento axial que es cuatro veces diferente, uno para cada rodillo, permite mayor precisión y perfectas calidades superficiales combinadas con tasas de reducción de altura. El punto medio, un desplazamiento axial a modo par permite operaciones de conformación por estirado más fuertes lo que significa mayores reducciones, debido a que cada rodillo de conformación del par funciona como un contra­ cojinete y toma la fuerza del rodillo opuesto. El resultado es una carrera perfecta a altas velocidades de alimentación.The rollers can be moved axially with each other allowing three different roller configurations, depending on the process requirements. An axial displacement to the zero line allows faster shaping feed rates. An axial displacement that is four times different, one for each roller, allows greater precision and perfect surface qualities combined with height reduction rates. The midpoint, an axial displacement evenly allows stronger stretching operations, which means greater reductions, because each torque forming roller functions as a counter bearing and takes on the strength of the opposite roller. The result is a perfect run at high feed speeds.

La Figura 3 muestra una máquina de conformación por estirado 300 en una vista en 2D. De manera similar a la máquina 200 de la Figura 2, el mandril 302 sostiene la pieza de trabajo 301, y el portabrocas de mordaza 303 que sostiene también la pieza de trabajo 301 hace que la pieza de trabajo gire de acuerdo con el movimiento de giro del mandril 302.Figure 3 shows a stretch forming machine 300 in a 2D view. Similar to the machine 200 of Figure 2, the mandrel 302 holds the workpiece 301, and the jaw chuck 303 which also holds the workpiece 301 causes the workpiece to rotate according to the turning movement of mandrel 302.

A medida que el carro 304 se mueve hacia el portabrocas de mordaza 303, los rodillos 305a, 305b aplican una fuerza de compresión a la pieza de trabajo 301 y producen de forma incremental un tubo más largo y con paredes más finas.As the carriage 304 moves toward the jaw chuck 303, the rollers 305a, 305b apply a compressive force to the workpiece 301 and incrementally produce a longer tube with thinner walls.

La existencia de tantos grados de libertad en la máquina de conformación por estirado -y máquina, por extensión, el proceso correspondiente- hace de su operación una tarea compleja. Con este fin, un control numérico por ordenador gestiona todo el proceso y la operación de tal manera que los tubos producidos presentan, a través de todo su volumen, las propiedades mecánicas y microestructurales buscadas en el menor número de pasadas posibles. En este sentido, el control numérico por ordenador puede ajustar los parámetros relacionados con los grados de libertad antes mencionados de manera que las fuerzas axial y radial de los rodillos 305a, 305b deformen plásticamente la parte interna de la pieza de trabajo 201 a fin de generar fuerzas de compresión dentro de su estructura.The existence of so many degrees of freedom in the forming machine by stretching - and machine, by extension, the corresponding process - makes its operation a complex task. To this end, a computer numerical control manages the entire process and operation in such a way that the tubes produced have, throughout their volume, the mechanical and microstructural properties sought in the least possible number of passes. In this sense, the computer numerical control can adjust the parameters related to the aforementioned degrees of freedom so that the axial and radial forces of the rollers 305a, 305b plastically deform the inner part of the workpiece 201 in order to generate compression forces within its structure.

Es de particular relevancia determinar una relación apropiada entre la velocidad 311 a la que el carro 304 se mueve hacia el portabrocas de mordaza 303 y la velocidad de giro 312 del mandril 302. Si esta relación es demasiado alta, los rodillos 305a, 305b no pueden deformar adecuadamente la pieza de trabajo 301. Por el contrario, si la relación es demasiado pequeña, el tiempo que tarda en procesarse la pieza de trabajo 301 puede ser innecesariamente largo. También es conveniente para ajustar el ángulo de ataque 310 de los rodillos 305a, 305b, es decir, el ángulo relativo entre los rodillos, 305a 305b y la pieza de trabajo 301, a medida que se está conformando por estirado. El ángulo de ataque 310 puede oscilar entre 6° y 45° (incluyéndose los puntos finales en el intervalo de posibles valores). Ángulos demasiado pronunciados de ataque pueden también dar lugar a deformaciones irregulares de la pieza de trabajo 301.It is of particular relevance to determine an appropriate relationship between the speed 311 at which the carriage 304 moves towards the jaw chuck 303 and the rotation speed 312 of the mandrel 302. If this ratio is too high, the rollers 305a, 305b cannot properly deform workpiece 301. On the contrary, if the ratio is too small, the time it takes to process workpiece 301 may be unnecessarily long. It is also convenient to adjust the angle of attack 310 of the rollers 305a, 305b, that is, the relative angle between the rollers, 305a 305b and the workpiece 301, as it is being shaped by stretching. The angle of attack 310 can range between 6 ° and 45 ° (including endpoints in the range of possible values). Overly pronounced angles of attack can also lead to irregular deformations of workpiece 301.

Preferentemente, el extremo de la pieza de trabajo 301 que va a estar primero en contacto con los rodillos 305a, 305b tiene los bordes de su abertura achaflanados de manera que los rodillos no se deforman la pieza de trabajo de forma irregular, lo que podría hacer que el tubo se vuelva inutilizable puesto que las propiedades mecánicas de esa parte del tubo pueden ser diferentes del resto del tubo.Preferably, the end of the workpiece 301 that will first be in contact with the rollers 305a, 305b has the edges of its opening chamfered so that the rollers do not deform the workpiece irregularly, which could do that the tube becomes unusable since the mechanical properties of that part of the tube may be different from the rest of the tube.

La conformación por estirado no solo cambia la forma de la pieza de trabajo, también cambia su microestructura: los granos resultantes pueden orientarse y tienen un tamaño fino homogéneo, ambos de los que proporcionan propiedades mecánicas mejoradas.Stretch shaping not only changes the shape of the workpiece, it also changes its microstructure: the resulting grains can be oriented and have a homogeneous fine size, both of which provide improved mechanical properties.

La Figura 4 muestra la microestructura de un tubo producido con un método de acuerdo con una realización de la invención. El tubo comprende una aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico con una fase de austenita 401 y una fase de ferrita 402. En algunas realizaciones, la aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico es un acero inoxidable dúplex. En algunas otras realizaciones, la aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico es un acero inoxidable súper-dúplex.Figure 4 shows the microstructure of a tube produced with a method according to an embodiment of the invention. The tube comprises an austenitic-ferritic stainless steel alloy with an austenite phase 401 and a ferrite phase 402. In some embodiments, the austenitic-ferritic stainless steel alloy is a duplex stainless steel. In some other embodiments, the austenitic-ferritic stainless steel alloy is a super-duplex stainless steel.

En promedio, la separación de las fases de austenita 401 es de aproximadamente 30 micrómetros o menos, lo que es conveniente para resistir los fenómenos HISC. Tal separación se puede observar utilizando el segmento ilustrado 403, que es equivalente a 30 gm.On average, the separation of austenite phases 401 is approximately 30 micrometers or less, which is convenient for resisting HISC phenomena. Such separation can be observed using the illustrated segment 403, which is equivalent to 30 gm.

En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (tales como "comprendiendo", etc.) no debe entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir elementos, etapas, etc. In this text, the term "comprises" and its derivations (such as "understanding", etc.) should not be understood in an exclusive sense, that is, these terms should not be construed as excluding the possibility that what is described and define may include elements, stages, etc.

La invención, obviamente, no se limita a la una o más realizaciones específicas descritas en la presente memoria, sino que también abarca cualquier variación que pueda considerarse por cualquier persona experta en la materia (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones. The invention is obviously not limited to the one or more specific embodiments described herein, but also encompasses any variation that may be considered by any person skilled in the art (for example, in terms of the choice of materials, dimensions , components, configuration, etc.), within the scope of the invention as defined in the claims.

Claims (12)

REIVINDICACIONES 1. Un método (100, 110, 120, 130) para producir un tubo de una aleación de acero inoxidable, comprendiendo el método:1. A method (100, 110, 120, 130) for producing a tube of a stainless steel alloy, the method comprising: (a) trabajar en caliente (101) una pieza fundida de acero inoxidable hasta convertirla en una pieza de trabajo de forma pretubular o en una barra cilíndrica, teniendo la pieza de trabajo de forma pretubular una forma tubular; (b) trepanar (102) la barra cilíndrica o mecanizar (103) el diámetro interno de la pieza de trabajo de forma pretubular para obtener una pieza de trabajo tubular (201, 301); y(a) hot working (101) a stainless steel cast piece until it becomes a pre-tubular work piece or a cylindrical bar, the pre-tubular work piece having a tubular shape; (b) climbing (102) the cylindrical bar or machining (103) the internal diameter of the workpiece pre-tubularly to obtain a tubular workpiece (201, 301); Y (c) trabajar en frío (104) la pieza de trabajo tubular (201, 301).(c) cold work (104) the tubular workpiece (201, 301). 2. El método (120, 130) de la reivindicación 1, en donde:2. The method (120, 130) of claim 1, wherein: el método comprende además (d) templar (106) la pieza de trabajo de forma pretubular o la barra cilíndrica; y (d) se realiza después de (a).The method further comprises (d) tempering (106) the pre-tubular workpiece or the cylindrical rod; and (d) is performed after (a). 3. El método (120, 130) de la reivindicación 2, en el que (d) el templado (106) de la pieza de trabajo de forma pretubular o de la barra cilíndrica se realiza con agua a una temperatura no superior a 50 °C, y preferentemente no superior a 35°C.3. The method (120, 130) of claim 2, wherein (d) tempering (106) of the pre-tubular workpiece or of the cylindrical bar is performed with water at a temperature not exceeding 50 ° C, and preferably not higher than 35 ° C. 4. El método (110, 130) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:4. The method (110, 130) of any of the preceding claims, wherein: el método comprende además (e) fundir (105) la pieza fundida de acero inoxidable; ythe method further comprises (e) melting (105) the stainless steel cast; Y (e) se realiza antes de (a).(e) is done before (a). 5. El método (100, 110, 120, 130) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la aleación de acero inoxidable es una aleación de acero inoxidable austenítico-ferrítico.5. The method (100, 110, 120, 130) of any of the preceding claims, wherein the stainless steel alloy is an austenitic-ferritic stainless steel alloy. 6. El método (100, 110, 120, 130) de la reivindicación 5, en el que la aleación de acero inoxidable es acero inoxidable dúplex o acero inoxidable súper-dúplex.6. The method (100, 110, 120, 130) of claim 5, wherein the stainless steel alloy is duplex stainless steel or super-duplex stainless steel. 7. El método (100, 110, 120, 130) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el trabajo en caliente comprende uno de: laminado, forjado y una combinación de los mismos.7. The method (100, 110, 120, 130) of any of the preceding claims, wherein the hot work comprises one of: rolling, forging and a combination thereof. 8. El método (100, 110, 120, 130) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además (f) recocer por solubilización la pieza de trabajo de forma pretubular o la barra cilíndrica, a una temperatura entre 1030 °C y 1120 °C.8. The method (100, 110, 120, 130) of any of the preceding claims, further comprising (f) annealing the workpiece pre-tubularly or the cylindrical bar, at a temperature between 1030 ° C and 1120 ° C. 9. El método (100, 110, 120, 130) de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además (f) recocer por solubilización la pieza de trabajo tubular (201, 301), y en el que (f) se realiza en al menos uno de los siguientes: después (b) y antes de (c), y después (c).9. The method (100, 110, 120, 130) of any of claims 1-7, further comprising (f) annealing the tubular workpiece (201, 301) by solubilization, and wherein (f) is perform at least one of the following: after (b) and before (c), and after (c). 10. El método (100, 110, 120, 130) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que:10. The method (100, 110, 120, 130) of any of the preceding claims, wherein: el método comprende además (g) calentar la pieza fundida de acero inoxidable a una temperatura superior a 1000 °C, y preferentemente superior a 1200 °C; yThe method further comprises (g) heating the stainless steel cast to a temperature greater than 1000 ° C, and preferably greater than 1200 ° C; Y (g) se realiza antes de (a).(g) is done before (a). 11. El método (100, 110, 120, 130) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el trabajo en frío (104) comprende uno de: conformación por estirado y laminación a paso de peregrino.11. The method (100, 110, 120, 130) of any of the preceding claims, wherein the cold work (104) comprises one of: stretch forming and pilgrimage lamination. 12. El método (100, 110, 120, 130) de la reivindicación 11, en el que el trabajo en frío (104) comprende la conformación por estirado, y la conformación por estirado reduce, al menos, el espesor de las paredes de la pieza de trabajo (201, 301) en un 70 % en una pasada. 12. The method (100, 110, 120, 130) of claim 11, wherein the cold work (104) comprises stretching forming, and stretching forming reduces, at least, the thickness of the walls of the work piece (201, 301) by 70% in one pass.
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