RU2798180C2 - High-quality material for flexible long-dimensional pipes and method for its manufacture - Google Patents

High-quality material for flexible long-dimensional pipes and method for its manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2798180C2
RU2798180C2 RU2018127869A RU2018127869A RU2798180C2 RU 2798180 C2 RU2798180 C2 RU 2798180C2 RU 2018127869 A RU2018127869 A RU 2018127869A RU 2018127869 A RU2018127869 A RU 2018127869A RU 2798180 C2 RU2798180 C2 RU 2798180C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
pipe
flexible
welds
base metal
Prior art date
Application number
RU2018127869A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018127869A (en
RU2018127869A3 (en
Inventor
Мартин ВАЛЬДЕС
Жорж МИТР
Гонсало ГОМЕС
Брюс РЕЙХЕРТ
Original Assignee
Тенарис Койлд Тьюбз, ЛЛК
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
Priority claimed from US14/190,886 external-priority patent/US9803256B2/en
Application filed by Тенарис Койлд Тьюбз, ЛЛК filed Critical Тенарис Койлд Тьюбз, ЛЛК
Publication of RU2018127869A publication Critical patent/RU2018127869A/en
Publication of RU2018127869A3 publication Critical patent/RU2018127869A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2798180C2 publication Critical patent/RU2798180C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates namely to flexible steel pipes and methods for manufacturing flexible steel pipes. The flexible steel pipe comprises steel strips end-to-end butt-welded with fillet welds and formed into a pipe by welding, each strip being made of C-Mn steel, B-Ti steel or Cr-Mo steel. The pipe has areas of the base metal, welds and their heat-affected zones. The pipe has a yield strength in excess of 80 ksi and a final microstructure containing a mixture of tempered martensite and bainite. At the same time, the final microstructure of the flexible pipe in all areas of the base metal, on welds and in heat-affected zones, consisting of tempered martensite more than 90% by volume, is homogeneous with a grain size of less than 20 mcm, and has a uniform distribution of fine-grained carbides.
EFFECT: resulting flexible pipes are characterized by high strength.
17 cl, 18 dwg, 6 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Изобретение относится к материалам для труб, в частности к материалам для гибких длинномерных труб.The invention relates to materials for pipes, in particular to materials for flexible long pipes.

Уровень техникиState of the art

В последние годы для работ под высоким давлением и работ, требующих обеспечения высокой досягаемости, стали чаще использовать гибкие трубы. В связи с этим возникает необходимость производства гибких труб с повышенной прочностью на растяжение для того, чтобы они могли выдерживать i) осевые нагрузки, действующие на подвешенные или поднимаемые колонны и ii) повышенное давление, возникающее во время работы.In recent years, high-pressure and high-reach applications have seen more use of coiled tubing. In this regard, there is a need to produce coiled pipes with increased tensile strength so that they can withstand i) axial loads acting on suspended or lifted columns and ii) increased pressure that occurs during operation.

При стандартной процедуре производства гибких труб в качестве сырьевого материала используют горячекатаную полосовую сталь с механическими свойствами, достигаемыми за счет измельчения микроструктуры во время прокатки. Указанное измельчение достигается при использовании различных микролегирующих добавок (титан, азот, ванадий) в сочетании с выбором соответствующих условий горячей прокатки. Целью является обеспечение контроля перекристаллизации материала и роста зерен для достижения ультрамелкой микроструктуры. Выбор материала ограничивается использованием легирующих элементов в твердом растворе и дисперсионным твердением, поскольку измельчение является единственным механизмом, который позволяет одновременно достичь высокой прочности и вязкости.The standard procedure for the production of flexible pipes uses hot-rolled strip steel as a raw material, with mechanical properties achieved by microstructure refinement during rolling. This refinement is achieved by using various microalloying additives (titanium, nitrogen, vanadium) in combination with the selection of appropriate hot rolling conditions. The goal is to provide control of material recrystallization and grain growth to achieve an ultrafine microstructure. The choice of material is limited by the use of alloying elements in solid solution and precipitation hardening, since grinding is the only mechanism that allows both high strength and toughness to be achieved at the same time.

Указанный сырьевой материал является определенным для каждого поставщика, в связи с чем могут требоваться различные механические свойства горячекатаной стали для изготовления гибких труб с различными механическими свойствами. Однако по мере увеличения показателей механических свойств стоимость производства, и, следовательно, стоимость сырьевого материала возрастает. Известно, что процесс сварки полос друг с другом, используемый во время сборки «длинной полосы», которая может быть сформована/сварена с использованием контактной сварки (ERW) в гибкую трубу, изнашивает область стыка. Соответственно, гибкая труба с повышенными показателями обычно имеет относительно низкие характеристики в области швов свариваемых полос. Такое снижение вызвано разрушением при сварке мелкозернистой структуры, полученной во время горячей прокатки, и отсутствием простого способа термической обработки после сварки, позволяющего восстановить прочность на разрыв и вязкость. Вообще восстановить прочность на разрыв можно, но при этом в данной области будет снижена вязкость и, соответственно, усталостная прочность. Известная промышленная технология позволяет получить гибкие трубы с высокой прочностью, но имеющие при этом высокую стоимость и низкие характеристики швов свариваемых полос относительно параметров корпуса трубы.The specified raw material is specific to each supplier, and therefore different mechanical properties of hot rolled steel may be required to produce flexible pipes with different mechanical properties. However, as the mechanical properties increase, the cost of production, and hence the cost of the raw material, increases. It is known that the process of welding strips to each other, used during the assembly of a "long strip", which can be formed/welded using resistance welding (ERW) into a flexible pipe, wears out the joint area. Accordingly, high performance coiled tubing generally has relatively poor performance in the seam region of the strips to be welded. This decrease is caused by the welding breakdown of the fine grain structure obtained during hot rolling and the lack of a simple post-weld heat treatment method to restore tensile strength and toughness. In general, it is possible to restore the tensile strength, but in this case, the viscosity and, accordingly, the fatigue strength will be reduced in this area. Known industrial technology makes it possible to obtain flexible pipes with high strength, but at the same time having a high cost and low characteristics of the seams of the welded strips relative to the parameters of the pipe body.

Одним из вариантов способа производства гибких труб является термическая обработка всего корпуса трубы. Этот способ обработки используется для материала, сформированного в трубу в так называемом «сыром» состоянии, потому что его характеристики еще не определены условиями термической обработки. В данном случае основными переменными факторами, влияющими на свойства конечного продукта, являются химический состав стали и условия термической обработки. Соответственно, благодаря определенному составу стали, материала шва и термической обработки можно получить гибкую трубу, имеющую одинаковые свойства по всей длине, и устранить слабые места в месте стыка полос, что является критичным для стандартной гибкой трубы с высокой прочностью. Эта общая концепция была описана ранее, но до сих пор ее не удавалось успешно реализовать при производстве гибких труб с высокой прочностью (то есть с пределом текучести в диапазоне от 80 до 140 тыс. фунтов/дюйм2). Причина этого явления заключается в том, что термическая обработка с линейно увеличивающейся скоростью (необходимой для получения высокой производительности) в общем случае приводит к необходимости использования сложных систем большего размера. Данный процесс можно упростить при условии выбора подходящих условий термической обработки и химического состава.One of the options for the production of flexible pipes is the heat treatment of the entire pipe body. This processing method is used for material formed into a pipe in the so-called "green" state, because its characteristics are not yet determined by the heat treatment conditions. In this case, the main variables that affect the properties of the final product are the chemical composition of the steel and the heat treatment conditions. Accordingly, due to the specific composition of steel, weld material and heat treatment, it is possible to obtain a flexible pipe having the same properties along the entire length, and eliminate weak points at the junction of the strips, which is critical for a standard flexible pipe with high strength. This general concept has been described previously, but so far it has not been successfully implemented in the production of flexible pipes with high strength (ie, yield strength in the range from 80 to 140 thousand psi 2 ). The reason for this phenomenon is that thermal processing at a linearly increasing rate (needed to obtain high productivity) generally leads to the need for larger complex systems. This process can be simplified by choosing suitable heat treatment conditions and chemical composition.

При выборе химического состава, подходящего для промышленной системы термической обработки нормальных размеров, необходимо учитывать наличие некоторых переменных факторов, влияющих на характеристики гибкой трубы, в том числе, помимо прочего: а) осевые механические свойства, b) однородность микроструктуры и свойств, с) вязкость, d) сопротивление усталости, е) сопротивление воздействию кислых сред.In selecting a suitable chemistry for a normal sized industrial heat treatment system, there are several variables that affect coiled tubing performance, including but not limited to: a) axial mechanical properties, b) uniformity of microstructure and properties, c) toughness , d) fatigue resistance, e) resistance to sour media.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Ниже описан химический состав, предназначенный для производства гибких труб, прошедших термическую обработку и имеющих характеристики, превосходящие существующие требования для гибких труб, установленные в стандарте API 5ST (максимальное содержание углерода: 0,16%, максимальное содержание марганца: 1,2% (СТ70-90) максимальное содержание марганца: 1,65 (СТ100-110), максимальное содержание фосфора: 0,02% (СТ70-90) максимальное содержание фосфора: 0,025 (СТ100-СТ110), максимальное содержание серы: 0,005, максимальное содержание кремния: 0,5).The following describes a chemistry for the production of heat-treated coiled tubing that exceeds existing requirements for coiled tubing in API 5ST (maximum carbon content: 0.16%, maximum manganese content: 1.2% (CT70 -90) maximum manganese content: 1.65 (CT100-110), maximum phosphorus content: 0.02% (CT70-90) maximum phosphorus content: 0.025 (CT100-CT110), maximum sulfur content: 0.005, maximum silicon content: 0.5).

В настоящем документе раскрыты варианты изобретения для гибких стальных труб и способы их изготовления. По вариантам труба имеет предел текучести выше 80 тыс. фунтов/дюйм2. В состав трубы может входить 0,16-0,35 вес. % углерода, 0,30-2,00 вес. % марганца, 0,10-0,35 вес. % кремния, до 0,005 вес. % серы и до 0,018 вес. % фосфора, оставшаяся часть представляет собой железо и неустранимые примеси. Также в конечной микроструктуре трубы может присутствовать смесь отпущенного мартенсита и бейнита, причем конечная микроструктура гибкой трубы более чем на 90% по объему состоит из отпущенного мартенсита, также микроструктура является однородной по всему корпусу трубы, по линейному шву контактной сварки и на стыковых соединениях полос.This document discloses variants of the invention for flexible steel pipes and methods for their manufacture. Options pipe has a yield strength above 80 thousand pounds/inch 2 . The composition of the pipe may include 0.16-0.35 wt. % carbon, 0.30-2.00 wt. % manganese, 0.10-0.35 wt. % silicon, up to 0.005 wt. % sulfur and up to 0.018 wt. % phosphorus, the rest is iron and irremovable impurities. Also, a mixture of tempered martensite and bainite may be present in the final microstructure of the pipe, and the final microstructure of the flexible pipe consists of tempered martensite by more than 90% by volume, and the microstructure is uniform throughout the pipe body, along the linear resistance weld and at the butt joints of the strips.

Раскрытые в настоящем документе гибкие стальные трубы сформованы из нескольких сваренных полос, причем труба может содержать области основного металла, сварные швы и зоны термического влияния и иметь предел текучести выше 80 тыс. фунтов/дюйм2, в состав трубы входит железо и 0,17-0,35 вес. % углерода, 0,30-2,00 вес. % марганца, 0,10-0,30 вес. % кремния, 0,010-0,040 вес. % алюминия, до 0,010 вес. % серы и до 0,015 вес. % фосфора, при этом конечная микроструктура содержит смесь отпущенного мартенсита и бейнита, и указанная конечная микроструктура гибкой трубы более чем на 90% по объему состоит из отпущенного мартенсита в области основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния, причем конечная микроструктура по всей области основного металла, сварных швов и в зонах термического влияния является равномерной, и имеет равномерное распределение мелкозернистых карбидов по всей области основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния.The flexible steel pipes disclosed herein are formed from a plurality of welded strips, the pipe may contain base metal regions, welds, and heat affected zones, and have a yield strength greater than 80 ksi, the pipe contains iron and 0.17- 0.35 wt. % carbon, 0.30-2.00 wt. % manganese, 0.10-0.30 wt. % silicon, 0.010-0.040 wt. % aluminum, up to 0.010 wt. % sulfur and up to 0.015 wt. % phosphorus, while the final microstructure contains a mixture of tempered martensite and bainite, and the specified final microstructure of the flexible pipe consists of more than 90% by volume of tempered martensite in the area of the base metal, on welds and in heat affected zones, and the final microstructure throughout area of the base metal, welds and in heat affected zones is uniform, and has a uniform distribution of fine-grained carbides over the entire area of the base metal, on welds and in heat affected zones.

В одном варианте в состав дополнительно входит до 1,0 вес. % хрома, до 0,5 вес. % молибдена, до 0,0030 вес. % бора, до 0,030 вес. % титана, до 0,50 вес. % меди, до 0,50 вес. % никеля, до 0,1 вес. % ниобия, до 0,15 вес. % ванадия, до 0,0050 вес. % кислорода и до 0,05 вес. % кальция.In one embodiment, the composition additionally includes up to 1.0 wt. % chromium, up to 0.5 wt. % molybdenum, up to 0.0030 wt. % boron, up to 0.030 wt. % titanium, up to 0.50 wt. % copper, up to 0.50 wt. % nickel, up to 0.1 wt. % niobium, up to 0.15 wt. % vanadium, up to 0.0050 wt. % oxygen and up to 0.05 wt. % calcium.

В другом варианте в состав может входить от 0,17 до 0,30 вес. % углерода, от 0,30 до 1,60 вес. % марганца, от 0,10 до 0,20 вес. вес. % кремния, до 0,7 вес. % хрома, до 0,5 вес. % молибдена, от 0,0005 до 0,0025 вес. % бора, от 0,010 до 0,025 вес. % титана, от 0,25 до 0,35 вес. % меди, от 0,20 до 0,35 вес. % никеля, до 0,04 вес. % ниобия, до 0,10 вес. % ванадия, до 0,0015 вес. % кислорода, до 0,03 вес. % кальция, до 0,003 вес. % серы и до 0,010 вес. % фосфора.In another embodiment, the composition may include from 0.17 to 0.30 wt. % carbon, from 0.30 to 1.60 wt. % manganese, from 0.10 to 0.20 wt. weight. % silicon, up to 0.7 wt. % chromium, up to 0.5 wt. % molybdenum, from 0.0005 to 0.0025 wt. % boron, from 0.010 to 0.025 wt. % titanium, from 0.25 to 0.35 wt. % copper, from 0.20 to 0.35 wt. % nickel, up to 0.04 wt. % niobium, up to 0.10 wt. % vanadium, up to 0.0015 wt. % oxygen, up to 0.03 wt. % calcium, up to 0.003 wt. % sulfur and up to 0.010 wt. % phosphorus.

По варианту труба может иметь минимальный предел текучести 125 тыс. фунтов/дюйм2. По варианту труба может иметь минимальный предел текучести 140 тыс. фунтов/дюйм2. По варианту труба может иметь минимальный предел текучести в диапазоне от 125 тыс. фунтов/дюйм2 до 140 тыс. фунтов/дюйм2.Optionally, the pipe may have a minimum yield strength of 125 thousand pounds/inch 2 . Optionally, the pipe may have a minimum yield strength of 140 thousand pounds/inch 2 . Optionally, the pipe may have a minimum yield strength in the range of 125 thousand pounds/inch 2 to 140 thousand pounds/inch 2 .

По варианту конечная микроструктура может состоять по крайней мере на 95% по объему из отпущенного мартенсита в области основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния. По варианту труба может иметь конечную крупность зерна менее 20 мкм в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния. По варианту труба может иметь конечную крупность зерна менее 15 мкм в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния.Alternatively, the final microstructure may consist of at least 95% by volume of tempered martensite in the base metal region, at welds, and in heat affected zones. Optionally, the pipe may have a final grain size of less than 20 microns in the areas of the base metal, on welds and in heat-affected zones. Optionally, the pipe may have a final grain size of less than 15 microns in the areas of the base metal, on welds and in heat-affected zones.

По варианту сварные швы могут представлять собой угловые швы. По варианту усталостная прочность на угловых швах может быть не менее (примерно) 80% от показателя для областей основного металла. По варианту твердость сварного шва в процентах, включая зону термического влияния, может быть равна 110% или меньше, чем твердость основного металла.Alternatively, the welds may be fillet welds. Alternatively, the fatigue strength at fillet welds may be at least (approximately) 80% of that for areas of the base metal. Optionally, the percentage hardness of the weld, including the heat-affected zone, may be equal to 110% or less than the hardness of the parent metal.

Также в настоящем документе раскрыт способ формования гибких стальных труб, в котором используют полосы, состоящие из железа и 0,17-0,35 вес. % углерода, 0,30-2,00 вес. % марганца, 0,10-0,30 вес. % кремния, 0,010-0,040 вес. % алюминия, до 0,010 вес. % серы, до 0,015 вес. % фосфора, и сваривают полосы друг с другом для формирования трубы из сваренных полос, причем труба состоит из областей основного металла, сварных швов и соответствующих зон термического влияния, а также проводят аустенизацию трубы в диапазоне 900-1000°С, закаливают трубу для создания конечной закаленной микроструктуры мартенсита и бейнита, при этом закаленная микроструктура содержит меньшей мере 90% мартенсита в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния; и отпускают закаленную трубу при температуре в диапазоне 550-720°С, причем отпуск закаленной трубы позволяет получить предел текучести более чем примерно 80 тыс. фунтов/дюйм2, а микроструктура по всей области основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния является однородной и имеет равномерное распределение мелкозернистых карбидов.Also disclosed herein is a method for forming flexible steel pipes using strips consisting of iron and 0.17-0.35 wt. % carbon, 0.30-2.00 wt. % manganese, 0.10-0.30 wt. % silicon, 0.010-0.040 wt. % aluminum, up to 0.010 wt. % sulfur, up to 0.015 wt. % phosphorus, and the strips are welded to each other to form a pipe from the welded strips, and the pipe consists of base metal regions, welds and corresponding heat-affected zones, and the pipe is austenitized in the range of 900-1000 ° C, the pipe is quenched to create the final hardened microstructure of martensite and bainite, while the hardened microstructure contains at least 90% martensite in areas of the base metal, welds and heat affected zones; and tempering the hardened pipe at a temperature in the range of 550-720°C, wherein the tempering of the hardened pipe allows a yield strength of greater than about 80 thousand psi 2 and the microstructure throughout the area of the base metal, at welds and in heat affected zones is homogeneous and has a uniform distribution of fine-grained carbides.

В одном варианте сварка полос может представлять собой угловую сварку. По варианту формование труб может содержать создание линейного стыка. По варианту в способе дополнительно наматывают закаленную трубу на бухту. По варианту аустенизация позволяет сформировать крупность зерен менее 20 мкм в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния.In one embodiment, the welding of the strips may be a fillet welding. Optionally, forming pipes may include the creation of a linear joint. According to a variant in the method, a hardened pipe is additionally wound onto a coil. According to a variant, austenization makes it possible to form a grain size of less than 20 μm in the areas of the base metal, on welds and in heat-affected zones.

В одном варианте в состав может также входить до 1,0 вес. % хрома, до 0,5 вес. % молибдена, до 0,0030 вес. % бора, до 0,030 вес. % титана, до 0,50 вес. % меди, до 0,50 вес. % никеля, до 0,1 вес. % ниобия, до 0,15 вес. % ванадия, до 0,0050 вес. % кислорода и до 0,05 вес. % кальция.In one embodiment, the composition may also include up to 1.0 wt. % chromium, up to 0.5 wt. % molybdenum, up to 0.0030 wt. % boron, up to 0.030 wt. % titanium, up to 0.50 wt. % copper, up to 0.50 wt. % nickel, up to 0.1 wt. % niobium, up to 0.15 wt. % vanadium, up to 0.0050 wt. % oxygen and up to 0.05 wt. % calcium.

В одном варианте в состав может также входить от 0,17 до 0,30 вес. % углерода, от 0,30 до 1,60 вес. % марганца, от 0,10 до 0,20 вес. % кремния, до 0,7 вес. % хрома, до 0,5 вес. % молибдена, от 0,0005 до 0,0025 вес. % бора, от 0,010 до 0,025 вес. % титана, от 0,25 до 0,35 вес. % меди, от 0,20 до 0,35 вес. % никеля, до 0,04 вес. % ниобия, до 0,10 вес. % ванадия, до 0,00015 вес. % кислорода, до 0,03 вес. % кальция, до 0,003 вес. % серы и до 0,010 вес. % фосфора.In one embodiment, the composition may also include from 0.17 to 0.30 wt. % carbon, from 0.30 to 1.60 wt. % manganese, from 0.10 to 0.20 wt. % silicon, up to 0.7 wt. % chromium, up to 0.5 wt. % molybdenum, from 0.0005 to 0.0025 wt. % boron, from 0.010 to 0.025 wt. % titanium, from 0.25 to 0.35 wt. % copper, from 0.20 to 0.35 wt. % nickel, up to 0.04 wt. % niobium, up to 0.10 wt. % vanadium, up to 0.00015 wt. % oxygen, up to 0.03 wt. % calcium, up to 0.003 wt. % sulfur and up to 0.010 wt. % phosphorus.

В одном варианте закаленная труба может иметь предел текучести, больший или равный 125 тыс. фунтов/дюйм2. В одном варианте закаленная труба может иметь минимальный предел текучести в 140 тыс. фунтов/дюйм2. В одном варианте закаленная труба может иметь минимальный предел текучести от 125 до 140 тыс. фунтов/дюйм2.In one embodiment, the hardened pipe may have a yield strength greater than or equal to 125 thousand pounds/inch 2 . In one embodiment, the hardened pipe may have a minimum yield strength of 140 thousand pounds/inch 2 . In one embodiment, the hardened pipe may have a minimum yield strength of 125 to 140 thousand pounds/inch 2 .

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 А-В показаны графики ССТ, соответствующие стали STD2 (А) и STD3 (В).In FIG. 1 A-B show CCT graphs corresponding to steels STD2 (A) and STD3 (B).

На фиг. 2А-В показаны графики ССТ, соответствующие стали BTi2 (А) и CrMoBTi3 (В).In FIG. 2A-B show CCT plots corresponding to BTi 2 (A) and CrMoBTi 3 (B) steels.

На фиг. 3 показан график скорости охлаждения на внутренней поверхности трубы в виде функции зависимости от толщины стенки (WT) для гибкой трубы, закаленной с помощью струй воды с наружной стороны.In FIG. 3 shows a plot of the cooling rate on the inside of the pipe as a function of wall thickness (WT) for a flexible pipe hardened with water jets from the outside.

На фиг. 4 показан график прочности на разрыв стали BTi2 в виде функции зависимости от максимальной температуры отпуска (Тмакс). При моделировании с помощью комплекса Gleeble® были использованы амплитудные циклы отпуска: прочность на разрыв той же марки стали в виде функции зависимости от времени выдержки при 720°С (циклы изотермического отпуска) показана на графике справа.In FIG. 4 shows a graph of the tensile strength of steel BTi 2 as a function of the maximum tempering temperature (Tmax). Amplitude tempering cycles were used in the Gleeble® simulation: the tensile strength of the same steel grade as a function of holding time at 720°C (isothermal tempering cycles) is shown in the graph on the right.

На фиг. 5А-В показан неотпущенный мартенсит, появляющийся на центральной ликвационной полосе рядом с линейным швом контактной сварки после отжига зоны шва (PWHT). На фиг. 5А-В представлены характеристики стандартной гибкой трубы класса 90.In FIG. 5A-B show untempered martensite appearing in a central segregation band adjacent to a linear resistance weld after weld zone annealing (PWHT). In FIG. 5A-B show the characteristics of a standard Class 90 coiled tubing.

На фиг. 6А-В показано локализованное повреждение на центральной ликвационной полосе, образующееся при испытаниях гибкого трубопровода класса 110 на усталость.In FIG. 6A-B show localized damage in the center segregation band resulting from fatigue testing of Class 110 flexible conduit.

На фиг. 7А-В показано локализованное повреждение на центральной ликвационной полосе, образующееся при испытаниях гибкого трубопровода класса 100 на усталость при высоком внутреннем давлении (9500 фунтов/дюйм2).In FIG. 7A-B show localized damage on the center segregation band resulting from high internal pressure (9500 psig) Class 100 coiled tubing fatigue testing.

На фиг. 8А-В показаны микроструктуры основного металла, соответствующие стандартной гибкой трубе (А) и гибкой трубе, полученной в соответствии с настоящим изобретением (В). В обоих случаях гибкий трубопровод имеет прочность на разрыв, соответствующую классу 110 (предел текучести от 110 тыс. фунтов/дюйм2 до 120 тыс. фунтов/дюйм2).In FIG. 8A-B show base metal microstructures corresponding to standard coiled tubing (A) and coiled tubing produced in accordance with the present invention (B). In both cases, the flexible conduit has a tensile strength corresponding to class 110 (yield strength from 110 thousand psi 2 to 120 thousand psi 2 ).

На фиг. 9А-В показаны микроструктуры линейного шва контактной сварки, соответствующие стандартной гибкой трубе (А) и гибкой трубе, полученной в соответствии с настоящим изобретением (В). В обоих случаях гибкий трубопровод имеет прочность на разрыв, соответствующую классу 110 (предел текучести от 110 тыс. фунтов/дюйм2 до 120 тыс. фунтов/дюйм2).In FIG. 9A-B show the microstructures of a linear resistance weld corresponding to a standard flexible pipe (A) and a flexible pipe obtained in accordance with the present invention (B). In both cases, the flexible conduit has a tensile strength corresponding to class 110 (yield strength from 110 thousand psi 2 to 120 thousand psi 2 ).

На фиг. 10А-В показаны микроструктуры зоны термического влияния (HAZ) шва контактной сварки для стандартной гибкой трубы (А) и гибкой трубы, полученной в соответствии с настоящим изобретением (В). В обоих случаях гибкий трубопровод имеет прочность на разрыв, соответствующую классу 110 (предел текучести от 110 тыс. фунтов/дюйм2 до 120 тыс. фунтов/дюйм2).In FIG. 10A-B show the microstructures of the heat affected zone (HAZ) of a resistance weld for standard coiled tubing (A) and coiled tubing produced in accordance with the present invention (B). In both cases, the flexible conduit has a tensile strength corresponding to class 110 (yield strength from 110 thousand psi 2 to 120 thousand psi 2 ).

На фиг. 11А-В показаны микроструктуры зоны термического влияния (HAZ) углового шва для стандартной гибкой трубы (А) и гибкой трубы, полученной в соответствии с настоящим изобретением (В). В обоих случаях гибкий трубопровод имеет прочность на разрыв, соответствующую классу 110 (предел текучести от 110 тыс. фунтов/дюйм2 до 120 тыс. фунтов/дюйм2).In FIG. 11A-B show the microstructures of the heat affected zone (HAZ) of a fillet weld for standard coiled tubing (A) and coiled tubing produced in accordance with the present invention (B). In both cases, the flexible conduit has a tensile strength corresponding to class 110 (yield strength from 110 thousand psi 2 to 120 thousand psi 2 ).

На фиг. 12 показана трещина, образующаяся во время эксплуатации в зоне сплавления углового шва (проходящая из внутренней стороны трубы). Трещина проходит в сторону крупных реек верхнего бейнита.In FIG. 12 shows a crack that develops during service in the fusion zone of a fillet weld (running from the inside of the pipe). The crack runs towards the large laths of the upper bainite.

На фиг. 13 показаны изменения твердости (твердость основного металла = 100%) на стандартных угловых швах, получаемых с помощью стандартной обработки и обработки в соответствии с настоящим изобретением. Зона сплавления (FZ) расположена в области ≈+/- 5 мм от центра шва.In FIG. 13 shows changes in hardness (base metal hardness = 100%) on standard fillet welds obtained using standard machining and machining in accordance with the present invention. The fusion zone (FZ) is located in the region ≈+/- 5 mm from the center of the weld.

На фиг. 14А-В показаны микроструктуры, соответствующие пересечению углового шва и линейного шва контактной сварки для стандартной гибкой трубы (А) и гибкой трубы, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением (В). В обоих случаях гибкий трубопровод имеет прочность на разрыв, соответствующую классу 110 (предел текучести от 110 тыс. фунтов/дюйм2 до 120 тыс. фунтов/дюйм2).In FIG. 14A-B show microstructures corresponding to the intersection of a fillet weld and a resistance welding line weld for standard coiled tubing (A) and coiled tubing made in accordance with the present invention (B). In both cases, the flexible conduit has a tensile strength corresponding to class 110 (yield strength from 110 thousand psi 2 to 120 thousand psi 2 ).

На фиг. 15 показано схематическое изображение оборудования для испытаний на усталость.In FIG. 15 is a schematic representation of fatigue testing equipment.

На фиг. 16 показаны значения усталостной долговечности для образцов углового шва (BW) относительно значений усталостной долговечности для образцов основного материала (ВМ). Результаты представлены в виде средних значений при различных условиях испытаний и для различных классов гибких труб (80, 90 и 110 для стандартных труб и 80, 90, 110, 125 и 140 для гибких труб, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением).In FIG. 16 shows fatigue life values for fillet weld (BW) specimens versus fatigue life values for base material (BM) specimens. The results are presented as averages under different test conditions and for different classes of flexible pipes (80, 90 and 110 for standard pipes and 80, 90, 110, 125 and 140 for flexible pipes made in accordance with the present invention).

На фиг. 17 показано увеличение усталостной долговечности в гибких трубах с химическим составом и условиями обработки, соответствующими настоящему изобретению. Увеличение определяется за счет сравнения с усталостной долговечностью, полученной для стандартного гибкого трубопровода того же класса, который был испытан при аналогичных условиях. Результаты усреднены для каждого класса при различных условиях испытания. Что касается классов 125 и 140, которые не являются стандартными, усталостная долговечность сравнивалась со сталью STD3 класса 110.In FIG. 17 shows the increase in fatigue life in coiled tubing with the chemistry and processing conditions of the present invention. The increase is determined by comparison with the fatigue life obtained for a standard flexible conduit of the same class, which was tested under similar conditions. The results are averaged for each class under various test conditions. For grades 125 and 140, which are non-standard, fatigue life was compared with STD3 grade 110.

На фиг. 18А-В показано кольцо полукруглого профиля после испытания материала класса 80 в соответствии с NACE ТМ0177 (90% от нормативного минимального значения предела текучести, метод А, 1 бар, H2S). А: стандартная процедура, В: процедура, соответствующая настоящему изобретению.In FIG. 18A-B show a hemispherical ring after testing Class 80 material according to NACE TM0177 (90% of the minimum yield strength, Method A, 1 bar, H 2 S). A: standard procedure, B: procedure according to the present invention.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Сырьевой материал для гибкого трубопровода производится в цеху в виде горячекатаных полос. Для обеспечения высокой прочности и высокой вязкости в измельченной микроструктуре используют контролируемую прокатку. Полосы разрезают в продольном направлении по ширине, необходимой для производства труб, после чего выполняют соединение ее концов встык в рамках процесса соединения (например, плазменная дуговая сварка или сварка трением с перемешиванием) для получения более длинных полос. После этого полосам придают форму трубы с помощью контактной сварки. Помимо прочего характеристики конечного продукта оцениваются с точки зрения: а) осевых механических свойств, b) однородности микроструктуры и свойств, с) вязкости, d) сопротивления усталости, е) сопротивления воздействию кислых сред. С помощью стандартной процедуры обработки можно получить механические свойства гибкого трубопровода, сочетающие в себе свойства горячекатаной полосы с учетом изменений, внесенных при сварке и прокатке трубы. Получаемые таким образом свойства ограничиваются характеристиками гибкой трубы, указанными выше. Причина этого заключается в том, что процесс сварки, используемый для соединения полос, изменяет мелкозернистую микроструктуру после прокатки таким образом, что даже при использовании термической обработки после сварки конечные свойства ухудшаются. Пониженная усталостная долговечность и низкая устойчивость к кислым средам связаны с неоднородностью микроструктуры и наличием хрупких составляющих рядом со швами. Предполагается, что новая процедура должна, по крайней мере, включать в себя термическую обработку всего корпуса трубы. Данная процедура описывалась ранее в общих чертах, но никогда не рассматривалась конкретно. В настоящем документе описаны химические составы и характеристики сырьевого материала, а также подходящие методы сварки и условия термической обработки, что позволяет получить закаленное и отпущенное изделие с высокими характеристиками корпуса трубы и соединительных швов между полосами. Данный материал разработан для гибкого трубопровода, поскольку он не только имеет относительно низкую стоимость, но и позволяет получить в предпочтительном варианте максимальную усталостную долговечность при определенных условиях, создаваемых при использовании гибкого трубопровода (низкоцикличная усталость при изгибе с одновременным созданием осевой нагрузки и внутреннего давления).The raw material for flexible piping is produced in the workshop in the form of hot-rolled strips. Controlled rolling is used to ensure high strength and high toughness in the fine microstructure. The strip is cut longitudinally to the width required to produce pipes, and then its ends are butt-joined in a joining process (eg, plasma arc welding or friction stir welding) to produce longer strips. The strips are then shaped into tubes by resistance welding. Among other things, the characteristics of the final product are evaluated in terms of: a) axial mechanical properties, b) uniformity of microstructure and properties, c) toughness, d) fatigue resistance, e) resistance to sour environments. Using a standard processing procedure, the mechanical properties of the flexible pipe can be obtained, combining the properties of hot-rolled strip, taking into account the changes made during welding and rolling of the pipe. The properties thus obtained are limited by the characteristics of the flexible pipe mentioned above. The reason for this is that the welding process used to join the strips changes the fine-grained microstructure after rolling in such a way that even if a post-weld heat treatment is used, the final properties deteriorate. Reduced fatigue life and low resistance to acidic environments are associated with the heterogeneity of the microstructure and the presence of brittle components near the seams. It is assumed that the new procedure should at least include heat treatment of the entire pipe body. This procedure has been described previously in general terms, but has never been specifically addressed. This document describes the chemical compositions and characteristics of the raw material, as well as suitable welding methods and heat treatment conditions, which allows to obtain a quenched and tempered product with high characteristics of the pipe body and the connecting seams between the strips. This material has been developed for coiled tubing because it not only has a relatively low cost, but it also preferentially maximizes fatigue life under the specific conditions encountered when using coiled tubing (low cycle bending fatigue with simultaneous axial loading and internal pressure).

Настоящее изобретение относится к высокопрочному гибкому трубопроводу (минимальный предел текучести в пределах от 80 тыс. фунтов/дюйм2 до 140 тыс. фунтов/дюйм2), имеющему повышенную низкоцикличную усталость по сравнению со стандартными изделиями, определенными в спецификации API 5ST. Кроме того, настоящее изобретение позволяет снизить сульфидное растрескивание под напряжением (SSC). Данное сочетание свойств достигается за счет соответствующего выбора химического состава стали и условий обработки. Промышленная обработка отличается от стандартной процедуры, включающей в себя термическую обработку всего корпуса трубы (FBHT), как описано в заявке США №US2012/0186686 А1. Данная процедура FBHT выполняется после создания гибкой трубы с помощью контактной сварки (ERW) и включает в себя по крайней мере один цикл аустенизации, закалки и отпуска. Упомянутый выше вариант воплощения относится в большей степени к химическим составам стали и параметрам обработки для производства закаленного и отпущенного гибкого трубопровода с упомянутыми выше свойствами. Несмотря на достижение определенных механических свойств за счет термической обработки основного материала с заданным составом являются общеизвестными, в конкретном варианте использования гибкого трубопровода используется сырьевой материал с конкретным химическим составом для минимизации негативного влияния отдельных переменных факторов, например, зон ликвации, на конкретные свойства настоящего варианта воплощения.The present invention relates to high strength flexible tubing (minimum yield strength ranging from 80 kpsi to 140 kpsi ) having improved low cycle fatigue compared to API 5ST standard products. In addition, the present invention can reduce sulfide stress cracking (SSC). This combination of properties is achieved through the appropriate choice of the chemical composition of the steel and the processing conditions. Industrial processing differs from the standard procedure, which includes heat treatment of the entire pipe body (FBHT), as described in US application No. US2012/0186686 A1. This FBHT procedure is performed after the coiled tubing is formed by resistance welding (ERW) and includes at least one cycle of austenitization, quenching and tempering. The embodiment mentioned above relates more to steel chemistry and processing parameters for producing quenched and tempered flexible conduit with the properties mentioned above. While it is common knowledge to achieve certain mechanical properties by thermally treating a base material with a given composition, a specific application of flexible tubing uses a raw material with a specific chemical composition to minimize the detrimental effect of individual variables, such as segregation zones, on the specific properties of this embodiment. .

Одним из наиболее важных свойств гибкой трубы является повышенное сопротивление низкоцикличной усталости. Это связано с тем, что при стандартных работах гибкие трубы часто сматываются и разматываются, создавая циклические пластические деформации, которые могут привести к возникновению дефектов. В предпочтительном варианте при низкоцикличной усталости деформация локализуется в более мягких областях материала и имеет микроскопические размеры. При наличии хрупких составляющих в или рядом с данными областями концентрации деформаций трещины могут легко образовываться и увеличиваться в размерах. Следовательно, снижение усталостной долговечности связано с неоднородными микроструктурами (с более мягкими областями, в которых локализуется деформация) и наличием хрупких составляющих (что приводит к образованию и (или) распространению трещин). Все такие микроструктурные особенности возникают в зоне термического влияния (HAZ) шва. Другие типы микроструктуры корпуса трубы также имеют вышеупомянутые характеристики. Это связано с тем, что они состоят из смеси компонентов высокой и низкой твердости, например, из феррита, перлита и бейнита. В данном случае деформация локализуется в более мягком феррите, в районе границы с бейнитом, в котором образуются и увеличиваются в размерах трещины. В настоящий момент данный тип микроструктуры имеют гибкие трубы с высокой прочностью.One of the most important properties of coiled tubing is increased resistance to low cycle fatigue. This is due to the fact that coiled tubing is often coiled and uncoiled during standard operations, creating cyclic plastic deformations that can lead to defects. In the preferred embodiment, with low-cycle fatigue, the deformation is localized in softer areas of the material and has microscopic dimensions. In the presence of brittle components in or near these areas of strain concentration, cracks can easily form and grow in size. Therefore, reduced fatigue life is associated with heterogeneous microstructures (with softer areas in which deformation is localized) and the presence of brittle components (resulting in the formation and/or propagation of cracks). All such microstructural features occur in the heat affected zone (HAZ) of the weld. Other types of pipe body microstructure also have the above characteristics. This is due to the fact that they consist of a mixture of high and low hardness components such as ferrite, pearlite and bainite. In this case, the deformation is localized in the softer ferrite, in the region of the boundary with bainite, in which cracks form and grow in size. Currently, flexible pipes with high strength have this type of microstructure.

Во избежание локализации деформаций при низкоцикличной усталости микроструктура должна быть не просто однородной на всем корпусе трубы и на соединениях, она должна быть однородной в микроскопических масштабах. Что касается низкоуглеродистых сталей, идеальной является микроструктура, состоящая из отпущенного мартенсита, который имеет ферритовую основу с однородным и мелкозернистым распределением карбидов. Таким образом, необходимо выбрать химический состав и создать условия обработки, описанные в настоящем документе, чтобы за счет FBHT получить однородную микроструктуру (в корпусе трубы, на угловом шве и линейном шве контактной сварки), состоящую по крайней мере на 90% из отпущенного мартенсита, предпочтительно, чтобы данный показатель превышал 95%.In order to avoid localization of deformations under low-cycle fatigue, the microstructure must not only be uniform throughout the pipe body and joints, it must be uniform on a microscopic scale. With regard to low carbon steels, the ideal microstructure is tempered martensite, which has a ferrite base with a uniform and fine-grained distribution of carbides. Thus, it is necessary to select the chemical composition and create the processing conditions described in this document in order to obtain a uniform microstructure (in the pipe body, on the fillet weld and in the resistance welding line weld) due to FBHT, consisting of at least 90% tempered martensite, preferably, this figure exceeds 95%.

Кроме того, отпущенный мартенсит лучше подходит для производства сверх высокопрочных материалов, чем для микроструктур стандартной гибкой трубы (включая феррит, перлит и бейнит), для которых нужны очень дорогостоящие легирующие добавки, позволяющие достичь предела текучести, превышающего (примерно) 125 тыс. фунтов/дюйм2.In addition, tempered martensite is better suited for producing ultra-high strength materials than standard coiled tubing microstructures (including ferrite, pearlite and bainite), which require very expensive alloying additions to achieve a yield strength in excess of (approximately) 125 klb/s. inch 2 .

По сравнению со структурами, содержащими бейнит, отпущенный мартенсит также обладает другими преимуществами, обусловленными повышенным сопротивлением SSC.Compared to structures containing bainite, tempered martensite also has other advantages due to increased SSC resistance.

Химический состав стали определяется как наиболее подходящий для производства термически обработанного гибкого трубопровода с помощью FBHT и может быть описан в виде концентрации углерода (вес. % С по весу), марганца (вес. % Mn), кремния (вес. % Si), хрома (вес. % Сг), молибдена (вес. % Мо), а также концентраций таких микролегирующих элементов, как бор (вес. % В), титан (вес. % Ti), алюминий (вес. % Al), ниобий (вес. % Nb) и ванадий (вес. % V). Также верхние пределы могут относиться к таким неустранимым примесям, как сера (вес. % S), фосфор (вес. % Р) и кислород (вес. % О).The chemical composition of the steel is defined as the most suitable for the production of heat treated flexible conduit with FBHT and can be described as the concentration of carbon (wt.% C by wt.), manganese (wt.% Mn), silicon (wt.% Si), chromium (wt.% Cr), molybdenum (wt.% Mo), as well as concentrations of microalloying elements such as boron (wt.% B), titanium (wt.% Ti), aluminum (wt.% Al), niobium (wt. . % Nb) and vanadium (wt. % V). Also, upper limits can apply to such unavoidable impurities as sulfur (wt.% S), phosphorus (wt.% P) and oxygen (wt.% O).

Конечная структура, состоящая из отпущенного мартенсита, имеет химический состав стали, соответствующий настоящему изобретению, который значительно отличается от составов гибких труб, известных из уровня техники, более высоким содержанием углерода (например, по сравнению со значением, указанным в спецификации API 5ST, в которой максимально допустимое содержание углерода для гибкого трубопровода равно 0,16%), что позволяет получить желательную микроструктуру при помощи FBHT, включающей в себя по крайней мере один цикл аустенизации, закалки и отпуска.The final tempered martensite structure has a steel chemistry of the present invention that is significantly different from prior art coiled tubing compositions by having a higher carbon content (e.g. compared to API 5ST specification where the maximum allowable carbon content for the flexible pipe is 0.16%), which allows to obtain the desired microstructure using FBHT, which includes at least one cycle of austenitization, quenching and tempering.

Термины «примерно», «около» и «практически», используемые в настоящем документе предназначены для обозначения величин, близких к указанному значению, которые позволяют обеспечить выполнение необходимой функции или достичь желательного результата. Например, термины «примерно», «около» и «практически» могут относиться к величинам, находящимся в пределах 10%, в пределах 5%, в пределах 1%, в пределах 0,1% и в пределах 0,01% от указанного значения.The terms "about", "about" and "practically" as used herein are intended to mean values close to the specified value, which allow you to perform the desired function or achieve the desired result. For example, the terms "about", "about", and "substantially" may refer to values within 10%, within 5%, within 1%, within 0.1%, and within 0.01% of the specified values.

Углерод представляет собой элемент, добавление которого значительно увеличивает прочность стали за счет увеличения прокаливаемости и выделения карбидов во время термической обработки. Если содержание углерода опускается ниже 0,17%, прокаливаемость не может быть гарантирована, поэтому во время термической обработки могут образовываться крупные фракции бейнита. Появление бейнита затрудняет достижение предела текучести более 80 тыс. фунтов/дюйм2 при желательном уровне усталостной долговечности и сопротивления SSC. Процедура изготовления гибкого трубопровода, известная из уровня техники, не подходит для термической обработки поскольку максимально допустимое содержание углерода в соответствии со спецификацией API5ST равно 0,16%. Стандартные микроструктуры гибкого трубопровода имеют крупные фракции бейнита, которые ухудшают вязкость, усталостную долговечность и сопротивление SSC в материалах с более высоким классом, т.е. в гибких трубопроводах с минимальным пределом текучести выше 110 тыс. фунтов/дюйм2.Carbon is an element whose addition significantly increases the strength of steel by increasing the hardenability and precipitation of carbides during heat treatment. If the carbon content falls below 0.17%, the hardenability cannot be guaranteed, so large fractions of bainite may form during heat treatment. The presence of bainite makes it difficult to achieve a yield strength of more than 80 ksi at the desired level of fatigue life and SSC resistance. The prior art flexible conduit manufacturing procedure is not suitable for heat treatment since the maximum allowable carbon content according to the API5ST specification is 0.16%. Standard flex microstructures have large bainite fractions that degrade toughness, fatigue life, and SSC resistance in higher grade materials, i.e. in flexible pipelines with a minimum yield strength above 110 thousand psi 2 .

С другой стороны, сталь с содержанием углерода более 0,35% имеет низкую свариваемость, что делает ее чувствительной к наличию хрупких составляющих и образованию трещин во время сварки и термической обработки после сварки. Кроме того, более высокое содержание углерода может привести к появлению значительного количества остаточного аустенита после закалки, который превращается в хрупкие составляющие после отпуска. Данные хрупкие составляющие снижают усталостную долговечность и сопротивление SSC. Следовательно, содержание углерода в стали изменяется в диапазоне от (примерно) 0,17% до (примерно) 0,35%, предпочтительно от (примерно) 0,17% до (примерно) 0,30%.On the other hand, steel with a carbon content of more than 0.35% has poor weldability, which makes it susceptible to brittle components and cracking during welding and post-weld heat treatment. In addition, a higher carbon content can lead to a significant amount of retained austenite after quenching, which becomes brittle after tempering. These brittle constituents reduce fatigue life and SSC resistance. Therefore, the carbon content of the steel ranges from (about) 0.17% to (about) 0.35%, preferably from (about) 0.17% to (about) 0.30%.

Добавка марганца улучшает прокаливаемость и прочность. Также марганец способствует раскислению и контролю содержания серы во время производства стали. Если содержание марганца ниже (примерно) 0,30%, то достичь желательного уровня прочности станет сложнее. Однако по мере увеличения содержания марганца могут образовываться большие зоны ликвации. В зонах ликвации марганца вероятно образование хрупких составляющих во время термической обработки, что ухудшает вязкость и снижает долговечность. Кроме того, данные зоны ликвации увеличивают чувствительность материала к сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC). Соответственно, содержание марганца в стали изменяется в диапазоне от 0,30% до 2,0%, предпочтительно от 0,30% до 1,60%, и более предпочтительно от 0,30% до 0,80% в случае, когда имеет место повышенное сопротивление SSC.The addition of manganese improves hardenability and strength. Manganese also contributes to the deoxidation and control of sulfur content during steel production. If the manganese content is below (approximately) 0.30%, it will become more difficult to achieve the desired level of strength. However, as the manganese content increases, large segregation zones can form. In segregation zones of manganese, brittle components are likely to form during heat treatment, which deteriorates toughness and reduces durability. In addition, these segregation zones increase the material's susceptibility to sulfide stress cracking (SSC). Accordingly, the manganese content of the steel ranges from 0.30% to 2.0%, preferably from 0.30% to 1.60%, and more preferably from 0.30% to 0.80% in the case where it has place increased SSC resistance.

Кремний представляет собой элемент, добавление которого приводит к раскислению во время производства стали и повышению прочности стали. В некоторых вариантах воплощения вязкость может снизиться, когда содержание кремния превышает (примерно) 0,30%. Кроме того, могут образовываться большие зоны ликвации. Следовательно, содержание кремния в стали изменяется в диапазоне от (примерно) 0,10% до 0,30%, предпочтительно от (примерно) 0,10% до (примерно) 0,20%.Silicon is an element whose addition causes deoxidation during steel production and increases the strength of the steel. In some embodiments, the viscosity may decrease when the silicon content exceeds (about) 0.30%. In addition, large segregation zones may form. Therefore, the silicon content of the steel ranges from (about) 0.10% to 0.30%, preferably from (about) 0.10% to (about) 0.20%.

Добавление хрома увеличивает прокаливаемость и стойкость стали к отпуску. Хром можно использовать для частичного замещения марганца в стали для достижения высокой прочности без образования больших зон ликвации, которые снижают усталостную долговечность и сопротивление SSC. Однако хром является более дорогостоящей добавкой, что усложняет производство гибкого трубопровода из-за нагрузок, возникающих при горячей формовке. Следовательно, в некоторых вариантах воплощения содержание хрома ограничивается (примерно) 1,0%, предпочтительно (примерно) 0,7%.The addition of chromium increases the hardenability and tempering resistance of the steel. Chromium can be used to partially replace manganese in steel to achieve high strength without the formation of large segregation zones that reduce fatigue life and SSC resistance. However, chromium is a more expensive additive, which complicates the production of flexible conduit due to the stresses that occur during hot forming. Therefore, in some embodiments, the chromium content is limited to (about) 1.0%, preferably (about) 0.7%.

Молибден представляет собой элемент, добавление которого эффективно увеличивает прочность стали, а также способствует замедлению разупрочнения во время отпуска. Стойкость к отпуску позволяет получить высокопрочную сталь со сниженным содержанием марганца, увеличенной усталостной долговечностью и сопротивлением SSC. Добавки молибдена также могут снизить ликвацию фосфора до границ зерен, что улучшит сопротивление межзеренному излому. Однако этот сплав железа является дорогостоящим, что делает желательным снижение максимального содержания молибдена в стали. Следовательно, в определенных вариантах воплощения максимальное содержание молибдена составляет около 0,5%.Molybdenum is an element, the addition of which effectively increases the strength of steel, and also helps to slow down the softening during tempering. Temper resistance results in high-strength steel with reduced manganese content, increased fatigue life and SSC resistance. Molybdenum additions can also reduce the segregation of phosphorus to the grain boundaries, which will improve the resistance to intergranular fracture. However, this iron alloy is expensive, which makes it desirable to reduce the maximum molybdenum content of the steel. Therefore, in certain embodiments, the maximum content of molybdenum is about 0.5%.

Бор представляет собой элемент, добавление которого очень эффективно с точки зрения увеличения прокаливаемости стали. Например, бор может увеличивать прокаливаемость за счет исключения вероятности образования феррита во время закалки. В некоторых вариантах воплощения бор используется для достижения высокой прокаливаемости (т.е. для закаленной структуры, содержащей по крайней мере 90% мартенсита) стали со сниженным содержанием марганца для улучшения усталостной долговечности и сопротивления SSC. При содержании бора менее (примерно) 0,0005% по весу в стали, соответствующей настоящему изобретению, может стать затруднительным достижение желательной прокаливаемости стали. Однако при слишком высоком содержании бора на границах зерен могут образовываться большие фракции карбидов бора, что негативно влияет на вязкость. Соответственно, в данном варианте воплощения концентрация бора ниже (примерно) 0,0030%, в другом варианте воплощения содержание бора от (примерно) 0,0005% до 0,0025%.Boron is an element whose addition is very effective in increasing the hardenability of steel. For example, boron can increase hardenability by eliminating the possibility of ferrite formation during hardening. In some embodiments, boron is used to achieve high hardenability (ie, for a hardened structure containing at least 90% martensite) of manganese-reduced steel to improve fatigue life and SSC resistance. With a boron content of less than (about) 0.0005% by weight in the steel according to the present invention, it may become difficult to achieve the desired hardenability of the steel. However, if the boron content is too high, large fractions of boron carbides can form at the grain boundaries, which negatively affects the toughness. Accordingly, in this embodiment, the boron concentration is below (about) 0.0030%, in another embodiment, the boron content is from (about) 0.0005% to 0.0025%.

Титан представляет собой элемент, добавление которого эффективно с точки зрения увеличения эффективности действия бора в стали, за счет фиксации примесей азота в виде нитридов азота (TiN) и торможения образования нитридов бора. Если содержание титана слишком мало, то в некоторых вариантах воплощения может быть затруднительным достижение желательного влияния бора на прокаливаемость стали. С другой стороны, если содержание титана превышает 0,03% по весу, могут образовываться крупные фракции нитридов титана и карбидов (TiN и TiC), что негативно повлияет на пластичность и вязкость. Соответственно, в определенных вариантах воплощения концентрация титана может быть ограничена (примерно) 0,030%. В других вариантах воплощения концентрация титана может находиться в диапазоне от (примерно) 0,010% до (примерно) 0,025%).Titanium is an element whose addition is effective in increasing the effectiveness of boron in steel by fixing nitrogen impurities in the form of nitrogen nitrides (TiN) and inhibiting the formation of boron nitrides. If the titanium content is too low, it may be difficult in some embodiments to achieve the desired effect of boron on the hardenability of the steel. On the other hand, if the titanium content exceeds 0.03% by weight, large fractions of titanium nitrides and carbides (TiN and TiC) may be formed, which will adversely affect the ductility and toughness. Accordingly, in certain embodiments, the titanium concentration may be limited to (about) 0.030%. In other embodiments, the titanium concentration may range from (about) 0.010% to (about) 0.025%.

С учетом того, что производство гибкого трубопровода с низкими механическими свойствами является предпочтительным за счет низкой стойкости к отпуску, добавки бора и титана повышают прокаливаемость без увеличения стойкости к отпуску. Соответственно, это позволит производить трубы с пределом текучести, равным 80 тыс. фунтов/дюйм2, без значительного увеличения времени выдержки во время отпуска, и значительно увеличить производительность. Поскольку одним из ограничений, касающихся производства гибкого трубопровода с помощью линии термической обработки, является длина линии, позволяющая достичь адекватной выдержки материала во время отпуска, использование бора и титана сильно повлияет на производство гибкого трубопровода с низким пределом текучести.Given that the production of flexible tubing with low mechanical properties is preferred due to low temper resistance, additions of boron and titanium increase hardenability without increasing temper resistance. Accordingly, this will allow the production of pipes with a yield strength equal to 80 thousand psi , without a significant increase in the holding time during tempering, and significantly increase productivity. Since one of the limitations regarding the production of flexible tubing with a heat treatment line is the length of the line to achieve adequate material holding time during tempering, the use of boron and titanium will greatly affect the production of flexible tubing with low yield strength.

Медь представляет собой элемент, добавление которого в определенных вариантах при производстве стали не является обязательным. Однако при некоторых вариантах использования гибкого трубопровода медь может понадобиться для повышения сопротивления атмосферной коррозии. Таким образом, по варианту содержание меди в стали может быть ограничено (примерно) 0,50%. В других вариантах воплощения концентрация меди может изменяться в диапазоне от (примерно) 0,25% до (примерно) 0,35%.Copper is an element which, in certain embodiments, is optional in the production of steel. However, in some coiled tubing applications, copper may be required to improve atmospheric corrosion resistance. Thus, in an embodiment, the copper content of the steel may be limited to (about) 0.50%. In other embodiments, the copper concentration may range from (about) 0.25% to (about) 0.35%.

Никель представляет собой элемент, добавление которого увеличивает прочность и вязкость стали. При наличии меди в составе стали во избежание дефектов, возникающих при горячей прокатке, известных как горячеломкость, можно использовать никель. Однако никель является очень дорогостоящим и в определенных вариантах воплощения содержание никеля в стали ограничивается (примерно) 0,50%. В других вариантах воплощения концентрация никеля может изменяться в диапазоне от (примерно) 0,20% до (примерно) 0,35%.Nickel is an element whose addition increases the strength and toughness of steel. In the presence of copper in the steel composition, nickel can be used to avoid defects that occur during hot rolling, known as hot brittleness. However, nickel is very expensive and in certain embodiments, the nickel content of the steel is limited to (about) 0.50%. In other embodiments, the nickel concentration may range from (about) 0.20% to (about) 0.35%.

Ниобий представляет собой элемент, добавление которого в сталь может уменьшить размер аустенитного зерна стали во время повторного нагрева в аустенитном участке и увеличить соответствующим образом прочность и вязкость. Ниобий также может выделяться во время отпуска, увеличивая прочность за счет закалки в слое дисперсных частиц. В одном варианте воплощения содержание ниобия в стали может изменяться в диапазоне от (примерно) 0% до (примерно) 0,10%, предпочтительно от (примерно) 0% до (примерно) 0,04%.Niobium is an element whose addition to steel can reduce the austenitic grain size of the steel during reheating in the austenitic region and increase the strength and toughness accordingly. Niobium can also be released during tempering, increasing strength due to quenching in the layer of dispersed particles. In one embodiment, the niobium content of the steel may range from (about) 0% to (about) 0.10%, preferably from (about) 0% to (about) 0.04%.

Ванадий представляет собой элемент, добавление которого может использоваться для увеличения прочности стали за счет выделения карбидов во время отпуска. Однако если содержание ванадия в стали превышает (примерно) 0,15%, может образовываться большая фракция частиц карбида ванадия, что снизит вязкость стали. Следовательно, в определенных вариантах воплощения содержание ванадия в стали ограничивается (примерно) 0,15%, предпочтительно (примерно) 0,10%.Vanadium is an element whose addition can be used to increase the strength of steel by precipitating carbides during tempering. However, if the content of vanadium in the steel exceeds (about) 0.15%, a large fraction of vanadium carbide particles may be formed, which will reduce the toughness of the steel. Therefore, in certain embodiments, the vanadium content of the steel is limited to (about) 0.15%, preferably (about) 0.10%.

Алюминий представляет собой элемент, добавление которого обеспечивает раскисление во время производства стали и позволяет уменьшить крупность зерен стали. В одном варианте воплощения при содержании алюминия в стали менее (примерно) 0,010%, сталь может быть чувствительна к окислению, из-за высоких уровней примесей. В других вариантах воплощения при содержании алюминия в стали более (примерно) 0,040%, могут образовываться большие фракции примесей, снижающие вязкость стали. Следовательно, содержание алюминия в стали может изменяться в диапазоне от (примерно) 0,010% до (примерно) 0,040%.Aluminum is an element whose addition promotes deoxidation during steel production and makes it possible to reduce the grain size of the steel. In one embodiment, when the aluminum content of the steel is less than (about) 0.010%, the steel may be susceptible to oxidation due to high levels of impurities. In other embodiments, when the aluminum content of the steel is more than (about) 0.040%, large fractions of impurities can be formed that reduce the toughness of the steel. Therefore, the aluminum content of the steel can range from (about) 0.010% to (about) 0.040%.

Сера представляет собой элемент, добавление которого приводит к снижению вязкости и обрабатываемости стали. Соответственно, в некоторых вариантах воплощения содержание серы в стали ограничивается максимумом, (примерно) равным 0,010%, предпочтительно (примерно) равным 0,003%.Sulfur is an element, the addition of which leads to a decrease in the toughness and machinability of steel. Accordingly, in some embodiments, the sulfur content of the steel is limited to a maximum of (about) 0.010%, preferably (about) 0.003%.

Фосфор представляет собой элемент, добавление которого приводит к снижению вязкости стали. Соответственно, содержание фосфора в стали ограничивается максимумом, равным (примерно) 0,015%, предпочтительно равным (примерно) 0,010%.Phosphorus is an element whose addition leads to a decrease in the toughness of steel. Accordingly, the phosphorus content of the steel is limited to a maximum of (about) 0.015%, preferably (about) 0.010%.

Кислород может представлять собой примесь в стали, которая присутствует, в основном, в виде оксидов. В одном варианте воплощения стали по мере увеличения содержания кислорода ухудшаются ударные свойства стали. Соответственно, в определенных вариантах воплощения стали предпочтительным является относительно низкое содержание кислорода, меньшее или равное (примерно) 0,0050 вес. %; предпочтительно меньшее или равное (примерно) 0,0015 вес. %.Oxygen can be an impurity in the steel, which is present mainly in the form of oxides. In one embodiment of the steel, as the oxygen content increases, the impact properties of the steel deteriorate. Accordingly, in certain steel embodiments, a relatively low oxygen content of less than or equal to (about) 0.0050 wt. %; preferably less than or equal to (about) 0.0015 wt. %.

Кальций представляет собой элемент, добавление которого в стали может увеличивать вязкость за счет изменения формы сульфидных включений. В одном варианте воплощения в состав стали может содержать кальций и серу в соотношении не менее Ca/S>1,5. В других вариантах воплощения стали высокое содержание кальция является ненужным, при этом сталь может иметь максимальное содержание кальция равное (примерно) 0,05%, предпочтительно равное (примерно) 0,03%.Calcium is an element whose addition to steel can increase the toughness by changing the shape of the sulfide inclusions. In one embodiment, the steel composition may contain calcium and sulfur in a ratio of at least Ca/S>1.5. In other embodiments of the steel, a high calcium content is unnecessary, whereby the steel may have a maximum calcium content of (about) 0.05%, preferably (about) 0.03%.

Содержание нежелательных примесей, включая, но не ограничиваясь азотом, свинцом, оловом, мышьяком, сурьмой, висмутом и т.д., предпочтительно должно оставаться минимально возможным. Однако свойства (например, прочность, вязкость) стали, зависящие от состава стали, как указано в настоящем документе, могут незначительно изменяться при содержании примесей в выбранных пределах. В одном варианте воплощения содержание азота в стали может быть ниже (примерно) 0,010%, предпочтительное меньше или равно (примерно) 0,008%. В другом варианте воплощения содержание свинца в стали может быть ниже или равно (примерно) 0,005%. В еще одном варианте воплощения содержание олова в стали может быть меньше или равно (примерно) 0,02%. В еще одном варианте воплощения содержание мышьяка в стали может быть меньше или равно (примерно) 0,012%. В другом варианте воплощения содержание сурьмы в стали может быть меньше или равно (примерно) 0,008%). В еще одном варианте воплощения содержание висмута в стали может быть меньше или равно (примерно) 0,003%.The content of unwanted impurities, including but not limited to nitrogen, lead, tin, arsenic, antimony, bismuth, etc., should preferably remain as low as possible. However, the properties (eg, strength, toughness) of the steel, which depend on the composition of the steel, as described herein, may vary slightly when the content of impurities is within the selected limits. In one embodiment, the nitrogen content of the steel may be less than (about) 0.010%, preferably less than or equal to (about) 0.008%. In another embodiment, the lead content of the steel may be less than or equal to (about) 0.005%. In yet another embodiment, the tin content of the steel may be less than or equal to (about) 0.02%. In yet another embodiment, the arsenic content of the steel may be less than or equal to (about) 0.012%. In another embodiment, the antimony content of the steel may be less than or equal to (about) 0.008%. In yet another embodiment, the bismuth content of the steel may be less than or equal to (about) 0.003%.

Выбор конкретного химического состава стали в соответствии с настоящим изобретением будет зависеть от характеристик конечного продукта и ограничений промышленного оборудования (например, в линиях индукционной термической обработки сложно получить большое время выдержки во время отпуска). По возможности добавку марганца можно будет снизить, поскольку он снижает усталостную долговечность и сопротивление SSC за счет образования большой зоны ликвации. Для замещения марганца будет использован хром и в меньшей степени молибден, при этом термическая обработка всего корпуса останется максимально простой. Оба элемента увеличивают стабильность карбидов и сопротивление разупрочнению, что могло бы привести к увеличению времени выдержки во время отпуска. Таким образом, данные элементы являются предпочтительными с точки зрения более прочных изделий (например, изделий класса 110 и выше), для которых предпочтительно обеспечить стойкость к отпуску, и нежелательными для изделий с более низким классом (класс 80), для которых понадобится использовать длинные и непрактичные промышленные линии термической обработки.The choice of a particular steel chemistry in accordance with the present invention will depend on the characteristics of the final product and the limitations of industrial equipment (for example, in induction heat treatment lines, it is difficult to obtain a long holding time during tempering). Where possible, the addition of manganese can be reduced as it reduces fatigue life and SSC resistance by creating a large segregation zone. Chromium and, to a lesser extent, molybdenum will be used to replace manganese, while the heat treatment of the entire case will remain as simple as possible. Both elements increase the stability of the carbides and resistance to softening, which could lead to an increase in holding time during tempering. Thus, these features are preferred for stronger products (e.g. Grade 110 and above) for which tempering resistance is preferred, and undesirable for lower grade products (Grade 80) where long and impractical industrial heat treatment lines.

В случае стали более низкого класса (класс 80) предпочтительно использовать микролегированные добавки бора и титана и обеспечить соответствующее содержание углерода. Данные элементы позволят получить хорошую прокаливаемость без использования большого количества добавок марганца. Кроме того, бор и титан не увеличивают стойкость к отпуску. Таким образом, для получения необходимого уровня прочности можно использовать простую и короткую процедуру отпуска.In the case of steel of a lower grade (class 80), it is preferable to use microalloyed additions of boron and titanium and provide an appropriate carbon content. These elements will allow to obtain good hardenability without the use of a large amount of manganese additives. In addition, boron and titanium do not improve tempering resistance. Thus, a simple and short tempering procedure can be used to obtain the required level of strength.

В следующих разделах описана процедура промышленной обработки, соответствующая настоящему изобретению, при этом особое внимание будет уделено условиям термической обработки всего корпуса (FBHT).The following sections describe the industrial processing procedure according to the present invention, with particular attention to the full body heat treatment (FBHT) conditions.

Сырьевой материал для гибкого трубопровода производится в стальном цехе в виде горячекатаных полос с толщиной стенки, которая может изменяться от (примерно) 0,08 дюймов до (примерно) 0,30 дюймов. Для уменьшения размера зерна микроструктуры после прокатки поставщики стали могут использовать контролируемую прокатку. Однако измельчение микроструктуры полос после проката не является важным, поскольку в настоящем документе микроструктура и механические свойства определяются, в основном, при конечной FBHT. Подобная гибкость процесса горячей прокатки позволяет снизить стоимость сырьевых материалов и использовать химический состав стали, который нельзя получить при сложных процедурах горячей прокатки (в общем случае, для низкоуглеродистой микролегированной стали может быть использована контролируемая прокатка).The raw material for the flexible conduit is produced in a steel mill as hot rolled strips with a wall thickness that can vary from (about) 0.08 inches to (about) 0.30 inches. To reduce the grain size of the microstructure after rolling, steel suppliers can use controlled rolling. However, the refinement of the microstructure of the strips after rolling is not important, since in this document the microstructure and mechanical properties are determined mainly at the final FBHT. This flexibility in the hot rolling process allows the cost of raw materials to be reduced and the chemical composition of the steel to be used, which cannot be achieved with complex hot rolling procedures (in general, controlled rolling can be used for low carbon microalloy steel).

Для производства труб полосы стали разрезают в продольном направлении по ширине. Затем трубы соединяют встык с помощью сварки (например, плазменной дуговой сварки или сварки трением с перемешиванием) для увеличения длины полос, что позволит получить необходимую длину труб. Данным сваренным полосам придают форму трубы, например, с помощью контактной сварки. Наружный диаметр стандартных гибких труб находится в диапазоне от 1 дюйма до 5 дюймов. Длина трубы равна (примерно) 15000 футам, однако длина может изменяться в диапазоне от (примерно) 10000 футов до (примерно) 40000 футов.For the production of pipes, steel strips are cut in the longitudinal direction in width. The pipes are then joined end-to-end by welding (eg plasma arc welding or friction stir welding) to increase the length of the strips, which will allow the required length of the pipes to be obtained. These welded strips are shaped into pipes, for example by resistance welding. The outer diameter of standard flexible pipes ranges from 1 inch to 5 inches. The length of the pipe is (about) 15,000 feet, however, the length can vary from (about) 10,000 feet to (about) 40,000 feet.

После формования трубы используют термическую обработку всего корпуса (FBHT). Целью данной термической обработки является производство однородной конечной микроструктуры, состоящей по крайней мере из 90% отпущенного мартенсита, остальная часть представляет собой бейнит. Данная микроструктура, имеющая однородное распределение карбидов и крупность зерен менее 20 мкм, предпочтительно менее 15 мкм, гарантирует хорошее сочетание прочности, пластичности, вязкости и низкоцикличной усталостной долговечности. Кроме того, как было сказано выше, за счет соответствующего выбора химического состава стали данный тип микроструктуры подходит для увеличения сопротивления сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC) по сравнению со стандартными структурами, включающими в себя феррит, перлит и крупные фракции верхнего бейнита.After tube forming, whole body heat treatment (FBHT) is used. The aim of this heat treatment is to produce a uniform final microstructure consisting of at least 90% tempered martensite, the remainder being bainite. This microstructure, having a uniform distribution of carbides and a grain size of less than 20 µm, preferably less than 15 µm, guarantees a good combination of strength, ductility, toughness and low cycle fatigue life. In addition, as mentioned above, due to the appropriate choice of the chemical composition of the steel, this type of microstructure is suitable for increasing the resistance to sulfide stress cracking (SSC) compared to standard structures, including ferrite, pearlite and coarse upper bainite.

FBHT содержит по меньшей мере один цикл (Q) аустенизации и закалки (Q), после которого выполняется отпуск (Т). Аустенизацию выполняют при температурах в диапазоне между 900°С и 1000°С. На данном этапе необходимо выбрать общую длительность устойчивого состояния после превышения температуры равновесия Ае3, чтобы обеспечить общее растворение карбидов железа без чрезмерного увеличения размера аустенитных зерен. Целевая крупность зерен ниже 20 мкм, предпочтительно ниже 15 мкм. Закалка должна выполняться при контролируемой минимальной скорости охлаждения для достижения конечной микроструктуры после закалки, включающей в себя по крайней мере 90% мартенсита во всем объеме трубы.The FBHT contains at least one cycle (Q) of austenitization and quenching (Q) followed by tempering (T). Austenization is carried out at temperatures in the range between 900°C and 1000°C. At this stage, it is necessary to choose the total duration of the steady state after exceeding the equilibrium temperature Ae3, in order to ensure the total dissolution of the iron carbides without an excessive increase in the size of the austenite grains. The target grain size is below 20 µm, preferably below 15 µm. Quenching must be carried out at a controlled minimum cooling rate to achieve a final microstructure after quenching that includes at least 90% martensite throughout the pipe.

Отпуск выполняется при температурах от 550°С до 720°С. Термическая обработка при температуре выше 720°С может привести к частичному превращению мартенсита в аустенит с высоким содержанием углерода. Образования данного компонента необходимо избегать, поскольку он имеет тенденцию к превращению в хрупкие составляющие, что может привести к снижению вязкости и усталостной долговечности. С другой стороны, при выполнении отпуска при температуре ниже 550°С процесс восстановления нарушенной структуры после закалки не будет полным. Соответственно, вязкость может повторно снизиться. Необходимо выполнить цикл отпуска при температурах в указанном выше диапазоне, что позволит получить необходимые механические свойства. Минимальный предел текучести может изменяться в диапазоне от 80 тыс. фунтов/дюйм2 до 140 тыс. фунтов/дюйм2. Необходимо выбрать соответствующую длительность устойчивого состояния при данной температуре, чтобы обеспечить однородное распределение карбида в области основного металла трубы и области шва (линейного шва контактной сварки и стыка между полосами). В некоторых случаях для получения оптимального сочетания прочности и вязкости может быть выполнено более одного цикла аустенизации, закалки и отпуска. После FBHT труба может проходить процедуры классификации по размеру зерен, что гарантирует соблюдение указанных допусков для размеров, снятия напряжения и намотки на бухту.Tempering is carried out at temperatures from 550°С to 720°С. Heat treatment at temperatures above 720°C can lead to partial transformation of martensite into austenite with a high carbon content. The formation of this component must be avoided as it tends to become brittle components, which can lead to reduced toughness and fatigue life. On the other hand, when tempering is performed at a temperature below 550°C, the process of restoring the damaged structure after hardening will not be complete. Accordingly, the viscosity may decrease again. It is necessary to carry out a tempering cycle at temperatures in the above range, which will allow obtaining the necessary mechanical properties. The minimum yield strength may vary from 80 thousand pounds/inch 2 to 140 thousand pounds/inch 2 . An appropriate steady state duration at a given temperature must be chosen to ensure a uniform distribution of carbide in the base metal area of the pipe and the weld area (linear resistance weld and joint between strips). In some cases, more than one cycle of austenitization, quenching and tempering may be performed to obtain the optimum combination of strength and toughness. After FBHT, the pipe can be subjected to grain size classification procedures to ensure that the specified tolerances for dimensions, stress relief and coiling are met.

Примеры:Examples:

Пример А: Выбор химического состава для улучшения прокаливаемостиExample A: Choice of Chemical Composition to Improve Hardenability

Как было сказано выше, микроструктура, соответствующая настоящему изобретению, по крайней мере на 90% состоит из отпущенного мартенсита и имеет равномерное распределение мелкозернистого карбида, остальная часть представляет собой бейнит. Данная микроструктура позволяет производить гибкие трубы с необходимым сочетанием высокой прочности, увеличенной низкоциклической усталостной долговечности и повышенным сопротивлением SSC.As mentioned above, the microstructure according to the present invention is at least 90% tempered martensite and has a uniform distribution of fine-grained carbide, the rest is bainite. This microstructure allows the production of coiled tubing with the desired combination of high strength, extended low cycle fatigue life and improved SSC resistance.

Отпущенный мартенсит можно получить за счет, по крайней мере, одного цикла термической обработки, содержащего закалку и отпуск, выполняемого после формования трубы с помощью контактной сварки. Термическая обработка может повторяться два или более раз, если нужно дополнительно снизить размер зерен для повышения сопротивления SSC. Это связано с тем, что последующие циклы аустенизации и закалки снижают не только размер бывшего аустенитного зерна, но и размеры блоков и групп мартенсита.The tempered martensite can be obtained by at least one heat treatment cycle comprising quenching and tempering performed after the tube is formed by resistance welding. The heat treatment may be repeated two or more times if the grain size needs to be further reduced to increase the SSC resistance. This is due to the fact that subsequent cycles of austenitization and hardening reduce not only the size of the former austenite grain, but also the size of blocks and groups of martensite.

Для получения целевой микроструктуры с хорошей прокаливаемостью необходимо, чтобы в конце закалки образовалось по крайней мере 90% мартенсита. Выбор соответствующего химического состава является важным для достижения данного объемного содержания мартенсита. Выбор подходящего состава стали основывался на результатах экспериментов, выполняемых с помощью термомеханического симулятора Gleeble® 3500. После этого для подтверждения результатов лабораторных исследований были проведены промышленные испытания.To obtain a target microstructure with good hardenability, it is necessary that at least 90% martensite is formed at the end of hardening. The choice of an appropriate chemical composition is important to achieve a given volume content of martensite. The selection of the appropriate steel composition was based on the results of experiments performed using the Gleeble® 3500 thermomechanical simulator. After that, industrial tests were carried out to confirm the results of laboratory studies.

В таблице А1 указаны некоторые химические составы стали, проанализированные в лаборатории. Для всех указанных химических составов были проведены дилатометрические испытания с помощью комплекса Gleeble®, что позволило построить графики превращения при непрерывном охлаждении (ССТ). Графики ССТ были использованы вместе с результатами металлографического анализа образцов, полученных с помощью моделирования, для определения минимальной скорости охлаждения, которая позволяет получить содержание мартенсита более 90%. Данная критическая скорость охлаждения, в основном, зависящая от химического состава стали, будет обозначена как CR90,Table A1 lists some of the chemical compositions of the steel analyzed in the laboratory. For all of these chemical compositions, dilatometric tests were carried out using the Gleeble® complex, which made it possible to plot the transformation under continuous cooling (CCT). The CCT plots were used in conjunction with the results of metallographic analysis of the simulation samples to determine the minimum cooling rate that allows a martensite content of more than 90%. This critical cooling rate, mainly depending on the chemical composition of the steel, will be designated as CR90,

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Таблица А1: Экспериментально полученные химические составы стали. Концентрации элементов приведены в процентах по весу (вес. %).Table A1: Experimentally obtained chemical compositions of steel. Element concentrations are given in percent by weight (wt %).

Примеры полученных графиков ССТ приведены на фиг. 1, 2. Во всех случаях для достижения низкой крупности аустенитных зерен (AGS) в 10-20 мкм аустенизация выполнялась при температуре 900-950°С. Типы стали STD1, STD2 и STD3 имеют химический состав, соответствующий указаниям спецификации API 5ST, но не соответствующий настоящему изобретению из-за низкого показателя добавки углерода (таблица А1). Критическая скорость охлаждения CR90 превышает 100°С/с в случае STD1 и STD2 и 50°С/с - для STD3.Examples of the resulting CCT plots are shown in FIG. 1, 2. In all cases, to achieve a low austenite grain size (AGS) of 10–20 µm, austenitization was performed at a temperature of 900–950°C. Steel grades STD1, STD2 and STD3 have a chemical composition according to API 5ST specifications, but not according to the present invention due to the low carbon addition rate (Table A1). The critical cooling rate of CR90 exceeds 100°C/s for STD1 and STD2 and 50°C/s for STD3.

На фиг. 1А-В показаны графики ССТ, соответствующие типам стали STD2 (А) и STD3 (В). Жирным указаны критические условия охлаждения для получения конечной микроструктуры, состоящей примерно на 90% из мартенсита, при этом остальная часть представляет собой бейнит. На фиг. 2А-В показаны графики ССТ, соответствующие типам стали BTi2 и CrMoBTi3. Жирным указаны критические условия охлаждения для получения конечной микроструктуры, состоящей примерно на 90% из мартенсита, при этом остальная часть представляет собой бейнит. Первый тип стали представляет собой сталь С-Mn, микролегированную с помощью B-Ti (см. таблицу A1). CrMoBTi2 представляет собой среднеуглеродистую сталь с добавками хрома и молибдена, также микролегированную с помощью B-Ti. Измеренные значения критической скорости охлаждения (соответствующие кривым охлаждения, которые выделены жирным на графиках ССТ) равны 25°С/с и 15°С/с для типов стали BTi2 г и CrMoBTi3 соответственно.In FIG. 1A-B show CCT graphs corresponding to steel types STD2 (A) and STD3 (B). Bold indicates critical cooling conditions to obtain a final microstructure of approximately 90% martensite with the remainder being bainite. In FIG. 2A-B show CCT graphs corresponding to steel types BTi 2 and CrMoBTi 3 . Bold indicates critical cooling conditions to obtain a final microstructure of approximately 90% martensite with the remainder being bainite. The first type of steel is C-Mn microalloyed with B-Ti (see Table A1). CrMoBTi2 is a medium carbon steel with chromium and molybdenum additions, also microalloyed with B-Ti. The measured critical cooling rates (corresponding to the cooling curves shown in bold in the CCT plots) are 25°C/s and 15°C/s for steel types BTi 2 g and CrMoBTi 3 , respectively.

На фиг. 3 показана средняя скорость охлаждения для труб, прошедших обработку с помощью промышленных закалочных головках (подача струй охлаждающей воды на наружную сторону трубы). Значения указаны в виде функции зависимости от толщины стенки трубы (WT). Заштрихованная область на графике соответствует диапазону значений толщины стенки, возникающему при использовании гибких труб. Следует понимать, что при выборе химического состава стали для получения содержания отпущенного мартенсита более 90%, критическая скорость охлаждения сплава должна быть равна или меньше 30°С/с.В противном случае, содержание бейнита превысит 10%, в результате стенка трубы будет больше (WT=0,3 дюйма) в указанных выше системах.In FIG. 3 shows the average cooling rate for pipes processed with industrial hardening heads (cooling water jets on the outside of the pipe). Values are given as a function of pipe wall thickness (WT). The shaded area on the graph corresponds to the range of wall thicknesses encountered when using coiled tubing. It should be understood that when choosing the chemical composition of the steel to obtain a tempered martensite content of more than 90%, the critical cooling rate of the alloy must be equal to or less than 30 ° C / s. Otherwise, the bainite content will exceed 10%, as a result, the pipe wall will be larger ( WT=0.3 inch) in the above systems.

Сталь типа STD1, STD2 и STD3 имеет критические скорости охлаждения выше 30°С/с, поэтому они не соответствуют настоящему изобретению. С другой стороны, прокаливаемость подходит для стали типа BTi2 и CrMoBTi3. Увеличение прокаливаемости обусловлено увеличенным содержанием углерода и добавкой B-Ti.Steel types STD1, STD2 and STD3 have critical cooling rates above 30°C/s, so they are not in accordance with the present invention. On the other hand, the hardenability is suitable for steel type BTi 2 and CrMoBTi 3 . The increase in hardenability is due to the increased carbon content and the addition of B-Ti.

В таблице А2 показаны значения критической скорости охлаждения, измеренные для типов стали из таблицы А1. Типы стали STD1, STD2 и STD3 имеют используемые в настоящее время химические составы для гибких труб классов 80, 90 и 110 и соответствуют требованиям спецификации API 5ST. Однако даже более высоколегированная сталь STD3 имеет критическую скорость охлаждения, позволяющую получить содержание отпущенного мартенсита в трубах выше 90% с нужной толщиной WT стенки. Следует понимать, что стандартные материалы не подходят для получения целевой микроструктуры, соответствующей настоящему изобретению, в связи с чем необходимо увеличить прокаливаемость стали. Основным элементом, влияющим на прокаливаемость низколегированной стали, является углерод. Таким образом, для получения критической скорости охлаждения, не превышающей 30°С/с, в данном случае пришлось увеличить содержание углерода, которое превышает максимальное значение, указанное в спецификации API 5ST (0,16% по весу). В данном варианте воплощения содержание углерода находится в диапазоне от 0,17% до 0,35% (максимальный уровень был выбран таким образом, чтобы гарантировать высокую свариваемость и вязкость). Как было сказано выше, содержание других элементов было изменено таким образом, чтобы CR90 была не менее 30°С/с.Table A2 shows the values of the critical cooling rate measured for steel types from table A1. Steel grades STD1, STD2 and STD3 have the currently used chemistry for Class 80, 90 and 110 coiled tubing and meet the requirements of the API 5ST specification. However, even the higher alloy STD3 steel has a critical cooling rate to achieve a tempered martensite content in pipes above 90% with the desired wall thickness WT. It should be understood that standard materials are not suitable for obtaining the desired microstructure according to the present invention, and therefore it is necessary to increase the hardenability of the steel. The main element affecting the hardenability of low-alloy steel is carbon. Thus, in order to obtain a critical cooling rate not exceeding 30°C/s, in this case it was necessary to increase the carbon content, which exceeds the maximum value specified in the API 5ST specification (0.16% by weight). In this embodiment, the carbon content is in the range of 0.17% to 0.35% (the maximum level was chosen to ensure high weldability and toughness). As mentioned above, the content of other elements was changed so that the CR90 was not less than 30°C/s.

Figure 00000003
Figure 00000003

Таблица А2: Критические значения скорости охлаждения для того, чтобы содержание мартенсита превышало 90% (CR90), соответствующие проанализированным типам стали. Значения получены с помощью диламетрических испытаний при использовании комплекса Gleeble® и металлографического анализа.Table A2: Critical cooling rates for the martensite content to exceed 90% (CR90) corresponding to the analyzed steel types. Values obtained by dimetric tests using the Gleeble® complex and metallographic analysis.

Ниже приведены указания по выбору соответствующего химического состава стали, которые были получены после анализа экспериментальных данных, представленных в таблице А2.Below are guidelines for choosing the appropriate chemical composition of the steel, which were obtained after analyzing the experimental data presented in table A2.

Сталь С-Mn: прокаливаемость, в основном, зависит от добавок углерода и марганца. Для достижения необходимой прокаливаемости можно использовать (примерно) 2% марганца, когда содержание углерода близко к нижнему пределу (сталь CMn1). Однако марганец представляет собой элемент, который создает зоны сильной ликвации, что может привести к снижению усталостной долговечности. Соответственно, величина добавки марганца снижается при увеличении содержания углерода. Например, при концентрации углерода около 0,25%, для достижения необходимой прокаливаемости достаточно использовать 1,6% марганца (сталь CMn2).C-Mn steel: hardenability mainly depends on the addition of carbon and manganese. To achieve the required hardenability, (approximately) 2% manganese can be used when the carbon content is close to the lower limit (CMn1 steel). However, manganese is an element that creates high segregation zones, which can lead to reduced fatigue life. Accordingly, the amount of manganese addition decreases with increasing carbon content. For example, at a carbon concentration of about 0.25%, it is sufficient to use 1.6% manganese (CMn2 steel) to achieve the required hardenability.

Сталь B-Ti: данные сплавы представляю собой простую углеродистую сталь, микролегированную с помощью бора и титана. За счет увеличения прокаливаемости, вызванного наличием бора, можно дополнительно снизить содержание марганца. При значении содержания углерода, близком к нижнему пределу, для достижения необходимой прокаливаемости достаточно использовать около 1,6% марганца. При концентрации углерода около 0,25%, для достижения необходимой прокаливаемости достаточно использовать 1,3% марганца (сталь BTi2).B-Ti Steel: These alloys are plain carbon steel microalloyed with boron and titanium. By increasing the hardenability caused by the presence of boron, the manganese content can be further reduced. With a value of carbon content close to the lower limit, it is sufficient to use about 1.6% manganese to achieve the required hardenability. At a carbon concentration of about 0.25%, 1.3% manganese (BTi 2 steel) is sufficient to achieve the required hardenability.

Сталь Cr-Мо: данный тип стали содержит добавки хрома и молибдена, которые позволяют увеличить стойкость к отпуску, что делает его подходящим для получения сверхвысокопрочных классов стали. Кроме того, хром и молибден представляют собой элементы, увеличивающие прокаливаемость; что позволяет дополнительно снизить величину добавки марганца. Однако хром и молибден являются дорогостоящими добавками и снижают обрабатываемость стали в горячем состоянии, их максимальное содержание ограничивается значениями 1% и 0,5% соответственно. В одном примере при значении содержания углерода, близком к нижнему пределу, для достижения CR90 (CrMo1) можно использовать около 1% марганца. Если сталь также микролегирована с помощью B-Ti можно дополнительно уменьшить содержание марганца до 0,6% (CrMoBTi1).Cr-Mo steel: This type of steel contains chromium and molybdenum additives that increase temper resistance, making it suitable for ultra-high strength steel grades. In addition, chromium and molybdenum are elements that increase hardenability; which makes it possible to further reduce the amount of manganese addition. However, chromium and molybdenum are expensive additives and reduce the hot workability of steel, their maximum content is limited to 1% and 0.5%, respectively. In one example, when the carbon content is close to the lower limit, about 1% manganese can be used to achieve CR90 (CrMo1). If the steel is also microalloyed with B-Ti, the manganese content can be further reduced to 0.6% (CrMoBTi1).

Пример В: Выбор химического состава для различных классов гибких труб Для анализа отпуска стали представленные в таблице А1 значения были использованы при моделировании промышленной термической обработки с помощью комплекса Gleeble®. Моделирование заключалось в аустенизации при 900-950°С, закалке при 30°С/с и отпуске. Что касается типов стали STD1, STD2 и STD3, для получения содержания мартенсита не менее 90% во время закалки была использована более высокая скорость охлаждения. Для типов STD1 и STD2 была использована скорость закалки около 150°С/с, а сталь STD3 охлаждалась со скоростью 50°С/с. Подобных повышенных значений скорости охлаждения можно достичь в небольших образцах при использовании комплекса Gleeble® и наружном водяном охлаждении. После закалки образцы были отпущены с помощью двух типов циклов:Example B: Choice of Chemical Composition for Different Classes of Coiled Tubing For tempering analysis, the values presented in Table A1 were used in an industrial heat treatment simulation using Gleeble®. Modeling consisted of austenitization at 900–950°C, quenching at 30°C/s, and tempering. With regard to steel types STD1, STD2 and STD3, a higher cooling rate was used to obtain a martensite content of at least 90% during quenching. For types STD1 and STD2, a hardening rate of about 150°C/s was used, and steel STD3 was cooled at a rate of 50°C/s. Similar increased cooling rates can be achieved in small samples using the Gleeble® complex and external water cooling. After quenching, the samples were tempered using two types of cycles:

- амплитудный цикл: нагрев со скоростью 50°С/с до максимальной температуры (Tmax), которая может находиться в диапазоне от 550°С до 720°С. Охлаждение производится со скоростью около 1,5°С/с до комнатной температуры. Данные циклы были предназначены для моделирования реальных условий отпуска в индукционных печах, которые отличатся высокой скоростью нагрева, отсутствием времени выдержки при максимальной температуре и использованием воздушного охлаждения,- amplitude cycle: heating at a rate of 50°C/s to a maximum temperature (Tmax), which can be in the range from 550°C to 720°C. Cooling is carried out at a rate of about 1.5°C/s to room temperature. These cycles were designed to simulate real tempering conditions in induction furnaces, which are characterized by high heating rates, no holding time at maximum temperature, and the use of air cooling,

- изотермический цикл: нагрев со скоростью 50°С/с до 710°С, выдержка при температуре в течение некоторого времени, от 1 минуты до 1 часа, и охлаждение со скоростью около 1,5°С/с. Данный цикл был использован для моделирования отпуска в промышленных линиях с несколькими индукторами для выдержки или с туннельной печью.- isothermal cycle: heating at a rate of 50°C/s to 710°C, holding at a temperature for some time, from 1 minute to 1 hour, and cooling at a rate of about 1.5°C/s. This cycle has been used to simulate tempering in industrial lines with multiple soaking inductors or with a tunnel kiln.

Во всех случаях температура отпуска находится в диапазоне от 550°С до 720°С. Температуры выше 720°С не рассматривались, поскольку в этом случае происходит нежелательная повторная аустенизации. С другой стороны, при выполнении отпуска при температуре ниже 550°С невозможно полностью выполнить восстановление дислоцированной структуры, а в материале появляются хрупкие составляющие, которые могут снизить усталостную долговечность.In all cases, the tempering temperature is in the range from 550°C to 720°C. Temperatures above 720° C. were not considered, since undesired re-austenization occurs in this case. On the other hand, when tempering is carried out at a temperature below 550°C, it is not possible to completely restore the dislocated structure, and brittle components appear in the material, which can reduce fatigue life.

Амплитудные циклы отпуска являются предпочтительными за счет снижения длины линии и повышения производительности. Таким образом, возможность получения заданного качества с конкретным химическим составом стали была, в основном, определена по кривой отпуска, позволяющей использовать данный тип циклов. Если после амплитудного отпуска при 720°С прочность остается высокой для используемого класса стали, можно выполнить выдержку при максимальной температуре. Однако при увеличении длительности выдержки, может понадобиться более крупная, дорогостоящая и менее производительная промышленная линия.Amplitude tempering cycles are preferred due to line length reduction and productivity increase. Thus, the possibility of obtaining a given quality with a particular chemical composition of the steel was mainly determined by the tempering curve, which allows the use of this type of cycles. If, after amplitude tempering at 720°C, the strength remains high for the grade of steel used, holding at the maximum temperature can be performed. However, as the exposure time increases, a larger, more expensive, and less productive production line may be needed.

На фиг. 4 (вставка слева) показана кривая отпуска для стали BTi2. Прочность на разрыв показана в виде функции зависимости от максимальной температуры отпуска. При моделировании были использованы амплитудные термические циклы. На фигуре видно, что сталь классов 90-125 может быть получена за счет изменения максимальной пиковой температуры примерно с 710°С до 575°С соответственно. При таком химическом составе невозможно получить предел текучести 140 тыс. фунтов/дюйм2 без снижения температуры отпуска ниже 550°С. Что касается классов стали с меньшим пределом текучести, для получения класса 80 необходимо выполнить выдержку при 710°С в течение 3 минут (вставка в правой части с фиг. 4).In FIG. 4 (left inset) shows the tempering curve for BTi 2 steel. Tensile strength is shown as a function of maximum tempering temperature. Amplitude thermal cycles were used in modeling. The figure shows that steel grades 90-125 can be obtained by changing the maximum peak temperature from about 710°C to 575°C, respectively. With this chemical composition, it is impossible to obtain a yield strength of 140 thousand psi without lowering the tempering temperature below 550°C. With regard to steel grades with a lower yield strength, to obtain grade 80, it is necessary to hold at 710°C for 3 minutes (inset on the right side of Fig. 4).

Таблица В1 была составлена на основе результатов, полученных с помощью моделирования на комплексе Gleeble®. В данной таблице для каждого проанализированного типа стали указана возможность производства стали различных классов с минимальным пределом текучести от 80 тыс. фунтов/дюйм2 до 140 тыс. фунтов/дюйм2. Например, для BTi2 с помощью амплитудных циклов отпуска можно получить сталь классов 90-125. Однако для стали класса 80 можно выполнить 2-хминутную выдержку при температуре 720°С, в связи с чем в соответствующей ячейке стоит слово «выдержка».Table B1 was compiled based on the results obtained using the simulation on the Gleeble® complex. In this table, for each type of steel analyzed, the possibility of producing steel of various grades with a minimum yield strength from 80 thousand psi 2 to 140 thousand psi 2 is indicated. For example, for BTi 2, steel grades 90-125 can be obtained using amplitude tempering cycles. However, for grade 80 steel, a 2-minute hold at 720°C can be performed, and therefore the word “hold” is in the corresponding cell.

Figure 00000004
Figure 00000004

Таблица В1: Возможность промышленного производства стали классов 80-140 с помощью проанализированных химических составов стали. Если в ячейке указано слово «выдержка», это означает, что необходимо выполнить выдержку при температуре 720°С в течение 1 минуты для получения указанного класса стали.Table B1: Possibility of industrial production of steel grades 80-140 using the analyzed steel chemistry. If the cell contains the word "exposure", this means that it is necessary to perform an exposure at a temperature of 720 ° C for 1 minute to obtain the specified steel grade.

По полученным результатам становится ясно, что для получения стали более высокого класса необходимо использовать добавки углерода и хрома с молибденом. В частности, из-за низкого содержания углерода с помощью стандартных химических составов, соответствующих требованиям спецификации API5ST, невозможно получить сталь класса 140. С другой стороны, для получения стали класса 80 с бедным химическим составом и низким содержанием углерода лучше всего не использовать добавки хрома и молибдена. В данном случае для получения хорошей прокаливаемости можно использовать микролегирующие добавки B-Ti (например, химический состав BTi1 является подходящей альтернативой).Based on the results obtained, it becomes clear that in order to obtain a higher class steel, it is necessary to use additives of carbon and chromium with molybdenum. In particular, due to the low carbon content, it is not possible to obtain grade 140 steel using standard API5ST specification chemistries. On the other hand, it is best not to use chromium additives and molybdenum. In this case, B-Ti microalloys can be used to obtain good hardenability (for example, BTi 1 chemistry is a suitable alternative).

Необходимо отметить, что для производства мартенситных структур в стандартных типах стали (STD1, STD2 и STD3) в лаборатории пришлось использовать более высокую скорость закалки, чем может быть достигнуто в стане. Соответственно, если ограничить скорость охлаждения значениями, достижимыми в промышленных условиях, при использовании стандартной стали и процедуры FBHT нельзя будет получить ни одну из марок гибких труб.It should be noted that in order to produce martensitic structures in standard steels (STD1, STD2 and STD3) in the laboratory, it was necessary to use a higher quenching rate than can be achieved in the mill. Accordingly, if the cooling rate is limited to values achievable in industrial conditions, using standard steel and the FBHT procedure, it will not be possible to obtain any of the grades of flexible pipes.

Пример С: Выбор химического состава для снижения негативного влияния ликвации, происходящей во время затвердеванияExample C: Choice of Chemical Composition to Reduce the Negative Effects of Segregation Occurring During Solidification

Во время затвердевания стали легирующие элементы имеют тенденцию оставаться растворенными в жидкости за счет повышенной способности к растворению по сравнению с твердыми частицами (например, ферритом и аустенитом). После затвердевания насыщенные раствором области образуют две зоны неоднородных химических составов: зона микроликвации и зона макроликвации.During the solidification of the steel, the alloying elements tend to remain dissolved in the liquid due to the increased dissolution ability compared to solid particles (eg, ferrite and austenite). After solidification, the areas saturated with the solution form two zones of heterogeneous chemical compositions: the microsegregation zone and the macrosegregation zone.

Микроликвация возникает в результате замерзания жидкости, насыщенной раствором, в междендритном пространстве. Подобное явление не является основной проблемой, поскольку влияние микроликвации может быть устранено во время последующей горячей обработки. С другой стороны, макроликвация представляет собой неоднородность химического состава большего масштаба в литой заготовке. Ее невозможно полностью устранить за счет выдержки при высокой температуре и (или) горячей обработки. С точки зрения настоящего изобретения интерес представляет ситуация, в которой происходит литье неразрезной плиты, что приводит к образованию центральной ликвационной полосы.Microsegregation occurs as a result of freezing of a liquid saturated with a solution in the interdendritic space. This phenomenon is not a major problem since the effect of microsegregation can be eliminated during subsequent hot working. On the other hand, macrosegregation is a larger scale chemical composition heterogeneity in a cast billet. It cannot be completely eliminated by exposure to high temperatures and/or hot working. From the point of view of the present invention, of interest is the situation in which a continuous plate is cast, which leads to the formation of a central segregation band.

Необходимо избегать образования центральной ликвационной полосы, поскольку:The formation of a central segregation band should be avoided because:

- в результате сварочных работ (при создании углового шва и шва контактной сварки, см. пример с фиг. 5 А-В) в данной области могут образовываться хрупкие составляющие в виде неотпущенного мартенсита. Такие нежелательные компоненты можно устранить во время последующей термической обработки всего корпуса. Однако при изгибании, выполняемом между сваркой и термической обработки, может произойти пластическая деформация, являющаяся дефектом промышленного производства;- as a result of welding (when creating a fillet weld and a contact weld, see the example from Fig. 5 A-B), brittle components in the form of untempered martensite can form in this area. Such undesirable components can be eliminated during the subsequent heat treatment of the entire body. However, when bending between welding and heat treatment, plastic deformation may occur, which is a manufacturing defect;

- после FBHT оставшаяся часть центральной ликвационной полосе представляет собой область обогащенная растворами замещения (например, марганец, кремний, молибден) с более высокой плотностью крупнозернистых карбидов по сравнению с остальной частью материала. Данная область является чувствительной к образованию трещин во время низкоцикличной усталости, что видно на фиг. 6-7. Также на фигурах видны полосы ликвации, которые связаны с низким сопротивлением SSC.- after FBHT, the remaining part of the central segregation band is an area enriched in substitutional solutions (eg manganese, silicon, molybdenum) with a higher density of coarse-grained carbides compared to the rest of the material. This region is susceptible to cracking during low cycle fatigue as seen in FIG. 6-7. The figures also show segregation bands, which are associated with low SSC resistance.

Несмотря на то, что избежать макроликвации нельзя, ее негативное влияние на вязкость, усталостную долговечность и сопротивление SSC можно снизить при помощи выбора соответствующего химического состава стали.Although macrosegregation cannot be avoided, its negative effect on toughness, fatigue life and SSC resistance can be reduced by selecting the appropriate steel chemistry.

На основе результатов измерений EDX (энергодисперсионное рентгеновское излучение), соответствующих широкому диапазону химических составов стали, для центральной ликвационной полосе были получены коэффициенты насыщения для различных легирующих элементов. Результаты представлены в таблице С1. Коэффициенты насыщения (EF) представляют собой соотношения между концентрацией каждого элемента на центральной полосе и средним значением в матрице. Данные значения, в основном, зависят от коэффициента термодинамического разделения между жидкостью и твердыми веществами; а также от диффузионных способностей во время затвердевания.Based on the results of measurements of EDX (energy dispersive x-ray radiation), corresponding to a wide range of chemical compositions of steel, saturation factors for various alloying elements were obtained for the central segregation band. The results are presented in Table C1. Saturation factors (EF) are the ratios between the concentration of each element in the central band and the average value in the matrix. These values mainly depend on the coefficient of thermodynamic separation between liquid and solids; as well as from diffusion abilities during hardening.

Figure 00000005
Figure 00000005

Таблица С1: Коэффициенты насыщения (EF) для центральной ликвационной полосы, соответствующие различным замещающим легирующим элементам.Table C1: Saturation factors (EF) for the center segregation band corresponding to different substituting alloying elements.

Из таблицы С1 явно видно, что некоторые элементы имеют сильную тенденцию к ликвации во время затвердевания, например, кремний и медь. С другой стороны, хром и никель имеют низкие коэффициенты насыщения. Никель является дорогостоящей добавкой, однако, если нужно увеличить прокаливаемость и (или) стойкость к отпуску без образования больших зон ликвации, можно использовать хром.Table C1 clearly shows that some elements have a strong tendency to segregate during solidification, such as silicon and copper. On the other hand, chromium and nickel have low saturation factors. Nickel is an expensive additive, however, if hardenability and/or temper resistance is to be increased without large segregation zones, chromium can be used.

Коэффициенты насыщения позволяют определить степень увеличении концентрации, которую можно ожидать от каждого элемента на центральной ликвационной полосе. Однако не все эти элементы имеют одинаковое влияние на тенденцию материала к образованию хрупких составляющих во время сварки или термической обработки. Очевидно, что чем выше увеличение прокаливаемости, тем выше тенденция к образованию хрупких составляющих во время обработки. Важно отметить, что элементы с высокими коэффициентами диффузии, например, углерод и бор, могут расслаиваться во время затвердевания и становиться однородными во время горячей прокатки. Таким образом, они не склонны образовывать хрупкие составляющие, локализованные на полосе ликвации.Saturation factors allow you to determine the degree of concentration increase that can be expected from each element in the central segregation band. However, not all of these elements have the same effect on the material's tendency to form brittle components during welding or heat treatment. Obviously, the higher the increase in hardenability, the higher the tendency for brittle components to form during processing. It is important to note that elements with high diffusion coefficients, such as carbon and boron, can delaminate during solidification and become homogeneous during hot rolling. Thus, they do not tend to form brittle components localized on the segregation band.

Проанализировав графики ССТ (пример А), можно сделать вывод о том, что марганец приводит к сильнейшему увеличению прокаливаемости. Это не зависит от углерода и бора, которых нет в больших зонах ликвации после горячей прокатки. С другой стороны, кремний и медь, которые имеют сильную тенденцию к ликвации, не играют особого влияния на прокаливаемость. Из-за высокого коэффициента насыщения и сильного влияния на прокаливаемость содержание марганца должно быть максимально снижено при попытке устранить негативное влияние на макроликвацию с помощью снижения низкоцикличной усталости.After analyzing the CCT graphs (example A), we can conclude that manganese leads to a strong increase in hardenability. This is independent of carbon and boron, which are not present in large segregation zones after hot rolling. On the other hand, silicon and copper, which have a strong segregation tendency, do not have much effect on the hardenability. Due to the high saturation factor and the strong effect on hardenability, the manganese content must be reduced as much as possible when attempting to eliminate the negative effect on macrosegregation by reducing low cycle fatigue.

Обычно в сталь добавляют большое количество марганца из-за его влияния на прокаливаемость. В соответствии с настоящим изобретением прокаливаемость, в основном, достигается за счет более высокого добавления углерода, за счет чего можно снизить концентрацию марганца. Дополнительное снижение содержания марганца достигается за счет добавок бора и (или) хрома. В таблице С2 приведены примеры, в которых критическая скорость охлаждения (CR90) для различных типов стали взята из графиков ССТ (данные предыдущего примера А). Для достижения прокаливаемости стали с содержанием углерода около 0,25% количество марганца может быть снижено с 1,6% до 1,3% за счет добавления бора и до 0,4% за счет использования Сг-Мо.Usually, a large amount of manganese is added to steel due to its effect on hardenability. In accordance with the present invention, hardenability is mainly achieved by a higher addition of carbon, whereby the concentration of manganese can be reduced. An additional reduction in the manganese content is achieved by adding boron and (or) chromium. Table C2 shows examples in which the critical cooling rate (CR90) for various types of steel is taken from the CCT charts (data from the previous example A). To achieve hardenability of steel with a carbon content of about 0.25%, the amount of manganese can be reduced from 1.6% to 1.3% by adding boron and to 0.4% by using Cr-Mo.

Figure 00000006
Figure 00000006

Таблица С2: критическая скорость охлаждения для обеспечения содержания мартенсита более 90% (CR90), измеренного для анализируемого типа стали. Значения были определены с помощью дилатометрических испытаний и металлографического анализа с использованием комплекса Gleeble®.Table C2: Critical cooling rate to ensure a martensite content of more than 90% (CR90) measured for the analyzed steel type. Values were determined by dilatometric testing and metallographic analysis using the Gleeble® package.

Пример D: Однородность микроструктурыExample D: Uniformity of the microstructure

Как было сказано выше, усталостная долговечность гибкого трубопровода сильно зависит от таких микроскопических особенностей, как микроструктурная неоднородность. Сочетание мягких и твердых структурных составляющих позволяет локализовать пластическую деформацию, которая является основной причиной образования и распространения трещин. В данном разделе будут сравниваться микроструктура гибкого трубопровода, полученная с помощью стандартного способа производства с использованием химических составов, соответствующих требованиям спецификации API 5ST, и микроструктура, полученная с использованием химических составов и условий обработки, соответствующих настоящему документу.As mentioned above, the fatigue life of a flexible conduit is highly dependent on microscopic features such as microstructural heterogeneity. The combination of soft and hard structural components makes it possible to localize plastic deformation, which is the main cause of the formation and propagation of cracks. This section will compare the microstructure of flexible conduit obtained using a standard manufacturing method using chemistries conforming to API 5ST specification and microstructure obtained using chemistries and processing conditions conforming to this document.

В качестве стандартного материала был использован стандартный гибкий трубопровод из стали класса 110 (с пределом текучести от 110 тыс. фунтов/дюйм2 до 120 тыс. фунтов/дюйм2) с химическим составом под названием STD2 из таблицы А1, который соответствует спецификации API 5ST. Данный стандартный материал сравнивался с гибкими трубопроводами того же класса, произведенными с помощью химического состава BTi2 с использованием FBHT.The reference material used was standard 110 grade steel flexible tubing (yield strength 110 ksi to 120 ksi ) with a chemistry named STD2 from Table A1, which complies with API 5ST specification. This reference material has been compared to the same class of flexible tubing produced with BTi 2 chemistry using FBHT.

При данном сравнении были учтены различные участки труб:In this comparison, various pipe sections were taken into account:

- основной металл (ВМ): микроструктура гибкого трубопровода, расположенная отдельно от линейного шва контактной сварки и углового шва, при этом под словом «отдельно» понимается, что она не входит в зону термического влияния (HAZ), образующейся при сварке любого типа и возможно используемой термической обработке после сварки (PWHT);- base metal (BM): the microstructure of the flexible pipeline, located separately from the linear resistance weld and fillet weld, while the word "separate" means that it is not included in the heat-affected zone (HAZ) formed during welding of any type and possibly post-weld heat treatment (PWHT) used;

- угловой шов (BW): микроструктурная область, соответствующая месту соединения полос, которая может быть получена с помощью плазменной дуговой сварки (PAW), сварки трением с перемешиванием (FSW) или любой другой технологии сварки. В данной области также есть соответствующая зона термического влияния, образующаяся во время сварки и PWHT;fillet weld (BW): microstructural area corresponding to the junction of the strips, which can be obtained using plasma arc welding (PAW), friction stir welding (FSW) or any other welding technology. This area also has a corresponding heat affected zone generated during welding and PWHT;

- линейный шов контактной сварки: микроструктура, образующаяся с помощью продольной контактной сварки во время формования труб и локализованной PWHT, которая в общем случае представляет собой отжиг зоны шва. Как и в предыдущих случаях, данная область также включает в себя соответствующую зону термического влияния.- linear resistance weld: a microstructure formed by longitudinal resistance welding during pipe forming and localized PWHT, which in general is the annealing of the weld zone. As in the previous cases, this area also includes the corresponding heat-affected zone.

На фиг. 8А-В изображена микроструктура основного металла, соответствующая стандартной гибкой трубе (А), и микроструктура, полученная в соответствии с настоящим изобретением (В). В первом случае видна ферритовая основа с мелкозернистым распределением карбидов. Данная матрица и мелкозернистая структура образуются в результате контролируемой горячей прокатки. Микроструктура, полученная в соответствии с настоящим изобретением (фиг. 8В), в основном, состоит из отпущенного мартенсита. В данном случае объемное содержание бейнита ниже 5%. Структура отпущенного мартенсита также имеет мелкозернистое распределение карбидов железа в ферритной основе. Основная разница между стандартной и новой структурами относится к морфологии ферритных зерен и субзерен и к концентрации дислокаций. Однако с точки зрения измельчения и однородности обе структуры похожи.In FIG. 8A-B show a base metal microstructure corresponding to a standard coiled tubing (A) and a microstructure obtained in accordance with the present invention (B). In the first case, a ferrite base with a fine-grained distribution of carbides is visible. This matrix and fine-grained structure are formed as a result of controlled hot rolling. The microstructure obtained in accordance with the present invention (FIG. 8B) mainly consists of tempered martensite. In this case, the volume content of bainite is below 5%. The tempered martensite structure also has a fine-grained distribution of iron carbides in the ferritic matrix. The main difference between the standard and new structures relates to the morphology of the ferrite grains and subgrains and to the concentration of dislocations. However, in terms of refinement and uniformity, both structures are similar.

На фиг. 9А-В показаны снимки, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа, соответствующие линейным швам контактной сварки. Видно, что в стандартной структуре появляется две структурных составляющих: мягкие ферритные зерна и твердые блоки, состоящие из смеси троостита, мартенсита и небольшого количества остаточного аустенита. В данной структуре пластичная деформация локализована в феррите, а трещины могут образовываться и распространяться в соседних хрупких составляющих (в неотпущенном мартенсите и высокоуглеродистом остаточном аустените). С другой стороны, микроструктура линейного шва контактной сварки, полученная с помощью химического состава и условий обработки, указанных в настоящем документе, является однородной и очень похожей на соответствующую структуру основного металла.In FIG. 9A-B show scanned electron microscope images corresponding to linear resistance welds. It can be seen that two structural components appear in the standard structure: soft ferrite grains and hard blocks consisting of a mixture of troostite, martensite and a small amount of retained austenite. In this structure, plastic deformation is localized in ferrite, and cracks can form and propagate in neighboring brittle components (in untempered martensite and high-carbon retained austenite). On the other hand, the microstructure of a linear resistance weld obtained with the chemical composition and processing conditions specified herein is uniform and very similar to the corresponding structure of the base metal.

На фиг. 10А-В представлены микроструктуры, соответствующие зоне HAZ при контактной сварке. В стандартном материале видны признаки наличия остатков центральной ликвационной полосы, которая частично превращается в неотпущенный мартенсит после отжига зоны шва. Также видны хрупкие составляющие, локализованные вдоль линейного шва контактной сварки, при этом во время обработки может происходить образование и распространение трещин. Риск появления дефекта возрастает по сравнению с предыдущим случаем из-за большего размера упомянутых выше составляющих. С другой стороны, в гибком трубопроводе, прошедшем закалку и отпуск, структура рядом с линейным швом контактной сварки является однородной, при этом остатки центральной ликвационной полосы не наблюдаются.In FIG. 10A-B show microstructures corresponding to the HAZ zone in resistance welding. In the standard material, there are signs of the presence of remnants of the central segregation band, which partially turns into untempered martensite after annealing the weld zone. Brittle components are also visible, localized along the linear resistance welding seam, while the formation and propagation of cracks can occur during processing. The risk of a defect increases compared to the previous case due to the larger size of the components mentioned above. On the other hand, in the quenched and tempered flexible pipeline, the structure next to the linear resistance weld is homogeneous, while the remains of the central segregation band are not observed.

На фиг. 11А-В представлено несколько снимков, полученных с помощью сканирующего электронного микроскопа, которые соответствуют зоне HAZ углового шва как в стандартной гибкой трубе, так и в трубе, изготовленной в соответствии с настоящим изобретением. У стандартных материалов микроструктура данной зоны очень сильно отличается от микроструктуры основного металла (ВМ). Она, в основном, состоит из верхнего бейнита и имеет большую крупность зерен (50 микрон, а не менее 15 микрон для ВМ). Данный тип крупнозернистой структуры не подходит для низкоцикличной усталости из-за легкого распространения трещин вдоль реек бейнита. На фиг 12 представлен пример усталостных трещин, проходящих в области крупнозернистого бейнита в угловом шве. Это вторичные трещины, расположенные рядом с областью основного дефекта, появляющегося во время обработки стандартного гибкого трубопровода класса 110.In FIG. 11A-B are several scanning electron microscope images that correspond to the fillet weld HAZ in both standard coiled tubing and tubing made in accordance with the present invention. For standard materials, the microstructure of this zone is very different from the microstructure of the base metal (VM). It mainly consists of upper bainite and has a large grain size (50 microns, and not less than 15 microns for VM). This type of coarse grain structure is not suitable for low cycle fatigue due to the easy propagation of cracks along the bainite laths. FIG. 12 shows an example of fatigue cracks running in the region of coarse bainite in a fillet weld. These are secondary cracks located near the area of the main defect that appears during the processing of standard class 110 flexible conduit.

С другой стороны, микроструктура углового шва в настоящем изобретении также очень похожа на микроструктуру, соответствующую основному металлу. При этом зерна верхнего бейнита не видны. Необходимо заметить, что некоторое количество бейнита может образоваться после термической обработки всего корпуса, но за счет выбора подходящих условий обработки и химического состава соответствующее объемное содержание данной составляющей будет ниже 10%. В этом заключается основная причина достижения хорошей прокаливаемости изделий с химическими составами, описанными в настоящем документе. Кроме того, из-за верхнего предела температуры аустенизации конечная крупность зерен мала (менее 20 микрон) по сравнению с большими бейнитными рейками, что позволяет полностью исключить распространение трещин.On the other hand, the microstructure of the fillet weld in the present invention is also very similar to that of the base metal. In this case, grains of upper bainite are not visible. It should be noted that some amount of bainite may be formed after heat treatment of the whole body, but due to the choice of suitable processing conditions and chemical composition, the corresponding volume content of this component will be below 10%. This is the main reason for achieving good hardenability of products with the chemistries described herein. In addition, due to the upper limit of the austenitization temperature, the final grain size is small (less than 20 microns) compared to large bainite laths, which completely eliminates the propagation of cracks.

Другие примеры микроструктурной однородности, достигаемые за счет сочетания химического состава стали и условий обработки, соответствующих настоящему изобретению, представлены на фиг. 13, 14. На фиг. 13 показано стандартное изменение твердости в области углового шва для гибких труб, произведенных стандартным образом, по сравнению с трубами, полученными с помощью нового химического состава и процедуры производства. Очевидно, что при использовании данного изобретения изменение твердости значительно снижается. Как следствие, тенденция материала собирать деформации в локализованных местах (в данном случае в зоне HAZ углового шва) также снижается, а также повышается усталостная долговечность.Other examples of microstructural uniformity achieved by combining steel chemistry and processing conditions according to the present invention are shown in FIGS. 13, 14. In Figs. 13 shows the standard change in fillet weld hardness for coiled tubing manufactured in the standard manner compared to tubing produced using a new chemistry and manufacturing procedure. Obviously, when using this invention, the change in hardness is significantly reduced. As a consequence, the tendency of the material to collect deformations at localized locations (in this case, the fillet weld HAZ) is also reduced, and fatigue life is increased.

На фиг. 14А-В показаны некоторые микроструктуры, соответствующие пересечению углового шва и линейного шва контактной сварки. Очевидно, что при использовании стандартной процедуры достигается большая микроструктурная неоднородность. Данная неоднородность успешно устраняется за счет химического состава и условий обработки, соответствующих настоящему изобретению.In FIG. 14A-B show some microstructures corresponding to the intersection of a fillet weld and a resistance welding line weld. Obviously, when using the standard procedure, a large microstructural inhomogeneity is achieved. This heterogeneity is successfully eliminated due to the chemical composition and processing conditions corresponding to the present invention.

Пример Е: испытания гибкой трубы на усталостьExample E: Coiled Tubing Fatigue Test

В лаборатории была проведена серия испытаний, направленных на сравнение характеристик гибкого трубопровода, полученного в соответствии с настоящим изобретением, с характеристиками стандартных изделий. Образцы гибкой трубы были проверены на установке испытания долговечности, который схематически показан на фиг. 15. Данная установка может имитировать деформации изгиба во время намотки и размотки, создавая при этом внутреннее давление. Таким образом, данные испытания позволяют ранжировать материалы по низкоцикличной долговечности, близкой к реальным условиям эксплуатации.A series of tests were carried out in the laboratory to compare the characteristics of the flexible conduit produced in accordance with the present invention with the characteristics of standard products. Coiled tubing specimens were tested in a durability test facility, which is shown schematically in FIG. 15. This machine can simulate bending deformations during winding and unwinding while generating internal pressure. Thus, these tests make it possible to rank materials in terms of low-cycle durability close to real operating conditions.

Во время испытания долговечность образцов (трубы длиной 5 или 6 футов) фиксируются с одного конца, при этом к противоположному концу прилагается противодействующая сила, создаваемая гидравлическим приводом. Циклы деформации, создаваемые во время испытаний, за счет изгибания образцов вокруг изогнутого дорна постоянного радиуса, после чего происходит выпрямление в обратную сторону. К концам образца привариваются металлические заглушки, соединенные с гидравлическим насосом, что позволяет периодически выполнять наполнение образца водой при постоянном внутреннем давлении до его разрыва. Испытание завершается при обнаружении падения внутреннего давления из-за распространения трещин по стенке.During the endurance test, specimens (pipes 5 or 6 feet long) are fixed at one end with a hydraulically actuated counter force applied to the opposite end. Deformation cycles created during testing by bending specimens around a bent mandrel of constant radius, followed by straightening in the opposite direction. Metal plugs are welded to the ends of the sample and connected to a hydraulic pump, which makes it possible to periodically fill the sample with water at a constant internal pressure until it bursts. The test ends when a drop in internal pressure is detected due to crack propagation along the wall.

Испытания проводились на гибких трубопроводах с различными химическими составами и классами, как показано в таблице Е1. Геометрическая форма трубы во всех случаях одинакова (OD 2ʺ, WT 0,19ʺ). STD1, STD2 и STD3 представляют собой типы стали, соответствующие предельным значениям, указанным в спецификации API 5ST, и изготовленные в соответствии со стандартной процедурой. BTi1, BTi2 и CrMoBTi4 представляют собой химические составы, выбранные и выполненные в соответствии с настоящим изобретением. Необходимо отметить, что сталь CrMoBTi4 была использована для производства двух нестандартных классов с минимальными пределами текучести 125 тыс. фунтов/дюйм2 и 140 тыс. фунтов/дюйм2 (самое высокое значение, описанное в спецификации API 5ST, имеет SMYS, равное 110 тыс. фунтов/дюйм2). Испытания проводились с секциями труб с или без углового шва (во всех случаях в образцах был продольный линейный шов контактной сварки). Суровость условий испытаний, в основном, зависела от двух параметров: радиуса изгиба и внутреннего давления. В данном случае радиус изгиба был равен 48 дюймам, что соответствует пластичной деформации около 2%. Значения внутреннего давления были приняты равными 1600 фунтов/дюйм2 и 13500 фунтов/дюйм2, что позволяет получить кольцевые напряжения в диапазоне от (приблизительно) 10% до 60% от минимального предела текучести для данных классов.The tests were carried out on flexible pipes with various chemical compositions and classes, as shown in Table E1. The geometric shape of the pipe is the same in all cases (OD 2ʺ, WT 0.19ʺ). STD1, STD2 and STD3 are steel grades meeting the limits specified in the API 5ST specification and manufactured according to a standard procedure. BTi 1 , BTi 2 and CrMoBTi 4 are chemical compositions selected and made in accordance with the present invention. It should be noted that CrMoBTi 4 steel was used to produce two non-standard grades with minimum yield strengths of 125 ksi and 140 ksi (the highest value described in the API 5ST specification has an SMYS of 110 ksi ). .lb/in 2 ). The tests were carried out with pipe sections with or without a fillet weld (in all cases, the samples had a longitudinal linear resistance weld). The severity of the test conditions mainly depended on two parameters: bending radius and internal pressure. In this case, the bend radius was 48 inches, which corresponds to a plastic deformation of about 2%. The internal pressure values were assumed to be 1600 psi and 13500 psi 2 , resulting in hoop stresses ranging from (approximately) 10% to 60% of the minimum yield strength for these classes.

Figure 00000007
Figure 00000007

Таблица Е1: Химические составы стали и классы гибких труб, проанализированных во время данного испытания.Table E1: Steel chemistry and grades of flexible pipes analyzed during this test.

На фиг. 16 представлены некоторые результаты, касающиеся сравнения усталостной долговечности, полученной в образцах с или без углового шва (BW). Указанные на фигуре значения представляют собой средние значения, полученные при испытании стандартных и нестандартных классов гибких труб. При использовании стандартного материала наблюдается заметное снижение усталостной долговечности в случае наличия углового шва в образцах. С другой стороны, гибкие трубы, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, не имеют значительных изменений усталостной долговечности при выполнении испытаний на образцах с BW. Это является следствием однородности структуры, которая практически не имеет различий в механических свойствах для основного металла, линейного шва контактной сварки и углового шва.In FIG. 16 presents some results regarding the comparison of fatigue life obtained in specimens with or without fillet weld (BW). The values indicated in the figure are the average values obtained from testing standard and non-standard classes of flexible pipes. When using a standard material, there is a noticeable reduction in fatigue life in the case of a fillet weld in the samples. On the other hand, coiled tubing made in accordance with the present invention does not show significant changes in fatigue life when tested on specimens with BW. This is a consequence of the homogeneity of the structure, which has practically no differences in mechanical properties for the base metal, the linear resistance weld and the fillet weld.

На фиг. 17 показано увеличение усталостной долговечности гибкой трубы, достигаемое за счет химических составов стали и условий обработки, соответствующих настоящему изобретению. Классы 80, 90 и 110 сравнивались с эквивалентными трубами, изготовленными с помощью стандартной процедуры. Что касается классов 125 и 140, не являющихся стандартными, они сравнивались с типом стали STD3 класса 110, который был испытан при аналогичных условиях (геометрическая форма трубы, радиус изгиба и внутреннее давление). Результаты, представленные на фигурах, соответствуют средним значениям для каждого класса, «усы» погрешностей представляют собой распределения, полученные при использовании различных значений внутреннего давления.In FIG. 17 shows the increase in coiled tubing fatigue life achieved by the steel chemistry and processing conditions of the present invention. Grades 80, 90 and 110 were compared with equivalent pipes made using a standard procedure. As for non-standard grades 125 and 140, they were compared with steel grade STD3 grade 110, which was tested under similar conditions (pipe geometry, bending radius and internal pressure). The results presented in the figures correspond to the average values for each class, the "whiskers" of errors represent the distributions obtained using different values of internal pressure.

На фиг. 17 видно, что ожидаемое увеличение усталостной долговечности достигается при использовании химических составов и условий обработки, соответствующих настоящему изобретению. Например, для класса 110 было получено увеличение, равное (примерно) 100% от усталостной долговечности. Это связано с тем, что в стандартном гибком трубопроводе долговечность ограничена значением для углового шва (общее слабое место с точки зрения низкоцикличной усталости, что связано с микроструктурной неоднородностью и наличием хрупких составляющих). В гибких трубах, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, на угловом шве нет значительного снижения усталостной долговечности, что сильно увеличивает общие характеристики трубы. Что касается нестандартных классов, большое увеличение усталостной долговечности вызвано тем, что они сравнивались со стандартным классом 110, испытанным при аналогичных условиях обработки. Однако при аналогичных значениях давления создаваемые кольцевые напряжения были близки к минимальному пределу текучести классов с меньшими номерами, а суровость условий испытания для класса 110 выше, чем для классов 125 и 140. Данные результаты говорят о том, что за счет использования стали с большим номером класса (который невозможно достичь при стандартном способе) при аналогичных условиях обработки усталостная долговечность значительно возрастает.In FIG. 17 shows that the expected increase in fatigue life is achieved using the chemistry and processing conditions of the present invention. For example, for class 110, an increase equal to (approximately) 100% of fatigue life was obtained. This is because in standard coiled tubing life is limited by the fillet weld value (a common weak point in terms of low cycle fatigue due to microstructural heterogeneity and the presence of brittle components). In flexible pipes made in accordance with the present invention, there is no significant reduction in fatigue life at the fillet weld, which greatly increases the overall performance of the pipe. As for the non-standard grades, the large increase in fatigue life is due to the fact that they were compared to the standard grade 110 tested under similar machining conditions. However, at similar pressures, the generated hoop stresses were close to the minimum yield strength of the lower class numbers, and the severity of the test conditions for class 110 is higher than for classes 125 and 140. These results indicate that due to the use of steel with a higher class number (which cannot be achieved with the standard method) under similar machining conditions, the fatigue life increases significantly.

Пример F: Сопротивление сульфидному растрескиванию под напряжениемExample F: Sulfide Stress Crack Resistance

Водородная хрупкость материала в среде, содержащей H2S, относится к комбинированному действию коррозионных сред, наличию отложений (например, осадков и дислокаций), что может привести к локальному увеличению концентрации водорода, а также образованию хрупких областей, в которых также могут легко распространяться трещины. Потенциальным источником критических областей повышенной хрупкости в стандартных материалах для гибкого трубопровода является ликвация элементов замещения, например, марганца, в сырьевом материале. Области с различной концентрацией образуются при других термических циклах, выполняемых во время создания углового шва, PWHT, контактной сварки и отжига зоны шва, они могут привести к локальному образованию хрупких составляющих. В частности, когда материал имеет отожженные зоны швы после контактной сварки, корпус трубы быстро отдает тепло от зоны шва. При достаточно высокой ликвации могут образовываться удлиненные области повышенной твердости, в которых может находиться мартенсит, что является следствием условий охлаждения. Данные области остаются в трубе, образуя простые пути для распространения трещин. То, что данный процесс используется в конце производства, позволяет свести к минимуму области с повышенной твердостью. К другим значительным различиям можно отнести: а) отсутствие в новом продукте дислокаций, образующихся во время холодного формования труб, b) меньшее количество карбидов в новом продукте и их изоляция по сравнению со стандартными длинными областями хрупких карбидов перлита/бейнита. В результате этого гибкие трубы, изготавливаемые с помощью химических составов и условий обработки, соответствующих изобретению, имеют повышенную устойчивость к растрескиванию в средах, содержащих H2S.The hydrogen embrittlement of a material in an H2S containing environment refers to the combined action of corrosive environments, the presence of deposits (e.g. precipitation and dislocations) which can lead to a local increase in hydrogen concentration, as well as the formation of brittle regions in which cracks can also easily propagate. . A potential source of critical areas of increased brittleness in standard coiled tubing materials is the segregation of substitutional elements, such as manganese, in the raw material. Areas of varying concentration are generated by other thermal cycles performed during fillet welding, PWHT, resistance welding, and weld zone annealing, and can lead to localized brittle components. In particular, when the material has annealed seam zones after resistance welding, the pipe body quickly releases heat from the seam zone. At sufficiently high segregation, elongated regions of increased hardness may form, in which martensite may be present, which is a consequence of the cooling conditions. These areas remain in the pipe, providing easy pathways for crack propagation. The fact that this process is used at the end of production makes it possible to minimize areas of increased hardness. Other significant differences include: a) no new product dislocations formed during cold forming of pipes, b) fewer carbides in the new product and their isolation compared to standard long regions of brittle pearlite/bainite carbides. As a result, flexible pipes made using the chemistry and processing conditions of the invention have improved crack resistance in H 2 S containing environments.

Figure 00000008
Figure 00000008

Таблица F1: Химические составы стали и классы гибких труб, проанализированных во время данного испытания.Table F1: Steel chemistry and grades of flexible pipes analyzed during this test.

Для выполнения первого анализа на сопротивление образованию трещин при SSC, образцы гибкой трубы класса 80 были получены с помощью: i) стандартного процесса и ii) нового химического состава - процессы были оценены с помощью способа С (кольцо полукруглого профиля), NACE ТМ0177. Химические составы стали указаны в таблице F1. Оба материала (по 3 образца для каждого случая) были протестированы с помощью выполнения шва контактной сварки в центре кольца полукруглого профиля при следующих условиях:To perform the first SSC crack resistance analysis, Grade 80 coiled tubing specimens were obtained using: i) a standard process and ii) a new chemistry - the processes were evaluated using Method C (semi-circular profile ring), NACE TM0177. The chemical compositions of the steel are shown in Table F1. Both materials (3 samples for each case) were tested by performing a resistance weld in the center of a semi-circular profile ring under the following conditions:

нагрузка: 90% от 80 тыс. фунтов/дюйм2, процедура А, 1 бар, H2S, длительность испытания: 720 часов.load: 90% of 80 ksi, procedure A, 1 bar, H 2 S, test duration: 720 hours .

При испытании стандартной гибкой трубы все 3 образца не прошли испытания. Напротив, 3 образца, соответствующие новому химическому составу и процедуре, прошли испытания (фиг. 5А-В и изображения колец полукруглого профиля). Несмотря на то, что испытания проводились с целью оценки устойчивости различных классов к охрупчиванию, а также влияния углового шва, данный первый результат показал явное усовершенствование по сравнению со стандартными условиями, свойственными для большинства однородных микроструктур основного металла и линейного шва контактной сварки при использовании новой процедуры производства.When testing a standard flexible pipe, all 3 samples failed the test. In contrast, 3 samples corresponding to the new chemistry and procedure passed the tests (FIGS. 5A-B and images of semi-circular profile rings). Although tests were carried out to evaluate the embrittlement resistance of the various grades as well as the effect of the fillet weld, this first result showed a clear improvement over the standard conditions found in most homogeneous base metal microstructures and resistance weld line welding using the new procedure. production.

Как показано на фиг. 18А-В, кольцо полукруглого профиля, полученное с помощью стандартной процедуры, имеет большее количество трещин в середине по сравнению с кольцом полукруглого профиля, полученным с помощью вариантов раскрытого процесса, которое не треснуло.As shown in FIG. 18A-B, the hemi-ring produced by the standard procedure has more cracks in the middle compared to the hemi-circular ring produced by the embodiments of the disclosed process which did not crack.

В некоторых вариантах воплощения добавки B-Ti и Cr-Мо могут снизить максимальное содержание марганца. В некоторых вариантах воплощения классы выше 110 сложно получить с помощью стандартного способа.In some embodiments, B-Ti and Cr-Mo additions may reduce the maximum manganese content. In some embodiments, classes above 110 are difficult to obtain using the standard method.

Отличительные особенности, материалы, характеристики или группы, указанные для различных вариантов должны рассматриваться как применимые к любому другому подходящему варианту, описанному в настоящем документе. Все отличительные особенности, рассмотренные в настоящем описании (включая формулу изобретения, реферат и сопроводительные чертежи) и (или) все раскрытые этапы или процессы, могут быть объединены в виде различных комбинаций, за исключением комбинаций, по крайней мере, в которых часть отличительных особенностей и (или) этапов является взаимоисключающими. Объем защиты не ограничивается подробным описанием последующих вариантов воплощения. Защита распространяется на все новые отличительные особенности или их комбинации, раскрытые в настоящем описании (включая формулу изобретения, реферат и сопроводительные чертежи) или на все новые этапы способа или процесса, раскрытого в настоящем документе, или их комбинации.Features, materials, characteristics, or groups specified for various options should be considered as applicable to any other suitable option described in this document. All features discussed in this specification (including the claims, abstract, and accompanying drawings) and/or all disclosed steps or processes may be combined in various combinations, except combinations of at least some of the features and (or) steps are mutually exclusive. The scope of protection is not limited to the detailed description of the following embodiments. Protection extends to all new features or combinations thereof disclosed in this specification (including the claims, abstract and accompanying drawings) or to all new steps of the method or process disclosed herein, or combinations thereof.

Несмотря на то, что выше были рассмотрены конкретные варианты, они представлены в настоящем документе исключительно в качестве примера и не должны рассматриваться как ограничения объема защиты. Кроме того, в способах, составах и устройствах, описанные в настоящем документе, могут быть выполнены различные опускания, замены и изменения. Специалистам в настоящей области техники следует понимать, что в некоторых вариантах некоторые показанные и (или) раскрытые этапы, указанные в процессах, могут отличаться от изображенных на фигурах. В зависимости от вариантов некоторые описанные выше этапы могу быть исключены или добавлены. Кроме того, отличительные особенности и атрибуты конкретных вариантов, раскрытые выше, могут быть объединены в различных формах, чтобы образовывать дополнительные варианты, которые будут являться частью сущности настоящего изобретения.Although specific options have been discussed above, they are presented here by way of example only and should not be construed as limiting the scope of protection. In addition, various omissions, substitutions, and changes may be made to the methods, compositions, and apparatuses described herein. Those skilled in the art will appreciate that, in some embodiments, some of the steps shown and/or disclosed in the processes may differ from those depicted in the figures. Depending on the options, some of the steps described above may be excluded or added. In addition, the features and attributes of the particular embodiments disclosed above may be combined in various forms to form additional variations that will be part of the gist of the present invention.

Несмотря на то, что в настоящем документе представлены конкретные варианты, примеры и варианты использования, специалисты в данной области техники должны понимать, что настоящее раскрытие выходит за пределы конкретных раскрытых вариантов и содержит альтернативные варианты реализации и (или) использования, а также очевидные комбинации изменений и эквивалентов, в том числе варианты, которые не обладают всеми отличительными особенностями и преимуществами, указанными в настоящем документе.Although specific embodiments, examples, and uses are presented herein, those skilled in the art should understand that the present disclosure is outside the scope of the specific embodiments disclosed and includes alternative implementations and/or uses, as well as obvious combinations of changes. and equivalents, including options that do not have all of the features and benefits described herein.

Claims (94)

1. Гибкая стальная труба, содержащая стальные полосы, сваренные концами встык угловыми швами и сформированные в трубу сваркой, 1. A flexible steel pipe comprising steel strips end-to-end butt-welded with fillet welds and formed into a tube by welding, причем каждая полоса выполнена из стали C-Mn, стали B-Ti или стали Cr-Mo; wherein each strip is made of C-Mn steel, B-Ti steel, or Cr-Mo steel; причем труба имеет области основного металла, сварные швы и их зоны термического влияния, moreover, the pipe has areas of the base metal, welds and their heat-affected zones, при этом труба имеет предел текучести, превышающий 80 тыс. фунтов/дюйм2; while the pipe has a yield strength in excess of 80 thousand pounds/inch 2 ; конечную микроструктуру, содержащую смесь отпущенного мартенсита и бейнита; the final microstructure containing a mixture of tempered martensite and bainite; причем конечная микроструктура гибкой трубы во всех областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния более чем на 90% по объему состоит из отпущенного мартенсита, является однородной с размером зерна менее 20 мкм и имеет равномерное распределение мелкозернистых карбидов. moreover, the final microstructure of the flexible pipe in all areas of the base metal, on welds and in heat-affected zones, more than 90% by volume consists of tempered martensite, is homogeneous with a grain size of less than 20 μm and has a uniform distribution of fine-grained carbides. 2. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что каждая полоса выполнена из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: 2. Flexible steel pipe according to claim 1, characterized in that each strip is made of steel containing the following components, wt.%: углерод 0,17-0,35; carbon 0.17-0.35; марганец 0,30-2,00; manganese 0.30-2.00; кремний 0,10-0,30; silicon 0.10-0.30; алюминий 0,010-0,040; aluminum 0.010-0.040; сера до 0,010; sulfur up to 0.010; фосфор до 0,015; phosphorus up to 0.015; хром до 1,0; chromium up to 1.0; молибден до 0,5; molybdenum up to 0.5; бор до 0,0030; boron up to 0.0030; титан до 0,030; titanium up to 0.030; медь до 0,50; copper up to 0.50; никель до 0,50; nickel up to 0.50; ниобий до 0,1; niobium up to 0.1; ванадий до 0,15; vanadium up to 0.15; кислород до 0,0050; oxygen up to 0.0050; кальций до 0,05; calcium up to 0.05; железо и примеси - остальное. iron and impurities - the rest. 3. Гибкая стальная труба по п. 2, в которой каждая полоса выполнена из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: 3. Flexible steel pipe according to claim 2, in which each strip is made of steel containing the following components, wt.%: углерод от 0,17 до 0,30; carbon from 0.17 to 0.30; марганец от 0,30 до 1,60; manganese from 0.30 to 1.60; кремний от 0,10 до 0,20; silicon from 0.10 to 0.20; хром до 0,7; chromium up to 0.7; молибден до 0,5; molybdenum up to 0.5; бор от 0,0005 до 0,0025; boron from 0.0005 to 0.0025; титан от 0,010 до 0,025; titanium from 0.010 to 0.025; медь от 0,25 до 0,35; copper from 0.25 to 0.35; никель от 0,20 до 0,35; nickel from 0.20 to 0.35; ниобий до 0,04; niobium up to 0.04; ванадий до 0,10; vanadium up to 0.10; кислород до 0,0015; oxygen up to 0.0015; кальций до 0,03; calcium up to 0.03; сера до 0,003; sulfur up to 0.003; фосфор до 0,010; phosphorus up to 0.010; железо и примеси - остальное. iron and impurities - the rest. 4. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет минимальный предел текучести, равный 125 тыс. фунтов/дюйм2. 4. Flexible steel pipe according to claim. 1, characterized in that it has a minimum yield strength equal to 125 thousand psi 2 . 5. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет минимальный предел текучести, равный 140 тыс. фунтов/дюйм2. 5. Flexible steel pipe according to claim. 1, characterized in that it has a minimum yield strength equal to 140 thousand psi 2 . 6. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет минимальный предел текучести в диапазоне от 125 тыс. фунтов/дюйм2до 140 тыс. фунтов/дюйм2. 6. Flexible steel pipe according to claim. 1, characterized in that it has a minimum yield strength in the range from 125 thousand pounds/inch 2 to 140 thousand pounds/inch 2 . 7. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет конечную микроструктуру в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния, состоящую из отпущенного мартенсита по крайней мере на 95% по объему. 7. Flexible steel pipe according to claim 1, characterized in that it has a final microstructure in areas of the base metal, at welds and in heat affected zones, consisting of at least 95% tempered martensite by volume. 8. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет микроструктуру с размером зерна менее 15 мкм в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния. 8. Flexible steel pipe according to claim 1, characterized in that it has a microstructure with a grain size of less than 15 microns in the areas of the base metal, on welds and in heat affected zones. 9. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет усталостную прочность на угловых швах по крайней мере примерно 80% от значения усталостной прочности в области основного металла. 9. Flexible steel pipe according to claim 1, characterized in that it has a fillet weld fatigue strength of at least about 80% of the base metal fatigue strength. 10. Гибкая стальная труба по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет твердость в сварных швах, включая зону его термического влияния, 110% или менее твердости основного металла. 10. Flexible steel pipe according to claim. 1, characterized in that it has a hardness in the welds, including the heat-affected zone, 110% or less of the hardness of the base metal. 11. Способ изготовления гибкой стальной трубы по любому из пп. 1-10, включающий получение полос из стали C-Mn, стали B-Ti или стали Cr-Mo, 11. A method of manufacturing a flexible steel pipe according to any one of paragraphs. 1-10, including the production of strips of C-Mn steel, B-Ti steel or Cr-Mo steel, сварку концами встык угловыми швами, причем каждая из сваренных полос имеет область основного металла, сварной шов и зону термического влияния; butt-welding with fillet welds, each of the welded strips having a base metal region, a weld, and a heat-affected zone; формовку трубы из сваренных полос сваркой; forming a pipe from welded strips by welding; аустенизацию трубы при температуре 900-1000°С; austenization of the pipe at a temperature of 900-1000°C; закалку трубы путем охлаждения со скоростью, обеспечивающей получение закаленной микроструктуры, содержащей по меньшей мере 90% мартенсита, остальное бейнит, в областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния; quenching the pipe by cooling at a rate to produce a hardened microstructure containing at least 90% martensite, the balance being bainite, in areas of the base metal, at welds, and in heat affected zones; отпуск закаленной трубы с обеспечением конечной микроструктуры, содержащей по меньшей мере 90% отпущенного мартенсита, остальное бейнит, во всех областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния, и предела текучести выше 80 тыс. фунтов/дюйм2; tempering the hardened pipe to provide a final microstructure containing at least 90% tempered martensite, the rest bainite, in all areas of the base metal, at welds and in heat affected zones, and a yield strength above 80 thousand psi 2 ; причем микроструктура гибкой трубы во всех областях основного металла, на сварных швах и в зонах термического влияния является однородной с размером зерна менее 20 мкм и имеет равномерное распределение мелкозернистых карбидов. moreover, the microstructure of the flexible pipe in all areas of the base metal, on welds and in heat-affected zones is homogeneous with a grain size of less than 20 microns and has a uniform distribution of fine-grained carbides. 12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что после выполнения отпуска производят намотку трубы на бухту. 12. The method according to p. 11, characterized in that after the tempering, the pipe is wound onto the bay. 13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что получают полосы из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: 13. The method according to p. 11, characterized in that strips are obtained from steel containing the following components, wt.%: углерод 0,17-0,35; carbon 0.17-0.35; марганец 0,30-2,00; manganese 0.30-2.00; кремний 0,10-0,30; silicon 0.10-0.30; алюминий 0,010-0,040; aluminum 0.010-0.040; сера до 0,010; sulfur up to 0.010; фосфор до 0,015; phosphorus up to 0.015; хром до 1,0; chromium up to 1.0; молибден до 0,5; molybdenum up to 0.5; бор до 0,0030; boron up to 0.0030; титан до 0,030; titanium up to 0.030; медь до 0,50; copper up to 0.50; никель до 0,50; nickel up to 0.50; ниобий до 0,1; niobium up to 0.1; ванадий до 0,15; vanadium up to 0.15; кислород до 0,0050; oxygen up to 0.0050; кальций до 0,05; calcium up to 0.05; железо и примеси – остальное. iron and impurities - the rest. 14. Способ по п. 13, в котором получают полосы из стали, содержащей следующие компоненты, мас.%: 14. The method according to p. 13, in which strips are obtained from steel containing the following components, wt.%: углерод от 0,17 до 0,30; carbon from 0.17 to 0.30; марганец от 0,30 до 1,60; manganese from 0.30 to 1.60; кремний от 0,10 до 0,20; silicon from 0.10 to 0.20; хром до 0,7; chromium up to 0.7; молибден до 0,5; molybdenum up to 0.5; бор от 0,0005 до 0,0025; boron from 0.0005 to 0.0025; титан от 0,010 до 0,025; titanium from 0.010 to 0.025; медь от 0,25 до 0,35; copper from 0.25 to 0.35; никель от 0,20 до 0,35; nickel from 0.20 to 0.35; ниобий до 0,04; niobium up to 0.04; ванадий до 0,10; vanadium up to 0.10; кислород до 0,00015; oxygen up to 0.00015; кальций до 0,03; calcium up to 0.03; сера до 0,003; sulfur up to 0.003; фосфор до 0,010; phosphorus up to 0.010; железо и примеси - остальное. iron and impurities - the rest. 15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что изготавливают трубу с пределом текучести не менее 125 тыс. фунтов/дюйм2. 15. The method according to p. 11, characterized in that the pipe is made with a yield strength of at least 125 thousand psi 2 . 16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что изготавливают трубу с пределом текучести не менее 140 тыс. фунтов/дюйм2. 16. The method according to p. 11, characterized in that the pipe is made with a yield strength of at least 140 thousand psi 2 . 17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что изготавливают трубу с пределом текучести в диапазоне от 125 до 140 тыс. фунтов/дюйм2.17. The method according to p. 11, characterized in that the pipe is made with a yield strength in the range from 125 to 140 thousand psi 2 .
RU2018127869A 2013-03-14 2014-03-14 High-quality material for flexible long-dimensional pipes and method for its manufacture RU2798180C2 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361783701P 2013-03-14 2013-03-14
US61/783,701 2013-03-14
US14/190,886 US9803256B2 (en) 2013-03-14 2014-02-26 High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same
US14/190,886 2014-02-26

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014109873A Division RU2664347C2 (en) 2013-03-14 2014-03-14 High-quality material for flexible long pipes and method of manufacture the same

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018127869A RU2018127869A (en) 2019-03-13
RU2018127869A3 RU2018127869A3 (en) 2022-01-21
RU2798180C2 true RU2798180C2 (en) 2023-06-16

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU567522A1 (en) * 1974-07-08 1977-08-05 Научно-Исследовательский Институт Трубной Промышленности Method of manufacturing welded tubes
US20120186686A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Tenaris Coiled Tubes, Llc Coiled tube with varying mechanical properties for superior performance and methods to produce the same by a continuous heat treatment
WO2013007729A1 (en) * 2011-07-10 2013-01-17 Tata Steel Ijmuiden Bv Hot-rolled high-strength steel strip with improved haz-softening resistance and method of producing said steel
EP2778239A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-17 Tenaris Coiled Tubes, LLC High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU567522A1 (en) * 1974-07-08 1977-08-05 Научно-Исследовательский Институт Трубной Промышленности Method of manufacturing welded tubes
US20120186686A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Tenaris Coiled Tubes, Llc Coiled tube with varying mechanical properties for superior performance and methods to produce the same by a continuous heat treatment
WO2013007729A1 (en) * 2011-07-10 2013-01-17 Tata Steel Ijmuiden Bv Hot-rolled high-strength steel strip with improved haz-softening resistance and method of producing said steel
EP2778239A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-17 Tenaris Coiled Tubes, LLC High performance material for coiled tubing applications and the method of producing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2664347C2 (en) High-quality material for flexible long pipes and method of manufacture the same
JP6344538B1 (en) Steel pipe and steel plate
KR101511617B1 (en) Method for manufacturing welded steel pipe for linepipe with high compressive strength
JP6226062B2 (en) Steel material for high deformability line pipe excellent in strain aging resistance and HIC resistance, manufacturing method thereof, and welded steel pipe
CA2980424C (en) Thick steel plate for structural pipes or tubes, method of producing thick steel plate for structural pipes or tubes, and structural pipes and tubes
EP3604584B1 (en) High-strength steel plate for sour resistant line pipe, method for manufacturing same, and high-strength steel pipe using high-strength steel plate for sour resistant line pipe
RU2677554C1 (en) Steel plates for construction pipes or tubes, steel plates for construction pipes or tubes manufacturing method, and construction pipes or tubes
MX2007004600A (en) Seamless steel pipe for use as vertical work-over sections.
JP6844691B2 (en) High-strength steel sheets for sour-resistant pipes and their manufacturing methods, and high-strength steel pipes using high-strength steel sheets for sour-resistant pipes
JP6825748B2 (en) High-strength steel sheet for sour-resistant pipe and its manufacturing method, and high-strength steel pipe using high-strength steel sheet for sour-resistant pipe
EP3636787B1 (en) Bent steel pipe and method for producing same
JP2019116658A (en) Electroseamed steel pipe excellent in fatigue strength, and manufacturing method therefor
JP6825749B2 (en) High-strength steel sheet for sour-resistant pipe and its manufacturing method, and high-strength steel pipe using high-strength steel sheet for sour-resistant pipe
JP4325503B2 (en) Steel material with excellent fatigue characteristics and method for producing the same
RU2798180C2 (en) High-quality material for flexible long-dimensional pipes and method for its manufacture
JP6819835B1 (en) Steel materials for line pipes and their manufacturing methods and line pipes and their manufacturing methods