SE451602B

SE451602B - Anvendning av stang framstelld av kolstal eller laglegerat stal i sur, svavelvetehaltig miljo

Info

Publication number: SE451602B
Application number: SE8204740A
Authority: SE
Inventors: J Tiberg
Original assignee: Skf Steel Eng Ab
Priority date: 1982-08-18
Filing date: 1982-08-18
Publication date: 1987-10-19
Also published as: US4585062A; NL8301521A; GB8312418D0; SE8204740L; FR2531998A1; CA1216107A; SE8204740D0; GB2125822A

Description

451 602 ning fâr inte ha förekommit vid framställningen. Kallrikt- ning kan tillåtas i undantagsfall, men då endast under förutsättning att en avspänningslödgning genomföres där- efter under noggrant specificerade betingelser.

Som höghàllfaststàng i H25-miljö användes för närvarande oftast läglegerad, seghärdad stàlstång och endast i un- dantagsfall höglegerad stàlstàng. Nackdelarna vid båda dessa stàngtyper är bland annat, att de är dyra, de har sämre toleranser och ytor än stång framställd av vanligt kolstàl eller láglegeradestàl och de är dessutom svårare att maskinbearbeta. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att undanröja dessa nackdelar.

Detta àstadkommes genom den enligt uppfinningen före- slagna användningen av stång framställd av anlöpt kall- deformerat kolstàl eller anlöpt kalldeformerat låglege- rat stål, varvid kalldeformationsgraden uppgår till åt- minstone 5 %.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är stålet anlöpt och anlöpningstemperaturen uppgår före- trädesvis till cirka 4oo - s7s°c.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har stålet följande sammansättning: C 0,10 - 0,55 Si 0,10 - 0,50 Mn 0,80 - 1,80 Cr 0,0 - 0,40 Ni 0,0 - 1,0 Cu 0,0 - 0,50 V 0,0 - 0,20 Nb 0,0 - 0,10 Ca 0,0 - 0,005 % Fe + normala föroreningar ad. 100 %.

OPDWGPÖPKÅOOOGOdP w 10 15 20 25 30 451 602 Enligt ytterligare en utföringsform av uppfinningen har stålet mycket låg svavelhalt cirka 0,0 - 0,005 % S. Nor- mala halter ligger på cirka 0,005 - 0,050 % S.

Kallbearbetning leder såsom antytts ovan till att bättre ytor och toleranser erhålles, till bättre maskinbearbet- barhet än efter seghärdning, med framför allt till vä- sentligt lägre kostnader jämfört med hög eller låglege- rade och seghärdade stål. ä Det har nu helt överraskande visat sig, att vid stålstàng enligt föreliggande uppfinning erhålles en bättre mot- ståndskraft gentemot SSC än med höglegerat eller seghär- dat làglegerat stål, vilket tidigare ansetts vara helt otänkbart. Härvid kan hänvisas till NACE Standard MR-01-75 (1980 Revision) “Material Requirement - Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Material for Oil Field Equip- R ment", som utgetts av National Association of Corrosion Engineers, vilken standard i sin tur hänvisar främst till API-normerna SA och 5AX. Av denna standard framgår, att låglegerade, höghållfasta, kallbearbetade stål hittills ansetts vara oanvändbara vid upptagning av olja ur sura oljekällor.

Utförda försök, vilka redovisas närmare nedan i utförings- exemplen, visar emellertid, att t.o.m. bättre motstånds- kraft erhålles för kallbearbetade, anlöpta, låglegerade stål enligt föreliggande uppfinning än de tidigare an- 'rl ri" «' vända föreskrivna stålkvaliteterna. Teorin bakom detta fenomen är i och för sig inte helt klarlagd, men en bi- dragande faktor torde vara, att kalldeformationen ger en förhöjd dislokationstäthet, vilken ökar stålets hållfast- het. Vid anlöpning vid måttliga temperaturer, d.v.s. 500 - 650°C, utlöses inre spänningar i materialet, vilka annars kan bidra till SSC. Samtidigt uppstår en mycket finkornig substruktur, subkornstorleken är 0,2 - 0,5 pm. 10 15 20 451 602 Stálets hållfasthet erhålles sålunda genom bearbetning av stålet. Enligt en utföringsform av uppfinningen har stången framställts genom kallvalsning. Härvid skall kall- deformationsgraden uppgå till åtminstone 5 % och företrä- desvis till åtminstone cirka 25 %. Stålets undre sträck- gräns skall uppgå till åtminstone 550 MPa och företrä- desvis till åtminstone 650 MPa.

Enligt en annan utföríngsform av uppfinningen är stången framställd genom kalldragning. Härvid skall kallbearbet- ningsgraden uppgå till åtminstone 5 % och uppvisa en undre sträckgräns på åtminstone 550 MPa.

Nedan redogöres för ett jämförande försök som belyser användningen enligt uppfinningen av kallbearbetat stål i sur miljö.

W Vid försöket provades stång framställd av stål av kvali- tet SKF 280, dels kallvalsat och anlöpt (1,5 h vid 5l5°C) och dels häraah och anlöpt (2 h vid 570%) .

I tabell 1 återges den kemiska analysen för just det pro- vade stålet och i tabell 2 återges de mekaniska egenska- perna för de använda provstycken av kallvalsat respektive härdat, anlöpt SKF 280. s» 10 15 20 451 602 5 Tabell 1 Tabell 2 (Mekaniska egenskaper) C 0,13 % Kallvalsat Seghärdat si ø,37 % Mn 1,46 % ReL(MPa) soo 866 °'°14 % R (MPa) sso 906 s 0,020 % m Cr 0,07 % A5-(%) 19 19 Ni 0,06 % z (%) 59 64 M° °'°2 % HB 269 300 v 0,10% Följande testmiljöer användes: l. 5 % NaCl, mättad H28 = cottonlösning. 2. 5 % NaCl, mättad H25 + 0,5 HAC = NACE-lösning.

Som provmetod användes 3-punkts böjprov och provnings- tiden uppgick till 100 h.

Försöksresultaten återges i nedanstående diagram. Stap- larna motsvarar hela provstavar och stapelns övre begräns- ning anger den pálagda belastningen. *-tecknet motsvarar brusten provstav vid ifrågavarande belastning. 451 602 Belastning i ytterfiber (MPa) 6 Testmiljö Testmiljö 1 2 800 " ”_ '“ _* - af 400 “ ä seghärdat seghärdat ”É kallvalsat källvälsat Av diagrammet framgår att de kallvalsade stängerna, som användes enligt föreliggande uppfinning, är mer motstånds- kraftiga gentemot H25-spänningskorrosion än de seghärdade stängerna.

Av de erhållna resultaten kan man dra den slutsatsen att de kallvalsade stängerna, dvs i SKF 280, enligt uppfin- ningen är åtminstone lika bra som de seghärdade rör av typen 4130 eller 4140 eller övrigt 4lxx, som vanligen rekommenderas i sura källor.

(C

Claims

10 15 20 25 '451 602 P a t e n t k r a v

1. l. Användning av höghàllfast stång i sur miljö, där H25-partialtrycket i gasfas kan överstiga 300 Pa, eller där H28-halten i vätskefas kan ha ett motsvarande jäm- viktstryck, och/eller där C02 och andra surgörande ämnen kan vara närvarande, i synnerhet vid sura oljekällor. k ä n n e t e c k n a d av att stången är framställd av anlöpt kalldeformerat kolstål eller anlöpt kalldeform- erat làglegerat stål, varvid kalldeformationsgraden uppgår till åtminstone 5%.

2. Användning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att anlöpningstemperaturen uppgår till cirka 400 - 675°C.

3. Användning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d av att stålet har följande sammansättning: C 0,10 - 0,55% Si 0,10 - 0,50% Mn 0,80 - 1,80% Cr 0,0 - 0,40% Ni 0,0 - 1,0% Cu 0,0 - 0,50% V 0,0 - 0,20% Nb 0,0 - 0,10% Ca 0,0 - 0,005% Fe + normala föroreningar ad. 100%.

4. Användning enligt krav 1 - 3, k ä n n e t e c k n a d av att stålet har en mycket låg svavelhalt, företrädesvis cirka 0,0 - 0,005% S.

5. Användning enligt krav 1 - 4, k ä n n e t e c k n a d av att stångenframställts genom kallvalsning. .än 'fav u: - »won-m 451 602

6. Användning enligt krav 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att kalldeformationsgraden uppgår till åtminstone 25%.

7. Användning enligt krav 1 - 6, k ä n n e t e c k - n a d av att stålets undre sträckgräns uppgår till åtminstone 550 MPa.

8. Användning enligt krav l - 6, k ä n n e t e c k - n a d av att stålets undre sträckgräns uppgår till åt- minstone 650 MPa.

9. Användning enligt krav 1 - 4, k ä n n e t e c k - n a d av att stången framställts genom kalldragning.

10. Användning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att stålet uppvisar en undre sträckgräns på åt- minstone 550 MPa.