MXPA05006562A

MXPA05006562A - Acero inoxidable martensitico de alta resistencia con excelentes propiedades de resistencia a la corrosion por dioxido de carbono y resistencia a la corrosion por fisuras por tensiones de sulfuro.

Info

Publication number: MXPA05006562A
Application number: MXPA05006562A
Authority: MX
Inventors: Ueda Masakatsu
Original assignee: Sumitomo Metal Ind
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-08-16
Also published as: RU2005122929A; JP4428237B2; BR0317550A; US20050224143A1; AU2003289437A1; NO20052986L; EP1584699A1; CN1729306A; WO2004057050A1; CN100368579C; AR042494A1; EP1584699A4; NO337858B1; JPWO2004057050A1; AU2003289437B2; CA2509581A1; NO20052986D0; BRPI0317550B1; CA2509581C; RU2307876C2

Abstract

Se describe un acero inoxidable martensitico, en el cual son limitados los elementos especificados en una composicion del acero. El acero inoxidable martensitico puede tener alta resistencia de tension de prueba al 0.2% de 860 Mpa o mas y excelente resistencia a la corrosion por gas dioxido de carbono y resistencia a la corrosion por fisuras por tensiones de sulfuro limitando la composicion del acero de elementos especificados y definiendo la concentracion de Mo en el acero por las relaciones con los valores IM asi como formando la microestructura del acero principalmente con martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetalicos tales como fase Laves, fase o y similares. Como resultado de ello, los aceros inoxidables martensiticos de la presente invencion pueden aplicarse a aceros practicos, los cuales pueden usarse ampliamente en tubos para pozos petroliferos y similares en ambientes que contienen gas dioxido de carbono, sulfuro de hidrogeno, iones de cloro o dos o mas de dichos elementos, en campos amplios.

Description

ACERO INOXIDABLE MARTENSÍTICO DE ALTA RESISTENCIA CON EXCELENTES PROPIEDADES DE RESISTENCIA A LA CORROSIÓN POR DIÓXIDO DE CARBONO Y RESISTENCIA A LA CORROSIÓN POR FISURAS POR TENSIONES DE SULFURO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un material acero adecuado para usarse en ambientes con corrosión severa que contienen materiales corrosivos tales como gas dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, iones de cloro y similares. Específicamente, la presente invención se refiere a un material acero para un tubo de acero sin costura y un tubo de acero con costura soldada como un tubo de acero soldado con resistencia eléctrica, un tubo de acero soldado por láser, un tubo con soldadura helicoidal o similares, el cual se usa en aplicaciones para plantas de producción de petróleo o de gas natural, plantas para la eliminación de gas dióxido de carbono, o para la generación de energía geotérmica, o para un tanque para líquido que contiene gas dióxido de carbono, especialmente a un material acero para tubos para pozos petrolíferos o pozos de gas. TÉCNICA ANTERIOR Desde el punto de vista de la explotación de recursos petroleros, lo cual se espera en el futuro próximo, con frecuencia se ha realizado el desarrollo de un pozo petrolífero bajo condiciones ambientales severas, es decir un pozo petrolífero en un estrato más profundo, de un campo de gas ácido o similares. De esta manera, los tubos de acero para pozos petrolíferos para estos fines requieren alta resistencia, así como excelente resistencia a la corrosión y a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro. Como material acero para tubos para pozos petrolíferos o lo similar se ha usado generalmente acero al carbono o un acero de baja aleación. Sin embargo, a medida que el ambiente de los pozos se vuelve más severo, se ha usado acero con mayor concentración de elementos de aleación. Por ejemplo, como material acero para pozos petrolíferos que contienen una gran cantidad de gas dióxido de carbono, se ha usado acero inoxidable martensítico serie 13 Cr como por ejemplo SUS 420 y lo similar. Sin embargo, aunque el acero SUS 420 tiene excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono, el mismo tiene poca resistencia a la corrosión por sulfuro de hidrógeno. En consecuencia, el acero SUS 420 puede generar fisuras por tensiones de sulfuro (SSCC) en ambientes que contienen gas dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno simultáneamente. En consecuencia, se han propuesto diversos materiales acero en lugar del acero SUS 420. La Patente Japonesa No. 2861024, la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa No. Hei-5-287455 y la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa No. Hei-7-62499 describen acero con resistencia mejorada a la corrosión reduciendo la concentración de carbono del SUS 420. Sin embargo, esta baja concentración de carbono descrita en estas publicaciones puede no tener la suficiente resistencia requerida para usar en un pozo profundo, es decir tensión de prueba de 860 MPa o más. Alternativamente, la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa No. 2000-192196 describe acero de estructura de una sola fase martensitica que contiene Co : 0.5 - 7% y Mo : 3.1 -7% que presenta alta resistencia y excelente resistencia a fisuras por tensiones de sulfuro. La invención descrita en dicha publicación es un acero que contiene Co en la concentración indicada para eliminar la generación de austenita retenida durante el enfriamiento de manera que la estructura esté hecha de una sola fase martensitica. Sin embargo, como el Co es un elemento costoso, es conveniente no usarlo . Sumario de la Invención La presente invención se realizó en consideración de las circunstancias mencionadas. El objeto de la presente invención es proveer un acero inoxidable martensítico con suficiente resistencia para usarse en tubos para pozos petrolíferos para pozos profundos, es decir una alta resistencia de tensión de prueba de 860 MPa o más, así como excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, para que pueda usarse aun en ambientes que contengan gas dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno o iones de cloro o dos o más de estos elementos . Los símbolos de los respectivos elementos en la siguiente expresión muestran la concentración (% en masa) de cada elemento. En consecuencia, la esencia de la presente invención son los aceros inoxidables martensíticos de alta resistencia descritos en los siguientes puntos (a) y (b) . (a) ün acero inoxidable martensítico de alta resistencia excelente en resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, que presenta tensión de prueba al 0.2% de 860 MPa o más, que se caracteriza por contener, en % en masa, C: 0.005 - 0.04%, Si: 0.5% o menos, Mn: 0.1 - 3.0%, P: 0.04% o menos, S: 0.01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4.0 -8%, Mo: 2.8 - 5.0%, Al: 0.001 - 0.10% y N: 0.07% o menos, siendo el resto Fe e impurezas y que también se caracteriza por satisfacer la expresión (1) indicada más adelante en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y similar finamente precipitados durante el revenido. Mo > 2.3 - 0.89 Si + 32.2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . Además, la esencia de la presente invención es un acero inoxidable martensitico que contiene cuando menos uno de los elementos de aleación seleccionados de por lo menos un grupo que comprende los siguientes un primer grupo, un segundo grupo y un tercer grupo, además de los componentes descritos en el punto (a) . En este acero también se satisface dicha expresión (1) y la microestructura es la misma que se mencionó antes. Primer grupo .... Ti: 0.005 - 0.25%, V: 0.005 - 0.25%, Nb: 0.005 - 0.25% y Zr: 0.005 - 0.25%. Segundo grupo .... Cu: 0.05 - 1%. Tercer grupo .... Ca: 0.0002 - 0.005%, Mg: 0.0002 - 0.005%, La: 0.0002 - 0.005% y Ce: 0.0002 - 0.005%. (b) Un acero inoxidable martensitico de alta resistencia con excelente resistencia a corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, que tiene tensión de prueba al 0.2% de 860 MPa o más, que se caracteriza por incluir composiciones definidas en (a) y que también se caracteriza por que el acero, el cual satisface la expresión (1) mencionada, es sometido a revenido donde (20 + log t) (T + 273) satisface 13500 - 17700 cuando, después del templado del acero a una temperatura de templado de 880°C - 1000°C, la temperatura de revenido se fija entre 450°C y 620°C, la temperatura de revenido se fija en T(°C) y el tiempo de revenido se fija en t (hora) , comprendiendo la microestructura de dicho acero principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetálicos como fase Laves, una fase s y similar finamente precipitados durante el revenido . Descripción Resumida de los Dibujos La figura 1 es un gráfico que muestra las relaciones entre las concentraciones de o de los diversos tipos de acero probados en los ejemplos y el lado derecho de la expresión (1), es decir "2.3 - 0.89 Si + 32.2 C" (valor IM) . La figura 2 es un gráfico que explica las condiciones de revenido definidas en la presente invención, que muestra las relaciones entre la tensión de prueba al 0.2% obtenida por el cambio de valores de (20 + log t) (T + 273) mientras cambian las temperaturas de revenido en 400 - 650 °C después de templar el acero a 920°C y (20 + log t) (T + 273). Descripción de las Modalidades Preferidas Las razones de las restricciones de las concentraciones de los diversos elementos definidos en la presente invención se describirán a continuación. de las respectivas concentraciones significa % en masa. C: 0.005 - 0.04% A pesar de que C (carbono) es un elemento de aleación efectivo para mejorar la resistencia del acero, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, resulta preferible una baja concentración de C. Sin embargo, si la concentración de C es menor que 0,005%, la tensión de prueba no llega a 860 MPa o más. En consecuencia, el limite inferior de concentración de C se fijó en 0,005%. Por otro lado, si la concentración de C excede 0,04%, la dureza del acero revenido se ^vuelve excesiva; el acero presenta alta sensibilidad a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro. En consecuencia, la concentración de C fue fijada en 0,005 -0,04%. Si: 0,5% o menos Si (silicio) es un elemento de aleación necesario como desoxidante. Una cantidad de Si retenida en el acero puede ser un nivel de impurezas. Sin embargo, para obtener un gran efecto desoxidante se prefiere que la concentración de Si se fije en 0,01% o más. Por otro lado, si la concentración de Si excede 0,5%, disminuye la tenacidad del acero y también su capacidad de ser trabajado. En consecuencia, la concentración de Si se fijó en 0,5% o menos. Mn: 0,1 - 3,0% Mn (manganeso) es un elemento de aleación efectivo para mejorar la capacidad de trabajo en caliente. Para obtener este efecto es necesaria una concentración de Mn de 0,1% o más. Por otro lado, si la concentración de Mn excede 3,0% el efecto es saturado, lo que resulta en un incremento en el costo. En consecuencia, la concentración de Mn se fijó en 0,1- 3,0%.

P : 0,04% o menos P (fósforo) es un elemento de impureza contenido en el acero, siendo mejor que la concentración de P sea lo más baja posible. En particular, si la concentración de P excede 0,04%, disminuye considerablemente la resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro. En consecuencia, la concentración de P se fijó en 0,04% o menos.

S : 0 , 01% o menos S (azufre) es un elemento de impureza contenido en el acero, siendo mejor que la concentración de S sea lo más baja posible. En particular, si la concentración de S excede 0,01%, disminuyen considerablemente la capacidad de trabajo en caliente, la resistencia a corrosión y la tenacidad. En consecuencia, la concentración de S se fijó en 0,01% o menos.

Cr: 10 - 15% Cr (cromo) es un elemento de aleación efectivo para mejorar la resistencia a corrosión por gas dióxido de carbono. Para obtener este efecto se necesita una concentración de Cr de 10% o más. Por otro lado, si la concentración de Cr excede 15%, resulta dificultoso hacer de la microestructura de acero revenido una fase principalmente martensitica . En consecuencia, la concentración de Cr se fijó en 10 - 15%. Ni: 4,0 - 8% Ni (níquel) es un elemento de aleación necesario para hacer la microestructura del acero revenido una fase principalmente martensitica. Sin embargo, si la concentración de Ni es 4,0% o menos, un número de fases de ferrita son precipitadas en la microestructura del acero revenido, y la microestructura del acero revenido no se vuelve una fase principalmente martensitica. Por otro lado, si la concentración de Ni excede 8%, la microestructura de acero revenido se vuelve una fase principalmente austenitica. En consecuencia, la concentración de Ni se fijó en 4,0 - 8%. Más preferiblemente, la concentración de Ni se fijó en 4 - 7%. Mo: 2,8 - 5,0% Mo (molibdeno) es un elemento de aleación efectivo para mejorar la resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro para un material de alta resistencia. Para obtener este efecto es necesaria una concentración de Mo de 2,8% o más. Sin embargo, si la concentración de Mo excede 5,0%, este efecto es saturado, resultando en un incremento en el costo. En consecuencia, la concentración de Mo se fijó en 2,8 - 5,0%. Al: 0,001 -.0,10% Al (aluminio) es un elemento de aleación que se usa como desoxidante en un proceso de fusión. Para obtener este efecto es necesaria una concentración de Al de 0,001% o más. Sin embargo, si la concentración de Al excede 0,10% se forman muchas inclusiones en el acero de manera que se pierde la resistencia a la corrosión. En consecuencia, la concentración de Al se fijó en 0.001 - 0.10%. N: 0.07% o menos N (nitrógeno) es un elemento de impureza contenido en el acero, siendo mejor que la concentración de N sea lo más baja posible. En particular, si la concentración de N es mayor que 0.07%, se forman muchas inclusiones de manera que se pierde la resistencia a la corrosión. En consecuencia, la concentración de N se fijó en 0.07% o menos. Uno de los aceros inoxidables martensiticos según la presente invención está constituido de la composición química antes indicada así como el resto de Fe y las impurezas indispensable. Otro acero inoxidable martensítico según la presente invención contiene además de los componentes antes mencionados, por lo menos un elemento de aleación seleccionado entre al menos de un grupo que comprende un primer grupo, un segundo grupo y un tercer grupo indicados a continuación. Los componentes (elementos) de los respectivos grupos se describirán a continuación. Primer grupo (Ti, V, Nb, Zr: 0.005 - 0.25% respectivamente) Como el Ti, V, Nb y Zr tienen el efecto de fijar el C con el fin de reducir las variaciones de resistencia, uno o más seleccionados de estos elementos puede estar contenido opcionalmente . Sin embargo, si alguno de estos elementos es menor que 0.005%, el efecto antes mencionado no puede ser obtenido. Por otro lado, si cualquiera de los elementos excede 0,25%r la microestructura del acero no puede volverse una fase principalmente martensítica de manera que no puede ser lograda una alta resistencia del acero con una tensión de prueba de 860 MPa o más. En consecuencia, las concentraciones respectivas en contenidos selectivos de estos elementos se fijó en 0, 005 - 0, 25% . Segundo grupo (Cu: 0,05 - 1%) Cu es un elemento efectivo para hacer la microestructura del acero revenido una fase principalmente martensítica como el Ni. Para obtener el efecto por el agregado de Cu, la concentración de Cu debe ser de 0,05% o más. Sin embargo, si la concentración de Cu excede 1%, disminuye la capacidad, de ser trabajado en caliente del acero. En consecuencia, cuando Cu está contenido en el acero su concentración se fijó en 0,05 - 1%. Tercer grupo (Ca, Mg, La, Ce: 0,0002 - 0, 005% respectivamente ) Como Ca, Mg, La y Ce son elementos efectivos para mejorar la capacidad de trabajo en caliente del acero, uno o más seleccionado entre estos elementos puede estar opcionalmente contenido. Sin embargo, si la concentración de cualquiera de dichos' elementos es menor que 0,0002%, el efecto arriba mencionado no puede ser obtenido. Por otro lado, si cualquiera de los elementos excede 0,005%, se forma óxido grueso en el acero, disminuyendo la resistencia a la corrosión del acero. En consecuencia, las respectivas concentraciones en la selección del contenido de estos elementos se fijaron en 0,0002 - 0,005%. En particular, es preferible que Ca y/o La estén contenidos en el acero. El acero según la presente invención debería tener la composición química indicada más arriba y satisfacer la siguiente expresión (1). Esto se debe a que si el acero satisface la expresión (1), la resistencia del acero puede ser mejorada hasta una tensión de prueba de 860 MPa o más sin deteriorar la resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro. Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los elementos respectivos en la expresión (1) muestra la concentración (% en masa) de cada elemento . La figura 1 es un gráfico que muestra las relaciones entre las concentraciones de Mo de varios tipos de aceros ensayados en los ejemplos, los cuales se describirán más adelante, y el lado derecho de la expresión (1) , es decir "2,3 - 0,89 Si + 32,2 C" (valor IM) . Específicamente, los resultados mostrados en la figura 1 se basan en aceros de la presente invención y en aceros comparativos (ensayos No. 18 -21) . La marca "o" indica un ejemplo que no generó ruptura en un ensayo corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, y la marca "x" ilustra un ejemplo que generó dicha ruptura. Aun cuando la concentración de Mo es mayor que 2.8%, si la concentración de Mo no satisface la expresión (1) , el acero tiene poca resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro . Cuando la concentración de Mo está fuera de los parámetros (es decir, menos que 2.8%) definidos en la presente invención, la tensión de prueba al 0.2% del acero es menor que 860 MPa. Además, aun cuando la concentración de Mo se encuentre dentro de los parámetros (es decir, 2.8 - 5%) definidos en la presente invención, si la concentración de Mo no satisface la expresión (1) antes mencionada, la tensión de prueba al 0.2% del acero es menor que 860 MPa. Sin embargo, si el acero satisface la expresión (1) indicada, la tensión de prueba al 0.2% del acero llega a 860 MPa o más y el acero puede resistir el uso al cual es sometido un material acero para pozo petrolífero debido a su resistencia suficiente. En consecuencia, el acero según la presente invención debería estar en los parámetros de dicha composición química y satisfacer la expresión (1) indicada. Además, los inventores han verificado las influencias de la microestructura . Como resultado de ello, los inventores encontraron que si la microestructura es una estructura que comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido, la resistencia del acero puede ser mejorada sin deteriorar la resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro. Se debe notar que "comprendiendo principalmente martensita revenida" significa que un 70% en volumen o más de la microestructura del acero es una estructura martensitica revenida, pudiendo estar presente una estructura austenitica retenida y/o una estructura ferritica distinta de una estructura martensitica revenida. Además, los "compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar" pueden contener compuestos intermetálicos tales como fase µ y fase ? distintas de la fase Laves como ser Fe2Mo y lo similar y fase s. La microestructura del acero según la presente invención contiene carburo precipitado durante el revenido. Aunque el carburo es una microestructura efectiva para asegurar la resistencia del acero, la alta resistencia de la tensión de prueba de 860 MPa o más no puede ser obtenida solamente por el carburo contenido en el acero. En consecuencia, en la presente invención son necesarias la precipitación de carburo asi como la precipitación fina de compuestos intermetálicos como la fase Lave o fase o y lo similar antes indicadas. El tratamiento térmico para el acero de la presente invención es templado-revenido típico. Para precipitar compuestos intermetálicos finos durante el revenido es necesario disolver suficientemente los compuestos intermetálicos durante el templado. La temperatura de templado es preferentemente 880 - 1000°C. Además, las condiciones en las cuales los compuestos intermetálicos tales como una fase Laves fina, fase s y similar son precipitados y se puede obtener tensión de prueba al 0.2% de 860 MPa, residen en un caso donde cuando la temperatura de revenido está comprendida entre 450 y 620 °C, asi como la temperatura de revenido se fija en T (°C) y el tiempo de revenido se fija en t (hora) , (20 + log t) (T + 273) puede satisfacer 13500 - 17700. La figura 2 es un gráfico que explica las condiciones de revenido definidas en la presente invención. La figura 2 muestra las relaciones entre la tensión de prueba al 0.2% obtenida mediante el cambio de valores de (20 + log t) (T + 273) cambiando al mismo tiempo las temperaturas de revenido en 400 - 650°C después de templar el acero a 920°C y el (20 + log t) (T + 273) . Como se ilustra en la figura 2, cuando (20 + log t) (T + 273) está en una gama de 13500 - 17700, la tensión de prueba al 0.2% llega a 860 MPa o más. Cuando se lleva a cabo el revenido en una condición en que (20 + log t) (I + 273) es mayor que 17700, la densidad de dislocación se reduce o los compuestos intermetálicos se disuelven en la microestructura del acero, por lo que no puede obtenerse una alta resistencia de la tensión de prueba al 0.2% de 860 MPa o más. Por otro lado, cuando el acero es revenido en una condición de menos de 13500, los compuestos intermetálicos y el carburo no se precipitan. En consecuencia, no puede lograrse la tensión de prueba al 0.2% de 860 MPa o más . De lo antes mencionado, destaca que el acero de la presente invención debería tener las composiciones químicas indicadas y satisfacer la expresión (1) y la microestructura del acero debería comprender principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y similar finamente precipitados durante el revenido. Ejemplos Los aceros con las composiciones indicadas en las Tablas 1 (1) y 1 (2) se fundieron y se colaron y los lingotes colados obtenidos se forjaron y se laminaron en caliente para preparar placas de acero cada una con un espesor de 15 mm, un ancho de 120 mm y una longitud de 1000 mm. Estas placas de acero se sometieron a templado [enfriamiento con agua a 920 °C) y a revenido (enfriamiento con aire después de remojarse a 550 °C durante 30 minutos ({20 + log t) (T + 273) = 16212)], siendo las placas de acero así obtenidas proporcionadas en varios ensayos como placas de acero de ensayo. 17 Tabla 1 (1) tí Nota 1) * indica parámetros fuera de los definidos en la presente invención. Nota 2) Valor IM indica (2,3 - 0,89 Si + 32, 2C) Nota 3) · Valor Mo - IM indica un valor calculado de (concentración Mo - valor IM) , y si este valor es 0 o más, el mismo satisface la expresión (1) definida en la presente invención. 18 Tabla 1 (2) Nota 1) * indica parámetros fuera de los definidos en la presente invención. Nota 2) Valor IM indica (2,3 - 0,89 Si + 32, 2C) Nota 3) Valor Mo - IM indica un valor calculado de (concentración Mo - valor IM) , y si este valor es 0 o más, el mismo satisface la expresión (1) definida en la presente invención.

Primero, se tomaron barras redondas de ensayo cada una con un diámetro de 6.35 iran y una longitud de la porción paralela de 25.4 mm de las respectivas placas de acero de ensayo y se sometieron a ensayos de tracción a temperaturas normales. Las tensiones de prueba al 0.2% obtenidas se muestran en la Tabla 2. Después, las piezas de ensayo cada una con un espesor de 3 mm, un ancho de 20 mm y una longitud de 50 mm se tomaron de las respectivas placas de acero de ensayo y estas piezas de ensayo se pulieron con papel de lija No. 600, se desengrasaron y se secaron. Después, las piezas de ensayo obtenidas se sumergieron en una solución acuosa de NaCl al 25% saturada con 0.973 MPa de gas C02 y 0.0014 MPa de gas H2S (temperatura: 165°C) durante 720 horas. Después de la inmersión, se midió la reducción de peso de las piezas de ensayo por corrosión [ (masa antes del ensayo) - (masa después del ensayo)], confirmándose la presencia y ausencia de corrosión local en las superficies de las piezas de ensayo por ensayo visual. Como resultado, la proporción de corrosión del acero según la presente invención es 0.5 mm/año o menos y no pudo encontrarse corrosión local en su superficie . Posteriormente, los ejemplos en los cuales las tensiones de prueba al 0.2% eran de 860 MPa o más en los ensayos de tracción se sometieron a ensayos de carga fija mediante el uso de una máquina de ensayo de tipo elástico (de tipo aro de prueba) de acuerdo con el Método A TM0177-96 de NACE. Específicamente, se tomaron barras redondas de ensayo cada una con un diámetro de 6.3 mm y una longitud de la porción paralela de 25.4 mm de las respectivas placas de acero de ensayo y se sometieron a ensayos de tensión de prueba al 0.2% y carga fija al 85% (tensión de ensayo) a una temperatura de prueba de 25 °C, durante 720 horas usando 0.003 MPa de gas H2S (resto de C02) saturado con solución acuosa de NaCl al 25% (pH 4.0). Como resultado de ello, ninguna de las piezas de ensayo se rompió . Las microestructuras de las piezas de ensayo se observaron mediante un microscopio óptico y una réplica de extracción. Estos resultados se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Nota 1) En el ensayo de corrosión por gas dióxido de carbono de un acero cuya proporción de corrosión es 0,5 nuti/año o menos, y que no genera corrosión local, se indica por "o" y lo contrario por "x". Nota 2) En el ensayo SSC, un acero, que no generó ruptura, se indica por "o", y un acero que generó ruptura se indica por » x Nota 3) En la microestructura, martensita revenida se indica por "M", ferrita se indica por "F", compuestos intermetálicos se indican por "IM" y carburo se indica por "C" .

Como se ilustra en la Tabla 2, los ejemplos No. 1 a 17 de .la presente invención cada uno tienen 0,2% tensión de prueba de 860 MPa o más y excelente resistencia a corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro. Por otro lado, los ejemplos comparativos No. 22 a 25, los cuales tienen concentraciones de Cr y/o Mo que están fuera de los parámetros definidos en la presente invención y los ejemplos comparativos No. 18 a 21, cuyas concentraciones de los respectivos componentes están dentro de los parámetros definidos en la presente invención pero no se satisfizo la expresión (1) antes descrita, no tuvieron la resistencia suficiente al gas dióxido de carbono y/o resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones. Aplicabilidad Industrial El acero inoxidable martensítico de acuerdo con la presente invención puede presentar una alta resistencia de la tensión de prueba al 0.2% de 860 MPa o más y excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro limitando la composición del acero de elementos especificados y definiendo la concentración de Mo sn el acero por las relaciones con los valores IM, asi como formando la microestructura del acero principalmente con martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y similar. Como resultado, los aceros inoxidables martensiticos de la presente invención pueden ser aplicados a aceros prácticos, los cuales pueden usarse ampliamente en tubos para pozos petrolíferos y similares en ambientes que contienen gas dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, iones de cloro o dos o más de estos elementos, en campos amplios.

Claims

24 REIVINDICACIONES 1. - Acero inoxidable martensitico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido : Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 2. - Acero inoxidable martensitico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro,- con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y que contiene además uno o más elementos seleccionados de un grupo que comprende Ti: 0,0G5 - 0,25%, V: 0,005 - 0,25%, Nb: 0,005 -0,25%, y Zr: 0,005 - 0,25%, y siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido: Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 3.- Acero inoxidable martensítico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y Cu: 0,05 -1%, siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, 26 carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido: Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) ^ en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 4.- Acero inoxidable martensítico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de 10 carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 15 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y Cu: 0,05 - 1%, y que contiene además uno o más elementos seleccionados de un grupo que comprende Ti: 0,005 - 0,25%, V: 0,005 - 0,25%, Nb: 0,005 - 0,25%, y Zr: 0,005 - 0,25%, y siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión 20 .(1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido: 25 Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) 27 en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 5. - Acero inoxidable martensítico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y que contiene además uno o más elementos seleccionados de un grupo que comprende Ca: 0,0002 - 0,005%, Mg: 0,0002 - 0,005%, La: 0,0002 - 0,005%, y Ce: 0,0002 - 0,005%, y siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido : Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 6. - Acero inoxidable martensítico de alta resistencia 28 con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y que contiene además uno o más elementos seleccionados de un grupo que comprende Ti: 0,005 - 0,25%, V: 0,005 - 0,25%, Nb: 0,005 -0,25%, y Zr: 0,005 - 0,25%, y uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende Ca : 0,0002 - 0,005%, Mg: 0,0002 - 0,005%, La: 0,0002 - 0,005%, y Ce: 0,0002 -0,005%, y siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido: Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 7.- Acero inoxidable martensitico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr : 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y Cu: 0,05 -1%, y que contiene además uno o más elementos seleccionados de un grupo que comprende Ca: 0,0002 - 0,005%, g: 0,0002 -0,005%, La: 0,0002 - 0,005%, y Ce: 0,0002 - 0,005%, y siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido: Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento . 8.- Acero inoxidable martensitico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender, en % en masa, C: 0,005 - 0,04%, Si: 0,5% o menos, Mn: 0,1 - 3,0%, P: 0,04% o menos, S: 0,01% o menos, Cr: 10 - 15%, Ni: 4,0 - 8%, Mo: 2,8 30 - 5,0%, Al: 0,001 - 0,10% y N: 0,07% o menos, y Cu: 0,05 -1%, y que contiene además uno o más -elementos seleccionados de un grupo que comprende Ti: 0,005 - 0,25%, V: 0,005 -0,25%, Nb: 0, 005 - 0,25%, y Zr: 0,005 - 0,25%, y uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende Ca : 0,0002 -0,005%, Mg: 0,0002 - 0,005%, La: 0,0002 - 0,005%, y Ce: 0,0002 - 0,005%, y siendo el resto Fe e impurezas, y también por satisfacer la expresión (1) indicada más abajo en la cual la microestructura comprende principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido, y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y lo similar precipitados finamente durante el revenido: Mo 2,3 - 0,89 Si + 32,2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento. 9.- Acero inoxidable martensítico de alta resistencia con excelente resistencia a la corrosión por gas dióxido de carbono y resistencia a la corrosión por fisuras por tensiones de sulfuro, con 0,2% de tensión de prueba de 860 MPa o más, CARACTERIZADO por comprender composiciones definidas en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y también porque el acero, .el cual satisface la expresión (1) indicada más abajo, es sometido a revenido en el cual (20 + log t) (T + 273) satisface 13500 - 17700 cuando, después de 31 templar el acero a una temperatura de templado de 880 °C — 1000 °C, el parámetro de temperatura de revenido se fija en 450 °C - 620 °C, la temperatura de revenido se fija en T (°C) y el tiempo de revenido se fija en t (hora) , comprendiendo la microestructura de dicho acero principalmente martensita revenida, carburo precipitado durante el revenido y compuestos intermetálicos como fase Laves, fase s y similares precipitados finamente durante el revenido, Mo > 2.3 - 0.89 Si + 32.2 C ... (1) en la cual los símbolos de los respectivos elementos en la expresión (1) muestran la concentración (% en masa) de cada elemento .