BR112015014716B1

BR112015014716B1 - Tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares e método para fabricação do tubo ou tubulação

Info

Publication number: BR112015014716B1
Application number: BR112015014716-0A
Authority: BR
Inventors: Kenichiro Eguchi; Yasuhide Ishiguro
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2024-04-30
Also published as: CN104884658A; US20150315684A1; RU2649919C2; US10151011B2; CN104884658B; JP2015110822A; WO2014097628A1; BR112015014716B8; JP5967066B2; EP2918697B1; EP2918697A1; RU2015129831A; EP2918697A4; BR112015014716A2

Abstract

tubo sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo e método para fabricação do mesmo. a presente invenção refere-se a um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência que contém, em % em massa, 0,05% ou menos de c, 0,5% ou menos de si, 0,15 a 1,0% de mn, 0,030% ou menos de p, 0,005% ou menos de s, 15,5 a 17,5% de cr, 3,0 a 6,0% de ni, 1,5 a 5,0% de mo, 4,0% ou menos de cu, 0,1 a 2,5% de w, 0,15% ou menos de n de modo a satisfazer -5,9 x (7,82 + 27 c - 0,91 si + 0,21 mn - 0,9 cr + ni - 1,1 mo + 0,2 cu + 11 n) (maior igual) 13,0. consequentemente, um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência que tem excelente resistência à corrosão, que tem excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono em um ambiente de alta temperatura de até 200 °c que contém co(2) e cl(-); e excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto em um ambiente corrosivo que contém h(2)s, ao mesmo tempo, pode ser produzido. nessa conexão, esse cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência pode conter adicionalmente v e/ou al e/ou um ou mais elementos selecionados dentre nb, ti, zr e b e/ou um ou dois elementos selecionados dentre rem, ca e sn.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um tubo ou cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos adequados para uso em poços de óleo, poços de gás e similares de óleo bruto ou gases naturais. Em particular, a presente invenção refere-se a um tubo ou cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência que tem excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono em ambientes de corrosão muito severa que contêm um gás de dióxido de carbono (CO2) e íons de cloro (Cl-) a altas temperaturas que têm excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SCC) a altas temperaturas e excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto (resistência SSC) à temperatura normal, em ambientes que contêm sulfeto de hidrogênio (H2S) e que é adequado para uso em poços de óleo. Nesse aspecto, daqui em diante, o termo "alta resistência" refere-se à resistência da resistência ao escoamento: grau 758 MPa (110 ksi), isto é, a resistência de 758 MPa ou mais com base na resistência ao escoamento.

TÉCNICA ANTECEDENTE

[002] Recentemente, a partir do ponto de vista de preços de óleo ascendentes e a exaustão do petróleo estimada no futuro próximo, poços de óleo profundos que não foram pesquisados e poços de óleo, poços de gás e similares em ambientes de corrosão severa nos denominados ambientes ácidos foram desenvolvidos de forma ativa. Em geral, tais poços de óleo e poços de gás têm profundidades muito grandes e as atmosferas dos mesmos são ambientes de corrosão severa que contêm CO2, Cl- e, além disso, H2S a altas temperaturas. Produtos tubulares petrolíferos usados em tais ambientes precisam incluir materiais que têm alta resistência e excelente resistência à corrosão (resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono, resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto e resistência à rachadura sob tensão por sulfeto) em combinação.

[003] Nos poços de óleo e nos poços de gás em ambientes que contêm gás de dióxido de carbono (CO2), íons de cloro (Cl-) e similares, em muitos casos, tubos ou canos de aço inoxidável martensítico de 13% de Cr foram empregados como produtos tubulares petrolíferos usados para perfuração de desenvolvimento. Além disso, recentemente, o uso de uma versão aprimorada de aço inoxidável martensítico de 13% de Cr foi espalhado em que C no sistema de componentes de aço inoxidável martensítico de 13% de Cr é reduzido e Ni, Mo e similares são aumentados.

[004] Por exemplo, a Literatura de Patente 1 descreve uma versão aprimorada de aço inoxidável martensítico de 13% de Cr (tubo ou cano de aço) em que a resistência à corrosão do aço inoxidável martensítico de 13% de Cr (tubo ou cano de aço) é aprimorada. O aço inoxidável (tubo ou cano de aço) descrito na Literatura de Patente 1 é um aço inoxidável martensítico que tem excelente resistência à corrosão e excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto em que, na composição de aço inoxidável martensítico que contém 10% a 15% de Cr, C é limitado a 0,005% a 0,05%, Ni: 4,0% ou mais e Cu: 0,5% a 3% são adicionados em combinação, 1,0% a 3,0% de Mo é adicionado adicionalmente e Nieq é ajustado para -10 ou mais e a microestrutura é composta de uma fase de martensita temperada, uma fase de martensita e uma fase de austenita residual, enquanto uma fração total de fase de austenita residual temperada e de fase de martensita é de 60% a 90%. É mencionado que a resistência à corrosão e a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto são aprimoradas assim em ambientes de gás de dióxido de carbono úmidos e em ambientes de sulfeto de hidrogênio úmidos.

[005] Além disso, poços de óleo em ambientes corrosivos em temperaturas maiores (altas temperaturas de até 200 °C) foram desenvolvidos recentemente. Entretanto, existe um problema em que uma resistência à corrosão predeterminada não pode ser assegurada estável o suficiente em tais ambientes corrosivos de alta temperatura pela tecnologia descrita na Literatura de Patente 1.

[006] Então, tubos e produtos tubulares petrolíferos que podem ser usados em tais ambientes corrosivos de alta temperatura e que têm excelente resistência à corrosão e excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto são desejáveis e vários tubos ou canos de aço inoxidável martensítico foram propostos.

[007] Por exemplo, a Literatura de Patente 2 descreve um tubo ou um cano de aço inoxidável de alta resistência que tem uma composição que contém, com base em uma porcentagem em massa, C: 0,005% a 0,05%, Si: 0,05% a 0,5%, Mn: 0,2% a 1,8%, Cr: 15,5% a 18%, Ni: 1,5% a 5%, Mo: 1% a 3,5%, V: 0,02% a 0,2%, N: 0,01% a 0,15% e O: 0,006% ou menos de tal modo que Cr, Ni, Mo, Cu e C satisfaçam uma equação relacional específica e Cr, Mo, Si, C, Mn, Ni, Cu e N satisfaçam uma equação relacional específica que tem uma microestrutura que contém uma fase de martensita como uma fase básica e 10% a 60% de fase de ferrita com base em uma fração de volume ou uma microestrutura que contém adicionalmente 30% ou mais de fase de austenita e que tem excelente resistência à corrosão. É mencionado que um tubo ou um cano de aço inoxidável de alta resistência e, além disso, alta dureza para produtos tubulares petrolíferos pode ser, dessa forma, produzido de forma estável que tem resistência à corrosão suficiente mesmo em ambientes de corrosão severa que contêm CO2 e Cl- a altas temperaturas de 200 °C ou superior.

[008] Além disso, a Literatura de Patente 3 descreve um tubo ou um cano de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos que tem alta dureza e excelente resistência à corrosão. De acordo com a tecnologia descrita na Literatura de Patente 3, o tubo ou o cano de aço tem uma composição que contém, com base em uma porcentagem em massa, C: 0,04% ou menos, Si: 0,50% ou menos, Mn: 0,20% a 1,80%, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 2,5% a 5,5%, V: 0,20% ou menos, Mo: 1,5% a 3,5%, W: 0,50% a 3,0%, Al: 0,05% ou menos, N: 0,15% ou menos e O: 0,006% ou menos de tal modo que Cr, Mo, W e C satisfaçam uma equação relacional específica, Cr, Mo, W, Si, C, Mn, Cu, Ni e N satisfaçam uma equação relacional específica e Mo e W satisfaçam adicionalmente uma equação relacional específica e têm uma microestrutura que contém uma fase de martensita como uma fase básica e 10% a 50% da fase de ferrita com base em uma fração de volume. É mencionado que um tubo ou um cano de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos pode ser, dessa forma, produzido de forma estável que tem resistência à corrosão suficiente mesmo em ambientes de corrosão severa que contêm CO2, Cl- e, além disso, H2S a altas temperaturas.

[009] Além disso, a Literatura de Patente 4 descreve um tubo ou um cano de aço inoxidável de alta resistência que tem excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono à alta temperatura. De acordo com a tecnologia descrita na Literatura de Patente 4, o tubo ou o cano de aço tem uma composição que contém, com base em uma porcentagem em massa, C: 0,05% ou menos, Si: 1,0% ou menos, Cr: mais que 16% e 18% ou menos, Mo: mais que 2% e 3% ou menos, Cu: 1% a 3,5%, Ni: 3% ou mais e menos que 5% e Al: 0,001% a 0,1% e que contém Mn e N de tal modo a satisfazer uma equação relacional específica em uma região de Mn: 1% ou menos e N: 0,05% ou menos e tem uma microestrutura que contém uma fase de martensita como uma fase básica, 10% a 40% de fase de ferrita com base em uma fração de volume e 10% ou menos de fase de austenita residual com base em uma fração de volume. É mencionado que um tubo ou um cano de aço inoxidável de alta resistência é produzido dessa forma que tem adicionalmente resistência à corrosão suficiente mesmo em ambientes de gás de dióxido de carbono em uma alta temperatura de 200 °C, que tem resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto suficiente mesmo quando a temperatura do gás ambiental é diminuída e que tem excelente resistência à corrosão.

[0010] Além disso, a Literatura de Patente 5 descreve um tubo ou um cano de aço inoxidável para produtos tubulares petrolíferos que tem uma composição que contém, com base em uma porcentagem em massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,01% a 0,5%, P: 0,04% ou menos, S: 0,01% ou menos, Cr: mais que 16,0% e 18,0% ou menos, Ni: mais que 4,0% e 5,6% ou menos, Mo: 1,6% a 4,0%, Cu: 1,5% a 3,0%, Al: 0,001% a 0,10% e N: 0,050% ou menos de tal modo que Cr, Cu, Ni e Mo satisfaçam uma relação específica e (C + N), Mn, Ni, Cu e (Cr + Mo) satisfaçam uma relação específica que tem uma microestrutura que contém uma fase de martensita e 10% a 40% de fase de ferrita com base em uma fração de volume em que a fase de ferrita tem um comprimento de 50 μm a partir da superfície na direção da espessura e a proporção da fase de ferrita que cruza uma pluralidade de segmentos de linha virtual alinhados em uma linha em um afastamento de 10 μm na faixa de 200 μm é maior que 85% e que tem uma resistência ao escoamento de 758 MPa ou mais. É mencionado que um tubo ou um cano de aço inoxidável para produtos tubulares petrolíferos é produzido dessa forma que tem excelente resistência à corrosão em ambientes de alta temperatura e que tem excelente resistência SCC na temperatura normal.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[0011] [PTL 1] Publicação de Pedido de Patente Japonês não Examinado no 10-1755

[0012] [PTL 2] Publicação de Pedido de Patente Japonês não Examinado no 2005-336595

[0013] [PTL 3] Publicação de Pedido de Patente Japonês não Examinado no 2008-81793

[0014] [PTL 4] Publicação Internacional no WO 2010/050519

[0015] [PTL 5] Publicação Internacional no WO 2010/134498

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0016] Junto com o desenvolvimento recente de poços de óleo, poços de gás e similares em ambientes de corrosão severa, deseja-se um tubo ou um cano de aço para produtos tubulares petrolíferos que tem alta resistência e excelente resistência à corrosão em que a excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono e a excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SCC) e a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto (resistência SSC) são asseguradas em combinação mesmo em ambientes de corrosão severa que contêm CO2, Cl- e, além disso, H2S a altas temperaturas de 200 °C ou superior. Entretanto, existe um problema em que a resistência SSC em ambientes de pressão parcial com alto H2S ainda não foi assegurada o suficiente mesmo pelas tecnologias descritas nas Literaturas de Patente 2 a 5.

[0017] Um objetivo da presente invenção é solucionar tais problemas na técnica relacionada e fornecer um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos que tem alta resistência e excelente resistência à corrosão em que uma excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono, uma excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto e uma excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto são asseguradas em combinação mesmo nos ambientes de corrosão severa descritos acima e um método para fabricação do mesmo.

[0018] Nesse aspecto, daqui em diante, o termo "alta resistência" refere-se ao caso de ter resistência ao escoamento: 758 MPa (110 ksi) ou mais. Além disso, daqui em diante, o termo "excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono" refere-se àquele que uma taxa de corrosão é 0,125 mm/y ou menos no caso em que um teste é realizado pela imersão de um corpo de prova em uma solução de teste: 20 porcento em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura da solução: 200 °C, atmosfera de gás de CO2 em 3,04 MPa (30 atm)) mantida em uma autoclave por um período de imersão de 336 horas. Além disso, daqui em diante, o termo "excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto" refere-se ao caso em que um teste é realizado pela imersão de um corpo de prova em uma solução aquosa na qual ácido acético + acetato de Na foram adicionados a uma solução de teste: 20 porcento em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura da solução: 100 °C, atmosfera de gás de CO2 em 3,04 MPa (30 atm) e H2S em 0,01 MPa (0,1 atm)) para ajustar o pH para 3,3 mantida em uma autoclave por um período de imersão de 720 horas enquanto uma tensão aplicada de 100% da tensão de escoamento é aplicada e uma rachadura não ocorre no corpo de prova após o teste. Além disso, daqui em diante, o termo "excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto" refere-se ao caso em que um teste é realizado pela imersão de um corpo de prova em uma solução aquosa na qual ácido acético + acetato de Na foram adicionados a uma solução de teste: 20 porcento em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura da solução: 25 °C, atmosfera de gás de CO2 em 0,09 MPa (0,9 atm) e H2S em 0,01 MPa (0,1 atm)) para ajustar o pH para 3,5 mantida em uma autoclave por um período de imersão de 720 horas enquanto uma tensão aplicada de 90% da tensão de escoamento é aplicada e uma rachadura não ocorre no corpo de prova após o teste.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0019] Para alcançar o objetivo descrito acima, os inventores da presente invenção estudaram intensamente vários fatores que afetam a resistência à corrosão de um tubo ou cano de aço inoxidável que tem uma composição que contém Cr que tem um teor de Cr aumentado de 15,5 porcento em massa ou mais a partir do ponto de vista da resistência à corrosão em ambientes corrosivos que contêm CO2, Cl- e, além disso, H2S em temperaturas maiores até 200 °C. Como resultado, foi encontrado que a microestrutura foi especificada como sendo uma de múltiplas fases na qual uma fase básica (constituinte primário) é uma fase de martensita (fase de martensita temperada) e uma fase secundária é 10% a 60% de uma fase de ferrita com base em uma fração de volume ou a fase de ferrita e contém adicionalmente 30% ou menos de fase de austenita residual com base em uma fração de volume e, dessa forma, um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência pode ser produzido que tem excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono e excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto de alta temperatura em combinação em ambientes corrosivos de alta temperatura que contêm CO2, Cl- e, além disso, H2S a altas temperaturas até 200 °C e, além disso, em ambientes nos quais uma tensão próxima à resistência ao escoamento foi carregada em uma atmosfera corrosiva que contém CO2, Cl- e, além disso, H2S e que a microestrutura pode conter quantidades predeterminadas de Cu, Mo e W e, assim, foi produzido um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência que tem excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto em ambientes com uma alta concentração de H2S. Nesse aspecto, daqui em diante, o termo "que é uma fase básica (constituinte primário)" refere-se a ser de 40% a 90% com base em uma fração de volume.

[0020] De acordo com estudos adicionais dos presentes inventores, foi encontrado que para especificar a microestrutura da composição que contém 15,5 porcento em massa ou mais de Cr para ser uma de múltiplas fases predeterminadas, primeiro, a inclusão de C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N ajustada para satisfazer a seguinte fórmula (1) - 5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) foi importante. Nesse aspecto, o lado esquerdo da fórmula (1) foi um índice que indicou a tendência da geração de uma fase de ferrita e que foi determinado experimentalmente pelos presentes inventores. Os presentes inventores descobriram que um ajuste das quantidades e dos tipos dos elementos de liga de tal modo que satisfaz a fórmula (1) foi importante para realizar múltiplas fases predeterminadas.

[0021] Além disso, de acordo com estudos dos presentes inventores, foi descoberto que Cu, Mo e W são ajustados para satisfazer a seguinte fórmula (2) Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) foram contidos e, assim, a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto em ambientes de alta concentração de H2S foi aprimorada. Além disso, foi descoberto que Cu, Mo, W, Cr e Ni ajustados para satisfazer adicionalmente a seguinte fórmula (3) Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 34,5 (3) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) foram contidos e, assim, uma geração excessiva de austenita residual foi suprimida e alta resistência predeterminada e resistência à rachadura sob tensão por sulfeto puderam ser asseguradas.

[0022] Nesse aspecto, em relação ao fato de que uma excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono e, além disso, excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto e excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto podem ser fornecidas em combinação ao permitir que a composição tenha um alto teor de Cr de 15,5 porcento em massa ou mais, o que especifica que a microestrutura é uma de múltiplas fases na qual uma fase básica (constituinte primário) é uma fase de martensita e uma fase secundária é uma fase de ferrita ou uma fase de ferrita e uma que contém adicionalmente fase de austenita residual e que permite que uma composição contenha adicionalmente quantidades predeterminadas ou superiores de Cu, Mo e W, os presentes inventores consideram conforme descrito abaixo.

[0023] A fase de ferrita é uma fase que tem excelente resistência à corrosão alveolar e, além disso, os precipitados da fase de ferrita em uma direção de rolamento, isto é, uma direção de tubo axial, na forma de estrato. Consequentemente, a direção de uma microestrutura lamelar se torna paralela a uma direção de tensão de carga de um teste de rachadura de tensão por sulfeto e um teste de rachadura de corrosão de tensão por sulfeto, isto é, a rachadura procede de tal modo a particionar a microestrutura lamelar. Portanto, o procedimento da rachadura é suprimido e a resistência SSC e a resistência SCC são aprimoradas.

[0024] Enquanto isso, uma excelente resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono pode ser assegurada pela redução de C para 0,05 porcento em massa ou menos e ao permitir que a composição contenha 15,5 porcento em massa ou mais de Cr, 3,0 porcento em massa ou mais de Ni e 1,5 porcento em massa ou mais de Mo.

[0025] A presente invenção foi concluída com base nas constatações descritas acima e em estudos adicionais. Isto é, a essência da presente invenção é conforme descrito abaixo.

[0026] (1) um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos que tem uma composição que contém C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 4,0% ou menos, W: 0,1% a 2,5%, N: 0,15% ou menos e o composto restante de Fe e impurezas acidentais com base em uma porcentagem em massa enquanto um ajuste é realizado de tal forma que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), - 5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (3), Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 34,5 (3) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)).

[0027] (2) um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos que tem uma composição que contém C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 3,5% ou menos, W: 2,5% ou menos, N: 0,15% ou menos e o composto restante de Fe e impurezas acidentais, com base em uma porcentagem em massa, enquanto um ajuste é realizado de tal forma que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), - 5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (4), Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 31 (4) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)).

[0028] Alternativamente, o item (2) se traduz no tubo ou no cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com o item (1) em que Cu: 3,5% ou menos e W: 2,5% ou menos são contidos e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a fórmula (3) em que o valor do lado direito é 31.

[0029] (3) O tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com o item (1) ou com o item (2) em que a composição contém adicionalmente V: 0,02% a 0,20% com base em uma porcentagem em massa.

[0030] (4) O tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (1) a (3) em que a composição contém adicionalmente Al: 0,10% ou menos com base em uma porcentagem em massa.

[0031] (5) O tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (1) a (4) em que a composição contém adicionalmente pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,02% a 0,50%, Ti: 0,02% a 0,16%, Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos com base em uma porcentagem em massa.

[0032] (6) O tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (1) a (5) em que a composição contém adicionalmente pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos e Sn: 0,20% ou menos com base em uma porcentagem em massa.

[0033] (7) O tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (1) a (6) que tem adicionalmente uma microestrutura que inclui uma fase de martensita como uma fase básica e 10% a 60% de fase de ferrita com base em uma fração de volume como uma fase secundária.

[0034] (8) O tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com o item 7 em que a microestrutura inclui adicionalmente 30% ou menos da fase de austenita residual com base em uma fração de volume.

[0035] (9) Um método para fabricar um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos que inclui as etapas de aquecimento de um tubo ou cano sem costura de aço inoxidável que tem uma composição que contém C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 4,0% ou menos, W: 0,1% a 2,5%, N: 0,15% ou menos e o composto restante de Fe e impurezas acidentais com base em uma porcentagem em massa enquanto um ajuste é realizado de tal forma que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (3) Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 34,5 (3) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) para uma temperatura de aquecimento de 850 °C ou mais, realizar um tratamento de têmpera para resfriar a uma temperatura de 50 °C ou inferior em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar e realizar um tratamento de revenimento para aquecer para uma temperatura inferior ou igual à temperatura de transformação Ac1 e resfriar.

[0036] (10) Um método para fabricar um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos que inclui as etapas de aquecimento de um tubo ou cano sem costura de aço inoxidável que tem uma composição que contém C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 3,5% ou menos, W: 2,5% ou menos, N: 0,15% ou menos e o composto restante de Fe e impurezas acidentais com base em uma porcentagem em massa enquanto um ajuste é realizado de tal forma que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (4), Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 31 (4) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) para uma temperatura de aquecimento de 850 °C ou mais, realizar um tratamento de têmpera para resfriar a uma temperatura de 50 °C ou inferior em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar e realizar um tratamento de revenimento para aquecer até uma temperatura inferior ou igual à temperatura de transformação Ac1 e resfriar.

[0037] (11) O método para fabricar um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com o item (9) ou com o item (10) em que a composição contém adicionalmente V: 0,02% a 0,20% com base em uma porcentagem em massa.

[0038] (12) O método para fabricar um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (9) a (11) em que a composição contém adicionalmente Al: 0,10% ou menos com base em uma porcentagem em massa.

[0039] (13) O método para fabricar um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (9) a (12) em que a composição contém adicionalmente pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,02% a 0,50%, Ti: 0,02% a 0,16%, Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos com base em uma porcentagem em massa.

[0040] (14) O método para fabricar um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com qualquer um dos itens (9) a (13) em que a composição contém adicionalmente pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos e Sn: 0,20% ou menos com base em uma porcentagem em massa.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0041] De acordo com a presente invenção, um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência que tem uma composição que contém 15,5 porcento em massa ou mais de Cr e que tem excelente resistência à corrosão em ambientes de corrosão severa que contêm CO2, Cl- e, além disso, H2S a altas temperaturas de 200°C ou superior pode ser produzido de forma relativamente barata de forma que efeitos industriais consideravelmente vantajosos sejam exercidos.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0042] Um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com a presente invenção tem uma composição que contém C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 4,0% ou menos, W: 0,1% a 2,5%, N: 0,15% ou menos e o composto restante de Fe e impurezas acidentais com base em uma porcentagem em massa enquanto um ajuste é realizado de tal forma que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (3), Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 34,5 (3) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)).

[0043] Além disso, um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com a presente invenção tem uma composição que contém C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 3,5% ou menos, W: 2,5% ou menos, N: 0,15% ou menos e o composto restante de Fe e impurezas acidentais com base em uma porcentagem em massa enquanto um ajuste é realizado de tal forma que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1) (em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2) (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (4), Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 31 (4) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)).

[0044] Para começar, as razões para a limitação da composição do tubo ou do cano de aço de acordo com a presente invenção serão descritas. Daqui em diante, "porcento em massa" é expresso simplesmente como "%" a menos que seja especificado o contrário.

[0045] C: 0,05% ou menos

[0046] O carbono é um elemento importante para aumentar a resistência de um aço inoxidável martensítico. Na presente invenção, o teor de 0,005% ou mais é desejável para assegurar uma resistência predeterminada. Por outro lado, se o teor for maior que 0,05%, a resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono e a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto são degradadas. Portanto, C é limitado a 0,05% ou menos. Nesse aspecto, 0,005% a 0,04% é preferencial.

[0047] Si: 0,5% ou menos

[0048] O silício é um elemento para funcionar como um agente desoxidante e o teor de 0,1% ou mais é desejável para esse propósito. Por outro lado, se o teor for maior que 0,5%, a trabalhabilidade a quente é degradada. Portanto, Si é limitado a 0,5% ou menos. Nesse aspecto, 0,2% a 0,3% é preferencial.

[0049] Mn: 0,15% a 1,0%

[0050] O manganês é um elemento para aumentar a resistência de um aço. Na presente invenção, é necessário que o teor seja 0,15% ou mais para assegurar uma resistência predeterminada. Por outro lado, se o teor for maior que 1,0%, a dureza é degradada. Portanto, Mn é limitado a estar dentro de uma faixa de 0,15% a 1,0%. Nesse aspecto, 0,2% a 0,5% é preferencial.

[0051] P: 0,030% ou menos

[0052] O fósforo degrada a resistência à corrosão, por exemplo, a resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono, a resistência à corrosão alveolar e a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e, portanto, é preferencialmente minimizado na presente invenção. Entretanto, 0,030% ou menos é permitido. Consequentemente, P é limitado a 0,030% ou menos. Nesse aspecto, 0,020% ou menos é preferencial.

[0053] S: 0,005% ou menos

[0054] O enxofre é um elemento para degradar a trabalhabilidade a quente significativamente e impedir uma operação estável de um processo de produção de cano e, portanto, é preferencialmente minimizado. Entretanto, no caso em que o teor é 0,005% ou menos, o cano pode ser produzido por um processo comum. Consequentemente, S é limitado a 0,005% ou menos. Nesse aspecto, 0,002% ou menos é preferencial.

[0055] Cr: 15,5% a 17,5%

[0056] O cromo é um elemento para formar um filme protetor e, assim, contribuir para um aprimoramento da resistência à corrosão. Na presente invenção, é necessário que o teor seja 15,5% ou mais para assegurar a resistência à corrosão predeterminada. Por outro lado, se o teor for maior que 17,5%, a fração de ferrita se torna muito alta e uma alta resistência predeterminada não pode ser assegurada. Consequentemente, o Cr é limitado a estar dentro da faixa de 15,5% a 17,5%. Nesse aspecto, 15,8% a 16,8% é preferencial.

[0057] Ni: 3,0% a 6,0%

[0058] O níquel é um elemento que tem uma função de fortalecer um filme protetor e melhorar a resistência à corrosão. Além disso, Ni melhora a resistência de um aço através de um fortalecimento de soluto. Tais efeitos se tornam consideráveis no caso em que o teor é 3,0% ou mais. Por outro lado, se o teor for maior que 6,0%, a estabilidade da fase de martensita é degradada e a resistência é reduzida. Consequentemente, Ni é limitado a estar dentro de uma faixa de 3,0% a 6,0%. Nesse aspecto, 3,5% a 5,0% é preferencial.

[0059] Mo: 1,5% a 5,0%

[0060] O molibdênio é um elemento para melhorar a resistência à corrosão alveolar devido a Cl- e baixo pH e melhorar a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto. Consequentemente, o teor de 1,5% ou mais é necessário na presente invenção. Se o teor for menor que 1,5%, a resistência à corrosão em ambientes de corrosão severa é, de certa forma, menor que o suficiente. Por outro lado, Mo é um elemento caro e um grande teor maior que 5,0% causa um aumento do custo de produção e, além disso, uma fase chi (fase x) precipita para degradar a dureza e a resistência à corrosão. Portanto, Mo é limitado a estar dentro de uma faixa de 1,5% a 5,0%. Nesse aspecto, 3,0% a 5,0% é preferencial.

[0061] Cu: 4,0% ou menos

[0062] O cobre é um elemento importante para fortalecer um filme protetor, suprimir penetração de hidrogênio em um aço e melhorar a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto. Para obter tais efeitos, o teor de 0,3% ou mais é desejável. Por outro lado, se o teor for maior que 4,0%, a precipitação de limite de grão de CuS é causada e a trabalhabilidade a quente é degradada. Consequentemente, o Cu é limitado a 4,0% ou menos. O teor é preferencialmente de 3,5% ou menos e adicionalmente preferencialmente de 2,0% ou menos. Por outro lado, o limite inferior de Cu é preferencialmente de 0,3%, adicionalmente preferencialmente de 0,5% e mais preferencialmente de 1,5%.

[0063] W: 2,5% ou menos

[0064] O tungstênio é um elemento muito importante para contribuir para a melhora da resistência de um aço e, além disso, melhora a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto e a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto. No caso em que W é contido em combinação com Mo, a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto é melhorada. Para obter tais efeitos, o teor de 0,1% ou mais é preferencial. Por outro lado, se o teor for grande e for maior que 2,5%, a dureza é degradada. Consequentemente, W é limitado a 2,5% ou menos. O teor é preferencialmente de 0,1% a 2,5% e adicionalmente preferencialmente de 0,8% a 1,2%.

[0065] N: 0,15% ou menos

[0066] O nitrogênio é um elemento para aprimorar a resistência à corrosão alveolar de forma significativa. Tal efeito se torna considerável no caso em que o teor é 0,01% ou mais. Por outro lado, se o teor for maior que 0,15%, vários nitretos são formados e a dureza é degradada. Consequentemente, N é limitado a 0,15% ou menos. Nesse aspecto, de 0,01% a 0,07% é preferencial.

[0067] Na presente invenção, as faixas descritas acima dos componentes descritos acima são contidas e, além disso, C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N são contidos de tal modo a satisfazer a seguinte fórmula (1).

[0068] -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) > 13,0 (1)

[0069] O lado esquerdo da fórmula (1) é determinado como um índice que indica a tendência da geração de uma fase de ferrita. No caso em que os elementos de liga mostrados na fórmula (1) são ajustados para satisfazer a fórmula (1) e são contidos, múltiplas fases nas quais uma fase básica é uma fase de martensita e uma fase secundária é uma fase de ferrita ou uma fase de ferrita e contém adicionalmente uma fase de austenita residual podem ser realizadas como a microestrutura de um produto final de forma estável. Consequentemente, na presente invenção, a quantidade de cada elemento de liga é ajustada de tal modo a satisfazer a fórmula (1). Nesse aspecto, no caso em que um elemento de liga descrito na fórmula (1) não for especificamente contido, o valor do lado esquerdo da fórmula (1) é discutido em que o teor do elemento relacionado é considerado como zero porcento.

[0070] Além disso, na presente invenção, as faixas descritas acima dos componentes descritos acima são contidas e, além disso, Cu, Mo e W são ajustados para satisfazer a seguinte fórmula (2)

[0071] Cu + Mo + 0,5 W > 5,8 (2)

[0072] (em que Cu, Mo e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa))

[0073] e são contidos. O lado esquerdo da fórmula (2) é determinado recentemente como um índice que indica a tendência de resistência à rachadura sob tensão por sulfeto pelos presentes inventores. Se o valor do lado esquerdo da fórmula (2) for menor que 5,8, a estabilidade de um filme de passivação é insuficiente e a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto predeterminada não pode ser assegurada. Consequentemente, na presente invenção, Cu, Mo e W são ajustados para satisfazer a fórmula (2) e são contidos.

[0074] Além disso, na presente invenção, as faixas descritas acima dos componentes descritos acima são contidas e, além disso, Cu, Mo, W, Cr e Ni são ajustados para satisfazer a seguinte fórmula (3)

[0075] Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni < 34,5 (3) (em que Cu, Mo, W, Cr e Ni: teor de cada elemento (porcentagem em massa)) e são contidos. O lado esquerdo da fórmula (3) é determinado recentemente como um índice que indica a tendência da geração de austenita residual pelos presentes inventores. Se o valor do lado esquerdo da fórmula (3) for grande e for maior que 34,5, a alta resistência predeterminada não pode ser assegurada devido à austenita residual se tornar excessiva. Além disso, a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto são degradadas. Consequentemente, na presente invenção, Cu, Mo, W, Cr e Ni são ajustados para satisfazer a fórmula (3) e são contidos. Nesse aspecto, o valor do lado esquerdo da fórmula (3) é especificado para ser preferencialmente 32,5 ou menos e mais preferencialmente de 31 ou menos.

[0076] O restante diferente dos componentes descritos acima é composto de Fe e impurezas acidentais. Já para as impurezas acidentais, O (oxigênio): 0,01% ou menos é permitido.

[0077] Os componentes descritos acima são componentes básicos. Na presente invenção, pelo menos um grupo dos seguintes Grupos (A) a (D) podem ser contidos adicionalmente como elementos seletivos além dos componentes básicos.

[0078] Grupo (A): V: 0,02% a 0,20% com base em uma porcentagem em massa

[0079] Grupo (B): Al: 0,10% ou menos com base em uma porcentagem em massa

[0080] Grupo (C): pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,02% a 0,50%, Ti: 0,02% a 0,16%, Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos com base em uma porcentagem em massa

[0081] Grupo (D): pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos e Sn: 0,20% ou menos com base em uma porcentagem em massa

[0082] Grupo (A): V: 0,02% a 0,20%

[0083] O vanádio é um elemento para melhorar a resistência de um aço através de fortalecimento por precipitação. Para obter tal efeito, o teor de 0,02% ou mais é desejável. Por outro lado, se o teor for maior que 0,20%, a dureza é degradada. Consequentemente, V é preferencialmente limitado para estar dentro da faixa de 0,02% a 0,20%. Nesse aspecto, 0,04% a 0,08% é mais preferencial.

[0084] Grupo (B): Al: 0,10% ou menos

[0085] O alumínio é um elemento para funcionar como um agente desoxidante e, para obter tal efeito, o teor de 0,01% ou mais é desejável. Por outro lado, se o teor for grande e for maior que 0,10%, quantidades de óxidos se tornam excessivas e a dureza é afetada de forma adversa. Consequentemente, no caso em que Al é contido, o teor é limitado a estar dentro de uma faixa de preferencialmente 0,10% ou menos e mais preferencialmente de 0,02% a 0,06%.

[0086] Grupo (C): pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em Nb: 0,02% a 0,50%, Ti: 0,02% a 0,16%, Zr: 0,50% ou menos e B: 0,0030% ou menos

[0087] Cada um dentre Nb, Ti, Zr e B é um elemento para contribuir para melhorar a resistência e pode ser selecionado e contido conforme necessário.

[0088] O nióbio contribui para a melhoria descrita acima da resistência e, além disso, contribui adicionalmente para um aprimoramento da dureza. Para obter tais efeitos, o teor de 0,02% ou mais é preferencial. Por outro lado, se o teor for maior que 0,50%, a dureza é degradada. Consequentemente, no caso em que Nb é contido, o teor é limitado a estar dentro de uma faixa preferencialmente de 0,02% a 0,50%.

[0089] O titânio contribui para a melhoria descrita acima da resistência e, além disso, contribui adicionalmente para um aprimoramento da resistência à rachadura sob tensão por sulfeto. Para obter tais efeitos, o teor de 0,02% ou mais é preferencial. Por outro lado, se o teor for maior que 0,16%, precipitados grossos são gerados e a dureza e a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto são degradadas. Consequentemente, no caso em que Ti é contido, o teor é limitado a estar dentro de uma faixa de preferencialmente 0,02% a 0,16%.

[0090] O zircônio contribui para a melhoria descrita acima da resistência e, além disso, contribui adicionalmente para um aprimoramento da resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto. Para obter tais efeitos, o teor de 0,02% ou mais é desejável. Por outro lado, se o teor for maior que 0,50%, a dureza é degradada. Consequentemente, no caso em que Zr é contido, o teor é limitado preferencialmente a 0,50% ou menos.

[0091] O boro contribui para a melhoria descrita acima da resistência e, além disso, contribui adicionalmente para um aprimoramento da trabalhabilidade a quente. Para obter tais efeitos, o teor de 0,0005% ou mais é desejável. Por outro lado, se o teor for maior que 0,0030%, a dureza e a trabalhabilidade a quente são degradadas. Consequentemente, no caso em que B é contido, o teor é limitado preferencialmente a 0,0030% ou menos.

[0092] Grupo (D): pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos e Sn: 0,20% ou menos

[0093] Cada um dentre REM, Ca e Sn é um elemento para contribuir para um aprimoramento da resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto e pode ser selecionado e contido conforme necessário. Para obter tais efeitos, é desejável que REM: 0,001% ou mais, Ca: 0,001% ou mais e Sn: 0,05% ou mais estejam contidos. Por outro lado, mesmo quando REM: mais que 0,005%, Ca: mais que 0,005% e Sn: mais que 0,20% estão contidos, o efeito é saturado, um efeito proporcional ao teor não pode ser esperado e pode haver uma desvantagem econômica. Consequentemente, no caso em que os mesmos estão contidos, os teores individuais são preferencialmente limitados a REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos e Sn: 0,20% ou menos.

[0094] A seguir, as razões para a limitação da microestrutura do tubo ou do cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com a presente invenção serão descritas.

[0095] É preferencial que o tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com a presente invenção tenha a composição descrita acima e, além disso, tenha múltiplas fases nas quais uma fase básica é uma fase de martensita (fase de martensita temperada) e uma fase secundária é de 10% a 60% da fase de ferrita com base em uma fração de volume. Alternativamente, é preferencial que o tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência tenha a composição descrita acima e, além disso, tenha múltiplas fases nas quais uma fase básica é uma fase de martensita (fase de martensita temperada) e uma fase secundária é de 10% a 60% de fase de ferrita com base em uma fração de volume e, além disso, 30% ou menos da fase de austenita residual com base em uma fração de volume.

[0096] Para assegurar uma alta resistência predeterminada do tubo ou do cano sem costura de acordo com a presente invenção, é preferencial que a fase básica seja especificada como sendo uma fase de martensita (fase de martensita temperada). Então, na presente invenção, para assegurar uma resistência à corrosão predeterminada (resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono, resistência à rachadura sob tensão por sulfeto (resistência SSC) e resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto (resistência SCC)), é preferencial que 10% a 60% da fase de ferrita com base em uma fração de volume seja precipitada como pelo menos a fase secundária e, assim, uma microestrutura de duas fases composta de 40% a 90% de fase de martensita (fase de martensita temperada) e da fase de ferrita é estabelecida. Consequentemente, uma microestrutura lamelar é formada em uma direção de tubo axial e um procedimento de rachadura é suprimido. Se a fase de ferrita for menor que 10%, a microestrutura lamelar descrita acima não é formada e, em alguns casos, um aprimoramento predeterminado da resistência à corrosão não é obtido. Por outro lado, se a fase de ferrita precipitar em uma grande quantidade maior que 60%, pode se tornar difícil assegurar uma alta resistência predeterminada. Consequentemente, a fração de volume de fase de ferrita que serve como a fase secundária está favoravelmente dentro da faixa de 10% a 60%. Nesse aspecto, 20% a 50% é preferencial.

[0097] Além disso, além da fase de ferrita, 30% ou menos da fase de austenita residual com base em uma fração de volume podem ser precipitados como a fase secundária. A presença da fase de austenita residual aprimora a ductilidade e a dureza. Tais efeitos podem ser assegurados no caso em que a fração de volume é preferencialmente de 5% ou mais e de 30% ou menos. Se a quantidade da fase de austenita residual aumentar e a fração de volume se tornar maior que 30%, pode se tornar difícil assegurar uma alta resistência predeterminada. Nesse aspecto, a fase básica refere-se àquela que a fração de volume é de 40% a 90%.

[0098] A seguir, um método preferencial para fabricar o tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência para produtos tubulares petrolíferos de acordo com a presente invenção será descrito.

[0099] Na presente invenção, um material inicial é um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável que tem a composição descrita acima. Um método para fabricar o tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável que serve como o material inicial não é necessariamente especificamente limitado e qualquer método de conhecimento comum para fabricar um tubo ou um cano sem costura pode ser aplicado.

[00100] Preferencialmente, um aço fundido que tem a composição descrita acima é produzido por uma prática de fusão comum, por exemplo, um forno conversor de aço e materiais brutos de tubo ou cano de aço, por exemplo, um tarugo, são produzidos por métodos comuns, por exemplo, fundição contínua e método de fundição- desbaste de lingote. Subsequentemente, o material bruto de tubo ou cano de aço resultante é aquecido e a fabricação de tubo ou cano quente é realizada pelo uso de um processo de fabricação de tubo ou cano do método de laminador com plugue de Mannesmann ou método de laminador com mandril de Mannesmann, que é um método de fabricação de cano comum, de forma que um tubo ou um cano de aço sem costura que tem um tamanho predeterminado e a composição descrita acima seja produzido.

[00101] Após a fabricação de cano, preferencialmente, o tubo ou o cano de aço sem costura é resfriado à temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar. Consequentemente, uma microestrutura de tubo ou cano de aço na qual a fase básica da microestrutura é especificada para ser uma fase de martensita é assegurada. Nesse aspecto, um tubo ou um cano de aço sem costura pode ser produzido por extrusão a quente com base em um método de prensa.

[00102] Na presente invenção, após o resfriamento à temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar após a fabricação de cano, é realizado adicionalmente um aquecimento para uma temperatura de aquecimento de 850 °C ou superior. Após isso, um tratamento de têmpera para resfriar a uma temperatura de 50 °C ou inferior em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar é realizado. Consequentemente, um tubo ou um cano de aço sem costura que tem uma microestrutura na qual a fase básica é uma fase de martensita e uma quantidade apropriada de fase de ferrita é incluída pode ser produzido.

[00103] Se a temperatura de aquecimento do tratamento de têmpera for menor que 850 °C, uma alta resistência predeterminada não pode ser assegurada. Nesse aspecto, a temperatura de aquecimento do tratamento de têmpera é especificada para ser preferencialmente 1.150 °C ou inferior a partir do ponto de vista de evitar um crescimento da microestrutura e, mais preferencialmente, dentro da faixa de 900 °C a 1.100 °C.

[00104] No caso em que o tratamento de têmpera para resfriar a uma temperatura de 50 °C ou inferior em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar é realizado, uma fase de martensita é precipitada e, assim, uma alta resistência predeterminada pode ser obtida.

[00105] Então, o tubo ou o cano de aço sem costura tratado por têmpera é submetido a um tratamento de revenimento para aquecer até uma temperatura inferior ou igual à temperatura de transformação Ac1 e resfriar (resfriamento natural). No caso em que o tratamento de revenimento para aquecer até uma temperatura inferior ou igual à temperatura de transformação Ac1 e resfriar é realizado, a microestrutura é produzida como um composto de microestrutura de uma fase de martensita temperada, uma fase de ferrita, e, além disso, uma fase de austenita residual (fase y residual). Consequentemente, um tubo ou um cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência que tem alta resistência predeterminada e que tem adicionalmente alta dureza e excelente resistência à corrosão é produzido. Se a temperatura de revenimento se tornar alta e for maior que a temperatura de transformação Ac1, uma martensita temperada assim é gerada e alta resistência predeterminada, alta dureza e excelente resistência à corrosão não podem ser asseguradas. Nesse aspecto, mais preferencialmente, a temperatura de revenimento é especificada para ser 700 °C ou inferior e, preferencialmente, 550°C ou superior.

[00106] A presente invenção será descrita adicionalmente abaixo com referência aos exemplos.

EXEMPLOS

[00107] Aços fundidos que têm as composições mostradas na Tabela 1-1 e na Tabela 1-2 foram produzidos por um conversor de aço e foram fundidos em lingotes (materiais brutos de tubo ou cano de aço) por um método de fundição contínua. A fabricação de cano foi realizada através de trabalho a quente pelo uso de um modelo de laminação a frio sem costura e, assim, um tubo ou um cano de aço sem costura que tem diâmetro externo de 83,8 mm x espessura de 12,7 mm foi produzido. Nesse aspecto, um resfriamento por ar foi realizado após a fabricação de cano.

[00108] Um corpo de prova de material bruto foi cortado do tubo ou do cano de aço sem costura resultante e foi submetido a um tratamento de têmpera para aquecimento e, após isso, resfriamento sob as condições mostradas na Tabela 2-1 e na Tabela 2-2. Subsequentemente, um tratamento de revenimento para aquecer e resfriar por ar sob as condições mostradas na Tabela 2-1 e na Tabela 2-2 foi realizado.

[00109] Um corpo de prova para uma observação de microestrutura foi tirado do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento descrito acima. O corpo de prova para observação de microestrutura foi corroído com um reagente de Vilella (1 g de ácido pícrico, 5 ml de ácido clorídrico, 100 ml de etanol) e a microestrutura foi fotografada com um microscópio eletrônico de varredura (amplificação de 1.000 vezes). A fração de microestrutura (porcentagem em volume) da fase de ferrita foi calculada pelo uso do equipamento de análise de imagem.

[00110] Além disso, a fração de microestrutura da fase de austenita residual foi medida pelo uso de um método de difração de raios X. Um corpo de prova para medição foi tirado do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento e a intensidade integrada por difração de raios X de cada uma dentre uma face 220 de y e uma face 211 de α foi medida com base na difração de raios X e uma conversão foi realizada pelo uso da seguinte fórmula.

[00111] (fração de volume) = 100/(1 + (IαRy/IyRα))

[00112] em que Iα: intensidade integrada de α

[00113] Rα: valor calculado teoricamente cristalográfico de α

[00114] Iy : intensidade integrada de y

[00115] Ry : valor calculado teoricamente cristalográfico de y

[00116] Nesse aspecto, a fração da fase de martensita foi calculada como o restante diferente dessas fases.

[00117] Uma tira de corpo de prova especificada pelo padrão API 5CT foi tirada do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento. Um teste de tração em conformidade com a especificação de API foi realizado e, assim, características de tração (resistência ao escoamento YS, resistência à tração TS) foram determinadas.

[00118] Além disso, um corpo de prova com entalhe em V (espessura de 10 mm) foi tirado do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento em conformidade com a especificação de JIS Z 2242, um teste de impacto Charpy foi realizado e, assim, a energia absorvida a -10 °C foi determinada de forma que a dureza foi avaliada.

[00119] Além disso, um corpo de prova de espessura de 3 mm x largura de 30 mm x comprimento de 40 mm para um teste de corrosão foi produzido a partir do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento através de trabalho mecânico e o teste de corrosão foi realizado.

[00120] O teste de corrosão foi realizado pela imersão do corpo de prova em uma solução de teste: 20 porcento em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura da solução: 200 °C, atmosfera de gás de CO2 em 3,04 MPa (30 atm)) mantida em uma autoclave e o período de imersão especificado para ser 14 dias. O peso do corpo de prova após o teste foi medido e a taxa de corrosão foi determinada pelo cálculo com base na redução de peso entre antes e depois do teste de corrosão. Além disso, a presença ou a ausência de uma ocorrência de corrosão alveolar da superfície do corpo de prova após o teste de corrosão foi observada pelo uso de uma lupa que tinha uma amplificação: 10 vezes. Nesse aspecto, a "presença" refere-se ao caso em que uma corrosão alveolar tem diâmetro: 0,2 mm ou mais.

[00121] Além disso, um corpo de prova de barra arredondada (diâmetro: 6,4 mmΦ) foi produzido através de trabalho mecânico em conformidade com Método A NACE TM0177 a partir do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento e um teste de resistência SSC foi realizado.

[00122] Além disso, um corpo de prova de espessura de 3 mm x largura de 15 mm x comprimento de 115 mm para flexão em quatro pontos foi tirado através de trabalho mecânico do corpo de prova de material bruto submetido ao tratamento de têmpera-revenimento e um teste de resistência SCC foi realizado.

[00123] O teste de resistência SCC foi realizado pela imersão de um corpo de prova em uma solução aquosa na qual ácido acético + acetato de Na foram adicionados a uma solução de teste: 20 porcento em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura da solução: 100°C, atmosfera de H2S: 0,01 MPa (0,1 atm) e CO2: 3,04 MPa (30 atm)) para ajustar o pH: 3,3, mantida em uma autoclave por um período de imersão de 720 horas enquanto uma tensão aplicada de 100% da tensão de escoamento foi aplicada. A presença de rachadura no corpo de prova após o teste foi examinada.

[00124] O teste de resistência SSC foi realizado pela imersão de um corpo de prova em uma solução aquosa na qual ácido acético + acetato de Na foram adicionados a uma solução de teste: 20 porcento em massa de solução aquosa de NaCl (temperatura da solução: 25°C, atmosfera de H2S: 0,01 MPa (0,1 atm) e CO2: 0,09 MPa (0,9 atm)) para ajustar para um pH: 3,5 por um período de imersão de 720 horas enquanto uma tensão aplicada de 90% da tensão de escoamento é aplicada. A presença de rachadura no corpo de prova após o teste foi examinada.

[00125] Os resultados obtidos são mostrados na Tabela 2-1 e na Tabela 2-2. TABELA 1-1 TABELA 1-2 *) -5,9x (7,82+27 C-0,91 Si+0,21 Mn-0,9 Cr+Ni-1,1 Mo+0,20Cu+11 N) > 13,0 (1) **) Cu+Mo+0,5 W > 5,8 (2) ***) Cu+Mo+W+Cr+2 Ni < 34,5 (3) TABELA 2-1 *) taxa de resfriamento média de 800 °C a 500 °C **) M: martensita temperada, M*: martensita, F: ferrita, y: austenita residual TABELA 2-2

[00126] Em cada um dos exemplos da Invenção, o tubo ou o cano sem costura de aço inoxidável de alta resistência resultante teve uma alta resistência de resistência ao escoamento: 758 MPa ou mais, alta dureza de energia absorvida a -10 °C: 40 J ou mais e excelente resistência à corrosão (resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono) em ambiente corrosivo que contém CO2 e Cl- a uma alta temperatura de 200 °C e teve adicionalmente uma excelente resistência à rachadura sob tensão por sulfeto e excelente resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto em combinação, em que uma rachadura (SSC, SCC) não ocorreu em ambientes que contêm H2S. Por outro lado, em cada um dos Exemplos Comparativos fora do escopo da presente invenção, a alta resistência predeterminada não foi obtida, a resistência à corrosão por gás de dióxido de carbono foi degradada ou a resistência à rachadura sob tensão por sulfeto (resistência SSC) ou a resistência à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto (SCC) foi degradada.

Claims

1. Tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares, consistindo na seguinte composição: C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 4,0% ou menos, W: 0,1% a 2,5%, N: 0,15% ou menos, opcionalmente: V: 0,02% a 0,20%, Al: 0,10% ou menos, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: Nb: 0,02% a 0,50%, Ti: 0,02% a 0,16%, Zr: 0,50% ou menos, e B: 0,0030% ou menos, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, e Sn: 0,20% ou menos, e o restante sendo composto de Fe e impurezas acidentais, com base em uma porcentagem em massa, caracterizado pelo fato de que o ajuste é realizado de tal forma que: C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (3), -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) ≥13,0 (1) Cu + Mo + 0,5 W ≥5,8 (2) Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni ≤34,5 (3) em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, N e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa).

2. Tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam, com base em uma porcentagem em massa: W: 2,5% ou menos, Cu: 3,5% ou menos, e a seguinte fórmula (4) Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni ≤31 (4).

3. Tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma microestrutura que inclui uma fase de martensita como uma fase básica e 10% a 60% de fase de ferrita, com base em uma fração de volume, como uma fase secundária.

4. Tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a microestrutura inclui adicionalmente 30% ou menos de fase de austenita residual com base em uma fração de volume.

5. Método para fabricar tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: aquecer um tubo ou uma tubulação sem costura de aço inoxidável que tem uma composição que contém: C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,15% a 1,0%, P: 0,030% ou menos, S: 0,005% ou menos, Cr: 15,5% a 17,5%, Ni: 3,0% a 6,0%, Mo: 1,5% a 5,0%, Cu: 4,0% ou menos, W: 0,1% a 2,5%, N: 0,15% ou menos, opcionalmente: V: 0,02% a 0,20%, Al: 0,10% ou menos, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: Nb: 0,02% a 0,50%, Ti: 0,02% a 0,16%, Zr: 0,50% ou menos, e B: 0,0030% ou menos, pelo menos um selecionado do grupo que consiste em: REM: 0,005% ou menos, Ca: 0,005% ou menos, e Sn: 0,20% ou menos, e o restante composto de Fe e impurezas acidentais, com base em uma porcentagem em massa enquanto um ajuste é realizado de tal forma que: C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu e N satisfaçam a seguinte fórmula (1), Cu, Mo e W satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (2), e Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam adicionalmente a seguinte fórmula (3), a uma temperatura de aquecimento de 850 °C ou superior, realizar um tratamento de têmpera para resfriar até uma temperatura de 50 °C ou inferior em uma taxa de resfriamento superior ou igual à taxa de resfriamento de ar, e realizar um tratamento de revenimento para aquecer a uma temperatura inferior ou igual à temperatura de transformação Ac1 e resfriar, -5,9 x (7,82 + 27 C - 0,91 Si + 0,21 Mn - 0,9 Cr + Ni - 1,1 Mo + 0,2 Cu + 11 N) ≥13,0 (1) Cu + Mo + 0,5 W ≥5,8 (2) Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni ≤34,5 (3) em que C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, N e W: teor de cada elemento (porcentagem em massa).

6. Método para fabricar tubo ou tubulação sem costura de aço inoxidável de alta resistência para poços de óleo tubulares, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que Cu, Mo, W, Cr e Ni satisfaçam, com base em uma porcentagem em massa: W: 2,5% ou menos, Cu: 3,5% ou menos, e a seguinte fórmula (4) Cu + Mo + W + Cr + 2 Ni ≤31 (4).