NO313805B1

NO313805B1 - Martensittisk stÕlrör og fremgangsmÕte for fremstilling derav

Info

Publication number: NO313805B1
Application number: NO19961576A
Authority: NO
Inventors: Yukio Miyata; Mitsuo Kimura; Tomoya Koseki; Takaaki Toyooka; Fumio Murase
Original assignee: Kawasaki Steel Co
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 2002-12-02
Also published as: NO961576D0; US5858128A; DE69609238D1; US6136109A; EP0738784B1; NO961576L; DE69609238T2; EP0738784A1

Description

Oppfinnelsesområde

Den foreliggende oppfinnelse angår et martensittisk rustfritt stålrør med utmerket korrosj onsmotstandsdyktighet og en fremgangsmåte for fremstilling av dette. Stålrøret i henhold til oppfinnelsen kan anvendes i petroleums- og naturgass-rørledninger.

Beskrivelse av beslektet teknikk

Nesten all petroleum og naturgass i verden som lett kan ekstraheres, er blitt utvunnet. Stadig mer av utviklingen finner derfor sted i ugjestmilde omgivelser, spesielt i brønner dypt ned i grunnen, på iskalde steder og på offshore-steder.

Betydelige mengder av kullsyregass (karbondioksid) er ofte inneholdt i petroleum og naturgass utvunnet fra brønner som befinner seg i disse ugjestmilde omgivelser, hvorved sterk korrosjon av karbonstål eller lavlegerte stål forårsakes. For å mestre dette problem blir en inhibitor vanlig tilsatt til slikt stål som et korrosj ons-hindringsmiddel.

Inhibitorer øker imidlertid ikke bare stålomkostningene, men de er ikke effektive ved høye temperaturer. Stål som er korrosj onsmotstandsdyktige uten inhibitorer, så som martensittisk rustfritt stål som inneholder 13 % Cr, blir nå utstrakt anvendt istedenfor stål som inneholder inhibitorer.

API-standarder krever at en rørledning er sammensatt av 12 % Cr martensittisk rustfritt stål som inneholder en redusert mengde C. Dette stål blir imidlertid nesten aldri anvendt som rørledning fordi forhåndsoppvarming og varmebehandling etter sveising er nødvendig for omkretssveising, hvilket øker omkostningene voldsomt. Videre er seigheten i de sveisede deler dårlig. Rustfritt stål med dobbelt fase med en øket mengde Cr såvel som Ni og Mo blir derfor ofte anvendt som korrosj onsmotstandsdyktig rørledning fordi det besitter utmerket sveisbarhet og korrosj onsmotstandsdyktighet. Det rustfrie stål med dobbelt fase er imidlertid kostbart og overskrider ofte de krav som betingelsene i enkelte brønner setter.

En fremgangsmåte for fremstilling av et umontert rør av martensittisk rustfritt stål er redegjort for i for eksempel japansk utlagt patentsøknad nr. 4-99128 som en måte å overvinne det ovenstående problem på. I den nevnte patentsøknad er en fremgangsmåte beskrevet for fremstilling av et umontert rør av 13 % Cr rustfritt stål som omfatter 1,2-4,5 % Cu og reduserte innhold av C og N. Etter at det 13 % Cr rustfrie stål er blitt formet til et rør, blir røret avkjølt ved en bråkjølingshastighet som er høyere enn den som oppnås med vann. Resultatet er at det rustfrie stålrør oppviser utmerket korrosj onsmotstandsdyktighet selv i en korrosiv omgivelse som inneholder en kullsyregass, og at det har lav hardhet i en varmepåvirket sone og unngår bråkjø-lingssprekking. Denne fremgangsmåte er imidlertid fremdeles ikke tilstrekkelig til å produsere en tilstrekkelig seighet i den varmepåvirkede sone.

Det er et siktemål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et martensittisk rustfritt stålrør med høy generell korrosj onsmotstandsdyktighet, høy gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, utmerket sveisesprekkingsmotstandsdyktighet og seighet i en varmepåvirket sone, innbefattet en fremgangsmåte for fremstilling av det martensittiske rustfrie stålrør.

Oppsummering av oppfinnelsen

Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et martensittisk rustfritt stål med høyt Cr-innhold for et umontert rør, med utmerket korrosjonsmotstandsdyktighet og sveisbarhet og, spesielt, seighet i varmepåvirkede soner, som samtlige forlanges i en kullsyregassomgivelse, og en fremgangsmåte for fremstilling av dette bemerkelsesverdige martensittiske rustfrie stål med høyt Cr-innhold. Det martensittiske rustfrie stål ifølge oppfinnelsen med høyt Cr-innhold fremstilles ved å utsette Cr-stål for en egnet varmebehandling i hvilken C- og N-innholdene begge reduseres til 0,03 vekt% eller mindre og Cu-innholdet reguleres til 0,2-1,0 vekt%.

Den foreliggende oppfinnelse angår således et martensittisk stålrør med høyt Cr-innhold og med utmerket gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, representert ved en verdi X, og generell korrosj onsmotstandsdyktighet, utformet fra et stål omfattende C: 0,03 vekt% eller mindre, Si: 0,5 vekt% eller mindre, Mn: 0,5-3,0 vekt%, Cr: 10,0-14,0 vekt%, Cu: 0,2-1,0 vekt%, N: 0,03 vekt% eller mindre, idet resten er Fe og tilfeldige forurensninger. Det martensittiske stålrør er særpreget ved at det dessuten omfatter: Ni: 0,2-2,0 vekt% og eventuelt minst ett element valgt fra gruppen bestående av Ti, V, Zr, Nb og Ta i en samlet mengde på 0,3 vekt% eller mindre, og at X-verdien er definert ved den følgende formel (2):

og er 12,2 eller mer, samt ved at stålrøret er blitt austenittisert ved en temperatur som i det vesentlige er lik et Ac3-punkt eller høyere, bråkjølt etter austenittiseringen og deretter varmebehandlet ytterligere, enten ved at røret etter austenittiseringen er blitt anløpt innen et temperaturområde fra 550 °C til lavere enn et Acrpunkt, eller ved at røret etter austenittiseringen er blitt varmebehandlet ved å holdes i et temperaturområde fra et Ac \ -punkt til det nevnte Ac i -punkt + 50 °C i 10-60 minutter, hvoretter røret er blitt avkjølt, eller ved at røret er blitt varmebehandlet ved å holdes innen et temperaturområde fra et Ac i-punkt til det nevnte Ac i-punkt + 50 °C i 10-60 minutter, med påfølgende avkjøling av røret og anløping av røret ved en temperatur som er lavere enn det nevnte Ac i-punkt.

Det tilveiebringes dessuten ifølge oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av et martensittisk stålrør med høyt Cr-innhold og med utmerket gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, representert ved en verdi X, og generell korrosjonsmotstandsdyktighet, hvor det formes et rør fra et stål som omfatter C: 0,03 vekt% eller mindre, Si: 0,5 vekt% eller mindre, Mn: 0,5-3,0 vekt%, Cr: 10,0-14,0 vekt%, Cu: 0,2-1,0 vekt%, N: 0,03 vekt% eller mindre, idet resten er Fe og tilfeldige forurensninger. Fremgangsmåten er særpreget ved at stålet dessuten tilsettes 0,2-2,0 vekt% Ni og eventuelt minst ett element valgt fra gruppen bestående av Ti, V, Zr, Nb og Ta i en samlet mengde på 0,3 vekt% eller mindre, og at X-verdien defineres ved den følgende formel (2):

og er 12,2 eller mer, samt at røret austenittiseres ved en temperatur som er i det vesentlige lik et Ac3-punkt eller høyere, bråkjøles etter austenittiseringen og varmebehandles ytterligere, enten ved at røret etter austenittiseringen anløpes innen et temperaturområde fra 550 °C til lavere enn et Acrpunkt, eller ved at røret etter austenittiseringen varmebehandles ved å holdes i et temperaturområde fra et Acr punkt til det nevnte Acrpunkt + 50 °C i 10-60 minutter, hvoretter røret avkjøles, eller ved at røret varmebehandles ved å holde røret innen et temperaturområde fra et Acr punkt til det nevnte Acrpunkt + 50 °C i 10-60 minutter, med påfølgende avkjøling av røret og anløpning av røret ved en temperatur som er lavere enn det nevnte Ac j-punkt.

Andre utførelsesformer og ekvivalenter av den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Komponentene og de tilknyttede innholdsgrenser for det martensittiske rustfrie stål ifølge den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet.

C: 0,03 vekt% eller mindre.

C blir fortrinnsvis redusert så langt som mulig for å redusere den varmepåvirkede sones hardhet, forbedre seigheten og sveisesprekkingsmotstandsdyktigheten og øke korrosj onsmotstandsdyktigheten og gropkorrosj onsmotstandsdyktigheten i en omgivelse med kullsyregass. C-innholdet må reguleres til 0,03 vekt% eller mindre for å muliggjøre sveising av det rustfrie stål uten forhåndsoppvarming, og det blir fortrinnsvis regulert til 0,02 vekt% eller mindre.

Si: 0,5 vekt% eller mindre.

Si er inneholdt i stålet ifølge den foreliggende oppfinnelse som et desoksidasjonselement. Da imidlertid Si befordrer dannelse av ferritt, øker for store mengder av Si ferrittinnholdet i stålet og forringer stålets seighet og stålets varmepåvirkede sone. I tillegg kan nærværet av ferritt gjøre det vanskelig å produsere et sømløst stålrør. Si-innholdet reguleres således til 0,5 vekt% eller mindre og fortrinnsvis til 0,3 vekt% eller mindre.

Mn: 0,5-3,0 vekt%.

Mn er nødvendig ifølge oppfinnelsen for å befordre desoksidasjon og øke styrken. Da dessuten Mn er et austenittdannelseselement, virker det slik at det under-trykker dannelsen av ferritt og forbedrer stålets seighet og dets varmepåvirkede sone. Mn gir disse fordeler når minst 0,5 vekt% er til stede. Fordelene oppnådd med Mn øker ikke når innholdet overskrider 3,0 vekt%, og Mn-innholdet reguleres således til 0,5-3,0 vekt%, og fortrinnsvis til 0,8 - 2,7 vekt%.

Cr: 10,0-14,0 vekt%.

Cr er nødvendig ifølge oppfinnelsen for å frembringe en martensittisk mikrostruktur og befordre korrosj onsmotstandsdyktighet overfor kullsyregass. 10,0 vekt% Cr eller mer må være til stede for å oppnå disse fordeler. Hvis derimot Cr-innholdet overskrider 14,0 vekt%, blir dannelsen av ferritt befordret. En stor mengde av et austenittbefordrende element må derfor tilsettes for stabilt å oppnå den martensittiske struktur, hvilket øker omkostningene. Cr-innholdet reguleres således til 10,0-14,0 vekt%.

Ni: 0,2-2,0 vekt%.

Ni tjener som et austenittbefordrende element i henhold til den foreliggende oppfinnelse og kompenserer for reduksjonen av C og N. Ni forbedrer også korrosj onsmotstandsdyktigheten og seigheten til et stål i et kullsyregassmiljø. For å oppnå disse fordeler må Ni-innholdet være 0,2 vekt% eller høyere. Dersom Ni-innholdet overskrider 2,0 vekt%, senkes Acr punktet slik at gløding må utføres i forlenget tid, hvorved produksjonsomkostningene øker. Ni-innholdet reguleres således til 0,2-2,0 vekt% og fortrinnsvis til 0,5-1,7 vekt%.

Cu: 0,2-1,0 vekt%.

Cu kompenserer for reduksjonen av C og N ved å virke som et austenittbefordrende element sammen med Ni og Mn. Cu forbedrer også seigheten i den varmepåvirkede sone og befordrer korrosj onsmotstandsdyktighet overfor kullsyregass. Cu-innholdet må være 0,2 vekt% eller høyere for å oppnå disse fordeler. Cu-innhold som overskrider 1,0 vekt%, forårsaker imidlertid delvis utskillelse av Cu (dvs. en del Cu blir ikke oppløst i fast stoff) og påvirker stålets seighet og den varmepåvirkede sone uheldig. Cu-innholdet varierer således fra 0,2 til 1,0 vekt%, fortrinnsvis fra 0,2 til 0,7 vekt%.

N: 0,03 vekt% eller lavere.

N-innholdet minimaliseres fortrinnsvis på lignende måte som innholdet av C for å redusere hårdhet og forbedre seigheten til den varmepåvirkede sone så vel som forbedre motstandsdyktighet mot sveisesprekking. Når N-innholdet overskrider 0,03 %, forekommer sveisesprekking, og den varmepåvirkede sones seighet forringes. N-innholdet reguleres derfor til 0,03 % eller lavere og fortrinnsvis til 0,02 % eller lavere. Samlet innhold Ti, V, Zr, Nb, Ta: 0,3 % eller lavere.

Ti, V, Zr, Nb og Ta har alle sterk affinitet overfor C og sterk tendens til å danne karbider. Cr-karbid erstattes med Ti-, V-, Zr-, Nb- og/eller Ta-karbid ved tilset-ning av minst ett av Ti, V, Zr, Nb og Ta. Ved hjelp av disse tilsetninger blir Cr-kar-bidinnholdet redusert, hvorved den mengde av Cr som er tilgjengelig for å befordre stålets korrosj onsmotstandsdyktighet og gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, blir effektivt øket.

Selv om Ti, V, Zr, Nb og Ta forbedrer stålets og den varmepåvirkede sones seighet, øker sveisesprekkingsfølsomheten og seigheten forringes når deres samlede mengde overskrider 0,3 %. Den øvre grense for det samlede innhold reguleres således til 0,3 %.

Det foretrekkes at Ti-innholdet er 0,01-0,2 %, V-innholdet 0,01-0,1 %, Zr-innholdet 0,01-0,1 %, Nb-innholdet 0,01-0,1 % og Ta-innholdet 0,01-0,1 %. Tilsatt samlet er deres samlede innhold fortrinnsvis 0,03-0,2 %.

Selv om de andre elementer tilfeldig kan være inneholdt i henhold til oppfinnelsen, blir deres innhold fortrinnsvis redusert så langt som mulig. For eksempel foretrekkes det selv om maksimumsinnholdet av P og S er henholdsvis 0,03 vekt% og 0,01 vekt%, å redusere disse mengder så langt som mulig. Et O-innhold er tillatelig opp til 0,01 vekt%.

X-verdi: 12,2 eller høyere.

X-verdien er en indeks for vurdering av gropkorrosj onsmotstandsdyktighet i et miljø som inneholder en kullsyregass. Det har nå vist seg at når indeksen er 12,2 eller høyere, forekommer ingen gropkorrosjon selv når et stål utsettes for en 20 % NaCl-oppløsning i hvilken kullsyregass på 3,0 MPa er mettet. Da gropkorrosjon forekommer når X-verdien er mindre enn 12,2, er den nedre grense for X-verdien 12,2. Når X-verdien er for høy, er det vanskelig å oppnå martensittstruktur. X-verdien varierer derfor fortrinnsvis fra 12,2 til 14,2.

Rustfritt stål med den ovenstående sammensetning fremstilles i en konverter eller en elektroovn og størknes ved kontinuerlig støping eller ved hjelp av andre kjente støpemetoder. Smeltet stål kan raffineres i en støpeøse, avgasses under vakuum eller utsettes for annen behandling om nødvendig.

Et stål med en sammensetning i overensstemmelse med oppfinnelsen blir formet til et rør ved hjelp av kjente metoder for fremstilling av sømløse stålrør, så som metoden med rørvalsing over dor, metoden med rotasjonsforming av rør med spindel eller lignende, eller ved hjelp av kjente metoder for fremstilling av sveisede stålrør, så som de som anvendes for fremstilling av for eksempel stålrør ved elektrisk motstands-sveising, UCE-stålrør og spiralstålrør. Stålrøret blir deretter utsatt for en varmebehandling eller varmebehandlinger ved hvilken stålrøret austenittiseres ved en temperatur som er i det vesentlige lik Ac3-punktet eller høyere, og blir deretter bråkjølt.

Austenittiseringen utføres ved en temperatur som er i det vesentlige like Ac3-punktet eller høyere, for å gjøre stålstrukturen jevn og gi stålrøret på forhånd bestemte karakteristika. Når imidlertid austenittiseringen utføres ved en altfor høy temperatur, blir partiklene grove, seigheten forringes og energiomkostningene øker. Temperaturen for austenittiseringen reguleres således til å være i det vesentlige lik Ac3-punktet eller høyere og fortrinnsvis i temperaturområdet fra Ac3-punktet til Ac3-punktet pluss ca. 100 °C. Det er viktig at stål ifølge oppfinnelsen som har en mikrostruktur, kan få en enkeltfaset martensittisk mikrostruktur ved at det luftavkj øles etter austenittisering.

Den ovenstående varmebehandling utført etter bråkjøling er av viktighet for å oppnå de fordelaktige kjennetegn i henhold til den foreliggende oppfinnelse. De følgende tre metodetyper (1), (2) og (3) kan anvendes i overensstemmelse med oppfinnelsen. (1) Anløpning utført ved 550 °C eller høyere inntil en temperatur som er lavere enn Ac i -punktet.

Da stålrøret er blitt fremstilt med en jevnt anløpt martensittisk mikrostruktur ved at det er blitt anløpt i et temperaturområde fra 550 °C til lavere enn Acr punktet, kan utmerket seighet oppnås. Når anløpningstemperaturen er lavere enn 550 °C, blir anløpningen utilstrekkelig, og tilstrekkelig seighet kan ikke oppnås.

Det er av viktighet at stålrøret fortrinnsvis holdes i 10 minutter eller lengre i det ovennevnte temperaturområde under anløpningsprosessen, og stålrøret kan luftavkjøles eller vannavkjøles etter at det er blitt anløpt i overensstemmelse med oppfinnelsen.

(2) Varmebehandling utført i et temperaturområde fra Ac r punktet + ca. 50 °C (varmebehandling i et dobbelt-

faseområde)

Et stålrør i overensstemmelse med oppfinnelsen fremstilles med en fin dobbeltfasemikrostruktur bestående av martensitt og austenitt ved at det utsettes for en varmebehandling ved Ac i -punktet eller høyere og fremstilles med en fin martensittisk mikrostruktur ved at det deretter avkjøles. Selv om ikke-anløpt martensitt som ikke anløpes er blandet i mikrostrukturen, øker den fine struktur seigheten. Når imidlertid et stålrør utsettes for en varmebehandling ved en temperatur som overskrider Acr punktet + ca. 50 °C, blir kornene grovere og seigheten forringes.

Stålrøret holdes fortrinnsvis ifra 10 minutter til 60 minutter i dette temperaturområde og kan deretter luftavkjøles. (3) Varmebehandling utført i et temperaturområde fra Acr punktet til Acrpunktet + ca. 50 °C med etterfølgende anløpning ved en temperatur som er i det vesentlig lik Acr punktet eller lavere.

Når stål med en mikrostruktur som skriver seg fra en varmebehandling i overensstemmelse med det ovenstående punkt (2) deretter anløpes, kan en fin anløpt martensittisk mikrostruktur oppnås. Et stålrør med høyere seighet blir således oppnådd.

Holdetiden i de respektive temperaturområder i henhold til pkt. 3) er den samme som de som er beskrevet i de ovenstående punkter (1) og (2), og stålrøret kan luftavkjøles etter at det er blitt holdt i de ovenfor beskrevne perioder.

Hvilken varmebehandling eller -behandlinger som anvendes kan bestem-mes ved vurdering av de kjennetegn som er nødvendige og av produksjonsomkostningene.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av illustrerende eksempler.

Eksempel 1

Stål med sammensetninger som vist i Tabell 1 ble fremstilt og formet til sømløse stålrør som hvert hadde en veggtykkelse på 12,7 mm. Deretter ble stålrørene utsatt for en varmebehandling ved temperaturer som også er vist i Tabellene 1-(1)

(Eksempler ifølge oppfinnelsen) og l-(2) (Sammenligningseksempler). Q i Tabell 1 representerer bråkjølingstemperaturer for austenittisering. Td representerer dobbelt-faseområdevarmebehandlingstemperaturer, og T representerer anløpningstemperaturer som er like med eller lavere enn Acrpunktet. Holdetiden for disse varmebehandlinger var 30 minutter, og avkjøling ble utført med luft i alle tilfeller. Skjøter ble dannet ved

hjelp av omkretssveising under anvendelse av en TIG-sveisemetode (hverken forvarming eller ettervarming ble utført).

Prøvestykker ble tatt fra de sveisede skjøter oppnådd på denne måte, og en Charpy-prøving ble utført på de varmepåvirkede soner. Prøvestykkenes varmepåvirkede sone ble eksponert for kullsyregass for å vurdere korrosj onsmotstanden.

Charpy-prøvingen innbefattet prøvetagning av prøvestykker med full størrelse fra de varmepåvirkede soner og måling av absorberte energier ved 0°C. Korrosjonsprøvingen innbefattet fremstilling av prøvestykker på 3,0 mm x 25 mm x 50 mm for å innbefatte modermateriale og sveisede deler, neddypping av prøvestyk-kene i en 20 % NaCl-oppløsning i hvilken en kullsyregass med 3,0 MPa var mettet, og holding av prøvestykkene i dette korrosive miljø i syv dager ved 80 °C under anvendelse av en autoklav. Prøvestykkenes korrosjonshastighet ble vurdert ved å sammen-ligne deres vurderte vekttapshastighet under prøvingen. Resultatene av prøvingene er vist i Tabeller 1-(1) og l-(2).

Det kan ses fra Tabell 1-(1) at stålrørene fremstilt i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse har varmepåvirkede soner som absorberer energier på 170 J eller mer absorbert ved 0 °C. Eksemplene ifølge oppfinnelsen oppviser utmerket seighet. I tillegg er korrosjonshastighetene 0,1 mm/år eller langsommere for eksemplene ifølge oppfinnelsen, hvilket er godt innenfor de toleranser som er forven-tet av et korrosj onsmotstandsdyktig materiale ved praktisk bruk. Dessuten påvirket ingen selektiv korrosjon de sveisede deler, og stålrørene i overensstemmelse med oppfinnelsen oppviste utmerket korrosj onsmotstandsdyktighet overfor kullsyregassen. Da hverken forvarming eller ettervarming var nødvendig for å utføre sveisingen, er det klart at stålrørene i overensstemmelse med oppfinnelsen også har utmerket sveisbarhet.

Prøvingsresultater for sammenligningseksemplene var dårligere enn dem for eksemplene ifølge oppfinnelsen, hvilket fremgår av Tabell l-(2).

Eksempel 2

Stål med sammensetninger som vist i Tabeller 2-(l) (Eksempler ifølge oppfinnelsen) og 2-(2) (Sammenligningseksempler) ble fremstilt og formet til slabber ved kontinuerlig støping og deretter varmvalset for dannelse av stålplater med en tykkelse på 15 mm. Deretter ble stålplatene bråkjølt ved oppvarming ved 900 °C og avkjøling i luft, etterfulgt av anløpning ved 680 °C (som var lavere enn Acrpunktet).

Etter at platene var blitt sveiset sammen, ble en Y-skråsporsveisesprek-kingsprøving i overensstemmelse med JIS Z3158 utført på disse stålplater med en forvarmingstemperatur på 30 °C for å vurdere motstanden mot sveisbarhet. Stålplater som oppviste sveisesprekking er markert med en "o", og de som ikke oppviste sveisesprekking er markert med "x" i Tabeller 3-(l) (Eksempler ifølge oppfinnelsen) og 3-(2) (Sammenligningseksempler). De sveisede skjøter ble dannet mellom stålplatene ved hjelp av TIG-sveising (hverken forvarming eller ettervarming ble utført). Ingen tverrsnittssprekking ble iakttatt.

En Charpy-slagprøving ble utført på skjøtenes sveisevarmepåvirkede soner. En varmetilførsel på 15 kJ/cm ble anvendt, og prøvestykkene ble tatt fra de varmepåvirkede soner i overensstemmelse med JIS 4 (skårposisjon: 1 mm bort fra en binding), og absorbert energi ble målt ved 0 °C.

Dessuten ble alle stålplatene utsatt for kullsyregass for å vurdere gropkorrosj onsmotstandsdyktighet og generell korrosjonsmotstandsdyktighet. Prøvingen ble utført ved fremstilling av stålprøvestykker på 3,0 mm x 25 mm x 50 mm, neddypping av prøvestykkene i en autoklav som inneholdt en 20 % NaCl-oppløsning i hvilken en kullsyregass med 3,0 MPa var mettet, og holding av prøvestykkene i denne ved 80 °C i 7 dager.

Gropkorrosj onsmotstandsdyktigheten ble vurdert ved å vaske de ekspo-nerte prøvestykker med vann og deretter tørking, etterfulgt av visuell iakttagelse for å bestemme hvorvidt groper var dannet på overflatene. Prøvestykker som oppviste én eller flere groper ble markert med en "x", mens de som ikke hadde groper ble markert med en "o" i Tabeller 3-(l) og 3-(2).

Generell korrosjonsmotstandsdyktighet ble vurdert etter vasking av prøvestykkene med vann etterfulgt av tørking. Deretter ble prøvestykkenes vekttap-hastigheter målt og sammenlignet med deres opprinnelige vekter. Vekttaphastighetene ble redusert ved at de ble endret til tykkelsesreduksjoner projisert over en periode på ett år, og resultatene av disse prøvinger er vist i Tabeller 3-(l) og 3-(2).

Det fremgår av Tabell 3-(l) at sveisesprekking ikke ble iakttatt i eksemplene ifølge den foreliggende oppfinnelse selv ved forvarmingstemperaturen på 30 °C, hvorved den utmerkede sveisesprekkmotstandsdyktighet ifølge oppfinnelsen ble bekreftet. Da dessuten absorberte energier i varmepåvirkede soner ifølge Eksempel 2 viser 180 J eller mer ved 0 °C, ble utmerket seighet i de varmepåvirkede soner påvist. Dessuten ble eksemplene ifølge oppfinnelsen ikke utsatt for gropkorrosjon og hadde en korrosjonshastighet på 0,1 mm/år eller langsommere, hvilket tilkjennegir den utmerkede gropkorrosj onsmotstandsdyktighet og generelle korrosjonsmotstandsdyktighet ifølge oppfinnelsen.

Sammenligningseksemplene var ikke i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse og oppviste kjennetegn som var dårligere enn for eksemplene fremstilt i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse. Nærmere bestemt oppviste sammenligningseksemplene sveisesprekking, lav seighet i varmepåvirkede soner, gropkorrosjon og lignende som vist i Tabell 3-(2).

Eksempel 3

Smeltede stål med sammensetninger som vist i Tabell 4 ble fremstilt i en konverter og formet til stålrørmaterialer ved kontinuerlig støping. Stålrørmaterialene

ble formet til stålrør med en diameter på 273 mm ved rørvalsing over dor. Deretter ble stålrørene oppvarmet til 900 °C og bråkjølt med vann og deretter oppvarmet til 680 °C (som var lavere enn Ac i-punktet) og holdt på denne temperatur, etterfulgt av luftkjøl-ing.

Prøvestykker tatt fra stålrørene ble utsatt for prøving for å bestemme deres mekaniske egenskaper og korrosjonsmotstandsdyktighet. Korrosj onsmotstandsdyktigheten ble prøvet under de samme betingelser som ifølge Eksempel 2.

Sveisede stålrørskjøter ble laget ved hjelp av TIG-sveising (spenning: 16 V, strøm: 180 A, sveisehastighet: 6,0 cm/min), og Charpy-prøvingen ble utført på de varmebehandlede soner (1 mm vekk fra binding).

Resultatene av prøvingene er vist i Tabell 4. Da stålrørene ifølge Eksempel 4 oppviser utmerket gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, generell korrosjonsmotstandsdyktighet og seighet i de varmepåvirkede soner, har de kjennetegn som er vel egnede for bruk i rørledninger.

Som beskrevet ovenfor tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse et

martensittisk stålrør med høyt Cr-innhold som oppviser utmerket gropkorrosj onsmot-standsdykighet og generell korrosjonsmotstandsdyktighet i et miljø som inneholder en kullsyregass, og som i tillegg oppviser utmerket sveisbarhet og seighet i de varmepåvirkede soner. I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan derfor ledningsrør for transport av petroleum og naturgass fås til en lav pris, hvorved den foreliggende oppfinnelse sterkt vil bidra til industriutviklingen.

Claims

1. Martensittisk stålrør med høyt Cr-innhold og med utmerket gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, representert ved en verdi X, og generell korrosjonsmotstandsdyktighet, utformet fra et stål omfattende C: 0,03 vekt% eller mindre, Si: 0,5 vekt% eller mindre, Mn: 0,5-3,0 vekt%, Cr: 10,0-14,0 vekt%, Cu: 0,2-1,0 vekt%, N: 0,03 vekt% eller mindre, idet resten er Fe og tilfeldige forurensninger, karakterisert ved at det videre omfatter: Ni: 0,2-2,0 vekt% og eventuelt minst ett element valgt fra gruppen bestående av Ti, V, Zr, Nb og Ta i en samlet mengde på 0,3 vekt% eller mindre, og at X-verdien er definert ved den følgende formel (2):

og er 12,2 eller mer, og stålrøret er blitt austenittisert ved en temperatur som i det vesentlige er lik et Ac3-punkt eller høyere, bråkjølt etter austenittiseringen og deretter varmebehandlet ytterligere, enten ved at røret etter austenittiseringen er blitt anløpt innen et temperaturområde fra 550 °C til lavere enn et Acrpunkt, eller ved at røret etter austenittiseringen er blitt varmebehandlet ved å holdes i et temperaturområde fra et Ac i-punkt til det nevnte Ac ^ -punkt + 50 °C i 10-60 minutter, hvoretter røret er blitt avkjølt, eller ved at røret er blitt varmebehandlet ved å holdes innen et temperaturområde fra et Acrpunkt til det nevnte Acrpunkt + 50 °C i 10-60 minutter, med påfølgende avkjøling av røret og anløpning av røret ved en temperatur som er lavere enn det nevnte Ac i-punkt.

2. Fremgangsmåte for fremstilling av et martensittisk stålrør med høyt Cr-innhold og med utmerket gropkorrosj onsmotstandsdyktighet, representert ved en verdi X, og generell korrosjonsmotstandsdyktighet, hvor det formes et rør fra et stål som omfatter C: 0,03 vekt% eller mindre, Si: 0,5 vekt% eller mindre, Mn: 0,5-3,0 vekt%, Cr: 10,0-14,0 vekt%, Cu: 0,2-1,0 vekt%, N: 0,03 vekt% eller mindre, idet resten er Fe og tilfeldige forurensninger,

karakterisert ved at stålet dessuten tilsettes Ni: 0,2-2,0 vekt% og eventuelt minst ett element valgt fra gruppen bestående av Ti, V, Zr, Nb og Ta i en samlet mengde på 0,3 vekt% eller mindre, og at X-verdien defineres ved den følgende formel (2):

og er 12,2 eller mer, samt at røret austenittiseres ved en temperatur som er i det vesentlige lik et Ac3-punkt eller høyere, bråkjøles etter austenittiseringen og varmebehandles ytterligere, enten ved at røret etter austenittiseringen anløpes innen et temperaturområde fra 550 °C til lavere enn et Ac i-punkt, eller ved at røret etter austenittiseringen varmebehandles ved å holdes i et temperaturområde fira et Acr punkt til det nevnte Ac i-punkt + 50 °C i 10-60 minutter, hvoretter røret avkjøles, eller ved at røret varmebehandles ved å holde røret innen et temperaturområde fra et Acr punkt til det nevnte Acrpunkt + 50 °C i 10-60 minutter, med påfølgende avkjøling av røret og anløpning av røret ved en temperatur som er lavere enn det nevnte Ac i-punkt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,

karakterisert ved at røret formes til et sømløst stålrør eller et sveiset rør.