MX2010010435A

MX2010010435A - Acero inoxidable usado para material tubular destinado a pozos petroleros.

Info

Publication number: MX2010010435A
Application number: MX2010010435A
Authority: MX
Inventors: Kunio Kondo; Hisashi Amaya; Hideki Takabe; Taro Ohe
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-11-05
Also published as: BRPI0909042A2; EP2256225A4; US20110014083A1; EP2256225B1; EP2256225A1; CA2717104A1; WO2009119048A1; BRPI0909042B1; AU2009230545B2; AU2009230545A1; JPWO2009119048A1; AR070745A1; CA2717104C; RU2449046C1; BRPI0909042B8; JP4577457B2; CN101981215A; ES2674255T3

Abstract

Un acero inoxidable usado para un material tubular para pozos petroleros que incluye, en porcentaje por masa, 0.001% a 0.05% de C, 0.05% a 1% de Si, cuando mucho 2% de Mn, cuando mucho 0.03% de P, menos de 0.002% de S, 16% a 18% de Cr, 3.5% a 7% de Ni, más de 2% y cuando mucho 4% de Mo, 1.5% a 4% de Cu, 0.001% a 0.3% de tierras raras, 0.001% a 0.1% de sol. De Al, 0.0001% a 0.01% de Ca, cuando mucho 0.05% de O, y cuando mucho 0.05% de N, y el resto que consta de Fe e impurezas. El acero inoxidable de acuerdo con la invención incluye REM y por lo tanto tiene una alta resistencia a la SCC en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura.

Description

ACERO INOXIDABLE USADO PARA MATERIAL TUBULAR DESTINADO A POZOS PETROLEROS Campo Técnico La presente invención trata sobre un acero inoxidable y de manera más específica a acero inoxidable que se usa en material tubular destinado a pozos petroleros para su uso en pozos de gas o pozos petroleros. Técnica anterior El petróleo o gas natural que se producen en los pozos petroleros o pozos de gas contienen gas corrosivo relacionado tal como el gas de dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. Por lo tanto, los materiales tubulares para pozos petroleros usados para producir petróleo o gas' natural necesitan una alta resistencia a la corrosión. El acero de carbono o el acero de baja aleación se han usado como acero para materiales tubulares para pozos petroleros. Como los materiales se han comenzado a usar en un fuerte medio corrosivo en un pozo petrolero o un pozo de gas, se ha utilizado el acero inoxidable martensítico SUS420 (acero con base de Cr 13%) que tiene un contenido de Cr de 13% o el acero inoxidable que tiene una alta resistencia a la corrosión como el acero con base de Cr 13% mejorado producido al añadir Ni a un acero con base de Cr 13%. De forma reciente, la perforación profunda de los pozos de gas o de petróleo ha creado una demanda para que los materiales tubulares para pozos petroleros tengan una mayor resistencia para dichos pozos profundos de gas o petróleo. Además, en un pozo profundo de gas o petróleo, se crea un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura, tan alta como 150 °C o más que incluye el sulfuro de hidrógeno y el gas de dióxido de carbono, y se requiere una aún mayor resistencia a la corrosión que el material tubular para pozos petroleros convencional . En un medio de solución acuosa de cloruro a alta temperatura que incluye el sulfuro de hidrógeno y el gas de dióxido de carbono, se puede usar acero inoxidable de dos fases que tenga resistencia a la corrosión y una resistencia aún mayor a la del acero inoxidable convencional. Sin embargo, el acero inoxidable de dos fases contiene una gran cantidad de materiales de aleación y por lo tanto el costo de fabricación es alto. JP 2005 - 336595 A (en adelante conocida como "Documento de Patente 1"), JP 2006 - 16637 A (en adelante conocida como "Documento de Patente 2"), y JP 2007 - 332442 A (en adelante conocida como "Documento de Patente 3"), proponen el uso de tubos de acero inoxidable que contiene menos materiales de aleación que el acero inoxidable de dos fases y que tiene una alta resistencia y alta resistencia a la corrosión en un medio de solución acuosa de cloruro a alta temperatura que incluye gas de dióxido de carbono. Cada uno de los tubos de acero inoxidable divulgados por estos documentos de patente tiene un mayor contenido de Cr que el acero con base de Cr 13% convencional, de manera que mejora la resistencia a la corrosión. De manera más específica, en el Documento de Patente 1 divulgado, el tubo de acero inoxidable que contiene Cr es de 15.5% a 18% que es mayora la del acero con base de Cr 13% convencional. Además, cuando se establece Cr+Mo+0.3Si - 43.5C-0.4Mn - Ni - 0.3Cu - 9N=11.5, el acero tiene una estructura de dos fases que incluye una fase de ferrita y una fase de martensita, de manera que mejora la facilidad de trabajo en caliente del material tubular para pozos petroleros. La estructura de dos fases podría reducir la resistencia a la corrosión, mientras que el Ni, Mo, y Cu que mejoran la resistencia a la corrosión se agregan de manera que se establece el Cr+0.65NÍ+0.6M0+O .55Cu - 20C=19.5, se evita que la reducción de la resistencia a la corrosión del material tubular para pozos petroleros. De forma similar, de acuerdo con la divulgación del Documento de Patente 2, el contenido de Cr del acero inoxidable es de 15.5% a 18% y contiene el Ni que mejora la resistencia a la corrosión. La composición química del acero inoxidable divulgado en el documento es similar a aquella en el Documento de Patente 1, pero el Mo no es un elemento esencial, y por lo tanto se propone un diseño de aleación menos costoso. Además, el Cu también es un elemento opcional.

El acero inoxidable divulgado en el Documento de Patente 3 contiene 14% a 18% de Cr así como también Ni, Mo, y Cu de manera que se obtiene la alta resistencia a la corrosión. Además, el acero incluye una fase de martensita y 3% a 15% de fase de austenita por volumen, y por lo tanto la dureza mejora. Los tipos de acero inoxidable divulgados en los Documentos de Patente 1 a 3 seguro contienen una cantidad mayor de Cr que el acero con base de Cr 13% convencional y se agregan los materiales de aleación tales como el Ni, Mo, y Cu, de manera que se reduce la velocidad de corrosión en un medio corrosivo a alta temperatura. Por ejemplo, en una forma de realización en el Documento de Patente 1, usando una solución acuosa de 20% por peso de NaCl a 230°C en un medio de 100 atm de C02, se examinó la velocidad de corrosión (mm/ aa) y se estableció que la velocidad de corrosión se redujo (véase la Tabla 2 en el Documento de Patente 1) . Sin embargo, se descubrió con base en la investigación de los investigadores que el uso del acero inoxidable que tiene un alto contenido de Cr en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono disminuye la velocidad de corrosión pero es posible que cause un mayor SCC (Fisura por Corrosión bajo Tensión) . En el acero inoxidable convencional como el acero de Cr 13%, la velocidad de corrosión es demasiado alta en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. Por lo tanto, mientras se genera la corrosión general, no se genera la SCC que es la fisura local. Por otra parte, cuando el contenido de Cr es mayor al acero inoxidable convencional, la velocidad de corrosión disminuye como se divulga en los Documentos de Patente 1 a 3. La reducción en la velocidad de corrosión se causa por medio de una película pasiva que se forma en la superficie del acero inoxidable. Sin embargo, la película pasiva se debilita de manera local y se destruye en un medio de alta temperatura. Es más probable que la parte destruida se disuelva, y es posible que esta disolución sea la causa de la SCC. Por lo tanto, en el acero inoxidable usado en el medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono, es necesario no sólo reducir la velocidad de corrosión, sino también mejorar la resistencia a la SCC. Resumen de la Invención Es un objeto de la presente invención proporcionar un acero inoxidable para materiales tubulares para pozos petroleros que tenga alta resistencia en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contenga gas de dióxido de carbono a 150°C o más. De manera más específica, proporcionará un acero inoxidable para materiales tubulares para pozos petroleros que tengan una velocidad de corrosión reducida y alta resistencia a la SCC en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono. Los inventores consideraron que sería necesario agregar al menos 16% por masa de Cr y una pequeña cantidad de Mo al acero para poder reducir la velocidad de corrosión en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono a 150°C o más. Sin embargo, el Cr y Mo son elementos que forman ferrita y por lo tanto, si contiene al menos 16% por masa de Cr y una pequeña cantidad de Mo, una mayor parte de la estructura del acero se vuelve una fase de ferrita y por lo tanto no se obtiene la alta resistencia. Por otra parte, una fase de austenita a altas temperaturas se estabiliza al agregar Ni que es un elemento formador de austenita, de manera que se forma una fase de martensita por temple general instantáneo y se obtiene una estructura de acero de alta resistencia. Sin embargo, si la cantidad de Ni es demasiada, la temperatura de inicio para la transformación de martensita (punto Ms) disminuye y por lo tanto la transformación de martensita no se genera aún a temperatura ambiente, por lo que no se obtiene la alta resistencia. Por lo tanto, cuando el contenido de Ni se ajusta de manera apropiada, se forma una estructura que incluye principalmente una fase de martensita y alrededor de al menos 10% de fase de ferrita por volumen y se proporciona una alta resistencia. El cobre (Cu) mejora de forma efectiva una fase de ferrita, y por lo tanto se puede proporcionar una estructura de alta resistencia al agregar Cu. Además, el Cu reduce la velocidad de corrosión en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura y proporciona resistencia a la SCC. Con base en los descubrimientos anteriores, los inventores concluyeron que el acero inoxidable al que se le prescribió resistencia y una velocidad a la corrosión reducida puede proporcionarse cuando el acero contiene 16% a 18% de Cr, más de 2% y no más de 4% de Mo, 3.5% a 7% de Ni, y 1.5% a 4% de Cu. Los inventores también descubrieron que al agregar al menos una cantidad prescrita de tierras raras (REM, por sus siglas en inglés) en la composición química descrita arriba, se obtiene una alta resistencia a la SCC aún en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono. A continuación, lo anterior se describirá en detalle. Los inventores prepararon acero inoxidable que tiene las composiciones químicas de la Tabla 1 y estos tipos de acero inoxidable se evaluaron para su resistencia a la SCC.

Tabla 1 Con referencia en la Tabla 1, en los grados acero inoxidable con los números Al a A6, las composiciones químicas son las mismas excepto por REM. El contenido de REM es diferente entre los grados de acero inoxidable numerados en el rango de 0.0001% a 0.03%. Además, estos grados de acero inoxidable se sometieron a temple general instantáneo y revenido de manera que el límite elástico de cada tipo de acero inoxidable se ajustó en el rango de 860 MPa a 900 MPa. Las estructuras de estos grados de acero inoxidable incluyen, en porcentaje de volumen, 60% de fase de martensita, 30% de fase de ferrita, y 10% de fase de austenita. Un espécimen para la ensayo de flexión a cuatro puntos que tiene una longitud de 75 mm, un ancho de 10 mm, y un grosor de 2 mm se usó como muestra de cada uno de los grados de acero inoxidable numerado. Los especímenes de muestra fueron sometidos a una carga de flexión por medio de la flexión a cuatro puntos. Al mismo tiempo, la cantidad de flexión de cada espécimen se determinó de acuerdo con ASTM G39 de manera que la presión aplicada en cada espécimen fue equivalente al límite elástico de cada espécimen. Se sumergió a cada espécimen flexionado durante un mes en solución acuosa de 25% por peso de NaCl en una autoclave a 204 0 C (400F) que tenía C02 incluido en el mismo a una presión de 30 atm. Después de dicha inmersión durante un mes, se examinó cada espécimen para la presencia de SCC. De manera más específica, se observó una sección longitudinal de cada espécimen con un microscopio óptico con aumento de lOOx y se determinó la presencia/ausencia de SCC mediante inspección visual . El resultado de la prueba se proporciona en la Fig. 1. En la Fig. 1, la abscisa representa el contenido de REM (% por masa) y la ordenada representa la presencia/ ausencia de SCC. En la Fig. 1, el "·" en la "presencia de SCC" en la ordenada indica la presencia de SCC, mientras que el "·" en el "no SCC" indica la ausencia de SCC. Como se puede ver de forma clara en la Fig. 1, cuando el contenido de REM no fue menor a 0.001%, no se genero la SCC aún en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono. Mientras que todavía se desconoce cómo REM mejora la resistencia a la SCC, esto puede ser por la siguiente razón. Como resultado de la observación microscópica de los especímenes de acero inoxidable que tuvieron SCC en las pruebas antes descritas, se halló que la SCC se originó desde una picadura y se propagó a lo largo del límite de granos de austenita previo en una estructura predominantemente de martensita. Esto sugiere que el comportamiento de acumulación de dislocaciones hacia el límite de granos de austenita previos bajo presión y la propagación de fisuras se encuentran relacionadas de cierta manera. Después, es probable que REM tenga algún efecto en los comportamientos de acumulación de dislocaciones hacia el límite de granos de austenita previos y puede mejorar la resistencia a la SCC del acero inoxidable que contiene al menos 0.001% REM. Nótese que los grados de acero inoxidable con los números Al a A3 contienen 0.0008% a 0.0013% de Ca pero sus contenidos de REM fueron menores a 0.001% y por lo tanto se generó la SCC. Por lo tanto, al menos 0.001% de contenido de REM contribuyó a la mejora en la resistencia de SCC más de lo que lo hizo el Ca . Los inventores completaron la siguiente invención con base en los hallazgos anteriores. El acero inoxidable usado para los materiales tubulares para pozos petroleros de la invención incluye, en porcentaje por masa, 0.001% a 0.05% de C, 0.05% a 1% de Si, cuando mucho 2% de Mn, cuando mucho 0.03% de P, menos de 0.002% de S, 16% a 18% de Cr, 3.5% a 7% de Ni, más de 2% y cuando mucho 4% de Mo, 1.5% a 4% de Cu, 0.001% a 0.3% de tierras raras, 0.001% a 0.1% de sol. De Al, 0.0001% a 0.01% de Ca, cuando mucho 0.05% de O, y cuando mucho 0.05% de N, y el resto que consta de Fe e impurezas. El acero inoxidable de acuerdo con la invención incluye además y de preferencia, en lugar de una parte de Fe, al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de cuando mucho 0.5% de Ti, cuando mucho 0.5% de Zr, cuando mucho 0.5% de Hf, cuando mucho 0.5% de V, y cuando mucho 0.5% de Nb. De esta manera, se puede reducir la aparición de una picadura debido a una capa empobrecida de Cr. El acero inoxidable descrito anteriormente tiene de preferencia una estructura que incluye, en porcentaje de volumen, 10% a 60% de fase de ferrita y 2% a 10% de fase residual de austenita. El acero inoxidable de acuerdo con la invención tiene de preferencia un límite elástico de al menos 654 MPa . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es una gráfica que muestra la relación entre los contenidos de tierras raras en el acero inoxidable y la SCC. MEJOR FORMA DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN A continuación, se describirá en detalle las formas de realización de la invención. El acero inoxidable de acuerdo con la invención se usa en material tubular para pozos petroleros para su uso en medios de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contienen gas de dióxido de carbono a 150°C o más. En adelante, se hará referencia a este medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono a 150 °C o más sólo como "medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. " 1. Composición Química El acero inoxidable de acuerdo con la presente invención tiene la siguiente composición química. En adelante, el "%" referente a elementos significa "% por masa." C: 0.001% a 0.05% El carbono (C) forma en conjunto con el Cr el carburo y disminuye la resistencia a la corrosión del acero en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. Por lo tanto, el contenido de C es de preferencia el mínimo posible. Por lo tanto, el límite superior para el contenido de C es 0.05%. Nótese que el límite inferior del contenido de C que puede controlarse de manera sustancial es 0.001%. Si: 0.05% a 1%. El silicio (Si) desoxigena el acero en el proceso de refinación. Para obtener el efecto, el límite inferior para el contenido de Si es 0.05%. Por otra parte, un contenido excesivo de Si no sólo satura el efecto de desoxigenación pero también disminuye la facilidad de trabajo en caliente del acero. Por lo tanto, el límite superior para el contenido de Si es 1%. Mn: 2% o menos El manganeso (Mn) mejora la resistencia del acero.

Sin embargo, es seguro que un contenido excesivo de Mn cause una segregación en el acero. La segregación en el acero disminuye la dureza del acero y también disminuye la resistencia a la SCC en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. Por lo tanto, el contenido de Mn no es mayor a 2%. El contenido de Mn es de preferencia no menor a 0.2% para poder mejorar la resistencia. Sin embargo, si el contenido de Mn es menor a 0.2%, la fuerza del acero mejora en cierta forma. P: 0.03% o menos El fósforo (P) es una impureza que disminuye la resistencia a la SCC (Fisura por Corrosión bajo Tensión) y la resistencia a la SCC en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. Por lo tanto, el contenido de P es de preferencia el menor posible. Por lo tanto, el contenido de P no es más de 0.03%. S: menos de 0.002% El sulfuro (S) combinado con Mn o similares forma imperfecciones. Las imperfecciones formadas se vuelven el origen de una picadura o SCC y disminuye la resistencia a la corrosión del acero. Además, el S disminuye la facilidad de trabajo en caliente del acero. Por lo tanto, el contenido de S es de preferencia el menor posible. Por lo tanto, el contenido de S es menor a 0.002%. Cr: 16% a 18% El cromo (Cr) es un elemento esencial que mejora la resistencia a la corrosión en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. Para poder logar una alta resistencia a la SCC en el medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura, el límite mínimo para un contenido de Cr es de 16%. Por otra parte, como el Cr es un elemento que forma ferrita, el exceso de contenido de Cr aumenta la proporción de una fase de ferrita en la estructura de acero y disminuye la resistencia del acero. Además, disminuye la proporción de una fase residual de austenita, que disminuye la dureza del acero. Por lo tanto, el límite superior para el contenido de Cr es 18%. El contenido de Cr es de preferencia de 16.5% a 17.5%. Ni: 3.5% a 7% El níquel (Ni) mejora la resistencia a la corrosión en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura y también mejora la dureza del acero. Para poder obtener estos efectos, el límite inferior para el contenido de Ni es 3.5%. Por otra parte, el Ni es un elemento formador de austenita y un exceso en el contenido de Ni aumenta la proporción de una fase residual de austenita en la estructura del acero, lo que disminuye la resistencia del acero. Por lo tanto, el límite superior para el contenido de Ni es 7%. El contenido de Ni es de preferencia de 3.5% a 6.5%, de mayor preferencia de 3.8% a 5.8%. Cu: 1.5% a 4% El cobre (Cu) disminuye la velocidad de disolución del acero en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura y también mejora la resistencia a la SCC del acero. Además, el Cu fortalece una fase de ferrita en la estructura del acero. Para poder obtener estos efectos, el límite inferior del contenido de Cu es 1.5%. Por otra parte, un exceso en el contenido de Cu disminuye la facilidad de trabajo en caliente del acero. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Cu es 4%. El contenido de Cu es de preferencia entre 1.5% y 3.0%, de mayor preferencia entre 1.5% y 2.5%. o : más de 2% y no más de 4% El molibdeno (Mo) mejora la resistencia a la corrosión por picadura y la resistencia a la SCC del acero cuando coexiste con el Cr. Para poder obtener los efectos, el contenido de Mo es más de 2%. Por otra parte, el Mo es un elemento formador de ferrita y por lo tanto el contenido excesivo de Mo aumenta la proporción de una fase de ferrita en la estructura del acero, lo que disminuye la resistencia.

Por lo tanto, el contenido de Mo no es mayor a 4%. El contenido de Mo es de preferencia entre 2.1% y 3.3%, de mayor preferencia de 2.3% a 3.0%. Sol. de Al. : 0.001% a 0.1% El aluminio (Al) desoxida el acero en el proceso de refinación. Para poder obtener el efecto, el límite inferior para el contenido de Al es de 0.001%. Por otra parte, un exceso en el contenido de Al causa que se genere una gran cantidad de impureza de alúmina en el acero, lo que disminuye la dureza del acero. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Al es de 0.1%. Nótese que el contenido de Al en la especificación significa que el contenido de aluminio soluble en ácido (sol. Al). Ca: 0.0001% a 0.01% El calcio (Ca) desoxida el acero en el proceso de refinación. Además, el calcio mejora la facilidad de trabajo en caliente. Para poder obtener estos efectos, el límite inferior del contenido de Ca es 0.0001%. Por otra parte, un contenido de Ca excesivo causa que se genere una gran cantidad de impurezas como el CaO en el acero, lo cual disminuye la dureza del acero. Además, las impurezas como el CaO pueden originar una picadura. Por lo tanto, el límite superior para el contenido de Ca es 0.01%. N: 0.05% o menos El nitrógeno (N) estabiliza una fase de austenita y también mejora la resistencia a la corrosión por picadura. Por otra parte, el exceso de contenido de N causa la formación de varios nitruros en el acero, lo que disminuye la dureza del acero. Por lo tanto, el contenido de N no es mayor a 0.05%. Para poder obtener de manera efectiva el efecto, el límite inferior del contenido de N es de preferencia 0.005%. O: 0.05% o menos El oxígeno (O) es una impureza y se combina con otro elemento para formar el óxido, lo que disminuye la dureza y la resistencia a la corrosión del acero. Por lo tanto, el contenido de O es de preferencia el menor posible. Por lo tanto, el contenido de O no debe ser mayor a 0.05%. Tierras raras: 0.001% a 0.3% Las tierras raras (REM) son elementos importantes e acuerdo con la invención. Las REM mejoran la resistencia a la SCC en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura como se describió arriba. Para poder obtener el efecto, el límite inferior para el contenido de REM es 0.001%.

Por otra parte, un contenido excesivo de REM satura el efecto. Por lo tanto, el límite superior para el contenido de REM es 0.3%. El contenido de REM es de preferencia entre 0.001% y 0.1%, de mayor preferencia de 0.001% a 0.01%. Nótese que las REM de acuerdo con la invención hace referencia al itrio (Y) con número atómico 39 y a los lantánidos que van del lantano (La) con número atómico 57 al lutecio (Lu) con número atómico 71. El acero inoxidable de acuerdo con la invención contiene al menos uno de las anteriores REM. Por lo tanto, el contenido de REM significa el contenido total de al menos uno de los seleccionados de la variedad de REM descritas arriba. El resto de la composición química incluye el Fe e impurezas. El acero inoxidable de acuerdo con la invención contiene al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de Ti, Zr, Hf, V y Nb en lugar de una parte del Fe si es necesario. Ti: 0.5% o menos Zr: 0.5% o menos Hf : 0.5% o menos V: 0.5% o menos Nb: 0.5% o menos El titanio (Ti) , zirconio (Zr) , hafnio (Hf) , vanadio (V) , y Niobio (Nb) no son elementos esenciales y se agregan como elementos opcionales. Estos elementos fijan al C y reducen la generación de carburo de Cr. Por lo tanto, se reduce la generación de una picadura que se le atribuye a la capa empobrecida de Cr formada alrededor del carburo de Cr y también se reduce la sensibilidad a la SCC. Sin embargo, un contenido excesivo de cualquiera de estos elementos disminuye la dureza del acero. Por lo tanto, los límites superiores de los contenidos de estos elementos son cada uno 0.5%. Para poder obtener el efecto antes descrito de manera efectiva, los límites inferiores para los contenidos de estos elementos son cada uno de preferencia 0.005%. Nótese, sin embargo, que si los contenidos de estos elementos son menores al límite inferior preferido, se obtiene el efecto antes descrito hasta cierto grado. 2. Método de fabricación El acero inoxidable de acuerdo con la invención puede tener la siguiente estructura por medio de la cual se lleva a cabo el templado y revenido como termo tratamiento, de manera que se pueda proporcionar la resistencia a la corrosión que se pretende y la resistencia necesaria cuando se usa como material tubular para pozos petroleros. A continuación, se describirá un método de fabricación para un tubo de acero inoxidable de acuerdo con la invención como ejemplo . El acero que tiene la composición química arriba descrita se derrite y se convierte en un tocho. El tocho producido se somete a trabajo en caliente y se transforma en un tupo de acero inoxidable. Se usa un método Mannesmann por ejemplo como el trabajo en caliente para hacer el tubo de acero sin costuras. Nótese que el trabajo en caliente puede ser extrusión en caliente o forjado en caliente. El tubo de acero inoxidable producido se somete a temple y revenido. Al mismo tiempo, la temperatura de temple preferida es de 900°C a 1200°C; y la temperatura de revenido preferida es de 450°C a 650°C. 3. Estructura La estructura del acero inoxidable producida por medio del método descrito arriba incluye, en porcentaje por volumen, flO% a 60% de fase de ferrita y 2% a 10% de fase residual de austenita. Ahora, el porcentaje del volumen de la fase de ferrita se obtiene mediante el siguiente método. Se pule y se graba al ácido una superficie de un espécimen mediante una mezcla de solución de agua regia y glicerina. Usando el espécimen grabado al ácido, se midió la proporción del área de la fase de ferrita en la superficie del espécimen mediante el método de conteo de puntos de acuerdo con JISG0555. La proporción del área medida se usa como un porcentaje de volumen. El porcentaje de volumen de la fase residual de austenita se mide mediante difracción de rayos X. Nótese que en la estructura del acero inoxidable, la porción diferente a la fase de ferrita y la fase residual de austenita es de manera principal una fase de martensita templada. Se puede incluir el carburo, nitruro, boruro y una fase de Cu a parte de la fase de martensita. El acero inoxidable de acuerdo con la invención tiene la estructura arriba descrita, de manera que el límite elástico no es menor a 654 MPa (que corresponde a 95 ksi) . El límite elástico puede ajustarse a 758 MPa (que corresponde a 110 ksi) o más y además a 862 MPa (que corresponde a 125 ksi) o más. El límite elástico en esta especificación se refiere al límite elástico a 0.2% fuera del límite con base en la norma ASTM. El acero inoxidable de acuerdo con la invención tiene una alta dureza ya que contiene la fase residual de austenita tanto como el porcentaje de volumen descrito anteriormente en la estructura. Ejemplos Se produjeron y examinaron una variedad de tipos de acero inoxidable que tienen varias composiciones para su resistencia de la SCC en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura. Fabricación de especímenes Se derritió una variedad de tipos de acero inoxidable que tienen las composiciones químicas en la Tabla 2.

Tabla 2 Un valor numérico subrayado se encuentra fuera del rango definido por la invención Los valores numéricos en la Tabla 2 se refieren a los contenidos de los elementos correspondientes (% por masa) Entre estas composiciones químicas, el resto además de los elementos descritos en la Tabla 1 incluye al Fe y las impurezas. Cada símbolo de la a) a la c) adjunto a los valores numéricos en la columna "REM" representa el tipo de REM incluida en el acero. De manera más específica, a) significa que la REM contenida es neodimio (Nd) , De forma similar, b) significa que la REM contenida es itrio (Y) y c) significa que el contenido de REM es mischmetal. El mischmetal contiene, en porcentaje de masa, 51.0% de cerio (Ce), 25.5% de lantano (La), 18.6% de neodimio (Nd) , 4.8% de praseodimio (Pr) y 0.1% de samario (Sm) . Con referencia a la Tabla 2, los tipos de acero con los números 1 a 12, cada uno tuvo una composición química dentro del rango definido por medio de la invención. Con respecto al acero con en No. 13, su contenido de Mo fue menor al límite inferior definido por la invención. De acuerdo con el acero con el no. 14, su contenido de Cr fue menor al límite inferior definido por la invención. Con respecto al acero con el no. 15, su contenido de Cu fue menor al límite mínimo definido por la invención. El acero con el no. 16 no contenía REM. Con respecto al acero con el no. 17, su contenido de Ni fue menor al límite mínimo definido por la invención.

Se sometió a cada uno de estos aceros numerados a forjado en caliente y laminado en caliente, y se produjo una chapa de acero con un grosor de 12 mm. Las placas de acero numeradas se sometieron a temple y revenido. En el proceso de revenido, se calentó cada chapa de acero por 15 minutos a temperatura de revenido de 980°C a 1200°C y después se enfrió con agua. En el proceso de temple general instantáneo, la temperatura de temple fue de 500°C a 650°C. Durante estos pasos, el límite elástico de cada chapa de acero se ajustó a un rango de 800 MPa a 950 MPa. Observación de la estructura y Ensayos de Tracción El porcentaje de volumen (%) de la fase de ferrita y la fase residual de austenita de cada chapa de acero se obtuvieron por medio del método de medición descrito en 3. Después, se tomó una muestra de un espécimen de ensayo de tracción de hierro en barras redondas para cada una de las chapas de acero y se sometió al ensayo de tracción. Se colocó la dirección longitudinal del espécimen de ensayo de tracción de hierro en barras redondas en dirección del laminado de la chapa de acero y la parte paralela del espécimen de ensayo de tracción de hierro en barras redondas tuvo un diámetro de 14 mm, y una longitud de 20 mm. Los ensayos de tracción se llevaron a cabo a temperatura ambiente. Pruebas de evaluación de SCC Se tomó una muestra de un espécimen para flexión a cuatro puntos que tiene una longitud de 75 mm, un ancho de 10 mm, y un grosor de 2 mm para cada una de las chapas de acero. Cada uno de los especímenes de muestra se flexionó mediante la flexión a cuatro puntos. Al momento, de acuerdo con ASTM G39, se determinó la cantidad de flexión de cada uno de los especímenes de manera que la presión aplicada en cada uno de los especímenes fuera igual al límite elástico de cada uno de los especímenes. Se sumergió a cada uno de los especímenes doblados durante un mes en una solución acuosa de 25% por peso de NaCl en una autoclave a 204 °C (400F) que tenía C02 incluido en el mismo a una presión de 30 atm. Después de la inmersión por un mes, los especímenes se examinaron en busca de la presencia de SCC. De manera más específica, se observó una sección longitudinal de cada espécimen con un microscopio óptico con aumento de lOOx y se determinó la presencia/ausencia de SCC mediante inspección visual. Se midió el peso de cada espécimen antes y después de la prueba. Mediante la diferencia entre los pesos medidos, se obtuvo la pérdida de peso de cada espécimen causada por la corrosión y la velocidad de corrosión se calculó con base en la pérdida de peso. Resultados de la prueba Los resultados de la prueba se proporcionan en la Tabla 3.

Tabla 3 La columna "YS" en la Tabla 3 representa el límite elástico (MPa) de cada una de las chapas de acero numeradas obtenidas mediante los ensayos de tracción. Las columnas de "fase de ferrita" y "fase residual de austenita" representan los porcentajes de volumen (%) de la fase de ferrita y de la fase residual de austenita en cada una de las chapas de acero. En la columna "resultado de evaluación de SCC" , el "NO SCC" indica que no se generó la SCC en el espécimen de la prueba de flexión a cuatro puntqs, y el "SCC PRESENTE" indica que hubo SCC. En la columna "velocidad de corrosión", el "<0.1" indica que la velocidad de corrosión fue menor a 0.1 g/ (m2.hr) , mientras que el "=0.1" indica que la velocidad de corrosión no fue menor a 0.1 g/ (m2.hr). Con referencia a la Tabla 3, los aceros con los nos. 1 al 12 no tuvieron SCC y sus velocidades de corrosión fueron todas menores a 0.1 g/ (m2.hr). Sus valores de límite elástico fueron todos de 654 MPa o más. Por otra parte, los aceros con los nos. 13, 15 y 17 tuvieron SCC porque sus bajos contenidos de Mo, Cu y Ni. El acero no. 14 tuvo SCC porque contenía sólo una pequeña cantidad de Cr, y su velocidad de corrosión no fue menor a 0.1 g/ (m2.hr). Además, el acero con el no. 16 tuvo SCC porque no contenía REM. Aún cuando se describieron anteriormente las formas de realización preferidas de la presente invención, debe entenderse que las variaciones y modificaciones se hacen aparentes a aquellos expertos en la técnica sin salirse del campo y espíritu de la presente invención. El campo de la presente invención, por lo tanto, se determinará sólo por medio de las siguientes reivindicaciones. Campo de aplicación en la Industria El acero inoxidable de acuerdo con la invención puede usarse como material tubular para pozos petroleros para su uso en un medio de solución acuosa de cloruro a una alta temperatura que contiene gas de dióxido de carbono a 150 °C o más .

Claims

LAS REIVINDICACIONES SON: 1. El acero inoxidable usado para materiales tubulares para pozos petroleros que consta, en porcentaje por masa, de 0.001% a 0.05% de C, 0.05% a 1% de Si, cuando mucho 2% de Mn, cuando mucho 0.03% de P, menos de 0.002% de S, 16% a 18% de Cr, 3.5% a 7% de Ni, más de 2% y cuando mucho 4% de Mo, 1.5% a 4% de Cu, 0.001% a 0.3% de tierras raras, 0.001% a 0.1% de sol. De Al, 0.0001% a 0.01% de Ca, cuando mucho 0.05% de O, y cuando mucho 0.05% de N, y el resto que consta de Fe e impurezas. 2. El acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye además en lugar de una parte de Fe, al menos un elemento seleccionado del grupo que consta de cuando mucho 0.5% de Ti, cuando mucho 0.5% de Zr, cuando mucho 0.5% de Hf, cuando mucho 0.5% de V, y cuando mucho 0.5% de Nb. 3. El acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene una estructura que incluye, en porcentaje por volumen, 10% a 60% de fase de ferrita y 2% a 10% de fase residual de austenita. . El acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 2, que tiene una estructura que incluye, en porcentaje por volumen, 10% a 60% de fase de ferrita y 2% a 10% de fase residual de austenita. 5. El acero inoxidable de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, que tiene un límite elástico de al menos 654 MPa.