RU2662178C2 - Холоднокатаная проволока из стали с высокой усталостной прочностью и с высоким сопротивлением водородному охрупчиванию и усиленные ею гибкие трубопроводы - Google Patents

Холоднокатаная проволока из стали с высокой усталостной прочностью и с высоким сопротивлением водородному охрупчиванию и усиленные ею гибкие трубопроводы Download PDF

Info

Publication number
RU2662178C2
RU2662178C2 RU2016130275A RU2016130275A RU2662178C2 RU 2662178 C2 RU2662178 C2 RU 2662178C2 RU 2016130275 A RU2016130275 A RU 2016130275A RU 2016130275 A RU2016130275 A RU 2016130275A RU 2662178 C2 RU2662178 C2 RU 2662178C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cold
mpa
wire
production method
tensile strength
Prior art date
Application number
RU2016130275A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016130275A (ru
Inventor
Сильвен ФУАССЭ
Гаэль БАСКУР
Original Assignee
Арселормитталь Уайр Франс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Арселормитталь Уайр Франс filed Critical Арселормитталь Уайр Франс
Publication of RU2016130275A publication Critical patent/RU2016130275A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2662178C2 publication Critical patent/RU2662178C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/525—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length for wire, for rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/30—Stress-relieving
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60—Aqueous agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/607—Molten salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0018—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/01—Risers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009—Pearlite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии. Для обеспечения высокой стойкости к водородному охрупчиванию в кислой среде и высокой коррозионной усталостной прочности холоднокатаную проволоку изготавливают из стали следующего химического состава, в вес.%: 0,2≤С≤0,6, 0,5≤Мn≤1,0, 0,1≤Si≤0,5,0,2≤Сr≤1,0, Р≤0,020, S≤0,015, N≤0,010, при необходимости не более 0,07 Аl, не более 0,2 Ni, не более 0,1 Мо и не более 0,1 Сu, остальное - железо и неизбежные при выплавке примеси, при этом проволока имеет микроструктуру с содержанием бейнита и, при необходимости до 35% игольчатого феррита и до 15% перлита. Также изобретение относится к способу производства холоднокатаной проволоки и к гибким трубопроводам с ее применением в них, предназначенным для добычи углеводородов. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Description

Изобретение относится к области металлургии, предназначенной для нефтедобычи, осуществляемой на море. В частности, изобретение относится к стальной проволоке, применяемой в качестве упрочняющих или структурных элементов глубоководных комплектующих элементов или устройств, таких, как гибкие морские трубы для перемещения газообразных или жидких углеводородов.
Как известно, первым требованием к проволоке такого типа является, помимо высоких механических свойств, хорошая стойкость к водородному охрупчиванию в серной, кислой среде, в частности, такой как H2S, присутствующей в транспортируемых текучих средах и углеводородах.
Сегодня коммерческим предложением в отношении стальной проволоки для морского использования предусматриваются преимущественно слабо легированные сорта стали с пределом прочности на разрыв Rm около 800 МПа.
Для производства такой холоднокатаной проволоки применяются, как известно, марганцовистые стали с содержанием 0,15-0,80 вес. % углерода, начальная микроструктура которых является перлитно-ферритной. После получения катанки первоначально круглого сечения проводят соответствующую термообработку для снятия внутренних напряжений и получения необходимой твердости. Однако холоднокатаная проволока, производимая такими традиционными способами, не обладает прочностью в условиях относительно высокой кислотности на больших глубинах, обусловленной высоким содержанием H2S в транспортируемом углеводороде.
Кроме того в настоящее время морские гибкие трубопроводы должны применяться на более значительных глубинах погружения, что делает необходимым увеличение механической прочности на разрыв свыше 800 МПа и усталостной прочности при коррозии, вызываемой присутствием H2S и СО2.
Кроме того рыночные требования все более ужесточаются в отношении цен, что соответственно затрудняет обычное применение благородных легирующих элементов, таких, как хром, ниобий и др., или продолжительных или многочисленных и, следовательно, дорогостоящих этапов обработки, особенно в том случае, когда они проводятся в горячем виде.
Следовательно, задачей изобретения является создание стальной проволоки с очень высокой стойкостью к водородному охрупчиванию в кислой среде (типа H2S) и с очень высокой коррозионной усталостной прочностью (СО2+H2S) для удовлетворения новых запросов рынка нефти и газа, в частности за счет применения стали со слабо легированным составом.
В частности, требуется предупредить внутреннее растрескивание после испытаний под напряжением в течение 30 суток при рН 4,1 в среде с содержанием H2S 5 мбар и даже более (сопротивление водородному охрупчиванию).
Также требуется исключить усталостное разрушение после 2 миллионов циклов испытания на изгиб при знакопеременной нагрузке от +100 МПа до +600 МПа в коррозионной среде с содержанием СО2 и H2S. Более предпочтительно требуется исключить усталостное разрушение при испытании до 4 миллионов циклов (коррозионная усталостная прочность).
Помимо таких эксплуатационных свойств проволоки требуются также хорошие механические свойства, в частности, механическая прочность на разрыв Rm от 800 до 1300 МПа и пластичность А, превышающая или равная 10% для упрощения операций по формообразованию.
Поэтому предметом изобретения является проволока по пункту 1 формулы изобретения. Проволока может также характеризоваться признаками пунктов 2-5 формулы, взятыми раздельно или в сочетании.
Также предметом изобретения является способ по п. 6 формулы изобретения. Способ может также характеризоваться признаками пунктов 7-11 формулы изобретения, взятыми раздельно или в сочетании.
Кроме того, предметом изобретения является гибкий трубопровод по п. 12 формулы изобретения.
Согласно изобретению сорт стали, применяемый для проволоки согласно изобретению, содержит (в вес. %):
0,2≤С%≤0,6
0,5≤Мn%≤1,0
0,1≤Si≤0,5%
0,2≤Сr≤1,0%
Р≤0,020%
S≤0,015%
N≤0,010%
и при необходимости не более 0,07% Аl, не более 0,2% Ni, не более 0,1% Мо и не более 0,1% Сu.
Содержание углерода составляет от 0,2 до 0,6 вес. %. Низкий показатель позволяет получать достаточную твердость после термообработки. Максимальное содержание ограничено величиной 0,6% для обеспечения достаточной пластичности при холодной деформации в процессе производства проволоки.
Содержание марганца составляет от 0,5 до 1,0 вес. %. Низкий показатель гарантирует получение преимущественно требуемой бейнитной микроструктуры. Максимальное содержание ограничено величиной 1,0% для предупреждения образования трудно деформируемых фаз, таких как мартенсит.
Содержание кремния составляет от 0,1 до 0,5 вес. %. Низкий показатель кремния в сочетании с низким показателем хрома гарантирует получение микроструктуры согласно изобретению по всему сечению фасонной проволоки. Максимальное содержание ограничено величиной 0,5% для исключения образования мартенсита во время термообработки, поскольку эта фаза впоследствии не деформируется.
Содержание хрома составляет 0,2-1,0 вес. %. Низкий показатель хрома в сочетании с низким показателем кремния гарантирует получение микроструктуры согласно изобретению по всему сечению фасонной проволоки. Максимальное содержание ограничено величиной 1,0% для исключения образования мартенсита при термообработке.
Содержание фосфора ограничено величиной 0,020 вес. % для ограничения ликваций, неблагоприятно воздействующих на водородную охрупчивость и усталостную стойкость.
Содержание серы ограничено величиной 0,015 вес. % для ограничения содержания включений, неблагоприятных для усталостной стойкости и водородного охрупчивания.
Содержание азота ограничено величиной 0,010 вес .% для ограничения содержания нитридов, неблагоприятных для усталостной прочности.
Сталь этого сорта может также содержать до 0,07% Аl, до 0,2% Ni, до 0,1% Ni, до 0,1% Мо и до 0,1% Сu. Содержание этих элементов стараются ограничить, поскольку при термообработке они сразу проявляют дисперсные свойства.
Другим важным элементом проволоки согласно изобретению является то, что в микроструктуре стали содержится бейнит. Также в ней может содержаться игольчатый феррит в количестве 35% от поверхности. Также может присутствовать, как правило, пластинчатый перлит в количестве до 15% от поверхности, предпочтительно до 10% от поверхности, более предпочтительно полное его отсутствие в микроструктуре, так как его присутствие не обязательно.
Требуемая микроструктура может быть, следовательно, бейнитной или бейнитно-ферритной, при этом сумма фаз бейнита и игольчатого феррита превышает предпочтительно 50% от поверхности, более предпочтительно 70% от поверхности, наиболее предпочтительно 90% от поверхности, даже составляет 100% от поверхности.
Помимо перлита, количество которого ограничено, стараются также исключить присутствие мартенсита, который не позволяет изготовить проволоку согласно изобретению.
Холоднокатаная проволока (именуемая иногда фасонной) согласно изобретению может производиться любого сечения с учетом ее конечного назначения. В частности, она может иметь круглое поперечное сечение, получаемое, как правило, простым волочением катанки более крупного диаметра.
Также проволока может иметь прямоугольное, уплощенное или профильное в виде U, Z или Т и пр. сечение, при котором требуется, как правило, сочетать волочение с прокаткой. Такие имеющие более сложную форму сечения позволяют разным видам проволоки заходить одна в другую своими кромками или скрепляться для образования шарнирных арматурных сеток.
В частности, проволока предназначена для применения при разработке «морского» нефтяного месторождения для образования арматурной, бандажной или сводовой, проволоки, входящей в структуру нефтепроводов и других гибких трубопроводов. Холоднокатаная стальная проволока применяется в нефтепроводах между двумя экструдированными полимерными слоями, в так называемой «кольцевой» зоне. Проволока согласно изобретению может быть изготовлена любым подходящим способом, позволяющим получать требуемые эксплуатационные свойства. Однако предпочтительно применять способ согласно изобретению, включающий в себя следующие этапы:
- подача горячекатаной стальной катанки с диаметром более или равным 10 мм,
- термообработка этой катанки на аустенизацию при температуре свыше 950°С,
- охлаждение катанки посредством изотермической закалки при температуре от 350 до 600°С для получения структуры с содержанием по меньшей мере 50% бейнита, при необходимости, до 35% игольчатого феррита и до 15% перлита, затем конечное охлаждение до температуры окружающей среды при скорости охлаждения от 30°С до 100°С в секунду,
- механическая холодная обработка охлажденной катанки при общей степени нагартовки от 40 до 90%) для получения механической прочности на растяжение Rm не менее 800 МПа и
- при необходимости термообработка для снятия внутренних напряжений.
Кроме того способ согласно изобретению может характеризоваться следующими признаками, взятыми раздельно или в сочетании:
- термообработка катанки на аустенизацию может проводиться непрерывно предпочтительно в газовой или индукционной печи при предварительно размотанной проволоке,
- термообработка на аустенизацию проводится в течение 2-10 минут,
- охлаждение катанки производится изотермической закалкой в ванне расплава, предпочтительно расплава свинца или солей (смесь нитратов/нитритов натрия или калия) или же в псевдоожиженном слое тех же элементов, при этом продолжительность погружения составляет предпочтительно от 1 до 10 минут преимущественно с последующим охлаждением в воду,
- холодная механическая обработка содержит этап волочения с последующим этапом холодной прокатки, при этом волочение проводится предпочтительно для уменьшения сечения по меньшей мере на 15%, даже 20%, а холодная прокатка служит предпочтительно для снижения толщины по меньшей мере на 30%,
- холодная механическая обработка проводится для получения механической прочности на растяжение Rm, составляющей, по меньшей мере 1000 МПа, и сопровождается термообработкой для снятия внутренних напряжений так, чтобы механическая прочность на растяжение Rm не снизилась ниже 800, даже 850 или 900 МПа.
Операция по снятию внутренних напряжений позволяет, в частности, повысить стойкость проволоки к водородному охрупчиванию.
Для большей иллюстрации изобретения были проведены ориентировочные и не ограничивающие испытания.
Испытания
Испытания для оценки параметров проволоки согласно изобретению проводились при следующих условиях:
Водородное охрупчивание (испытание HIC & SSCC, стандарты NACE ТМ0177 и NACE ТМ0284)
Стальную проволоку погрузили в водный раствор с рН 4,1 и применили газовый барботаж с использованием СО2 и H2S при 5 миллибарах при нагружении 650 МПа. Испытание длилось 30 суток, по истечении которых проволоку исследовали с помощью ультразвука для проверки на возможное присутствие внутренних трещин.
Усталостная прочность в коррозионной среде
Стальную проволоку погрузили в водный раствор с рН 5 и применили газовый барботаж с использованием CO2 и H2S при 5 миллибарах и при знакопеременном нагружении изгибом от 100 до 500 МПа. Испытание прекратили в момент разрыва проволоки, количество циклов составило несколько миллионов.
Сначала была разработана серия сортов стали, химический состав которой в вес. % представлен в таблице 1.
Figure 00000001
Из сортов стали 1 - 3 затем изготовили традиционным способом горячекатаную круглую катанку диаметром 15 мм, которую смотали в бухту. На втором этапе провели аустенизацию размотанной проволоки при 1000°С в газовой печи в течение 6 минут.
После этого провели изотермическую закалку в ванне расплава свинца в течение 5 минут при 500°С для сортов стали 1 и 2 и при 410°С для сорта 3, затем охладили в воде для придания проволоке ферритно/бейнитной структуры. На фиг. 1 показано микрографическое изображение, на котором видны разные компоненты микроструктуры для стали сорта 1 (бейнит, игольчатый феррит и пластинчатый перлит), содержавшей менее 35% игольчатого феррита и менее 15% перлита. На фиг. 2 показано микрографическое изображение, на котором видны разные компоненты микроструктуры стали сорта 3, содержавшей 70% бейнита и 30% игольчатого феррита и пластинчатого перлита.
После этого проволоку протянули при обжатии по сечению 30% для получения круглой проволоки диаметром 12,54 мм и прокатали в холодном состоянии с уменьшением толщины на 50% с целью получения плоской проволоки с сечением 16 мм × 6,3 мм. Общая степень нагартовки, соответствующая процентному обжатию по сечению в конце этих обеих операций холодной обработки, составила в данном случае 57%. Затем проволоку подвергли обработке для снятия внутренних напряжений при температуре 600°С в течение 30 секунд.
После этого проволоку подвергли испытаниям для оценки эксплуатационных свойств, результаты которых приведены в таблице 2.
Figure 00000002
NR: не проводилось
Само собой разумеется, что изобретение не ограничивается описанными примерами и что оно включает в себя множество вариантов и эквивалентов.

Claims (29)

1. Холоднокатаная проволока из стали, характеризующаяся тем, что имеет следующий химический состав, выраженный в вес.%:
0,2 ≤ С ≤ 0,6
0,5 ≤ Mn ≤ 1,0
0,1 ≤ Si ≤ 0,5
0,2 ≤ Cr ≤ 1,0
P ≤ 0,020
S ≤ 0,015
N ≤ 0,010,
при необходимости не более 0,07 Al, не более 0,2 Ni, не более 0,1 Мо и не более 0,1 Cu, остальное - железо и неизбежные при выплавке примеси, при этом указанная проволока имеет микроструктуру с содержанием бейнита и, при необходимости, до 35% игольчатого феррита и до 15% перлита.
2. Холоднокатаная проволока по п. 1, характеризующаяся тем, что она имеет механическую прочность на разрыв Rm, составляющую от 900 до 1300 МПа.
3. Холоднокатаная проволока по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что она имеет пластичность, превышающую или равную 10%.
4. Способ производства холоднокатаной проволоки из стали по любому из пп. 1-3, включающий этапы:
- подачи горячекатаной стальной катанки с диаметром, превышающим или равным 10 мм,
- термообработки указанной катанки на аустенизацию при температуре выше 950°С,
- охлаждения катанки изотермической закалкой при температуре от 350 до 600°С для получения структуры с содержанием не менее 50% бейнита, при необходимости, до 35% игольчатого феррита и до 15% перлита, с последующим охлаждением до температуры окружающей среды при скорости охлаждения от 30 до 100°С/сек,
- холодной механической обработки охлаждённой катанки при общей степени нагартовки от 40 до 90% для получения механической прочности на растяжение Rm по меньшей мере 800 МПа и
- возможной термообработки для снятия внутренних напряжений.
5. Способ производства по п. 4, в котором термообработка катанки на аустенизацию проводится непрерывно в газовой или индукционной печи на предварительно размотанной проволоке.
6. Способ производства по п. 4 или 5, в котором термообработка на аустенизацию проводится в течение от 2 до 10 минут.
7. Способ производства по п. 4 или 5, в котором охлаждение катанки проводится изотермической закалкой в ванне расплава свинца или солей, при этом продолжительность погружения составляет от 1 до 10 минут, с последующим охлаждением в воду.
8. Способ производства по п. 6, в котором охлаждение катанки проводится изотермической закалкой в ванне расплава свинца или солей, при этом продолжительность погружения составляет от 1 до 10 минут, с последующим охлаждением в воду.
9. Способ производства по любому из пп. 4, 5, 8, в котором холодная механическая обработка содержит этап волочения и последующий этап холодной прокатки, при этом волочение проводится для уменьшения сечения по меньшей мере на 15%, холодная прокатка служит для уменьшения толщины по меньшей мере на 30%.
10. Способ производства по п. 6, в котором холодная механическая обработка содержит этап волочения и последующий этап холодной прокатки, при этом волочение проводится для уменьшения сечения по меньшей мере на 15%, холодная прокатка служит для уменьшения толщины по меньшей мере на 30%.
11. Способ производства по п. 7, в котором холодная механическая обработка содержит этап волочения и последующий этап холодной прокатки, при этом волочение проводится для уменьшения сечения по меньшей мере на 15%, холодная прокатка служит для уменьшения толщины по меньшей мере на 30%.
12. Способ производства по любому из пп. 4, 5, 8, 10, 11, в котором холодную механическую обработку проводят для получения механической прочности на растяжение Rm не менее 1000 МПа, после которой проводится термообработка на снятие внутренних напряжений так, чтобы механическая прочность Rm на растяжение не снизилась ниже 800 МПа.
13. Способ производства по п. 6, в котором холодную механическую обработку проводят для получения механической прочности на растяжение Rm не менее 1000 МПа, после которой проводится термообработка на снятие внутренних напряжений так, чтобы механическая прочность Rm на растяжение не снизилась ниже 800 МПа.
14. Способ производства по п. 7, в котором холодную механическую обработку проводят для получения механической прочности на растяжение Rm не менее 1000 МПа, после которой проводится термообработка на снятие внутренних напряжений так, чтобы механическая прочность Rm на растяжение не снизилась ниже 800 МПа.
15. Способ производства по п. 9, в котором холодную механическую обработку проводят для получения механической прочности на растяжение Rm не менее 1000 МПа, после которой проводится термообработка на снятие внутренних напряжений так, чтобы механическая прочность Rm на растяжение не снизилась ниже 800 МПа.
16. Гибкий трубопровод для сектора добычи углеводородов, содержащий по меньшей мере одну холоднокатаную проволоку из стали по любому из пп. 1-3.
RU2016130275A 2013-12-24 2014-12-22 Холоднокатаная проволока из стали с высокой усталостной прочностью и с высоким сопротивлением водородному охрупчиванию и усиленные ею гибкие трубопроводы RU2662178C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRPCT/FR2013/000370 2013-12-24
PCT/FR2013/000370 WO2015097349A1 (fr) 2013-12-24 2013-12-24 Fil laminé à froid en acier à haute résistance à la fatigue et à la fragilisation par l'hydrogène et renfort de conduites flexibles l'incorporant
PCT/FR2014/000301 WO2015097354A1 (fr) 2013-12-24 2014-12-22 Fil laminé à froid en acier à haute résistance à la fatigue et à la fragilisation par l'hydrogène et renfort de conduites flexibles l'incorporant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016130275A RU2016130275A (ru) 2018-01-30
RU2662178C2 true RU2662178C2 (ru) 2018-07-24

Family

ID=50029140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016130275A RU2662178C2 (ru) 2013-12-24 2014-12-22 Холоднокатаная проволока из стали с высокой усталостной прочностью и с высоким сопротивлением водородному охрупчиванию и усиленные ею гибкие трубопроводы

Country Status (16)

Country Link
US (2) US10550448B2 (ru)
EP (2) EP3087207B1 (ru)
JP (2) JP2017504721A (ru)
KR (1) KR101841864B1 (ru)
CN (2) CN111893257B (ru)
BR (1) BR112016014848B1 (ru)
CA (1) CA2935073C (ru)
DK (1) DK3087207T3 (ru)
ES (1) ES2901710T3 (ru)
HU (1) HUE057313T2 (ru)
MX (1) MX2016008366A (ru)
PL (1) PL3087207T3 (ru)
PT (1) PT3087207T (ru)
RU (1) RU2662178C2 (ru)
SI (1) SI3087207T1 (ru)
WO (2) WO2015097349A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814433C1 (ru) * 2023-07-04 2024-02-28 Акционерное Общество "Металлургический Завод Балаково" Химический состав арматурного проката

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102027874B1 (ko) * 2016-01-15 2019-10-02 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 비조질 기계 부품용 강선 및 비조질 기계 부품
CN110724795A (zh) * 2019-09-30 2020-01-24 江苏冠晟超导科技有限公司 导线用钢丝的等温淬火热处理工艺
CN111589893A (zh) * 2020-04-16 2020-08-28 江苏兴达钢帘线股份有限公司 一种橡胶软管增强用钢丝及其生产工艺
US20240183010A1 (en) * 2021-04-15 2024-06-06 Tokyo Rope Mfg. Co., Ltd. Wiredrawn product and method for manufacturing wiredrawn product
WO2022220238A1 (ja) * 2021-04-15 2022-10-20 東京製綱株式会社 熱処理鋼材および鋼材の熱処理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5407744A (en) * 1990-04-20 1995-04-18 Coflexip Method for producing steel wires intended for the manufacture of flexible conduits, steel wires obtained by this method, and flexible conduits reinforced by such wires
WO1996028575A1 (fr) * 1995-03-10 1996-09-19 Institut Francais Du Petrole Procede de fabrication de fils en acier - fils de forme et application a une conduite flexible
RU2102502C1 (ru) * 1994-10-17 1998-01-20 Инновационная фирма "Экомет", ЛТД" Способ термической обработки проволоки и устройство для его осуществления
RU2177510C2 (ru) * 1996-01-16 2001-12-27 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко Металлическая готовая для использования проволока и способ изготовления этой проволоки
RU2201468C2 (ru) * 1996-12-31 2003-03-27 Аскометаль Сталь для изготовления стальной детали холодной пластической деформацией и способ изготовления детали
EP1712653A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Steel wire for cold-formed spring excellent in corrosion resistance and method for producing the same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100285258B1 (ko) 1996-11-22 2001-04-02 이구택 균질구상화용 고합금강 선재의 제조방법
JP4638602B2 (ja) 1999-01-28 2011-02-23 新日本製鐵株式会社 高疲労強度の鋼線用線材、鋼線およびその製造方法
JP2001073081A (ja) 1999-09-01 2001-03-21 Nippon Steel Corp 低降伏比高張力鋼棒とその製造方法
JP3844442B2 (ja) 2002-04-12 2006-11-15 新日本製鐵株式会社 陸上光ファイバーケーブル補強用異形線
JP2004100038A (ja) 2002-07-16 2004-04-02 Jfe Steel Kk 熱間圧延ままで球状化組織を有する低合金鋼材及びその製造方法
WO2005075697A1 (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Nv Bekaert Sa High-carbon steel wire with nickel sub coating
JP4927899B2 (ja) 2009-03-25 2012-05-09 日本発條株式会社 ばね用鋼およびその製造方法並びにばね
WO2011039885A1 (ja) * 2009-10-01 2011-04-07 株式会社神戸製鋼所 冷延鋼板
CN102227512B (zh) * 2009-11-17 2013-10-23 新日铁住金株式会社 低温退火用钢线及其制造方法
FR2960556B3 (fr) * 2010-05-31 2012-05-11 Arcelormittal Wire France Fil de forme en acier a hautes caracteristiques mecaniques resistant a la fragilisation par l'hydrogene
JP5736936B2 (ja) * 2011-04-27 2015-06-17 新日鐵住金株式会社 熱間圧延棒鋼または線材、および冷間鍛造用鋼線の製造方法
CN103717326B (zh) * 2012-04-10 2015-05-13 新日铁住金株式会社 线材、使用该线材的钢丝以及钢坯
JP2015168882A (ja) 2014-03-11 2015-09-28 株式会社神戸製鋼所 合金鋼の球状化熱処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5407744A (en) * 1990-04-20 1995-04-18 Coflexip Method for producing steel wires intended for the manufacture of flexible conduits, steel wires obtained by this method, and flexible conduits reinforced by such wires
RU2102502C1 (ru) * 1994-10-17 1998-01-20 Инновационная фирма "Экомет", ЛТД" Способ термической обработки проволоки и устройство для его осуществления
WO1996028575A1 (fr) * 1995-03-10 1996-09-19 Institut Francais Du Petrole Procede de fabrication de fils en acier - fils de forme et application a une conduite flexible
RU2177510C2 (ru) * 1996-01-16 2001-12-27 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко Металлическая готовая для использования проволока и способ изготовления этой проволоки
RU2201468C2 (ru) * 1996-12-31 2003-03-27 Аскометаль Сталь для изготовления стальной детали холодной пластической деформацией и способ изготовления детали
EP1712653A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Steel wire for cold-formed spring excellent in corrosion resistance and method for producing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814433C1 (ru) * 2023-07-04 2024-02-28 Акционерное Общество "Металлургический Завод Балаково" Химический состав арматурного проката

Also Published As

Publication number Publication date
DK3087207T3 (da) 2022-01-31
KR101841864B1 (ko) 2018-03-23
SI3087207T1 (sl) 2022-02-28
CN111893257A (zh) 2020-11-06
EP3087207B1 (fr) 2021-12-08
MX2016008366A (es) 2016-10-14
US20200032367A1 (en) 2020-01-30
BR112016014848B1 (pt) 2021-04-27
US10550448B2 (en) 2020-02-04
US11408049B2 (en) 2022-08-09
JP2019065394A (ja) 2019-04-25
CA2935073C (fr) 2020-06-30
JP2017504721A (ja) 2017-02-09
CN111893257B (zh) 2022-07-05
KR20160090357A (ko) 2016-07-29
US20160319392A1 (en) 2016-11-03
ES2901710T3 (es) 2022-03-23
WO2015097349A1 (fr) 2015-07-02
PL3087207T3 (pl) 2022-03-21
PT3087207T (pt) 2022-01-06
WO2015097354A1 (fr) 2015-07-02
CN105849288A (zh) 2016-08-10
RU2016130275A (ru) 2018-01-30
EP3087207A1 (fr) 2016-11-02
HUE057313T2 (hu) 2022-05-28
JP6700364B2 (ja) 2020-05-27
CA2935073A1 (fr) 2015-07-02
EP3960884A1 (fr) 2022-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4502011B2 (ja) ラインパイプ用継目無鋼管とその製造方法
RU2662178C2 (ru) Холоднокатаная проволока из стали с высокой усталостной прочностью и с высоким сопротивлением водородному охрупчиванию и усиленные ею гибкие трубопроводы
RU2533573C2 (ru) Профилированная стальная проволока с высокими механическими характеристиками, стойкая к водородному охрупчиванию
RU2664347C2 (ru) Высококачественный материал для гибких длинномерных труб и способ его изготовления
AU2003264947B2 (en) High strength seamless steel pipe excellent in hydrogen-induced cracking resistance and its production method
JP4327247B2 (ja) 鋼鉄ワイヤの製造方法、ホース補強用の鋼鉄ワイヤ及びそれを用いたホース
RU2620837C2 (ru) Толстая высокопрочная кислотостойкая магистральная труба и способ её изготовления
MX2007004600A (es) Un tubo sin costura para la aplicación como secciones verticales de work-over.
CN106133175A (zh) 耐应变时效特性和耐hic特性优良的高变形能力管线管用钢材及其制造方法以及焊接钢管
EP2947167A1 (en) Stainless steel seamless tube for use in oil well and manufacturing process therefor
WO2015151468A1 (ja) 耐歪時効特性及び耐ｈｉｃ特性に優れた高変形能ラインパイプ用鋼材およびその製造方法ならびに溶接鋼管
CN104264058A (zh) 一种屈服强度在555MPa及以上的双相不锈钢管线管及其制造方法
RU2798180C2 (ru) Высококачественный материал для гибких длинномерных труб и способ его изготовления