ITVA20130061A1 - Lega invecchiante base nichel contenente cromo, molibdeno, niobio, titanio; avente alte caratteristiche meccaniche ed elevata resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi che si possono incontrare nei pozzi per l'estrazione di petrolio e gas nat - Google Patents
Lega invecchiante base nichel contenente cromo, molibdeno, niobio, titanio; avente alte caratteristiche meccaniche ed elevata resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi che si possono incontrare nei pozzi per l'estrazione di petrolio e gas natInfo
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Description
TITOLO: Lega invecchia base Nichel contenente Cromo, Molibdeno, Niobio, Htanio avente alte caratteristiche meccaniche ed elevata resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi che si possono incontrare nei pozzi per l'estrazione di petrolio e gas naturale anche ad elevate profondità.
DESCRIZIONE
Scopo dell'Invenzione
Negli ultimi anni, a seguito dell'espandersi in maniera significativa della richiesta energetica, per l'industria estrattiva del petrolio si è presentato il problema di ricercare il petrolio a sempre più elevate profondità sia sulla terraferma che sul fondo marino.
Contemporaneamente sono state incrementate anche le dimensioni dei manufatti, arrivando fino a 18 pollici(460 mm); tale incremento ha costretto i produttori a più che raddoppiare le dimensioni dei lingotti di partenza, che per le composizioni chimiche in gioco hanno presentato un problema non di poco conto.
Le esigenze impiantistiche dell'industria estrattiva ha spinto i produttori di leghe, utilizzate tradizionalmente, ad incrementare in maniera significativa [10-15%] le proprietà meccaniche delle leghe standard [N07718-N07716-N07725] agendo prevalentemente sui trattamenti termici di invecchiamento che purtroppo non sono indifferenti per le proprietà corrosionistiche delle leghe stesse.
La Foroni S.p.A., dopo aver lavorato per alcuni anni intorno al processo di trasformazione in modo da ottimizzarlo e renderlo ripetitivo attraverso l'utilizzo di macchinari sofisticati, è giunta alla conclusione che per soddisfare le attuali esigenze della industria estrattiva del petrolio era necessario incidere sulla composizione chimica della lega in modo da ottenere caratteristiche meccaniche elevate senza inficiare la
microstruttura e la resistenza alla corrosione anche per manufatti di dimensioni notevoli.
Descrizione dell'invenzione
la lega, oggetto dell'Invenzione, viene fusa al forno elettrico ad arco, affinata in A.O.D.f Argon Oxygen Decarburization) al fine di ottenere una desolforazione molto spinta, una desossidazione accurata ed un intervallo analitico molto ristretto per garantire ripetibilità delle caratteristiche meccaniche e corrosionistiche.
il processo di affinazione viene completato da una delle seguenti operazioni:
- ulteriore elaborazione dell'acciaio liquido al V.I.D.P.
(Vacuum Induction Degassing and Pouring)
- colaggio in sorgente in lingottiere idonee per la successiva forgiatura
- colaggio in sorgente di lingotti destinati alla successiva rifusione V.A. R. / E.S. R. (Vacuum Arch Remelting /Electro Slag Remelting )
I lingotti prodotti alla fine del processo A.O.D. o V.I.D.P. o V.A.R. o E.S.R. vengono sottoposti ad appropriato trattamento termico di omogeneizzazione e quindi trasformati in blumi mediante l'utilizzo di una pressa a forgiare avente due manipolatori integrati, completamente automatizzata e programmabile sia per l'entità che per la velocità di deformazione per ogni passata.
I blumi, dopo molatura intermedia, vengono trasformati in billette/barre mediante l'uso di una pressa idraulica a 4 mazze sincronizzate con doppio manipolatore e/o laminatoio di nuova concezione.
Anche questi due impianti sono automatizzati e programmabili.
Gli impianti di trasformazione a caldo, studiati ad hoc per prodotti lunghi, permettono di lavorare all'interno di stretti intervalli di temperatura in modo da avere un ottimo controllo della uniformità' del grano ed evitare la precipitazione di fasi deleterie soprattutto per la resistenza alla corrosione negli ambienti in cui i manufatti, ricavati dalla lega oggetto dell'invenzione, sono destinata a lavorare.
La lega, oggetto dell'invenzione, contiene mediamente le seguenti percentuali in peso degli elementi base : Ni = 58% ; Cr=21.5% ; Mo = 5.8% Nb = 4.8% ; Ti = 0.9% , Al = 0.4% ; Fe = 8%.
La lega dopo trasformazione a caldo nell'intervallo di temperatura 1000-1160 °C e sol ubi lizzata nell'intervallo 1030°-1080°C presenta tipicamente le caratteristiche meccaniche riportate in Tab.l
La lega, dopo solubilizzazione come al precedente punto, se invecchiata nell'intervallo di temperatura 730<a>-770°C per 4 - 8 ore e raffreddata alTaria presenta tipicamente le caratteristiche meccaniche di cui alla tab.2 e i dati di resistenza alla corrosione intergranulare [Tab.4 ] e di pitting [ Tab.5 ].
La lega dopo un secondo invecchiamento a 600 ° - 640°C per un tempo variabile tra 4 -8 ore , seguito da raffreddamento all'aria, presenta le caratteristiche meccaniche di cui alle tab.3 e i dati di resistenza alla corrosione intergranulare di cui alle Tab. 4-5
I risultati dei test corrosionistici (SSC:Sulfide Stress Cracking -SCCStress Corrosion Cracking ) come da Tab.6 consentiranno l'inclusione della lega nella Nace Standard MR 0175/ISO 15156-3 (2009)
I risultati dei di SSR (Slow Strain Rate) come da Tab. 7 mostrano la ridotta sensibilità della lega al fenomeno di infragilimento da idrogeno ( hydrogen embrittlement).
I risultati dei test meccanici e quelli dei test corrosionistici, corroborati dalle microstrutture caratteristiche, come da allegati 1-2, mostrano come tale lega possa soddisfare le esigenze della industria estrattiva del petrolio ad elevate profondità [deep wells] e in ambienti molto aggressivi.
Tab. 4 [ test di resistenza alla corrosione intergranulare G28A - Huey test delle Leghe: AF.955-N07718-N07716-N09925-N09935]
Tab.S [test di resistenza alla corrosione da pitting ( G48A ) delle leghe:] [AF.9S5-N07718-N0771 6-N09925-N09935]
Tab.6 [ test Noce SSC - SCC sulla lega AF.955]
Pp= pressione parziale
AG=accoppiamento galvanico
NR=no rottura
Tab.7 [ test di sensibilità all'infragilimento da idrogeno ( SSR ) delle leghe: A F.955-N07718-N07716-N09925-N09935 ]
Confrontando le microstrutture caratteristichefallegati 1-2) , i risultati dei test di corrosione intergranulare, di pitting, di SSC, SCC, SSR con quelle ottenute sulle leghe tradizionali (N07718-N07716-N07725) si può chiaramente vedere quali miglioramenti siano stati ottenuti con l'introduzione di questo innovativo bilanciamento analitico degli elementi leganti, accompagnato da accurate e originali metodologie di trattamento termico.
(allegato 1) (allegato 2)
Claims (1)
- TITOLO: Lesa invecchiante base Nichel contenente Cromo, Molibdeno, Niobio, Titanio avente alte caratteristiche meccaniche ed elevata resistenza alla corrosione in ambienti aggressivi che si possono incontrare nei pozzi per l 'estrazione di petrolio e gas naturale anche ad elevate profondità. Rivendicazioni l.Lega base nichel contenente cromo, molibdeno, niobio, titanio, resistente alla corrosione, avente la seguente composizione chimica espressa in percento in peso C- 0.030 max Si= 0.50 max Mn= 0.50 max Cr= 20.0-24.0 Ni= 55.0- 60.0 Mo= 5.5 — 7.0 S= 0.005 max P= 0.015 max Cu=1.0max Co= 1.0 max Al= 0.80 max Ti=0.50— 1.50 Nb=4.0-5.5 Fe= resto 2. Lega avente composizione chimica come da rivendicazione N°l, forgiata e/o laminata, solubilizzata nell'intervallo 1030°- 1080°C per 1-4 ore e raffreddata in acqua presenti un carico di snervamento (Rs 0.2%) a temperatura ambiente superiore a 350 MPa %Mn=0.20 max , %Cr= 21.0-23, %Ni=S7.0-59.0, %Mo= 5.5-6.0, %AI=0.30-0.60, %Ti= 0.70-1.0, %Nb= 4.5-5.0, %Fe= 5min 4. Lega in accordo a rivendicazioni N°1 e N° 3 forgiata e/o laminata, che abbia un carico di snervamento(Rs0.2%) a temperatura ambiente superiore a 900 MPa, una resistenza alla corrosione di SSCfSulfide Stress Cracking) , SCCfStress Corrosion Cracking) e presenti una sostanziale indifferenza aH'infragilimento da idrogeno quando viene solubilizzata nell'intervallo di temperatura 1030°-1080°C per 1-4 ore, raffreddata in acqua e invecchiata mediante il seguente trattamento termico: mantenimento del manufatto per un tempo variabile tra 4 e 8 ore nell'intervallo di temperatura compreso tra 730°C e 770°C, seguito da raffreddamento all'aria. 5. Lega in accordo a rivendicazioni n°l e n° 3 forgiata e/o laminata, che abbia un carico di snervamento(Rs0.2% ) a temperatura ambiente superiore a 970 MPa e una resistenza alla corrosione di SSCfSulfide Stress Cracking), SCCfStress Corrosion Cracking) e sia sostanzialmente indifferente aH'infragilimento da idrogeno quando viene solubilizzata nell'intervallo di temperatura 1030-1080°C per 1-4 ore, raffreddata in acqua e invecchiata mediante il seguente trattamento termico: mantenimento del manufatto per un tempo variabile tra 4 e 8 ore nell'intervallo di temperatura compreso tra 730°C e 770°C, raffreddamento all'aria e nuovamente riscaldato a temperatura compresa tra 600°C e 640°C e mantenuto a temperatura per un periodo compreso tra 4-8 ore seguito da raffreddamento all'aria .
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