NO341250B1 - Ledningsrør av sømløse stålrør og fremgangsmåte for fremstilling derav - Google Patents

Description

Det tekniske området

Denne oppfinnelse vedrører et sømløst stålrør for ledningsrør med utmerket styrke, seighet, korrosjonsmotstand og sveisbarhet og vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av dette. Et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse er et tykkvegget sømløst stålrør med høy styrke og høy seighet for ledningsrør med en styrke på i det minste X80 klassen (en flytegrense eller teknisk strekkgrense på minst 551 MPa) som foreskrevet av API (American Petroleum Institute) spesifikasjoner så vel som god seighet og korrosjonsmotstand. Det er spesielt egnet for bruk som sjøbunnsstrømningsledninger eller stigerør.

Bakgrunnsteknikk

I det senere år er olje- og naturgass ressurser lokalisert på land eller i såkalte grunne havområder med en vanndybde på opptil omtrent 500 meter blitt tømt slik at sjøbunnsoljefelter i såkalte dype havområder på f.eks. 1000 til 3000 meter under havoverflaten, blir aktivt utviklet. Med oljefelter på dypt hav er det nødvendig å transportere råolje eller naturgass fra brønnhodet på en oljebrønn eller naturgassbrønn lokalisert på havbunnen til en plattform på overflaten av havet ved bruk av stålrør som refereres til som strømningsledninger og stigerør.

Et høyt indre fluidtrykk som skyldes trykket av dype undergrunnslag utøves på det indre av stålrør som utgjør strømningsledningene installert i dype havområder. I tillegg blir de når operasjonen stoppes utsatt for vanntrykket i dype havområder. Stålrør som utgjør stigerør blir også utsatt for gjentatte påkjenninger som skyldes bølger.

Strømningsledninger anvendt heri er stålrør for transport som installeres langs konturene av grunnen eller sjøbunnen og stigerør er stålrør for transport og som stiger fra overflaten av sjøbunnen til plattformer på overflaten av havet. Når slike rør anvendes i oljefelt på dypt vann er det ansett nødvendig at deres tykkelse normalt er minst 30 mm og i reell praksis er det vanlig å anvende tykkveggede rør med en tykkelse på 40 til 50 mm. Det kan fra dette faktum ses at disse materialer anvendes under strenge betingelser.

Fig. 1 er et illustrerende riss som skjematisk viser et eksempel på et arrangement av stigerør og strømningsledninger i havet. I denne figur er et brønnhode 12 anordnet på havbunnen 10 og en plattform 14 anordnet på vannoverflaten 13 umiddelbart over denne forbundet ved hjelp av et stigerør 16 for toppstrekk. En strømningsledning 18 installert på havbunnen strekker seg fra et ikke-illustrert fjernt brønnhode til nærheten av plattformen 14. Endedelen av denne strømningsledning 18 er forbundet til plattformen 14 ved hjelp av et kjedelinje-stigerør 20 av stål og som strekker seg oppover i nærheten av plattformen.

Bruksmiljøet for de illustrerte stigerør og strømningsledninger er strenge og sies å nå en temperatur på 177 °C og et indre trykk 1400 atmosfærer. Følgelig må stålrør anvendt for stigerør og strømningsledninger være i stand til å motstå et slikt strengt anvendelsesmiljø. Videre er et stigerør utsatt for bøyningspåkjenning som skyldes bølger slik at det må være i stand til å motstå også slike ytre påvirkninger.

Følgelig er stålrør med en høy styrke og høy seighet ønskelig for stigerør og strømningsledninger. I tillegg, for å sikre høy pålitelighet, anvendes sømløse stålrør i stedet for sveisede stålrør. For sveisede stålrør har metoder for fremstilling av stålrør med en styrke som overstiger X80 klassen allerede vært beskrevet. F.eks. beskriver patentdokument 1 (JP H09-41074 A1) et stål som overstiger X100 klassen (en flytegrense på minst 689 MPa) spesifisert i API standarder. Et sveiset stålrør dannes ved først å fremstille en stålplate, stålplaten tildannes i en rørform og den sveises til å danne et stålrør. For å gi viktige egenskaper som styrke og seighet ved fremstilling av en stålplate kontrolleres mikrostrukturen ved å utøve termomekanisk varmebehandling på stålplaten under valsing av denne. Patentdokument 1 utfører også termomekanisk varmebehandling når en stålplate varmvalses, slik at dens mikrostruktur kontrolleres slik at den inneholder spenningsindusert ferritt, slik at egenskapene av stålrøret etter sveising oppnås. Følgelig kan den teknikk som er beskrevet i patentdokument 1 bare realiseres ved en valseprosess for en stålplate for hvilken termomekanisk varmebehandling lett kan utøves ved hjelp av kontrollert valsing. Denne metode kan derfor anvendes for et sveiset stålrør men ikke for et sømløst stålrør.

Så lenge det dreier seg om sømløse stålrør er det i senere år blitt utviklet sømløse stålrør med X80 klasse. Det er vanskelig på sømløse stålrør å utøve den ovenfor beskrevne teknikk som anvender termomekanisk varmebehandling som ble utviklet for sveisede stålrør, slik at i prinsippet er det nødvendig å oppnå ønskede egenskaper ved varmebehandling etter rørdannelse. En metode for fremstilling av et sømløst stålrør med X80 klasse (en flytegrense på minst 551 MPa) erf.eks. beskrevet i patentdokument 2 (JP 2001-288532 A1). Som beskrevet i eksemplene i patentdokument 2 er imidlertid metoden i dette dokument bare validert med et tynnvegget sømløst stålrør (veggtykkelse 11,1 mm) som hovedsakelig har god herdbarhet ved bråkjøling. Endog selv om metoden beskrevet deri anvendes, ved fremstilling av et tykkvegget sømløst stålrør (veggtykkelse omtrent 40 til 50 mm) faktisk anvendt for stigerør og strømnings-ledninger, blir avkjølingstakten ved tidspunktet for bråkjøling av røret derfor sakte, spesielt ved den sentrale del derav på grunn av dennes tykkelse, og det er problemet at en tilstrekkelig styrke og seighet ikke kan oppnås. Dette er på grunn av at avkjølingstakten er sakte og med en konvensjonell legeringskonstruksjon er det vanskelig å oppnå en ensartet mikrostruktur og det er en høy sannsynlighet for at det utvikles en sprø fase.

JP H09235617 A vedrører produksjon av et sømløst stålrør med minimal spredning i mekaniske egenskaper, utmerket sveisbarhet, og med høy styrke og høy seighet ved å utføre spesifikk direkte bråkjølings- og utglødningsbehandling under varmvalsing. Stålet som brukes for det sømløse stålrøret har en sammensetning inneholdende i vekt%; 0,02-0,15% C, 0,1-1,5% Si, 0,5-2% Mn og 0,001-0,5 sol. Al, og inneholder også, som valgfrie elementer, foreskrevne mengder av Cr, Mo, Ni, Ti, Nb, V, Zr, Ca, Cu og B og med balansen FE med uunngåelige urenheter hvori respektive mengder av P, S, N, O, etc, er kontrollert.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Formålet for den foreliggende oppfinnelse er å løse de ovenfor beskrevne problemer og spesifikt er oppfinnelsens formål å tilveiebringe et sømløst stålrør for ledningsrør med en høy styrke og stabil seighet og god korrosjonsmotstand spesielt i tilfellet av et tykkvegget sømløst stålrør så vel som en fremgangsmåte for fremstilling derav.

De foreliggende oppfinnere har analysert de faktorer som styrer seigheten av et tykkvegget, sømløst stålrør med høy styrke. Som et resultat oppnådde de de nye funn anført i det følgende som (1)-(6), og de fant at det var mulig å fremstille et sømløst stålrør for ledningsrør med en høy styrke på minst X80 klassen, høy seighet, og god korrosjonsmotstand.

(1) I et tykkvegget stålrør som ferdigfremstilles ved bråkjøling og utgløding ("quenching and tempering") vil gjerne bainitt i form av tynne lekter ("laths"), blokker og pakker som er substukturer som utgjør bainitt ha tendens til lett å bli

grovere. På grunn av den tykke vegg er avkjølingstakten under bråkjøling sakte og omdannelsen fra austenitt til bainitt foregår sakte, slik at de tynne bainitt lekter blir grovere. Under etterfølgende utgløding ("tempering") utfelles sementitt grovt langs de tidligere gammakorngrenser og langs grenseflatene av tynne bainitt lekter, blokker og pakker. Ettersom grov sementitt er sprø og grenseflaten mellom sementitten og moderfasen også er sprø vil sementitten gjerne ha tendens til å bli en bane for forplantning av sprekker, slik at det blir vanskelig å oppnå god seighet.

Jo grovere sementitten er desto mer minsker seigheten av røret. Spesielt foregår en variasjon i Charpy absorbert energi. Dette er på grunn av at hvis grov sementitt er til stede i nærheten av skåret i et Charpy prøvestykke fremkommer et sprøbrudd som skriver seg fra den grove sementitt og sprøbruddet forplanter seg. Det er følgelig nødvendig å redusere lengden av sementitt til høyst 20 um for å oppnå en høy seighet og spesielt for å stabilisere Charpy absorbert energi. (2) Dannelsen av sementitt foregår ved den mekanisme at under bainitt omdannelse bevirket ved bråkjøling fra den temperaturregion hvori en enkelt austenittisk fase viser seg vil tynne bainitt lekter, blokker og pakker utvikles og samtidig diffunderer C slik at det blir konsentrert i uomdannet gammafase. Etter bråkjøling forblir de C anrikede deler som martensitt øyer (referert til i det følgende som MA: martensittaustenitt bestanddel) ved romtemperatur, og denne MA bestanddel spalter til å danne sementitt under etterfølgende utgløding. I tillegg er der tilfeller hvori C diffunderer under bainittomdannelse ved tidspunktet for bråkjøling og bevirker at grov sementitt direkte utfelles.

Følgelig, for å raffinere sementitt, er det nødvendig å raffinere MA bestanddelen og sementitt dannet under bråkjøling.

(3) For å undertrykke dannelsen av MA under bråkjøling og raffinere sementitt funnet etter utgløding, er det viktig å minske C innholdet og senke temperaturregionen for omdannelse fra austenittiske faser til en bainitt struktur under bråkjøling. Spesielt med et tykkvegget sømløst stålrør, ettersom det er en grense for avkjølingstakten, er det nødvendig å senke omdannelsestemperaturen til høyst 600 °C innenfor et bredt område av avkjølingstakter (f.eks. i området hvori

den gjennomsnittlige avkjølingstakt mellom 800 °C og 500 °C er 1-100 °C per sekund). For å senke omdannelsestemperaturen velges den kjemiske sammensetning av stålet slik at verdien av Pcm vist ved ligning (1) er minst 0,185: Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]... (1) hvori [C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] og [B] er respektive tall som indikerer innholdet i masseprosent av C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, V og B. Når et legeringselement vist i ligningen ikke er inkludert i blandingen er betegnelsen for dette legeringselement gjort til 0. (4) For å styrke et tykkvegget sømløst stålrør er det nødvendig å øke innholdet av Mo, som er et element effektivt til å øke motstanden mot utglødningsmykning. (5) Det er nødvendig å eliminere andre faktorer som gir anledning en minsking i seigheten i tillegg til faktorer som bevirker forgrovning av sementitt som skyldes forgrovning av Ma. I et stål hvori Mo innholdet er økt som beskrevet i det foregående, endog selv om C innholdet er nedsatt, hvis B er tilsatt, vil B segregere ved korngrenser under bråkjøling. Som et resultat, i forløpet av bråkjølingen vil karboborider som er representert i form av M23(C,B)6(hvori M står for et legeringselement inklusive primært Fe, Cr og Mo) utfelles grovt langs korngrensene for en tidligere gammafase som en substruktur, og disse utfellinger kan også bli en årsak for en variasjon i seighet. Det er følgelig nødvendig å minske B så mye som mulig. (6) Økning av Mn innholdet er fordelaktig for å øke herdbarheten, men når Mn innholdet økes vil gjerne MnS som minsker seigheten gjerne lett utfelles. Derfor tilsettes alltid Ca for å binde S som CaS.

I et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse som kan utgjøre et tykkvegget stålrør med høy styrke som ikke var tilgjengelig i den tidligere teknikk, er områdene for innholdende av de uunnværlige elementer C, Si, Mn, Al, Mo, Ca og N og de uunngåelige forurensninger P, S, O og B i den kjemiske sammensetning av stålet begrenset. Om nødvendig kan Cr, Ti, Ni, V, Nb og Cu tilsettes i mengder innenfor foreskrevne områder.

Den foreliggende oppfinnelse, som er basert på de ovenfor beskrevne funn, tilveiebringer et sømløst stålrør for ledningsrør kjennetegnet ved at det har en kjemisk sammensetning som i masseprosent omfatter, C: 0,02 - 0,08 %, Si: høyst 0,5 %, Mn: 1,5 - 3,0 %, Al: 0,001 -0,10 %, Mo: mer enn 0,4 % til 1,2 %, N: 0,002 til 0,015 %, Ca: 0,0002 til 0,007 %, og en rest bestående av Fe og forurensninger, idet innholdet av forurensninger høyst er 0,03 % for P, høyst 0,005 % for S, høyst 0,005 % for O, og mindre enn 0,0005 % for B og verdien av Pcm beregnet ved den følgende ligning (1) er minst 0,185 og 0,250, og med en mikrostruktur som omfatter primært bainitt og som har en lengde av sementitt på høyst 20 mikrometer: Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]... (1) hvori

[C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] og [B] er respektive tall som indikerer innholdet i masseprosent av C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, V og B.

Den kjemiske sammensetning kan videre inkludere ett eller flere elementer selektert fra Cr: høyst 1,0 %, Ti: høyst 0,03 %, Ni: høyst 2,0 %, Nb: høyst 0,03 %, V: høyst 0,2 %, og Cu: høyst 1,5 %.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av et sømløst stålrør for en rørledning.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter tildannelse av et sømløst stålrør fra en stålvalseblokk med den ovenfor beskrevne kjemiske sammensetning ved oppvarming av valseblokken og underkaste den for varmrørvalsing med en utgangstemperatur på 1250 til 1100 °C og en sluttemperatur på minst 900 °C, øyeblikkelig gjenoppvarming og utjevningsoppvarming av det resulterende stålrør ved en temperatur på minst 900 °C og høyst 1000 °C, og deretter bråkjøle det under betingelser slik at den gjennomsnittlige avkjølingstakt fra 800 °C til 500 °C ved senter av veggtykkelsen er minst 1 °C per sekund, og deretter utgløding av røret ved en temperatur fra 500 °C til mindre enn Aci omdannelsestemperaturen.

I en modus omfatter en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse tildannelse av et sømløst stålrør fra en stålvalseblokk med den ovenfor beskrevne kjemiske sammensetning ved oppvarming av valseblokken og underkaste den for varm rørvalsing med en begynnelsestemperatur på 1250-1100 °C og en ferdigstillingstemperatur på minst 900 °C og deretter med en gang avkjøling av det resulterende stålrør, gjenoppvarme dette og utjevningsoppvarme det ved en temperatur på minst 900 °C og høyst 1000 °C, bråkjøle det under betingelser slik at den gjennomsnittlige avkjølingstakt fra 800 °C til 500 °C ved senter av veggtykkelsen er minst 1 °C per sekund, og deretter utgløde det ved en temperatur fra 500 °C til mindre enn Aci omdannelsestemperaturen.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse, ved å foreskrive den kjemiske sammensetning og mikrostruktur av et sømløst stålrør på den ovenstående måte blir det mulig å fremstille et sømløst stålrør for ledningsrør og spesielt et tykkvegget sømløst stålrør med en veggtykkelse på minst 30 mm og som har en høy styrke på X80 klassen (en flytegrense på minst 551 MPa) og forbedret seighet og korrosjonsmotstand nettopp ved varmebehandling for bråkjøling og utgløding.

Betegnelsen "ledningsrør" som anvendt heri betyr en rørformet struktur anvendt for transport av fluider som f.eks. råolje og naturgass. Strukturen anvendes ikke bare på land men også på og i havet. Et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse er spesielt egnet som ledningsrør anvendt på og i havet som de tidligere beskrevne strømningsrør, stigerør og lignende, men strukturens anvendelser er ikke begrenset dertil.

Der er ingen spesielle begrensninger på formen og dimensjonene av et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse, men der er restriksjoner som resulterer fra fremstillingsprosessen av et sømløst stålrør, og normalt er den ytre diameter maksimum omtrent 500 mm og et minimum på omtrent 150 mm. Effektene av dette stålrør vises spesielt med en veggtykkelse på minst 30 mm, men veggtykkelsene er selvfølgelig ikke begrenset til denne verdi.

Et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse kan installeres i meget dype hav spesielt som en havbunns strømningsledning. Den foreliggende oppfinnelse bidrar følgelig sterkt til stabil energiforsyning. Når oppfinnelsen anvendes som et stigerør eller en strømningsledning installert i dype hav er veggtykkelsen av det sømløse stålrør foretrukket minst 30 mm. Der er ingen spesiell øvre grense på veggtykkelsen men den er normalt høyst 60 mm.

Kort beskrivelse av tegningene, hvori

Fig. 1 er et forklarende riss som skjematisk viser et arrangement av stigerør og en strømningsledning i havet. Fig. 2 er et eksempel på et TEM (transmisjonselektronmikroskop) fotografi som viser grov sementitt som utfelles ved grenseflaten av en bainitt substruktur. Fig. 3 er en figur som viser forholdet mellom Pcm og bainitt omdannelsestemperaturen oppnådd i en Formaster test. Fig. 4 er et eksempel på et fotografi av en mikrostruktur av et prøvestykke som har undergått LePera etsing etter en Formaster test.

Beste modus for utøvelse av oppfinnelsen

De foreliggende oppfinnere gjennomførte laboratorieforsøk for å undersøke midler for å øke seigheten av et tykkvegget, sømløst stålrør med høy styrke. Som et resultat fant de at en forringelse i seigheten og spesielt en variasjon i seigheten av et tykkvegget sømløst stålrør resulterer fra utfelling av sementitt som i seg selv er grov eller dannet et grovt aggregat endog selv om individuelle sementittkorn er fine (i det følgende vil disse to former av grov sementitt bli kollektivt referert til som grov sementitt) ved grenseflatene av tynne bainitt lekter, blokker og pakker som er substrukturer som utgjør bainitt som er den primære mikrostruktur av stålrøret.

Fig. 2 viser et TEM fotografi som viser grov sementitt som ble utfelt ved grenseflaten av tynne bainitt lekter i en kopifilm tatt fra et stål som var bråkjølt og deretter utglødet.

Slik grov sementitt dannes ved spaltning av martensitt bestanddels øyene (MA) dannet ved bråkjøling til sementitt på grunn av utglødning. Der er også situasjoner hvori C diffunderer under bainittomdannelsen ved tiden for bråkjøling og utfelles direkte som grov sementitt.

Når bråkjøling utføres fra tilstanden med enkelt austenittisk fase, hvis bainittomdannelsen begynner ved en høy temperatur, diffunderer C lett og resulterer i dannelsen av grov Ma og følgelig grov sementitt. På den annen side, hvis utgangstemperaturen for bainittomdannelsen er lav undertrykkes diffusjonen av C og Ma og sementitt raffineres med nedsatte mengder derav.

For å undersøke forholdet mellom den temperatur ved hvilken bainitt omdannelse begynner og stålsammensetningen ble måling av termisk ekspansjon ved hjelp av et Formaster testinstrument gjennomført på stål hvorfra Pcm definert ved ligning (1) ble variert. Testbetingelsene var en gammaomdannelse eller austeniseringstemperatur på 1050 °C og en gjennomsnittlig avkjølingstakt på 10 °C per sekund fra 800 °C til 500 °C etterfulgt av avkjøling til romtemperatur. Testresultatene er vist i fig. 3. Det ble funnet at den temperatur ved hvilken bainittomdannelsen begynner kunne korreleres med Pcm og ga den følgende ligning slik at temperaturen minsket når verdien av Pcm økte.

Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]... (1)

(hvori betydningen av hvert symbol er den samme som beskrevet i det foregående).

Spesielt ble det funnet at nesten alle de stål for hvilke Pcm var større enn eller lik 0,185 hadde en bainitt omdannelses-utgangstemperatur på 600 °C eller lavere.

Fig. 4 viser metallografier av strukturen av de stål som er vist som A og B i fig. 3 oppnådd ved polering av et prøvestykke som var testet som angitt i det foregående og bevirket at MA kom til syne ved hjelp av LaPera etsing. De hvite asikulære eller granulære deler i fig. 4 er MA. Grov MA ble iakttatt i stål A for hvilket bainitt omdannelsesutgangstemperaturen var høyere enn 600 °C. I motsetning dertil ble grovt MA ikke observert i stål B for hvilket bainitt omdannelsesutgangstemperaturen var 600 °C eller lavere.

Fra de foregående resultater kan det ses at når Pcm er minst 0,185, endog selv om den gjennomsnittlige avkjølingstakt fra 800 °C til 500 °C under bråkjøling er så lav som 10 °C per sekund blir bainitt omdannelsesutgangstemperaturen 600 °C eller lavere og MA raffineres.

I en fabrikasjonsprosess er det viktig å gjennomføre bråkjøling av et stålrør fra temperaturregionen med enkel austenittisk fase med en høy avkjølingstakt. Perioden for bainittomdannelse avkortes således under bråkjøling for å oppnå effektene med å undertrykke diffusjonen av C og minsking av MA. En foretrukket avkjølingstakt er slik at den gjennomsnittlige takt av temperaturminsking ved senter av veggtykkelsen av et stålrør fra 800 °C til 500 °C er minst 1 °C per sekund, og foretrukket minst 10 °C per sekund, og enda mer foretrukket minst 20 °C per sekund.

I utglødning som gjennomføres etter bråkjøling er det viktig ensartet å utfelle sementitt for å øke seigheten. Utglødning gjennomføres derfor i et temperaturområde på minst 550 °C og ved høyst Aci omdannelsestemperaturen, og utjevningsoppvarmingstiden i dette temperaturområdet gjøres foretrukket til 5 til 60 minutter. En foretrukket nedre grense for utglødningstemperaturen er 600 °C og en foretrukket øvre grense er 650 °C.

Kjemisk sammensetning av stålet

Grunnene til at den kjemiske sammensetning av et sømløst stålrør for ledningsrør ifølge den foreliggende oppfinnelse er begrenset som beskrevet i det foregående er som følger:

Prosent som angir innholdet av hvert element betyr masseprosent.

C: 0,02 - 0,08 %

C er et viktig element for å sikre styrken av stål. For å øke herdbarheten av stål og oppnå en tilstrekkelig styrke med et tykkvegget materiale gjøres C innholdet til minst 0,02 %. På den annen side, hvis dets innhold overstiger 0,08 % minsker seigheten. C innholdet er derfor 0,02 til 0,08 %. Fra standpunktet med å sikre styrken av et tykkvegget materiale er en foretrukket nedre grense for C innholdet 0,03 % og en mer foretrukket nedre grense er 0,04 %. En mer foretrukket øvre grense for C innholdet er 0,06 %.

Si: høyst 0,5 %

Ettersom Si fungerer som et deoksiderende middel i stålfremstilling er dets tilsetning nødvendig, men dets innhold er foretrukket så lite som mulig. Dette er på grunn av at ved tidspunktet for omkretssveising for sammenkopling av ledningsrør vil Si sterkt redusere seigheten av stålet i den sveisevarmepåvirkede sone. Hvis Si innholdet overstiger 0,5 % vil seigheten av den varmepåvirkede sone ved tidspunktet for en stor varmetilførselssveising markert minske. Derfor er mengden av Si tilsatt som et deoksiderende middel høyst 0,5 %. Si innholdet er foretrukket høyst 0,3 % og mer foretrukket høyst 0,15 %.

Mn: 1,5-3,0 %

Det er nødvendig av Mn inneholdes i en stor mengde for å oppnå effektene med å øke herdbarheten av stål slik at styrkeøkningen foregår opp til senter av endog et tykkvegget materiale og samtidig øker dettes seighet. Hvis Mn innholdet er mindre enn 1,5 % oppnås ikke disse effekter, mens hvis mengden overstiger 3,0 % minsker motstanden mot HIC (hydrogenindusert sprekking) slik at innholdet gjøres til 1,5 til 3,0 %. Den nedre grense for Mn innholdet er foretrukket 1,8 %, mer foretrukket 2,0 %, og enda mer foretrukket 2,1 %.

Al: 0,001 -0,10%

Al tilsettes som et deoksiderende middel i stålfabrikasjon. For å oppnå denne effekt tilsettes det slik at dets innhold er minst 0,001 %. Hvis Al innholdet overstiger 0,10 % danner inklusjoner i stålet klaser slik at seigheten av stålet forringes, og ved tidspunktet for avskråning av endene av et rør forekommer et stort antall overflatedefekter. Al innholdet gjøres derfor til 0,001 til 0,10 %. Fra standpunktet med å hindre overflatedefekter er det foretrukket ytterligere å begrense den øvre grense for Al innholdet, med en foretrukket øvre grense på 0,05 % og en mer foretrukket øvre grense på 0,03 %. En foretrukket nedre grense for Al innholdet for tilstrekkelig å gjennomføre deoksidering og øke seigheten er 0,010 %. Al innholdet i den foreliggende oppfinnelse er uttrykt som syreoppløselig Al (såkalt "sol. Al").

Mo: mer enn 0,4 % til 1,2 %

Mo har den virkning at herdbarheten av stålet og spesielt endog når avkjølingstakten er sakte, og dette resulterer i forsterkning opp til senteret av endog et tykkvegget materiale. Samtidig øker det motstanden for utglødningsmyking av stålet og gjør det således mulig å gjennomføre høytemperaturutglødning, som resulterer i en økning i seighet. Mo er derfor et viktig element i den foreliggende oppfinnelse. For å oppnå denne effekt er det nødvendig at Mo innholdet overstiger 0,4 %. En foretrukket nedre grense for Mo innholdet er 0,5 % og en mer foretrukket nedre grense er 0,6 %. Videre er Mo et dyrt element og dets virkninger flater ut ved omtrent 1,2 % slik at den øvre grense for Mo innholdet er 1,2 %.

N: 0,002 til 0,015 %

N er inkludert i en mengde på minst 0,002 % for å øke herdbarheten av stålet og oppnå en tilstrekkelig styrke i et tykkvegget materiale. Hvis N innholdet overstiger 0,015 % minsker imidlertid seigheten av stålet slik at N innholdet gjøres til 0,002 til 0,015%.

Ca: 0,002 til 0,007 %

Ca tilsettes ved å ta sikte på effektene av å binde forurensningen S som sfærisk CaS slik at seigheten og korrosjonsmotstanden forbedres og tilstopping av en dyse ved støpetidspunktet undertrykkes slik at støpeegenskapene forbedres. For å oppnå disse effekter inkluderes minst 0,0002 % Ca. Hvis imidlertid Ca innholdet overstiger 0,007 % avflater de ovenfor beskrevne effekter og ikke bare kan en ytterligere effekt vises, men det blir lett for inklusjoner å danne klaser, og seighet og motstand mot hydrogenindusert sprekking HIC minsker. Følgelig gjøres Ca innholdet til 0,0002 til 0,007 % og foretrukket 0,0002 til 0,005 %.

Et sømløst stålrør for ledningsrør ifølge den foreliggende oppfinnelse inneholder de ovenfor beskrevne komponenter og resten består av Fe og forurensninger. Av forurensninger er inneholdende av P, S, O og B begrenset til de i det følgende beskrevne øvre grenser.

P: høyst 0,03 %

P er et forurensningselement som senker seigheten av stål og dets innhold gjøres foretrukket så lavt som mulig. Hvis innholdet overstiger 0,03 % minsker seigheten markert slik at den tillatte øvre grense for P er 0,03 %. P innholdet er foretrukket høyst 0,02 % og mer foretrukket høyst 0,01 %.

S: høyst 0,005 %

S er også et forurensningselement som senker seigheten av stål og dets innhold gjøres foretrukket så lavt som mulig. Hvis dets innhold overstiger 0,005 % minsker seigheten markert slik at den tillatelige øvre grense for S er 0,005 %. S innholdet er foretrukket høyst 0,003 % og mer foretrukket høyst 0,001 %.

O (oksygen): høyst 0,005 %

O er et forurensningselement som senker seigheten av stål og dets innhold gjøres foretrukket så lavt som mulig. Hvis dets innhold overstiger 0,005 % minsker seigheten markert slik at den tillatte øvre grense for O innholdet er 0,005 %. O innholdet er foretrukket høyst 0,003 % og mer foretrukket høyst 0,002 %.

B (forurensning): mindre enn 0,0005 %

B segregerer langs austenitt korngrenser under bråkjøling slik at herdbarheten økes markert men det bevirker at karboborider i form av M23CB6utfelles under utglødning, slik at det induseres en variasjon i seigheten. Følgelig gjøres innholdet av B foretrukket så lavt som mulig. Hvis innholdet av B er 0,0005 % eller høyere frembringer det grov utfelling av de ovenfor beskrevne karboborider slik at dets innhold gjøres mindre enn 0,0005 %. Et foretrukket B innhold er mindre enn 0,0003 %.

0,185 < Pcm < 0,250

I tillegg til begrensningene på innholdet av hvert av de ovenfor beskrevne elementer reguleres den kjemiske sammensetning av stålet slik at verdien av Pcm uttrykt ved ligning (1) er minst 0,185 og høyst 0,250.

Pcm = [C] + [Si]/30 + ([Mn] + [Cr] + [Cu])/20 + [Mo]/15 + [V]/10 + 5[B]... (1)

hvori

[C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] og [B] er respektive tall som henholdsvis indikerer innholdet i masseprosent av C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, V og B. Når stålet ikke inneholder et gitt legeringselement er verdien av betegnelsen for dette legeringselement gjort til 0.

Som angitt i det foregående, når verdien av Pcm blir minst 0,185 minsker bainitt omdannelsestemperaturen og blir 600 °C eller mindre, og endog med et tykkvegget sømløst stålrør blir utfellingen av grov sementitt som finnes etter bråkjøling og utglødning, hindret, slik at det blir mulig å oppnå god seighet. På den annen side, hvis Pcm overstiger 0,250 blir styrken for høy og seigheten minsker, og sveisbarheten av ledningsrør ved tidspunktet for omkretssveising av ledningsrøret minsker. Følgelig er innholdet av hvert element som innsettes i ligningen for Pcm gjort slik at verdien av Pcm er minst 0,185 og høyst 0,250. En verdi av Pcm på den høyere side innenfor dette området gir stabil seighet med en høyere styrke. Derfor er en foretrukket nedre grense for Pcm 0,210 og en mer foretrukket nedre grense er 0,230.

Et sømløst stålrør for ledningsrøret ifølge den foreliggende oppfinnelse kan oppnå en høyere styrke, høyere seighet, og/eller økt korrosjonsmotstand ved å tilsette et eller flere elementer etter behov fra de følgende til den ovenfor beskrevne kjemiske sammensetning.

Cr: høyst 1,0 %

Cr behøver ikke tilsettes men det kan tilsettes for å øke herdbarheten av stålet og således øke styrken av stålet i et tykkvegget materiale. Hvis dets innhold er for høyt slutter det imidlertid med å minske seigheten, slik at når Cr tilsettes gjøres dets innhold til høyst 1,0 %. Der er ingen spesiell begrensning på dets nedre grense, men effekten av Cr er spesielt markert når dets innhold er minst 0,02 %. Når det tilsettes er en foretrukket nedre grense for Cr innholdet 0,1 % og en mer foretrukket nedre grense er 0,2 %.

Ti: høyst 0,03 %

Ti behøver ikke tilsettes men det kan tilsettes for dets virkninger med å hindre overflatedefekter ved tidspunktet for kontinuerlig støping, økning av styrke og raffinering av krystallkorn. Hvis Ti innholdet overstiger 0,003 % minsker seigheten, slik at dets øvre grense er 0,03 %. Der er ingen spesiell begrensning på den nedre grense for Ti innholdet men for å oppnå de ovennevnte effekter er Ti innholdet foretrukket minst 0,003 %.

Ni: høyst 2,0 %

Ni behøver ikke tilsettes men det kan tilsettes for å øke herdbarheten av stål og således øke styrken av stål i et tykkvegget element, og for å øke seigheten. Ni er imidlertid et dyrt element og dets virkninger flater ut hvis en overskuddsmengde derav inneholdes. Når det tilsettes er derfor den øvre grense for dets innhold 2,0 %. Der er ingen spesiell begrensning på den nedre grense av Ni innholdet men dets effekter er spesielt markert når dets innhold er minst 0,02 %.

Nb: høyst 0,03 %

Nb behøver ikke tilsettes, men det kan tilsettes for å tilveiebringe effektene med å øke styrken og raffinere krystallkorn. Hvis Nb innholdet overstiger 0,03 % minsker seigheten slik at når det tilsettes er dets øvre grense 0,03 %. Der er ingen spesiell nedre grense på Nb innholdet men for å oppnå dets virkninger tilsettes foretrukket minst 0,003 %.

V: høyst 0,2 %

V er et element hvis innhold bestemmes ved å ta likevekten mellom styrke og seighet i betraktning. Når en tilstrekkelig styrke oppnås ved hjelp av andre legeringselementer tilveiebringer manglende tilsetning av V bedre seighet. Når V tilsettes som et element for økning av styrke gjøres dets innhold foretrukket til minst 0,003 %. Hvis V innholdet overstiger 0,2 % minsker seigheten sterkt slik at når det tilsettes er den øvre grense for V innholdet 0,2 %.

Cu: høyst 1,5 %

Cu behøver ikke tilsettes, men det har en effekt med å forbedre motstanden mot hydrogenindusert sprekking HIC slik at det kan tilsettes med det formål å forbedre motstanden mot HIC. Minimum Cu innhold for å fremvise en effekt med å forbedre motstanden mot hydrogenindusert sprekking HIC er 0,02 %. Endog om Cu tilsettes i et overskudd på 1,5 % vil dets virkning utflates slik at når det tilsettes er Cu innholdet foretrukket 0,02 til 1,5 %.

Metallurgisk struktur

For å forbedre balansen mellom styrke og seighet, i tillegg til å regulere den kjemiske sammensetning av stålet på den foregående måte, er det nødvendig at den metallurgiske struktur omfatter primært bainitt og har en lengde av sementitt deri som er 20 mikrometer eller mindre.

For å oppnå en høy styrke utgjøres den metallurgiske struktur primært av bainitt. Sementitt utfelles ved grenseflatene av tynne lekter, blokker og pakker som er substrukturer som utgjøres av bainitt, og ved grenseflatene av tidligere gamma-korn. Denne sementitt resulterer fra martensitt øyer (MA) dannet under bråkjøling ved spaltning av martensitt til sementitt under etterfølgende utglødning eller dannes ved diffusjon av C under bainitt omdannelsen ved tidspunktet for brå-kjøling til å bevirke direkte utfelling av sementitt, som da vokser under utgløding.

Hvis denne sementitt vokser inntil den strekker seg langt langs grenseflatene blir den et utgangspunkt for en sprekk eller fremmer forplantningen av en sprekk, og det kan frembringe en variasjon i seighet. I tilfellet av sømløs stålrør for ledningsrør, hvis lengden av den ovenfor beskrevne sementitt er høyst 20 mikrometer, er det imidlertid mulig å hindre en minskning i seigheten som skyldes utviklingen eller forplantningen av sprekker bevirket av sementitt. Lengden av sementitt er foretrukket høyst 10 mikrometer og mer foretrukket høyst 5 mikrometer.

Lengden av sementitt kan bestemmes ved å ta fem filmkopier fra et stålstykke, fotografere to synsfelt i hver kopifilm under et transmisjonselektronmikroskop TEM ved en forstørring på 3000X, og for hvert av de totalt 10 synsfelt som fotograferes, måles lengden av den lengste sementitt, og den gjennomsnittlige verdi derav tas. I transmisjonselektronmikroskopobservasjon vil de deler som synes å være grenseflater av tynne bainitt lekter, blokker, pakker og tidligere gammakorngrenser ser ut som strimler, og ved å observere disse deler er det lett å finne grov sementitt. Sementitt nedbrytes i en viss grad ved varmebehandling for utglødning, men de resulterende brutte segmenter er arrangert innrettet på linje med hverandre langs grenseflatene. Når separasjonen mellom segmenter av sementitt er høyst 0,1 mikrometer er de ansett å danne et sementitt aggregat og lengden av aggregatet måles som lengden av sementitten.

Fabrikasjonsprosess

Der er ingen spesielle begrensninger på en fabrikasjonsprosess for et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse og vanlige fabrikasjons-prosesser kan anvendes. Et sømløst stålrør ifølge den foreliggende oppfinnelse fremstilles foretrukket ved å danne et sømløst stålrør ved varmvalsing slik at veggtykkelsen foretrukket er minst 30 mm og underkaste det resulterende stålrør for bråkjøling og utgløding. I det følgende skal foretrukne fabrikasjonsbetingelser beskrives:

Dannelse av et sømløst stålrør:

Smeltet stål fremstilles slik at det har den ovenfor beskrevne kjemiske sammensetning og det støpes f.eks. ved hjelp av kontinuerlig støping, for å frembringe et støpestykke med et rundt tverrsnitt, som anvendes som et materiale for valsing (av en valseblokk) eller det støpes for å produsere et støpestykke med et rektangulært tverrsnitt som så valses til å danne en valseblokk med et rundt tverrsnitt. Den resulterende valseblokk tildannes til et sømløst stålrør ved varmrørvalsing inklusive gjennomtrengning, forlengelse og dimensjonering.

Rørvalsingen kan gjennomføres på samme måte som i produksjonen av konvensjonelle sømløse stålrør. For å kontrollere formen av inklusjoner slik at herdbarheten under etterfølgende varmebehandling sikres, gjennomføres imidlertid rørdannelsen under slike betingelser at oppvarmingstemperaturen ved tidspunktet for den varme gjennomtrengning (nemlig utgangstemperaturen for den varme rørvalsing) er i området 1100 til 1250 °C og sluttemperaturen ved fullføringen av valsingen er minst 900 °C. Hvis utgangstemperaturen for den varme rørvalsing er for høy blir sluttemperaturen også for høy og krystallkornene forgroves slik at seigheten av produktet minsker. På den annen side, hvis utgangstemperaturen for valsing er for lav utøves en for stor belastning på utstyret ved tidspunktet for gjennomtrengning og utstyrets levetid minsker. Hvis temperaturen ved fullføringen av valsingen er for lav utfelles ferritt under bearbeidingen og bevirker en variasjon i egenskaper.

Varmebehandling etter rørdannelse:

Det sømløse rør produsert ved hjelp av varm rørvalsing underkastes

bråkjøling og utgløding som varmebehandling. Bråkjøling kan gjennomføres enten ved en metode hvori stålrøret dannet ved rørdannelsen og som fremdeles befinner seg ved en høy temperatur, avkjøles og blir så gjenoppvarmet og hurtig avkjølt for bråkjøling, eller en metode hvori bråkjøling gjennomføres umiddelbart etter rørdannelse for å utnytte varmen av det nettopp dannede stålrør. I alle fall gjennomføres bråkjøling under betingelser slik at den gjennomsnittlige avkjølings-takt fra 800 °C til 500 °C målt ved den sentrale del av veggtykkelsen er minst 1 °C per sekund etter gjenoppvarming og utjevningsoppvarming ved en temperatur på minst 900 °C og høyst 1000 °C. Den etterfølgende utgløding gjennomføres ved en temperatur på fra 500 °C til mindre enn Aci omdannelsestemperaturen.

Når et stålrør først avkjøles før bråkjøling er temperaturen ved fullføring av avkjølingen ikke begrenset. Røret kan avkjøles til romtemperatur og deretter gjenoppvarmes for bråkjøling, eller det kan avkjøles til omtrent 500 °C hvor omdannelse har foregått og deretter gjenoppvarmes for bråkjøling, eller det kan rett og slett avkjøles under transport til en gjenoppvarmingsovn hvoretter det øyeblikkelig oppvarmes i gjenoppvarmingsovnen for bråkjøling. Når bråkjøling gjennomføres umiddelbart etter rørdannelsen gjennomføres gjenoppvarming og utjevningsoppvarming i et temperaturområde fra minst 900 °C og høyst 1000 °C.

Hvis den gjennomsnittlige avkjølingstakt i temperaturområdetfra 800 °C til 500 °C under bråkjøling er mindre enn 1 °C per sekund kan en økning i styrke ikke oppnås ved bråkjøling. I tilfellet av et tykkvegget stålrør med en veggtykkelse på minst 30 mm, vil da den gjennomsnittlige avkjølingstakt foretrukket være minst 10 °C per sekund og mer foretrukket minst 20 °C per sekund for å undertrykke diffusjonen av C ved den sentrale del av veggtykkelsen hvor avkjøling foregår saktere og hindrer en minsking i seigheten på grunn av utfelling av grov sementitt.

Utgløding gjennomføres i et temperaturområde fra minst 550 °C til høyst Aci omdannelsestemperaturen for ensartet å utfelle sementitt og således øke seigheten av røret. Varigheten for utjevningsoppvarmingen i dette temperaturområdet er foretrukket 5 til 60 minutter. I den foreliggende oppfinnelse, ettersom den kjemiske sammensetning av stålet inneholder en forholdsvis stor mengde Mo, er motstanden mot utglødningsmykning høy nok til å muliggjøre høytemperatur-utgløding, og en økning i seigheten kan oppnås derved. For å utnytte denne effekt er et foretrukket område for utglødingstemperaturen fra i det minste 600 °C til høyst 650 °C.

På denne måte kan et sømløst stålrør for ledningsrør med en høy styrke tilsvarende minst X80 klassen og med forbedret seighet og korrosjonsmotstand fremstilles stabilt selv med en tykk vegg. Det sømløse stålrør kan anvendes for ledningsrør i dypt hav, dvs. som stigerør og strømningsledninger, slik at det har store praktiske virkninger.

De følgende eksempler illustrerer effektene av den foreliggende oppfinnelse, men den foreliggende oppfinnelse er ikke på noen måte begrenset dertil.

Eksempel 1

150 kg av de stål som har de kjemiske sammensetninger vist i tabell 1 (Aci omdannelsestemperaturen derav var alle i området 700 til 780 °C) ble fremstilt i en vakuum smelteovn og de resulterende valseblokker ble smidd til å danne blokker med en tykkelse på 100 mm som ble anvendt som materialer for valsing. Etter at hver blokk var oppvarmet for utjevningsoppvarming i 1 time ved 1250 °C ble den varmvalset for å danne en stålplate med en platetykkelse på 40 mm. Sluttemperaturen ved fullføring av valsingen var 1000 °C.

Før overflatetemperaturen av den resulterende varmvalsede stålplate kunne minske under 900 °C ble stålplaten anbrakt i en elektrisk ovn ved 950 °C og etter at den var gjenoppvarmet og utjevningsoppvarming var foretatt 10 minutter i ovnen ble den bråkjølt ved hjelp av vannkjøling. Som et resultat av separat måling var avkjølingstakten ved senter av den valsede plate under vannavkjøling slik at den gjennomsnittlige avkjølingstakt fra 800 °C til 500 °C var 10 °C per sekund. Den bråkjølte stålplate ble så utglødet ved utjevningsoppvarming i 30 minutter ved temperaturen vist i tabell 2 etterfulgt av sakte avkjøling og den utglødede stålplate ble anvendt som et testmateriale.

I dette eksempel, for å undersøke mange sammensetninger av stål, ble stålplater fremstilt under de samme betingelser for varm bearbeiding og varmebehandling som anvendt i fremstillingen av et sømløst stålrør anvendt som testmaterialer for å evaluere de mekaniske egenskaper og den metallurgiske struktur. Testresultatene var hovedsakelig de samme som for et sømløst stålrør.

Mekaniske egenskaper:

For å teste styrken ble en strekktest gjennomført ved bruk av et JIS nr. 12 strekkprøvestykke tatt i T-retningen til valseretningen av platen fra den sentrale del av tykkelsen av hver teststålplate for å måle strekkstyrken (TS) og flytegrensen (YS). Strekktesten ble gjennomført i samsvar med JIS Z 2241.

Seighet ble evaluert som minimumsverdien av den absorberte slagenergi målt i en Charpy slagtest ved -40 °C som ble gjennomført ved bruk av ti prøvestykker med dimensjon 10 mm bredde x 10 mm tykkelse og med et V-skår med en dybde 2 mm tilsvarende et JIS Z 2202 nr. 4 prøvestykke som ble tatt i T-retningen til valseretningen av platen fra den sentrale del av tykkelsen av hver teststålplate.

Styrken ble ansett som akseptabel når flytegrensen YS var minst 252 MPa (den nedre grense for flytegrensen for X80 klassen) og seigheten var akseptabel når den Charpy absorberte energi ved -40 °C var minst 100 J.

Metallurgisk struktur:

Fem kopifilmer ble tatt av hver teststålplate ved senter av tykkelsen, to synsfelt av hver kopifilm ble fotografert med et transmisjonselektronmikroskop TEM ved en forstørring på 3000X, og den maksimale lengde av sementitt som falt ut ved grenseflatene i hvert synsfelt ble målt. Målebetingelsene ved dette tidspunkt var som beskrevet i det foregående. Den gjennomsnittlige verdi av ti verdier av sementittlengde oppnådd på denne måte ble etablert som sementittlengden.

Tabell 2 viser testresultatene for flytegrensen YS, strekkstyrken TS, minimumsverdien av den absorberte energi i Charpy testen ved -40 °C, og sementittlengden for hvert testmateriale sammen med varmebehandlings-betingelsene etter varmvalsing.

Stål nr. 1-19 er eksempler som tilfredsstiller den kjemiske sammensetning og fabrikasjonsbetingelser foreskrevet ved den foreliggende oppfinnelse. I hvert av disse eksempler var sementitten fin med en lengde på høyst 20 mikrometer, og god seighet ble oppnådd.

I motsetning var stål nr. 20-25 sammenligningseksempler for hvilke den kjemiske sammensetning var utenfor området for den foreliggende oppfinnelse, og hvert av disse stål hadde en lav seighet.

Mer spesifikt hadde stål nr. 20 en verdi for Pcm som var mindre 0,185, slik at sementitten som falt ut ved grenseflater ble grov. Dette frembrakte en markert variasjon av Charpy absorbert energi, og minimumsverdien minsket sterkt. Stål nr. 21 hadde innhold av Mn og Mo som var mindre enn de foreskrevne områder, slik at dets seighet minsket. Stål nr. 22 hadde et for høyt B innhold, slik at M23(C,B)6type karboborider falt ut grovt og produserte en variasjon i absorbert energi slik at minimumsverdien minsket. Stål nr. 23 hadde et for høyt innhold av B slik at seigheten minsket. Stål nr. 24 inneholdt ikke Ca slik at MnS falt ut i grov form og dette frembrakte en variasjon i den absorberte energi. Stål nr. 25 hadde et for lite Al innhold slik at grove oksidinklusjoner ble dannet og frembrakt en variasjon i den absorberte energi.

Eksempel 2

Dette eksempel illustrerer fremstillingen av et sømløst stålrør med foreliggende utstyr.

Et stål med de kjemiske sammensetninger vist i tabell 3 ble fremstilt ved smelting og en rund valseblokk som skulle underkastes valsing ble fremstilt ved hjelp av en kontinuerlig støpemaskin. Den runde valseblokk ble underkastet varmebehandling ved utjevningsoppvarming ved 1250 °C i 1 time og ble deretter bearbeidet ved hjelp av en gjennomtrengningsanordning med skråstilte valser for å danne et gjennomtrengt emne. Det gjennomtrengte emne ble så underkastet sluttvalsing ved bruk av et spindelvalseverk og et glattvalseverk ("mandrel mill" og en "sizer") og et sømløst stålrør med en ytre diameter på 219,4 mm og en veggtykkelse på 40 mm ble oppnådd. Sluttemperaturen ved fullføring av den varme rørvalsing, avkjølingstemperaturen etter valsing, og gjenoppvarmings-temperaturen var som vist i tabell 4.

Etter fullført valsing ble stålrøret anbrakt i en gjenoppvarmingsovn før dets overflatetemperatur falt under 900 °C, og etter utjevningsoppvarming i ovnen ved 950 °C ble det bråkjølt ved vannavkjøling slik at den gjennomsnittlige avkjølings-takt fra 800 °C til 500 °C ved den sentrale del av tykkelsen var 10 °C per sekund. Deretter ble røret utglødet ved utjevningsoppvarming i 10 minutter ved en temperatur på 600 °C, som var lavere enn Aci omdannelsestemperaturen, etterfulgt av sakte avkjøling for å oppnå teststålrøret A.

Separat ble et sømløst stålrør som var fremstilt ved varm rørvalsing på den samme måte som ovenfor beskrevet luftkjølt etter fullført valsing inntil overflatetemperaturen av stålrørene var ved romtemperaturen. Deretter ble stålrøret anbrakt i en gjenoppvarmingsovn og utjevningsoppvarmet der ved 950 °C og ble så bråkjølt med vannavkjøling slik at avkjølingstakten fra 800 °C til 500 °C ved senter av tykkelsen var 3 °C per sekund. Røret ble så utglødet under de samme betingelser som beskrevet i det foregående for å oppnå teststålrøret B.

Avkjølingstakten under bråkjøling ble regulert ved å variere strømningsmengden av kjølevannet.

Styrken og seigheten og sementittlengden av de resulterende teststålrør A og B ble målt på den følgende måte. Testresultatene er vist i tabell 4 sammen med oppvarmingsbetingelsene etter den varme rørtildanning.

Styrken ble evaluert ved å måle flytegrensen (YS) i en strekktest i samsvar med JIS Z 2241 ved bruk av et JIS nr. 12 strekkprøvestykke tatt fra hvert teststålrør.

For seighet ble en Charpy test gjennomført ved bruk av til slagteststykker som målte 10 mm bredde x 10 mm tykkelse med et V-formet skår med en dybde på 2 mm som ble tatt i den langsgående retning fra senter av tykkelsen av hvert teststålrør og som tilsvarte et JIS Z 2202 nr. 4 prøvestykke. Seighet ble evaluert ved å finne minimumsverdien av den absorberte energi.

Lengden av sementitt som falt ut langs grenseflatene ble bestemt ved å ta en kopifilm fra senter av tykkelsen av hvert teststålrør og måle lengden av sementitt på den samme måte som i eksempel 1.

Det er fra resultatene vist i tabell 4 klart at det ifølge den foreliggende oppfinnelse kan oppnås et sømløst stålrør som har en høy styrke tilsvarende minst 80 klassen av API standarder og som samtidig har en god seighet til tross for at det er et tykkvegget stålrør.

Claims (5)

1. Sømløst stålrør for ledningsrør karakterisert vedat det har en kjemisk sammensetning som i masseprosent består av, C: 0,02-0,08 %, Si: høyst 0,5 %, Mn: 1,5-3,0 %, Al: 0,001-0,10 %, Mo: mer enn 0,4 % til 1,2 %, N: 0,002-0,015%, Ca: 0,0002-0,007%, Cr: 0-1,0 %, Ti: 0-0,03%, Ni: 0-2,0 %, Nb: 0-0,03 %, V: 0-0,2 %, Cu: 0-1,5 %, idet resten er Fe og forurensninger, hvori innholdet av forurensninger er høyst 0,03 % for P, høyst 0,005 % for S, høyst 0,005 % for O, og mindre enn 0,0005 % for B, og hvori verdien av Pcm beregnet ved den følgende ligning (1) er minst 0,185 og høyst 0,250, idet røret har en mikrostruktur primært omfattende bainitt og med en lengde av sementitt på høyst 20 mikrometer

hvori [C], [Si], [Mn], [Cr], [Cu], [Mo], [V] og [B] er tall som henholdsvis angir innholdet i masseprosent av C, Si, Mn, Cr, Cu, Mo, V og B.

2. Sømløst stålrør for ledningsrør som angitt i krav 1, hvori den kjemiske sammensetning i masseprosent inneholder ett eller flere elementer selektert fra gruppen bestående av Cr: 0,02-1,0 %, Ti: 0,003-0,03 %, Ni: 0,02-2,0 %, Nb: 0,003-0,03 %, V: 0,003-0,2 %, og Cu: 0,02-1,5 %.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av et sømløst stålrør for ledningsrørkarakterisert ved oppvarming av en stålvalseblokk med en kjemisk sammensetning som angitt i krav 1 eller 2, tildanning av valseblokken til et sømløst stålrør ved varm rørvalsing med en utgangstemperatur på 1250 til 1100 °C og en sluttemperatur på minst 900 °C, gjenoppvarming av det resulterende stålrør ved utjevningsoppvarming ved en temperatur på minst 900 °C og høyst 1000 °C, bråkjøling av røret under betingelser slik at den gjennomsnittlige avkjølingstakt fra 800 °C til 500 °C ved senter av veggtykkelsen er minst 1 °C per sekund, og deretter utgløding av det bråkjølte rør ved en temperatur på fra 500 °C til mindre enn Aci omdannelsestemperaturen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvori det sømløse stålrør som dannes ved den varme rørvalsing avkjøles initialt før bråkjøling.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvori det sømløse stålrør som dannes ved den varme rørvalsing bråkjøles øyeblikkelig.