MX2011004528A

MX2011004528A - Tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente para la resistencia a la tension por sulfuro y la resistencia a la corrosion por gas de acido carbonico de alta temperatura.

Info

Publication number: MX2011004528A
Application number: MX2011004528A
Authority: MX
Inventors: Kunio Kondo; Hisashi Amaya; Hideki Takabe; Taro Ohe
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-24
Also published as: JP4761008B2; CA2733649A1; JPWO2010050519A1; CN102203309A; EP2341161A1; ES2553759T3; AR073884A1; BRPI0919892B1; CA2733649C; EP2341161B1; CN102203309B; RU2459884C1; AU2009310835A1; AU2009310835B2; EP2341161A4; BRPI0919892A2; US20110226378A1; US8608872B2; WO2010050519A1

Abstract

Un tubo de acero inoxidable que consta de, en % de masa, C: 0.05% o menos, Si: 1.0% o menos, P:0.05% o menos, S: menos de 0.002%, Cr: más de 16% y 18% o menos, Mo: más de 2% y 3% o menos, Cu: 1% a 3.5%, Ni: o más y menos de 5%, Al: 0.001% a 0.1% y O: 0.01% o menos, Mn: 1% o menos y N: 0.05% o menos, y Mn y N en los rangos anteriores satisfacen la fórmula (1), y el equilibrio que es el Fe e impurezas; y la microestructura metálica del tubo de acero inoxidable consta principalmente de una fase martensítica e incluye 10 a 40% de una fase ferrítica por fracción volumétrica y 10% o menos de una fase-y retenida por fracción volumétrica. [Mn) x ([N] - 0.0045) = 0.001 (1) en donde los símbolos de los elementos en la fórmula (1) de forma respectiva representan los contenidos (unidad: % de masa) de los elementos en el acero.

Description

TUBO DE ACERO INOXIDABLE DE ALTA RESISTENCIA EXCELENTE PARA LA RESISTENCIA A LA TENSIÓN POR SULFURO Y LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN POR GAS DE ÁCIDO CARBÓNICO DE ALTA TEMPERATURA Campo Técnico La presente invención trata sobre un tubo de acero inoxidable que tiene una alta resistencia, en particular, un tubo de acero inoxidable o una tubería para uso en un pozo petrolero, usado para pozos petroleros productores de petróleo crudo o para pozos de gas productores de gas natural; en particular, la presente invención trata sobre un tubo de acero inoxidable que tiene una resistencia excelente a la corrosión y una alta resistencia, apropiada para el uso eri un pozo petrolero o pozo de gas en un medio corrosivo a alta temperatura que contiene gas de ácido sulfhídrico, gas de ácido carbónico y iones de cloruro.

Antecedentes de la Técnica Para los pozos petroleros y los pozos de gas en medios que contienen gas de ácido carbónico, es común usar tubos de acero inoxidable martensíticos de Cr al 13% excelentes para resistir la corrosión por gas de ácido carbónico. Sin embargo, el reciente aumento en la profundidad de los pozos petroleros y de los pozos de gas (en adelante, se abreviarán como pozos petroleros) requiere de materiales con mayor resistencia a los que se habían estado requiriendo. El medio de los pozos petroleros es tal que conforme se aumenta la profundidad del pozo petrolero, el ambiente también tiene un aumento en temperatura y presión, y en las presiones parciales del gas de ácido carbónico y sulfhídrico. Por lo tanto, se vuelven necesarios los tubos de acero que tienen una suficiente resistencia a la corrosión aún en medios más severos .

Como la corrosión del gas de ácido carbónico en altas temperaturas se controla por lo general con el contenido de Cr, se requiere de un diseño de composición que aumente aún más el contenido de Cr con el propósito de mejorar la resistencia a la corrosión de un tubo de acero. Sin embargo, cuando el contenido de Cr aumenta, por lo general se produce d-ferrita, y por consiguiente no se obtiene una microestructura de fase única martensítica y la resistencia y la dureza se deterioran. Por lo tanto, en los pozos petroleros que requieren una alta resistencia, se han usado con frecuencia tubos de acero inoxidable de dos fases producidos mediante trabajo en frío. Sin embargo, infortunadamente, los tubos de acero inoxidable de dos fases contienen grandes cantidades de elementos de aleación y además requieren de un paso de producción especial de trabajo en frío, y por lo tanto los tubos de acero inoxidable de dos fases no son materiales que puedan ofrecerse a bajo costo.

Por consiguiente, de manera reciente, se han investigado tubos de acero en donde el acero inoxidable martensítico se toma como material base, y la cantidad de Cr se aumenta más en comparación con los tubos de acero convencionales. Algunos ejemplos de dichas investigaciones incluyen los Documentos de Patente 1 a 16.

Documento de Patente 1 : JP3-75335A Documento de Patente 2 : JP7-166303A Documento de Patente 3 : JP9-291344A Documento de Patente 4 : JP2002-4009A Documento de Patente 5 : JP2004-107773A Documento de Patente 6 : JP2005-105357A Documento de Patente 7: JP2006-16637A Documento de Patente 8 : JP2005-336595A Documento de Patente 9 : JP2005-336599A Documento de Patente 10 : WO2004/001082 Documento de Patente 11 : JP2006-307287A Documento de Patente 12 : JP2007-146226A Documento de Patente 13 : JP2007-332431A Documento de Patente 14 : JP2007-332442A Documento de Patente 15 : JP2007-169776A Documento de Patente 16 : JP10-25549A Divulgación de la Invención Problemas a Resolver por la Invención Los documentos de patente arriba mencionados no divulgan de forma específica los aceros o tubos de acero que satisfagan todas las siguientes condiciones (1) a (3) que corresponden a pozos petroleros o pozos de gas muy profundos . (1) La alta resistencia es esencial. (2) Que mantenga la suficiente resistencia a la corrosión aún en un medio de gas de ácido carbónico a una temperatura tan alta como 200°C. (3) Que mantenga la suficiente resistencia de fractura por tensión al sulfuro aún cuando la temperatura del ambiente del pozo petrolero o del pozo de gas esté disminuida por la suspensión temporal de la colección de petróleo crudo o gas .

Por consiguiente, los inventores de la presente han investigado la composición del componente de un acero inoxidable que satisface al mismo tiempo las tres condiciones antes mencionadas (alta resistencia, suficiente resistencia a la corrosión en un medio de gas de ácido carbónico a alta temperatura, suficiente resistencia a fractura por tensión al sulfuro) . En especial, primero, con el propósito de ser capaz de asegurar la suficiente resistencia a la corrosión aún en un medio de gas de ácido carbónico a una alta temperatura (por ejemplo, 200°C) , se realizó la investigación de la composición de aleación del acero inoxidable. En consecuencia, se descubrió que el contenido de Cr es de vital importancia para el propósito de asegurar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Además, los inventores de la presente también descubrieron que es necesario incluir al contenido cierta cantidad de Mo en el acero inoxidable con el propósito de asegurar la suficiente resistencia a la fractura por tensión al sulfuro.

Con respecto a esto, hasta la fecha ha sido común buscar una microestructura de metal de una fase única martensitica, para el propósito de asegurar la alta resistencia y alta dureza del acero inoxidable. Sin embargo, de acuerdo con las varias investigaciones de los presentes inventores, se reveló que se requiere la adición de una gran cantidad considerable de Ni en un acero inoxidable que tenga un sistema de componentes que contenga Cr en un gran contenido y que contenga Mo, para el propósito de alcanzar una fase única martensxtica a temperatura normal y un sistema de fase única austenxtica al momento del trabajo en caliente o al inicio del enfriamiento brusco. Además, se ha descubierto de manera reciente que la adición de una gran cantidad de Ni aumenta de forma drástica la fase-? retenida en proporción y en consecuencia se vuelve bastante difícil asegurar la resistencia.

Por consiguiente, los inventores de la presenta han investigado el sistema de componentes de un acero inoxidable capaz de satisfacer la resistencia, dureza y resistencia a la corrosión aunque el sistema de componentes no es un sistema de fase única martensitica. De manera especifica, la d-ferrita se usó de forma positiva, y en la base de d-ferrita, se realizó investigación para asegurar una resistencia tan alta como las resistencias convencionales y en una mejora más de la resistencia a la corrosión. Por consecuencia, se reveló que al usar el efecto de resistencia a la precipitación a través de la adición del Cu, la resistencia puede asegurarse y de manera adicional se mejora también la resistencia a la corrosión.

Además, el Ni también es un elemento que mejora la resistencia a la corrosión, y agregar una cantidad mayor de Ni puede mejorar la resistencia a la corrosión; sin embargo, al agregar una mayor cantidad de Ni disminuye el punto Ms, en concreto, la temperatura del punto de transformación martensítica. En consecuencia, la fase-? retenida se vuelve mayor en proporción y se estabiliza, y así la resistencia del acero inoxidable se deteriora drásticamente. Por lo tanto, los inventores de la presente hicieron varias investigaciones con base en la idea de que si el deterioro de la resistencia puede suprimirse al aumentar el punto Ms, entonces el Ni puede usarse de forma efectiva. En consecuencia, se ha revelado que si no hay ciertos impedimentos sobre el contenido de N y el contenido de Mn, la disminución del punto Ms debido a la adición del Ni no se puede suprimir y no se puede obtener la resistencia más alta deseada. De los resultados de la investigación, los inventores de la presente descubrieron que limitar el contenido de N y el contenido de Mn permite que se agregue una mayor cantidad posible de Cr, o, Cu y Ni, y tanto la alta resistencia como la alta resistencia a la corrosión del tubo de acero inoxidable pueden ser compatibles entre sí.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un tubo de acero inoxidable que tenga una alta resistencia que pueda soportar la profundidad excesiva de pozos petroleros o pozos de gas, que tenga suficiente resistencia a la corrosión aún en un medio de gas de ácido carbónico a una temperatura tan alta como 200°C, y que tenga una suficiente resistencia a la fractura por tensión al sulfuro aún cuando la temperatura ambiental del pozo petrolero o del pozo de gas disminuya por suspensión temporal de la recolección del petróleo crudo o del gas.

Debe notarse que en la presente invención, la declaración "se mantiene una suficiente resistencia a la corrosión aún en un medio de gas de ácido carbónico a alta temperatura" significa el hecho de que en un medio de gas de ácido carbónico de alta temperatura que contiene iones de cloruro, se muestra una excelente resistencia a la corrosión contra la fractura por la corrosión por tensión. Específicamente, la declaración significa que aún en un medio donde la temperatura es de alrededor de 200°C, se mantiene una resistencia a la corrosión capaz de suprimir la ocurrencia de la fractura por la corrosión por tensión.

Además, el término "suficiente resistencia a la fractura por tensión del sulfuro" significa que en un medio del pozo petrolero (pozo de gas) que contiene un rastro de sulfuro de hidrógeno, se mantiene una excelente resistencia contra el fenómeno de fractura debido a la fragilidad de hidrógeno y se mantiene un excelente desempeño de la resistencia a la corrosión contra el fenómeno de fractura que es alta a una temperatura normal. Además, el término "un tubo de acero inoxidable de alta resistencia" se refiere a un tubo de acero inoxidable de alta resistencia que tiene un limite de elasticidad de 758 MPa (110 ksi) o más y de mayor preferencia 861 MPa (125 ksi) o más.

Medios para resolver los Problemas Primero, los inventores de la presente han realizado una investigación sobre la composición de aleación del acero inoxidable con el propósito de asegurar una suficiente resistencia a la corrosión de un tubo de acero inoxidable aún en un medio de gas de ácido carbónico a una alta temperatura (por ejemplo, 200 °C) . En consecuencia, los inventores de la presente descubrieron que el contenido de Cr es de vital importancia para el propósito de asegurar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable y es necesario que el contenido de Cr exceda el 16%.

Después, en un material (acero inoxidable) de un sistema de componente que tiene un contenido de Cr mayor a 16%, se investigó el efecto de otros elementos de aleación desde el punto de vista del aseguramiento de la resistencia. Primero, se realizó una investigación sobre el Ni como uno de los otros componentes de aleación. En un material 13Cr, el Ni por lo general estabiliza la fase austenitica a altas temperaturas. La fase austenitica estabilizada mediante el Ni a una alta temperatura se transforma en una fase martensítica mediante un tratamiento térmico posterior (tratamiento de enfriamiento) . En consecuencia, se obtiene un acero inoxidable de alta resistencia.

Sin embargo, varias investigaciones realizadas por los inventores de la presente revelaron que se requiere una adición de una mayor cantidad de Ni para el propósito de formar una fase única austenitica a una alta temperatura en un acero inoxidable que tiene un contenido de Cr de más de 16%. Además, también se ha revelado que agregar una mayor cantidad de Ni disminuye el punto Ms, que es la temperatura de iniciación de la transformación martensítica, casi hasta la temperatura ambiente y la fase austenitica se vuelve estable cerca de la temperatura ambiente, y por lo tanto no se obtiene una fase martensítica, y la resistencia del acero inoxidable se deteriora de forma drástica. Del resultado de esta investigación, los inventores de la presente descubrieron que el contenido de Ni requiere ser limitado para poder evitar la disminución del punto Ms . De manera específica, para el propósito de establecer el punto Ms a una temperatura lo suficientemente alta respecto a la temperatura ambiente, se requiere que el contenido de Ni se limite a menos de 5%.

Por otra parte, cuando el contenido de Ni se limita a menos de 5%, se obtiene una microestructura mezclada que incluye a la martensita y ferrita en lugar de un acero de fase única de martensita, lo que causa un problema en que la presencia de ferrita deteriora la resistencia del acero inoxidable. Los inventores de la presente descubrieron que es necesario agregar Cu para el propósito de asegurar la resistencia aún en presencia de la ferrita. Además, los inventores de la presente descubrieron que es necesario agregar Mo para el propósito de asegurar la resistencia a la corrosión del acero inoxidable contra un rastro de sulfuro de hidrogeno a una temperatura normal .

Además, los inventores de la presente descubrieron que agregar Cu y Mo disminuye más el punto Ms, y por lo tanto es necesario limitar el contenido de N y el contenido de Mn en el acero inoxidable para el propósito de asegurar la necesidad de la alta resistencia al aumentar el punto Ms.

La presente invención se ha perfeccionado con base en los hallazgos arriba descritos, y la parte fundamental de la presente invención está compuesta de tubos de acero inoxidable presentados en los siguientes puntos (1) a (3) . En adelante, se hará referencia a los tubos de acero inoxidable (1) a (3) de la presente invención, de manera respectiva. Estos aspectos se encuentran referidos de forma colectiva en la presente invención, según sea el caso. (1) Un tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente para la resistencia de fractura por tensión al sulfuro y la resistencia a la corrosión por gas de ácido carbónico a alta temperatura, que se caracteriza porque: el tubo de acero inoxidable consta de, en porcentaje de masa, C: 0.05% o menos, Si: 1.0% o menos, P:0.05% o menos, S: menos de 0.002%, Cr: más de 16% y 18% o menos, Mo : más de 2% y 3% o menos, Cu: 1% a 3.5%, Ni: 3% o más y menos de 5%, Al: 0.001% a 0.1% y O: 0.01% o menos, Mn: 1% o menos y N: 0.05% o menos, y Mn y N en los rangos anteriores satisfacen la fórmula (1) , y el equilibrio que es el Fe e impurezas; y la microestructura metálica del tubo de acero inoxidable incluye de manera principal una fase martensítica e incluye 10 a 40% de una fase ferrítica por fracción volumétrica y 10% o menos de una fase-? retenida por fracción volumétrica.

[Mn] x ( [N] - 0.0045) < 0.001 (1) en donde los símbolos de los elementos de forma respectiva representan los contenidos (unidad: % de masa) de los elementos en el acero. (2) El tubo de acero inoxidable de acuerdo con (1) , que se caracteriza porque el tubo de acero inoxidable consta además de, en lugar de una parte de Fe, uno o más de Ca: 0.01% o menos y B: 0.01% o menos. (3) El tubo de acero inoxidable de acuerdo con (1) o (2), que se caracteriza porque el tubo de acero inoxidable consta además de, en lugar de una parte de Fe, uno o más de V: 0.3% o menos, Zr: 0.3% o menos y Nb: 0.3% o menos.

Ventaja de la Invención De acuerdo con la presente invención, se puede mejorar un tubo de acero inoxidable que tiene una alta resistencia y que además es excelente en la resistencia a la corrosión, y el tubo de acero inoxidable permite realizar, con un costo poco caro, la producción de petróleo crudo o gas natural en una posición aún más profunda que las posiciones convencionales. Por lo tanto, la presente invención es una invención de alto valor que contribuye al suministro global estable de energía.

Mejor forma de Llevar a Cabo la Invención A continuación, se describen con detalle los requerimientos individuales para el tubo de acero inoxidable de la presente invención. También deberá notarse que, en las siguientes descripciones, a menos que se especifique de otra manera, el "%" que representa a los contenidos de los elementos individuales significa los valores de "% de masa" de los elementos individuales en el tubo de acero inoxidable . 1. Composición Química C : O .05% o menos Cuando el contenido de C excede 0.05%, el carburo de Cr se precipita al momento del temple y por lo tanto la resistencia a la corrosión contra gas de ácido carbónico a alta temperatura se deteriora. Por consiguiente, el contenido de C se establece en 0.05% o menos. Desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, se prefiere reducir el contenido de C, y el contenido de C es de preferencia 0.03% o menos. El contenido más preferido de C es 0.01% o menos.

Si : 1.0% o menos El Si es un elemento que funciona como desoxidante . Cuando el contenido de Si excede el 1%, la cantidad de producción de la ferrita aumenta, y no se logra obtiene una alta resistencia. Por consiguiente, el contenido de Si se establece en 1.0% o menos. El contenido preferido de Si es 0.5% o menos. Para el propósito de funcionar como un desoxidante, el Si debe estar contenido de preferencia en un contenido de 0.05% o más.

P: 0.05% o menos El P es un elemento que deteriora la resistencia a la corrosión por gas de ácido carbónico a alta temperatura. Cuando el contenido de P excede 0.05%, la resistencia a la corrosión se deteriora, y por lo tanto el contenido de P debe reducirse a 0.05% o menos. El contenido preferido de P es 0.025% o menos y el contenido más preferido de P es 0.015% o menos .

S: menos de 0.002% El S es un elemento que deteriora el trabajo en caliente. En particular, el acero inoxidable de acuerdo con la presente invención toma, al momento del trabajo en caliente de alta temperatura, una microestructura de dos fases compuesta de ferrita y austenita, y el efecto adverso de S en el trabajo en caliente es significativo. Por lo tanto, para el propósito de obtener un tubo de acero inoxidable libre de defectos superficiales, se requiere que el contenido de S se reduzca a menos de 0.002%. El contenido de S más preferido es 0.001% o menos.

Cr: más de 16% y 18% o menos El Cr es un elemento necesario para asegurar la resistencia a la corrosión contra gas de ácido carbónico a alta temperatura. A través de los efectos sinérgicos con otros elementos que mejoran la resistencia a la corrosión, el Cr suprime la fractura por corrosión por tensión en un ambiente de gas de ácido carbónico a alta temperatura (por ejemplo 200°C) . Para el propósito de suprimir de forma suficiente la fractura por corrosión por tensión en un ambiente de gas de ácido carbónico, se requiere un contenido de Cr de más de 16%. Aunque la resistencia a la corrosión en el medio de gas de ácido carbónico se mejora con el aumento del contenido de Cr, el Cr tiene una función de incrementar la cantidad de ferrita y deteriorar la resistencia, y por lo tanto es necesario imponer un límite al contenido de Cr. En específico, cuando el contenido de Cr excede el 18%, la cantidad de ferrita aumenta para deteriorar de forma drástica la resistencia del acero inoxidable, y por lo tanto se establece el contenido de Cr en 18% o menos. El límite inferior preferido del contenido de Cr es 16.5%, y el límite superior preferido es de 17.8%.

Mo: más de 2% y 3% o menos Cuando la producción de petróleo crudo (o gas) en un pozo petrolero (o un pozo de gas) se suspende de forma temporal, la temperatura ambiental del pozo petrolero (o del pozo de gas) disminuye; en este caso, cuando se contiene el ácido sulfhídrico en el ambiente del pozo petrolero (o del pozo de gas) , la sensibilidad a la fractura por tensión al sulfuro del tubo de acero inoxidable presenta un problema. En particular, un material de alta resistencia tiene dicha sensibilidad muy alta, y por lo tanto la resistencia a la corrosión del material a la fractura por tensión al sulfuro es importante. El Mo es un elemento que mejora la resistencia a la fractura por tensión al sulfuro, y es necesario que el contenido de Mo sea de más del 2% para asegurar una alta resistencia y una resistencia de fractura por tensión al sulfuro satisfactoria. Por otra parte, el Mo tiene una función de aumentar la cantidad de ferrita y deteriorar la resistencia del acero inoxidable, y por lo tanto no se prefiere agregar más de 3% de Mo . Por consiguiente, el rango del contenido de Mo se establece en más de 2% y en 3% o menos El límite inferior preferido del contenido del Mo es 2.2% y el limite superior preferible es de 2.8%.

Cu: 1% a 3.5% En el acero inoxidable de acuerdo con la presente invención, la porción, que es una austenita a una alta temperatura (al momento del trabajo en caliente) , se transforma en martensita a una temperatura normal, y por lo tanto, a una temperatura normal, el acero inoxidable se vuelve de una microestructura metálica compuesta principalmente de la fase martensítica y la fase ferrítica; sin embargo, para el propósito de asegurar la resistencia deseada para la presente invención, es importante la precipitación de envejecimiento de la fase de Cu. Deberá notarse que cuando el contenido de Cu es menor a 1%, la alta resistencia no se alcanza de manera suficiente, y cuando el contenido de Cu excede 3.5%, se deteriora el trabajo en caliente, y la producción del tubo de acero se vuelve difícil Por consiguiente, el rango del contenido de Cu se establece entre 1% y 3.5%. El límite inferior preferido del contenido de Cu es 1.5% y el límite inferior más preferido es 2.3%. El límite superior preferido del contenido de Cu es 3.2% y el límite superior más preferido es 3.0%.

Ni: 3% o más y menos de 5% El Ni es un elemento capaz de mejorar la resistencia del acero inoxidable mediante la estabilización de la austenita a altas temperaturas y al incrementar la cantidad de martensita a temperatura normal. Además, el Ni tiene la función de mejorar la resistencia a la corrosión en un medio de alta temperatura, por lo que se prefiere como un elemento que será agregado en gran contenido si dicha adición es posible, y se requiere que se agregue en un contenido de 3.5% o más. Sin embargo, cuando aumenta el contenido de Ni, la función de disminuir el punto Ms es grande. En consecuencia, cuando se agrega el Ni en una gran cantidad, aún después de que la fase austenítica se enfría y está estable a altas temperaturas, la transformación en martensita no ocurre y la resistencia del acero inoxidable se deteriora de forma drástica. Sin embargo, una pequeña cantidad de la fase-? retenida tiene un pequeño efecto en el deterioro de la resistencia del acero inoxidable, y se prefiere para el propósito de asegurar una alta dureza. Para el propósito de no producir una gran cantidad de la fase-? retenida aún cuando se agregue el Ni en la medida de lo posible, es efectiva la reducción del contenido de Mn o el contenido de N. Sin embargo, cuando el contenido de Ni es 5% o más, se produce una gran cantidad de fase-? retenida aún al reducir el contenido de Mn o el contenido de N. Por consiguiente, el contenido de Ni se establece en 3% o más y en menos de 5%. El límite inferior preferido del contenido de Ni es 3.6% y el límite inferior más preferido es 4.0%. El límite superior preferido del contenido de Ni es 4.9% y el límite superior más preferido es 4.8%.

Al: 0.001% a 0.1% El Al es un elemento necesario para la desoxidación. Cuando el contenido de Al es menor a 0.001%, el efecto de Al no es suficiente, y cuando el contenido de Al excede el 0.1%, la cantidad de ferrita aumenta para deteriorar la resistencia. Por consiguiente, el rango en el contenido del Al se establece de 0.001% a 0.1%. 0 (oxígeno) : 0.01% o menos El O (oxígeno) es un elemento que deteriora la dureza y la resistencia a la corrosión, y por lo tanto se prefiere reducir el contenido de O. Para poder asegurar la dureza y la resistencia a la corrosión deseadas por la presente invención, es necesario establecer el contenido del 0 a 0.01% o menos.

Mn: 1% o menos N: 0.05% o menos [Mn] x ( [N] - 0.0045) < 0.001 en donde los símbolos de los elementos en la fórmula (1) representan de forma respectiva los contenidos (unidad: % de masa) de los elementos en el acero.

En el tubo de acero inoxidable de acuerdo con la presente invención, el aumento de los contenidos de Cr, Mo, Ni y Cu permite mejorar la resistencia a la corrosión; sin embargo, la adición de estos elementos en cantidades predeterminadas o más, disminuye el punto Ms y estabiliza la fase-? retenida. En consecuencia, la resistencia del tubo de acero inoxidable se deteriora de forma drástica. Por consiguiente, en la presente invención, los rango de los contenidos del Cr, Mo, Ni y Cu se definen como se describió arriba. Además, los inventores de la presente descubrieron que es necesario limitar el contenido de Mn y el contenido de N para el propósito de mejorar de manera suficiente la resistencia del tubo de acero inoxidable mientras los contenidos respectivos de Cr, Mo, Ni y Cu se limitan dentro de los rangos ya descritos .

Por lo tanto, los inventores de la presente examinaron con detalle cuánto varía la resistencia de Mn y el contenido de N varían en un tubo de acero en donde los contenidos de Cr, Mo, Ni y Cu se aproximan de forma cercana a los valores de los rangos arriba descritos . De forma específica, los inventores de la presente examinaron con detalle cómo varía la resistencia cuando el contenido de Mn y el contenido de N varían en un acero inoxidable que contiene C: 0.01%, Cr: 17.5%, Mo: 2.5%, Ni: 4.8% y Cu: 2.5%. Los resultados obtenidos de esa forma se muestran en la Figura 1.

Debe notarse que el acero inoxidable utilizado para examinar se preparó mediante la aplicación de calor a 980°C por 15 minutos, y enfriamiento brusco posterior mediante enfriamiento con agua y después el temple. En la Figura 1, el símbolo "o" se refiere a los casos donde el límite de elasticidad (tensión elástica: YS) de 861 MPa o más se aseguró bajo las condiciones de temple de 500 °C o más y 30 minutos, y el símbolo x se refiere a los casos donde el YS fue menor a 861 MPa aún bajo las condiciones de temple de 500 °C o más y 30 minutos y aún bajo las condiciones de temple de menos de 500°C y 30 minutos.

Como se muestra en la Figura 1, el acero inoxidable que tiene la composición base arriba descrita tiene un límite de elasticidad de 861 MPa (125 ksi) o más cuando el acero inoxidable satisface la fórmula (1) arriba descrita. Por lo tanto, los inventores de la presente limitaron el contenido de Mn y el contenido de N al rango que satisface la fórmula (1) antes descrita. En consecuencia, se ha hecho posible que la resistencia del acero inoxidable se mejore de forma suficiente. Deberá notarse que cuando el contenido de Mn exceda el 1%, la dureza se deteriora, y por lo tanto el contenido de Mn se establece en 1% o menos sin importar el contenido de N. Por otra parte, cuando el contenido de N excede 0.05%, la precipitación del nitruro de Cr aumenta en una cantidad que deteriora la resistencia a la corrosión, y por lo tanto el contenido de N se establece en 0.05% o menos sin importar el contenido de Mn.

Ca: 0.01% o menos B : 0.01% o menos El Ca y B son elementos que se pueden agregar de forma opcional . Al momento de la producción de un tubo mediante trabajo en caliente, el acero inoxidable de acuerdo con la presente invención toma una microestructura de dos fases compuesta de ferrita y austenita, y por lo tanto dependiendo de las condiciones de trabajo en caliente, se pueden producir fallas o defectos en el tubo de acero inoxidable. Cuando uno o más del Ca o B están contenidos de acuerdo con la necesidad para el propósito de resolver este problema, es posible trabajar un tubo de acero inoxidable que tiene una condición superficial satisfactoria. Sin embargo, cuando el contenido de Ca excede 0.01%, las cantidades de inclusiones aumentan para deteriorar la dureza del tubo de acero inoxidable. Además, cuando el contenido de B excede 0.01%, los carbo-boruros de Cr se precipitan en el límite de granulación de cristal para deteriorar la dureza del tubo de acero inoxidable. Por consiguiente, los contenidos preferidos de Ca y B se establecen cada uno en 0.01% o menos. Debe notarse que los efectos antes mencionados del Ca y B se vuelven notables cuando el contenido de Ca es 0.0003% o más, o cuando el contenido de B es 0.0002% o más. Por consiguiente, cuando uno o más del Ca o B se incluyen para el propósito de mejorar el trabajo en el tubo, el contenido de Ca se establece de mayor preferencia en un rango de 0.0003% a 0.01% y el contenido de B se establece con mayor preferencia en un rango de 0.0002% a 0.01%. En este respecto, el límite superior del contenido total de Ca y B es de preferencia 0.01% o menos .

V, Ti, Zr, Nb: 0.3% o menos El V, Ti, Zr, Nb son elementos que se pueden agregar de forma opcional. La inclusión de uno o más de V, Ti, Zr y Nb resulta en la producción de carbo- nitruros en el acero inoxidable, y el efecto de precipitación y el efecto de refinamiento granular mejora la resistencia y la dureza. Sin embargo, cuando el contenido de cualquiera de estos elementos excede el 0.3%, aumenta la cantidad de carbo- nitruros gruesos para deteriorar la dureza del acero inoxidable. Por consiguiente, el contenido preferido de V, Ti, Zr y Nb se establece en 0.3% o menos. Debe notarse que los efectos arriba descritos del V, Ti, Zr y Nb se vuelven notables cuando el contenido de cualquiera de estos elementos es 0.003% o más. Por consiguiente, cuando se incluye uno o más de V, Ti, Zr y Nb con el propósito de mejorar más la resistencia y la dureza del acero inoxidable, se prefiere más establecer el contenido de cada uno de estos elementos en un rango de 0.003% a 0.3%. En este respecto, el límite superior del contenido total de V, Ti, Zr y Nb es de preferencia de 0.3% o menos . 2. Microestructura metálica Fase Ferrítica: 10% a 40% Cuando el Ni se agrega en un rango que no causa deterioro en la resistencia debido a la disminución del punto Ms mientras que se confirma que el contenido de Cr y el contenido de Mo requieren asegurar de forma satisfactoria la resistencia a la corrosión del acero inoxidable, es difícil obtener una microestructura metálica compuesta de una fase única martensítica a una temperatura normal . De forma específica, la microestructura metálica se vuelve, a una temperatura normal, una microestructura metálica que contiene 10% o más de una fase ferrítica por fracción volumétrica. Debe notarse que cuando el contenido de la fase ferrítica en el acero inoxidable excede 40% por fracción volumétrica, se vuelve difícil asegurar una alta resistencia. Por consiguiente, el contenido de la fase ferrítica se establece de 10 a 40% por fracción volumétrica. Debe notarse que se puede calcular la fracción volumétrica de la fase ferrítica, por ejemplo, mediante el método en el que el acero inoxidable molido se somete a grabado con una solución mezclada de agua regia y glicerina, y luego la proporción de agua de la fase ferrítica se mide mediante el método de conteo de puntos.

Fase-? retenida: 10% o menos Una pequeña cantidad de la fase-? retenida ejerce sólo un pequeño efecto en el deterioro de la resistencia del acero inoxidable y mejora drásticamente la dureza. Sin embargo, cuando la cantidad de la fase-? retenida es grande, la resistencia del acero inoxidable se deteriora demasiado. Por lo tanto, aunque la presencia de la fase-? retenida es necesaria, se establece el valor del límite superior del contenido de la fase-? retenida en 10% por fracción volumétrica. La fracción volumétrica de la fase-? retenida puede medirse, por ejemplo, mediante un método de difracción de rayos X. Debe notarse que para el propósito de mejorar la dureza del acero inoxidable de acuerdo con la presente invención, la fase-? retenida está presente de preferencia en una fracción volumétrica de 1.0% o más.

Fase martensítica En el acero inoxidable de acuerdo con la presente invención, la microestructura metálica diferente a la fase ferrítica y a la fase-? retenida está compuesta principalmente de la fase martensítica templada. En la presente invención, la fase martensítica se incluye en una fracción volumétrica de 50% o más. Debe notarse que, además de la fase martensítica, pueden estar presentes las fases de carburos, nitruros, boruros, Cu y similares. 3. Método de producción El método de producción de un tubo de acero inoxidable de acuerdo con la presente invención, no está limitado en particular y sólo requiere satisfacer los requerimientos individuales arriba mencionados . Como un ejemplo del método de producción del tubo de acero inoxidable, primero, se produce un tocho del acero inoxidable que tiene la composición aleada arriba descrita. Después, se produce un tubo de acero del tocho de acuerdo con el proceso para producir tubos de acero sin costuras comunes. Posteriormente, después de que se enfría el tubo de acero, se realiza un tratamiento de temple o un tratamiento de templado y enfriamiento brusco. Al realizar el tratamiento de temple a entre 500°C y 600°C, se puede obtener la alta resistencia deseada y una alta dureza deseada a través de la producción de una cantidad apropiada de fase-? retenida y un refuerzo simultáneo de la precipitación debido a la fase de Cu.

A continuación, se describe la presente invención de forma más específica con referencia a los Ejemplos, pero la presente invención no está limitada a estos Ejemplos.

Ej emplos Para los tipos de acero A a Z, a y b de los materiales de acero inoxidable que tienen las composiciones químicas que se muestran en la Tabla 1, se prepararon los tubos de acero inoxidable de las muestras con No. 1 a 31 que tienen las microestructuras metálicas que se muestran en la Tabla 2. De forma específica, cada uno de los tipos de acero A a Z, a y b de los materiales de acero inoxidable se derritió y calentó a 1250 °C por 2 horas; por lo tanto, mediante forjado, se preparó un tocho redondo para cada uno de los tipos de acero. Después, cada uno de los tochos redondos se mantuvo a un calor de 1100°C por una hora, y así se preparó un tubo de acero inoxidable de 125 mm de diámetro y 10 mm de grosor de pared mediante punzonado con una punzonadora para el uso de laboratorio. Después, las superficies exteriores e interiores de los tubos de acero inoxidable se redujeron a lmm mediante mecanización. Por lo tanto, cada uno de los tubos de acero inoxidable se calentó a entre 980°C y 1200°C por 15 minutos y después se enfrió con agua (enfriamiento brusco) , y además, se templó a entre 500°C y 650 °C para regular así la microestructura metálica y la resistencia. Los detalles sobre las condiciones de enfriamiento brusco y las condiciones de temple para cada uno de los tubos de acero inoxidable se muestran en la Tabla 2. Debe notarse que para cada uno de los tipos de acero H, P y N, se condujeron dos diferentes tipos de tratamientos térmicos, y por lo tanto, se prepararon dos tubos de acero inoxidable con diferentes microestructuras metálicas (los nos. de muestra 8, 14, 16, y 29 a 31 en la Tabla 2) .

Tabla 1 Tipo Composiciones Químicas (% de masa, Equilibrio: Fe e impurezas) de C Si Mn P S Cr Mo Cu Ni Sol. Al N 0 otros [Mn]x( [N] -acero A 0.008 0.16 0.27 0.009 0.0007 17.2 2.4 2.4 3.9 0.035 0.006 0.003 - 0.00 B 0.004 0.43 0.28 0.011 0.000B 17.4 2.5 2.6 4.3 0.032 0.005 0.004 - 0.00 C 0.025 0.06 0.13 0.011 0.0008 17.4 2.4 2.5 4.2 0.018 0.011 0.002 - 0.00 D 0.011 0.41 0.14 0.012 0,0006 17.4 2.6 2.2 3.8 0.018 0.011 0.003 - 0.00 E 0.008 0.21 0.13 0.011 0.0012 16.8 2.4 2.7 4.8 0.021 0.007 0.003 - 0.00 F 0.017 0.20 0.14 0.010 0.0007 16.6 2.6 2.4 4.5 0.030 0.007 0.002 - 0.00 G 0.029 0.39 0.23 0.008 0.0011 16.9 2.6 2.5 4.2 0.018 0.008 0.004 B: 0.0009 0.00 H 0.025 0.21 0.08 0.008 0.0008 17.2 2.6 2.4 3.6 0.029 0.013 0.003 Ca: 0.0009, B: 0.0004 0.00 I 0.015 0.04 0.11 0.010 0.0012 17.1 2.7 2.2 4.6 0.031 0.004 0.003 Ca: 0.0020 -0.00 J 0.021 0.37 0.25 0.009 0.0012 16.7 2.4 2.3 4.0 0.035 0.003 0.003 V:0.05, Ti:0.033. Ca:0.0019 -0.00 K 0.014 0.43 0.21 0.008 0.0007 17.0 2.6 2.4 4.3 0.030 0.003 0.002 V:0.96, Ca: 0.0015 -0.00 0.024 0.28 0.07 0.008 0.0006 17.0 2.4 2.4 4.5 0.026 0.012 0.003 Ti: 0.011, B: 0.0010 0.00 M 0.023 0.50 0.07 0.010 0.0009 16.8 2.6 2.7 4.6 0.031 0.013 0.003 V: 0.04, Ca: 0.0017 0.00 N 0.007 0.17 0.12 0.012 0.0009 17.0 2.4 2.5 4.8 0.025 0.003 0.003 V: 0.03, Ca: 0.0014 -0.0 0 0.021 0.34 0.09 0.009 0.0007 16.8 2.5 2.6 4.8 0.033 0.006 0.002 V: 0.05, Ca: 0.0019 0.00 P 0.009 0.12 0.22 0.010 0.0012 17. S 2.6 2.2 3.7 0.029 0.004 0.003 Nb: 0.015, Zr: 0.032 -0.0 Q 0.005 0.27 0.14 0.009 0.0009 17.1 2.7 2.4 4.2 0.016 0.011 0.003 V: 0.06 0.00 R 0.014 0.45 0.11 0.010 0.0005 17.1 2.6 2.5 4.5 0.031 0.003 0.002 V: 0.05 -0.00 S 0.021 0.38 0.28 0.008 0.0008 17.8 2.7 2.7 4.9 0.027 0.028 0.003 V: 0.06, Ca: 0.0017 *0.0 T 0.019 0.29 0.84 0.010 0.001 17.6 2.6 2.6 4.9 0.026 0.015 0.003 V: 0.07, Ti:0.008 *0.0 U 0.018 0.31 0.16 0.009 0.0009 17.7 2.7 2.6 4.9 0.025 0.033 0.002 Tí: 0.013, Ca: 0.0012 *0.0 V 0.012 0.06 0.13 *0.058 0.0005 16.7 2.6 2.4 4.7 0.022 0.004 0.002 Ca: 0.0008 -0.00 0.024 0.38 0.23 0.010 0.0008 *1B .8 2.4 2.5 4.8 0.031 0.008 0.003 Ca: 0.0013, V: 0.05 0.00 X 0.021 0.28 0.09 0.011 0.0006 17.8 2.5 2.4 *5.7 0.016 0.012 0.003 Ca: 0.0015, V.-0.04, B: 0.0012 0.00 Y 0.024 0.20 0.08 0.009 0.0006 «15.4 2.2 2.2 3.9 0.029 0.005 0.004 Ca: 0.0013, V: 0.05 0.00 z 0.021 0.16 0.28 0.010 0.0010 17.5 *1.6 2.5 3.6 0.024 0.006 0.003 V: 0.04, Ti: 0.028 0.00 a 0.021 0.12 0.13 0.012 0.0006 17.5 2.5 *0.6 3.9 0.028 0.012 0.004 Ti: 0.013 0.00 b 0.022 0.43 0.09 0.011 0.0006 16.8 2.6 2.5 *2.3 0.016 0.007 0.002 Nb: 0.031, Ti: 0.024 0.00 El símbolo significa la desviación de las condiciones definidas en la presente invención.

Tabla 2 o El símbolo "*" significa la desviación de las condiciones definidas en la presente invención.

Los tipos de acero A a R en la Tabla 1 son los materiales de acero inoxidable en donde cada uno tiene una composición química dentro de los rangos definidos en la presente invención. Por otra parte, los tipos de acero S a Z, a y b son materiales de acero inoxidable de Ejemplos Comparativos en donde cada uno tiene una composición química que se desvió de los rangos definidos en la presente invención.

Además, en la Tabla 2, los tubos de acero inoxidable de los nos. de muestra 1 a 18 son tubos de acero inoxidable de Ejemplos en donde la composición química y la mícroestructura metálica estuvieron dentro de los rangos definidos en la presente invención, y los tubos de acero inoxidable de los nos. de muestra 19 a 31 son tubos de acero inoxidable de Ejemplos Comparativos en donde la composición química y la mícroestructura metálica de cada uno se desvió de los rangos definidos en la presente invención.

Debe notarse que, en la Tabla 2, se calculó la fracción volumétrica de la fase ferrítica mediante el método en el que cada uno de los aceros inoxidables molidos (especímenes) se sometió a grabado con una solución mezclada de agua regia y glicerina, y después se midió la proporción de área de la fase ferrítica mediante el método de conteo de puntos. Además, la fracción volumétrica de la fase-? retenida se midió con un método de difracción de rayos X. En la Tabla 2 , también se muestran los resultados del ensayo de tracción descritos a continuación y el ensayo de corrosión de flexión a cuatro puntos.

De los tubos de acero inoxidable preparados como se menciona arriba, se realizó la muestra en los especímenes para el ensayo de tracción y para el ensayo de corrosión de flexión a cuatro puntos. Como especímenes del ensayo de tracción, se obtuvieron especímenes del ensayo de tracción de acero redondo con un diámetro de 4 mm y una longitud de 20 mm en la porción paralela a lo largo de la dirección longitudinal de cada uno de los tubos de acero inoxidable . Se realizó el ensayo de tracción a temperatura normal, y se midió el límite de elasticidad (tensión elástica) .

Como ensayo de corrosión de flexión a cuatro puntos, se realizó la prueba a la fractura por corrosión en un medio de gas de ácido carbónico a alta temperatura y la prueba de fractura por tensión al sulfuro en un medio de un rastro de sulfuro de hidrógeno. Cada uno de los ensayos de flexión a cuatro puntos se realizó de acuerdo con los lineamientos . Debe hacerse notar que el ensayo de flexión a cuatro puntos se realizó para especímenes de los nos. de muestra 1 a 18, 22, 25 y 26 (véase la Tabla 2) .

(Lineamientos de Implementación de ensayos de flexión en un medio de gas de ácido carbónico a alta temperatura) Especímenes: Se obtuvo la muestra de tres especímenes (ancho: 10 mm, grosor: 2 mm, longitud 75 ram) del ensayo de flexión a cuatro puntos de cada una de las muestras numeradas .

Tensión aplicada: Se aplicó un valor de 100% del límite de elasticidad (límite de elasticidad de cada uno de los especímenes obtenidos de los mismos tubos de acero inoxidable: véase la Tabla 2) obtenido en el ensayo de tracción de acuerdo con las especificaciones AST -G39 mediante el control de la cantidad de desviación.

Medio del ensayo: C02 a 3 MPa (30 baros) , solución acuosa de NaCl que tiene una concentración de 25%, 200°C.

Tiempo del Ensayo: 720 horas.

Evaluación: Se realizó el ensayo de flexión a cuatro puntos para cada espécimen bajo las condiciones antes descritas, y se evaluó la ocurrencia o ausencia de fracturas.

En la Tabla 2, el símbolo "o" representa la ausencia de fractura, y el símbolo "x" representa la presencia de fractura. Por ejemplo, en el acero inoxidable de la muestra No. 22, todos los especímenes (3 piezas) tuvieron la ocurrencia de fractura, y por lo tanto la muestra No. 22 está marcada con "xxx" .

(Lineamientos de Implementación de ensayos de flexión en un medio con rastros de sulfuro de hidrógeno) Especímenes : Se obtuvo la muestra de tres especímenes (ancho: 10 mm, grosor: 2 mm, longitud 75 mm) para el ensayo de flexión a . cuatro puntos de cada una de las muestras numeradas .

Tensión aplicada: Se aplicó un valor de 100% del limite de elasticidad (límite de elasticidad de cada uno de los especímenes obtenidos de los mismos tubos de acero inoxidable: véase la Tabla 2) obtenido en el ensayo de tracción de acuerdo con las especificaciones ASTM-G39 mediante el control de la cantidad de desviación.

Medio del ensayo: Gas a 0.1 Pa (1 bar) compuesto de ¾S a 0.001 MPa (0.01 bares) y el equilibrio (C02) , una solución acuosa de NaCl que tiene una concentración de 20% + una solución acuosa de NaHC03 que tiene una concentración de 21 mg/L, 25°C y pH4.

Tiempo del Ensayo: 336 horas.

Evaluación: Se realizó el ensayo de flexión a cuatro puntos para cada espécimen bajo las condiciones antes descritas, y se evaluó la ocurrencia o ausencia de fracturas. En la Tabla 2, el símbolo "o" representa la ausencia de fractura, y el símbolo "x" representa la ocurrencia de fractura. Por ejemplo, en el acero inoxidable de la muestra No. 22, dos piezas de los tres especímenes tuvieron la ausencia de fractura, y una pieza de los tres especímenes tuvo la ocurrencia de fractura, y por lo tanto la muestra No. 22 está marcada con "???" .

Primero, la discusión inicial de los resultados del ensayo de tracción. Como se muestra en la Tabla 2, en cada uno de los aceros inoxidables de las muestras con nos. 1 a 18 que son Ejemplos de la presente invención, se obtuvo un alto limite de elasticidad (tensión elástica) de 861 MPa (125 ksi) o más. Por otra parte, en los aceros inoxidables (véanse los tipos de acero S a U en la Tabla 1) de los nos. de muestra 19 a 21, en donde el contenido de N y el contenido de Mn se desvió de los rangos definidos por la presente invención (los rangos que satisfacen a la fórmula (1) ) , el punto Ms disminuyó y por lo tanto la fase-? retenida aumento de forma considerable. En consecuencia, no se obtuvo un límite de elasticidad suficiente en cada uno de los aceros inoxidables de las muestras con los nos. 19 a 21.

También, en cada uno de los aceros inoxidables (véase el tipo de acero W en la Tabla 1) de la muestra No. 23 en donde el contenido de Cr excedió el rango definido por la presente invención y del acero inoxidable (véase el tipo de acero X en la Tabla 1) de la muestra No. 24 en donde el contenido de Ni excedió el rango definido de la presente invención, la fase-? retenida aumentó de forma considerable debido a la disminución del punto Ms, y por consiguiente, no se obtuvo un suficiente límite de elasticidad.

También, en el acero inoxidable (véase el tipo de acero xa' en la Tabla 1) de la muestra No. 27 en donde el contenido de Cu fue menor al rango definido por la presente invención, la resistencia aumentó debido a que no fue suficiente la resistencia de la precipitación, y no se obtuvo un suficiente límite de elasticidad. También, en el acero inoxidable (véase el tipo de acero ¾b' en la Tabla 1) de la muestra No. 28 en donde el contenido de Ni fue menor al rango definido de la presente invención, la fase ferrítica disminuyó en cantidad, y por consiguiente, no se obtuvo un suficiente límite de elasticidad.

También, en los aceros inoxidables de las muestras con nos. 29 a 31 en cada uno de los cuales la composición química estuvo dentro del rango definido de la presente invención, pero donde la microestructura (la fracción volumétrica de la fase ferrítica o la fracción volumétrica de la fase-y retenida) se desvió del rango definido de la presente invención, no se obtuvieron las resistencias suficientes. Debe notarse que en las muestras nos. 29 y 30, la temperatura de enfriamiento brusco fue 1200°C y el enfriamiento brusco se realizó en la región donde la d-ferrita estuvo estable. Se deduce que en consecuencia el contenido de ferrita aumentó. También, en la muestra no. 30, la temperatura de temple fue una temperatura de región de dos fases ferrita - austenita, y en consecuencia, la austenita retenida aumentó en cantidad. De esto hecho, se observa que la regulación de la microestructura metálica del acero inoxidable llevada a cabo durante el tratamiento térmico de forma que la microestructura metálica entre en el rango de la presente invención, mejora el límite de elasticidad.

A continuación, se habla de los resultados del ensayo de flexión a cuatro puntos. Se realizó el ensayo de flexión a cuatro puntos para los aceros inoxidables de las muestras nos. 1 a 18 que son Ejemplos de la presente invención y se realizó para los aceros inoxidables de las muestras Nos. 22, 25 y 26, para cada una de las cuales se obtuvo una resistencia predeterminada, de los aceros inoxidables de Ejemplos Comparativos.

Como se muestra en la Tabla 2, en cada uno de los aceros inoxidables de las muestras Nos. 1 a 18 que son Ejemplos de la presente invención, no ocurrió fractura alguna en la prueba a la fractura por corrosión en un medio de gas de ácido carbónico a alta temperatura y en la prueba de fractura por tensión al sulfuro en un medio de un rastro de sulfuro de hidrógeno. Por este hecho, se verificó que cada uno de los aceros inoxidables de las muestras Nos. 1 a 18 que son Ejemplos de la presente invención tiene una alta resistencia y además, una excelente resistencia a la corrosión capaz de prevenir de manera suficiente la fractura por corrosión por tensión en un medio de gas de ácido carbónico a alta temperatura y la fractura por tensión al sulfuro a temperatura normal.

Por otra parte, en el acero inoxidable (véase el tipo de acero V en la Tabla 1) de la muestra no. 22 en donde el contenido de P excede el rango definido de la presente invención, ocurrió la fractura en el ensayo de flexión a cuatro puntos. De este hecho, se observa que el acero inoxidable de la muestra No. 22 es inferior en resistencia a la corrosión con respecto a los aceros inoxidables de acuerdo con la presente invención. En particular, en el ensayo de flexión a cuatro puntos en gas de ácido carbónico a alta temperatura, el acero inoxidable de la muestra No. 22 experimentó la ocurrencia de fractura en dos especímenes, y por lo tanto se observa que la sensibilidad a la fractura por corrosión por tensión del acero inoxidable de la muestra No. 22 a altas temperaturas mejoró.

También, en cada uno de los aceros inoxidables (véase el tipo de acero Y en la Tabla 1) de la muestra No. 25 en donde el contenido de Cr fue menor al rango definido de la presente invención y en el acero inoxidable (véase el tipo de acero Z en la Tabla 1) de la muestra No. 26 en donde el contenido de Mo fue menor al rango definido por la presente invención, ocurrió la fractura durante el ensayo de flexión a cuatro puntos. Por este hecho, se observa que la escasez en el contenido de Cr o en el contenido de Mo deteriora la resistencia a la corrosión.

Aplicación Industrial El tubo de acero inoxidable de acuerdo con la presente invención puede usarse de forma apropiada en varios pozos petroleros y pozos de gas.

Breve Descripción del Dibujo La Figura 1 es una gráfica que muestra la variación en la resistencia observada cuando el contenido de Mn y el contenido de N variaban en un acero inoxidable que tiene una composición base de C: 0.01%, Cr: 17.5%, o: 2.5%, Ni: 4.8% y Cu: 2.5%.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tubo de acero inoxidable de alta resistencia excelente para la resistencia de fractura por tensión al sulfuro y la resistencia a la corrosión por gas de ácido carbónico a alta temperatura, que se caracteriza porque: el tubo de acero inoxidable consta de, en % de masa, C: 0.05% o menos, Si: 1.0% o menos, P:0.05% o menos, S: menos de 0.002%, Cr: más de 16% y 18% o menos, Mo : más de 2% y 3% o menos, Cu: 1% a 3.5%, Ni: 3% o más y menos de 5%, Al: 0.001% a 0.1% y 0: 0.01% o menos, n: 1% o menos y N: 0.05% o menos, y Mn y N en los rangos anteriores satisfacen la fórmula (1) , y el equilibrio que es el Fe e impurezas; y la microestructura metálica del tubo de acero inoxidable consta principalmente de una fase martensítica e incluye 10 a 40% de una fase ferrítica por fracción volumétrica y 10% o menos de una fase-? retenida por fracción volumétrica . [Mn] x ( [N] - 0.0045) < 0.001 (1) en donde los símbolos de los elementos de forma respectiva representan los contenidos (unidad: % de masa) de los elementos en el acero.

2. El tubo de acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque el tubo de acero inoxidable consta además de, en lugar de una parte de Fe, uno o más de Ca: 0.01% o menos y B: 0.01% o menos.

3. El tubo de acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque el tubo de acero inoxidable consta además de, en lugar de una parte de Fe, uno o más de V: 0.3% o menos, Zr: 0.3% o menos y Nb: 0.3% o menos .