BRPI0507314B1

BRPI0507314B1 - SEWER-FREE STEEL TUBE FOR OIL WELLS

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Publication number: BRPI0507314B1
Authority: BR
Publication date: 2017-08-08

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TUBO DE AÇO SEM COSTURA PARA POÇOS DE PETRÓLEO".Patent Descriptive Report for "SEW-FREE OIL PIPE".

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costura de alta resistência que é excelente em resistência à fratura por estresse por sulfeto, e a um método para produzir o mesmo. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um tubo de aço sem costura para poços de petróleo tendo uma alta razão de escoamento e também uma excelente resistência à fratura por estresse por sulfeto, que é produzido pelo método de resfriamento brusco e revenido para um aço especificado com base de um componente.Technical Field The present invention relates to a high strength seamless steel tube that is excellent in sulfide stress fracture resistance, and to a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a seamless steel pipe for oil wells having a high flow rate as well as excellent sulfide stress fracture resistance, which is produced by the sudden quenching method of cooling. specified steel based on one component.

Antecedentes da Técnica [002] "Um poço de petróleo" na presente especificação inclui "um poço de gás", e assim o significado de "para poços de petróleo" é "para poços de petróleo e/ou poços de gás".Background Art "An oil well" in the present specification includes "a gas well", and thus the meaning of "for oil wells" is "for oil wells and / or gas wells".

[003] Um tubo de aço sem costura, que é mais confiável que um tubo soldado, é usado frequentemente em um ambiente severo de poços de petróleo ou ambientes de alta temperatura, e o aumento da resistência, a melhoria da dureza e melhoria na resistência à acidez são, portanto requeridas sistematicamente. Particularmente, em poços de petróleo a serem desenvolvidos no futuro, o aumento na resistência do tubo de aço é necessário mais que nunca porque um poço de alta profundidade se tornará o objetivo final, e um tubo de aço sem costura para poços de petróleo tendo também resistência à fratura por corrosão por estresse é progressivamente necessário porque o tubo é usado em um ambiente corrosivo severo.[003] A seamless steel pipe, which is more reliable than a welded pipe, is often used in a severe oil well or high temperature environment, and increasing strength, improving hardness and improving strength. acidity are therefore systematically required. Particularly, in future oil wells, the increase in strength of the steel tube is needed more than ever because a deep well will become the ultimate goal, and a seamless steel tube for oil wells will also have Resistance to stress corrosion fracture is progressively required because the pipe is used in a harsh corrosive environment.

[004] A dureza, quer dizer, a densidade de deslocamento, de produto de aço é aumentada à medida que a resistência é aumentada e a quantidade de hidrogênio a ser penetrada no produto de aço aumenta para tornar o produto de aço mais frágil ao estresse devido à alta densidade de deslocamento. Consequentemente, a resistência à fratura por estresse por sulfeto é geralmente deteriorada em relação ao aumento na resistência do produto de aço usado em um ambiente rico em sulfeto de hidrogênio. Particularmente, quando um membro tendo uma resistência de escoamento desejado é produzido pelo uso de um produto de aço com uma baixa razão de "resistência de escoamento/resistência à tração" (doravante referida como razão de escoamento), a resistência à tração e a dureza tendem a aumentar, e a resistência à fratura por estresse por sulfeto é notadamente deteriorada. Portanto, quando a resistência do produto de aço é aumentada, é importante aumentar a razão de escoamento para manter a dureza baixa.[004] The hardness, that is, the displacement density, of the steel product is increased as the strength is increased and the amount of hydrogen to be penetrated into the steel product increases to make the steel product more brittle to stress. due to the high displacement density. Consequently, the resistance to sulfide stress fracture is generally deteriorated in relation to the increased strength of the steel product used in a hydrogen sulfide rich environment. Particularly, when a member having a desired yield strength is produced by using a steel product with a low "yield strength / tensile strength" ratio (hereinafter referred to as the yield strength), the tensile strength and hardness tend to increase, and the resistance to sulfide stress fracture is markedly deteriorated. Therefore, when the strength of the steel product is increased, it is important to increase the yield ratio to keep the hardness low.

[005] No entanto, é preferível produzir o produto de aço em uma microestrutura martensítica revenida uniforme para aumentar a razão de escoamento do aço, que sozinha é insuficiente. Como um método para também aumentar a razão de escoamento na microestrutura martensítica revenida, é dado o refino dos grãos anteriores à austenita. Entretanto, o refino dos grãos de austenita necessita resfriamento brusco em um tratamento térmico fora da linha, o que deteriora a eficiência de produção e aumenta a energia usada. Portanto, esse método é desvantajoso hoje em dia em que a racionalização do custo, a melhoria na eficiência da produção e a economia de energia são indispensáveis para os fabricantes.However, it is preferable to produce the steel product in a uniformly tempered martensitic microstructure to increase the steel flow rate, which alone is insufficient. As a method for also increasing the flow rate in the tempered martensitic microstructure, the refining of grains prior to austenite is given. However, the refining of austenite grains requires sudden cooling in an off-line heat treatment, which deteriorates production efficiency and increases the energy used. Therefore, this method is disadvantageous today where cost rationalization, improved production efficiency and energy savings are indispensable for manufacturers.

[006] Está descrito nos Documentos de Patente 1 e 2 que a precipitação de um carboneto do tipo M23C6 no limite dos grãos é inibida para melhorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Uma melhoria na resistência à fratura por estresse por sulfeto pelo refino dos grãos está também descrito no Documento da Patente 3. Entretanto, tais medidas têm as dificuldades descritas acima.It is described in Patent Documents 1 and 2 that precipitation of a grain boundary M23C6-type carbide is inhibited to improve resistance to sulfide stress fracture. An improvement in sulphide stress fracture resistance by grain refining is also described in Patent Document 3. However, such measures have the difficulties described above.

[007] Documento de Patente 1: Publicação da Patente Japonesa aberta à inspeção pública n° 2001-73086, [008] Documento de Patente 2: Publicação da Patente Japonesa aberta à inspeção pública n° 2000-17389, [009] Documento de Patente 3: Publicação da Patente Japonesa aberta à inspeção pública n° 9-111343.Patent Document 1: Japanese Patent Publication Open for Public Inspection No. 2001-73086, [008] Patent Document 2: Japanese Patent Publication Open for Public Inspection No. 2000-17389, [009] Patent Document 3: Japanese Patent Publication Open for Public Inspection No. 9-111343.

Descricão da Invenção Problemas a Serem Resolvidos pela Invenção [0010] Do ponto de vista da presente situação acima mencionada, a presente invenção tem um objetivo de fornecer um tubo de aço sem costura de alta resistência para poços de petróleo tendo uma alta razão de escoamento e uma excelente resistência à fratura por estresse por sulfeto, que possa ser produzido por um meio eficiente capaz de realizar uma economia de energia.DESCRIPTION OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention From the point of view of the above mentioned situation, the present invention has an object of providing a high strength seamless steel pipe for oil wells having a high flow rate and excellent resistance to sulfide stress fracture that can be produced by an efficient means capable of saving energy.

Meio para Resolver os Problemas [0011] As essências da presente invenção são um tubo de aço sem costura para poços de petróleo descrito no item (1) a seguir, e um método para produção de um tubo de aço sem costura para poços de petróleo descrito no item (2) a seguir. A porcentagem para um teor de um componente significa % com base em massa nas descrições a seguir. (1) Um tubo de aço sem costura para poços de petróleo que compreende C: 0,1 a 0,20%, Si: 0,05 a 1,0%, Mn: 0,05 a 1,0%, Cr: 0,05 a 1,5%, Mo: 0,05 a 1,0%, Al: 0,1% ou menos, Ti: 0,002 a 0,05%, B: 0,0003 a 0,005%, também um ou mais elementos selecionados de um ou de ambos os grupos do primeiro grupo e do segundo grupo conforme a ocasião demande, com um valor de A determinado pela equação (1) a seguir de 0,43 ou mais, com o balanço sendo Fe e impurezas, e nas impurezas P: 0,025% ou menos, S: 0,010% ou menos e N:0,007% ou menos.Means for Solving Problems The essences of the present invention are a seamless oil well steel pipe described in item (1) below, and a method for producing a seamless oil well steel pipe described in item (2) below. The percentage for a component content means% based on mass in the following descriptions. (1) A seamless oil well steel tube comprising C: 0.1 to 0.20%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.05 to 1.0%, Cr: 0.05 to 1.5%, Mo: 0.05 to 1.0%, Al: 0.1% or less, Ti: 0.002 to 0.05%, B: 0.0003 to 0.005%, also one or more elements selected from one or both groups of the first group and the second group as occasion demands, with a value of A determined by equation (1) below 0.43 or more, with the balance being Fe and impurities, and impurities P: 0.025% or less, S: 0.010% or less and N: 0.007% or less.

Primeiro Grupo: V: 0,03 a 0,2% e Nb; 0,002 a 0,04%, Segundo Grupo: Ca: 0,0003 a 0,005%, Mg: 0,0003 a 0,005 e REM (metais de terras raras): 0,0003 a 0,005%, A = C + (Mn/6) + (Cr/5) + (Mo/3) .... (1), onde, na equação (1), C, Mn, Cr e Mo representam cada um o % em massa dos respectivos elementos. (2) Um método para produção de um tubo de aço sem costura para poços de petróleo, que compreende as etapas de produção de um tubo por penetração a quente de uma barra tendo a composição química descrita no item (1) acima e um valor de A determinado pela equação (1) acima de 0,43 ou mais seguido de alongamento e laminação, e final mente laminando-se a uma temperatura final de laminação ajustada para 800 a 1100 graus centígrados, aquecendo-se, de maneira auxiliar, o tubo de aço resultante em uma faixa de temperatura do ponto de transformação Ar3 até 1000 graus centígrados na linha, e então resfriando-se brusca mente o mesmo de uma temperatura do ponto de transformação Ar3 ou maior seguido de revenimento a uma temperatura menor que a temperatura do ponto de transformação Ac^.First Group: V: 0.03 to 0.2% and Nb; 0.002 to 0.04%, Second Group: Ca: 0.0003 to 0.005%, Mg: 0.0003 to 0.005 and REM (rare earth metals): 0.0003 to 0.005%, A = C + (Mn / 6 ) + (Cr / 5) + (Mo / 3) .... (1), where, in equation (1), C, Mn, Cr and Mo each represent the mass% of the respective elements. (2) A method for producing a seamless steel pipe for oil wells, comprising the steps of producing a hot penetration pipe of a bar having the chemical composition described in item (1) above and a value of A determined by equation (1) above 0.43 or more followed by elongation and rolling, and finally rolling at a final rolling temperature adjusted to 800 to 1100 degrees centigrade, by auxiliary heating of the tube. resulting in a temperature range of the transformation point Ar3 to 1000 degrees centigrade on the line, and then abruptly cooling to a temperature of the transformation point Ar3 or greater followed by tempering at a temperature lower than the temperature of the transformation point Ac ^.

[0012] Para melhorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto do tubo de aço para poços de petróleo descrito em (1), preferivelmente o limite de resistência à tração é de não mais de 931 MPa (135 ksí).In order to improve the sulfide stress fracture resistance of the oil well steel pipe described in (1), preferably the tensile strength limit is no more than 931 MPa (135 ksi).

[0013] Para se obter uma mícroestrutura mais uniforme, no método para produção de um tubo de aço sem costura para poços de petróleo descrito em (2), preferivelmente a temperatura do aquecimento auxiliar do tubo de aço na linha está entre o ponto de transformação Ac3 e 1000 graus centígrados.In order to achieve a more uniform microstructure, in the method for producing a seamless oil well steel pipe described in (2), preferably the auxiliary heating temperature of the steel pipe in the line is between the transformation point. Ac3 and 1000 degrees centigrade.

Melhor Modo de Realização da Invenção [0014] A presente invenção foi realizada com base nas descobertas a seguir.Best Mode for Carrying Out the Invention The present invention was based on the following findings.

[0015] A razão de escoamento de um produto de aço tendo uma microestrutura resfriada e revenida é mais significativamente influenciada pelo teor de C. A razão de escoamento geralmente aumenta quando o teor de C é reduzido. Entretanto, mesmo se o teor de C for simplesmente reduzido, uma estrutura uniforme resfriada bruscamente não pode ser obtida uma vez que a capacidade de endurecimento é deteriorada, e a razão de escoamento não pode ser suficientemente aumentada. Portanto, é importante que a capacidade de endurecimento deteriorada pela redução do teor de C seja melhorada adicionando-se Mn, Cre Mo.The flow rate of a steel product having a cooled and tempered microstructure is most significantly influenced by the C content. The flow rate generally increases when the C content is reduced. However, even if the C content is simply reduced, a roughly cooled uniform structure cannot be obtained since the hardening capacity is deteriorated, and the flow rate cannot be sufficiently increased. Therefore, it is important that the hardening ability deteriorated by reducing the C content is improved by adding Mn, Cre Mo.

[0016] Quando o valor de A da equação (1) acima mencionada é ajustado para 0,43 ou mais, uma microestrutura uniforme resfriada brusca mente pode ser obtida em um equipamento de resfriamento de tubo de aço em geral. Os presentes inventores confirmaram que quando o valor de A da equação (1) é 0,43 ou mais, a dureza em uma posição 10 mm de uma extremidade resfriada bruscamente (doravante denominada "extremidade Jominy") em um teste Jominy excede a dureza correspondente a uma razão de martensita de 90% e uma capacidade de dureza satisfatória pode ser assegurada. O valor de A é preferivelmente ajustado para 0,45 ou mais, e mais preferivelmente 0t47 ou mais.When the A value of the above equation (1) is set to 0.43 or more, a abruptly cooled uniform microstructure can be obtained on a general steel tube cooling equipment. The present inventors have confirmed that when the value of A of equation (1) is 0.43 or more, the hardness at a 10 mm position of a sharply cooled end (hereinafter referred to as "Jominy end") in a Jominy test exceeds the corresponding hardness. At a martensite ratio of 90% and a satisfactory hardness capacity can be ensured. The value of A is preferably adjusted to 0.45 or more, and more preferably 0t47 or more.

[0017] Os presentes inventores também examinaram a influência dos elementos da liga na razão de escoamento e na resistência à fratura por estresse por sulfeto de um produto de aço tendo uma microestrutura resfriada brusca mente e revenida. Os resultados dos exames são como segue: [0018] Cada um dos aços tendo componentes químicos mostrados na tabela 1 foi fundido pelo uso de um forno de fusão a vácuo de 150 kg. O lingote de aço obtido foi forjado a quente para formar um bloco com 50 mm de espessura, 80 mm de largura e 10 mm de comprimento. Um corpo de prova Jominy foi retirado de um lingote austenitizado remanescente a 1100 graus centígrados, e submetido ao teste Jominy para examinar a capacidade de endurecimento de cada aço. O tamanho de grão anterior à austenita de cada aço A a G da tabela 1 foi de cerca de n° 5 e relativamente grosso.The present inventors have also examined the influence of alloying elements on the yield ratio and sulfide stress fracture strength of a steel product having a abruptly cooled and tempered microstructure. The results of the examinations are as follows: Each of the steels having chemical components shown in table 1 was melted using a 150 kg vacuum melting furnace. The steel ingot obtained was hot forged to form a block 50 mm thick, 80 mm wide and 10 mm long. A Jominy specimen was taken from a remaining austenitized ingot at 1100 degrees centigrade, and subjected to the Jominy test to examine the hardness of each steel. The pre-austenite grain size of each steel A to G of Table 1 was about no. 5 and relatively coarse.

[0019] A dureza Rockwell C na posição 10 mm a partir da extremidade Jominy no teste Jominy (JHRC10) de cada aço A a G e os valores previstos da dureza Rockwell C a uma razão de martensita de 90% correspondem ao teor de C de cada aço A a G estão mostrados na tabela 1. A posição a 10 mm da extremidade Jominy no teste Jominy corresponde a uma taxa de resfriamento de 20 graus centígrados/segundo. O valor previsto da dureza Rockwell C a uma razão de martensita de 90% com base no teor de C é dada por "58C% + 27" conforme mostrado no Documento Não-Patente n° 1 a seguir.The Rockwell C hardness at position 10 mm from the Jominy end in the Jominy test (JHRC10) of each A to G steel and the predicted Rockwell C hardness values at a martensite ratio of 90% correspond to the C content of each steel A to G are shown in table 1. The position 10 mm from the Jominy end in the Jominy test corresponds to a cooling rate of 20 degrees centigrade / second. The predicted Rockwell C hardness value at a martensite ratio of 90% based on C content is given by "58C% + 27" as shown in Non-Patent Document 1 below.

[0020] Documento Não-Patente 1: "Relação entre capacidade de endurecimento e porcentagem de martensita em algumas ligas de aço" por J. M. Hodge e Μ. A. Orehoski, Trans. ΑΙΜΕ 167, 1946, pps. 627-642.Non-Patent Document 1: "Relationship between hardening capacity and percentage of martensite in some steel alloys" by J. M. Hodge and Μ. A. Orehoski, Trans. ΑΙΜΕ 167, 1946, pps. 627-642.

[0021] Nos aços A a E com valores de A de 0,43 ou mais da mencionada equação (1), o JHRC10 excede a dureza Rockwell C correspondente a uma proporção de martensita de 90%, e uma capacidade de endurecimento satisfatória pode ser assegurada. Por outro lado o aço F que tem um valor de A menor que 0,43 da equação (1) e o aço G não contendo B (boro) são fracos em capacidade de endurecimento uma vez que o JHRC10 está abaixo da dureza Rockwell C correspondente à proporção de martensita de 90%.In steels A to E with A values of 0.43 or more of said equation (1), JHRC10 exceeds Rockwell C hardness corresponding to a martensite ratio of 90%, and a satisfactory hardening capacity may be assured. On the other hand, steel F having a value of A less than 0.43 from equation (1) and steel G not containing B (boron) are weak in hardening since JHRC10 is below the corresponding Rockwell C hardness. 90% martensite ratio.

[0022] A seguir, cada bloco acima mencionado foi submetido a um tratamento térmico de encharcamento a 1250 graus centígrados por 2 horas, imediatamente transportados a uma máquina de laminação a quente, e laminado a quente até uma espessura de 16 mm a uma temperatura final de laminação de 950 graus centígrados ou maior. Cada material laminado a quente foi então transportado até um forno de aquecimento antes da temperatura da superfície tornar-se menor que o ponto de transformação Ar3, deixado ficar ali a 950 graus centígrados por 10 minutos, e então inserido e resfriado bruscamente por água em um tanque de água agitada.Thereafter, each aforementioned block was subjected to a soaking heat treatment at 1250 degrees centigrade for 2 hours, immediately transported to a hot rolling machine, and hot rolled to a thickness of 16 mm at a final temperature. lamination of 950 degrees centigrade or higher. Each hot-rolled material was then transported to a heating furnace before the surface temperature became lower than the transformation point Ar3, allowed to stand at 950 degrees centigrade for 10 minutes, and then inserted and chilled by water in a stirred water tank.

[0023] Cada chapa temperada em água foi dividida em um comprimento adequado, e foi realizado um tratamento de revenimento de encharcamento por 30 minutos a várias temperaturas para se obter chapas temperadas e revenidas. Corpos de prova de ensaio de tração foram cortados na direção longitudinal das chapas laminadas a quente e tratadas termicamente assim obtidas, e um ensaio de tração foi realizado.Each water-tempered sheet was divided to an appropriate length, and a 30-minute soak temper treatment was performed at various temperatures to obtain tempered and tempered sheet. Tensile test specimens were cut in the longitudinal direction of the hot-rolled and heat-treated sheets thus obtained, and a tensile test was performed.

[0024] A figura 1 é uma representação gráfica da relação entre o limite de elasticidade (YS) e a razão de escoamento (YR, a unidade é representada por %) das chapas com resistência mudada mudando-se variadamente a temperatura de revenido dos aços A a E. A unidade de YS é representada por ksi, onde 1 MPa = 0,145 ksi. Os dados concretos da temperatura de revenimento e as propriedades de tração estão mostrados na tabela 2.[0024] Figure 1 is a graphical representation of the relationship between yield strength (YS) and yield ratio (YR, unit is represented by%) of shear strength plates by varying the tempering temperature of steels. A to E. The unit of YS is represented by ksi, where 1 MPa = 0.145 ksi. Actual tempering temperature data and tensile properties are shown in table 2.

Tabela 2 0025] Conforme fica aparente da figura 1 e da tabela 2, apesar dos tamanhos de grão anteriores à austenita serem de cerca de n° 5, o que é relativamente bruto, os aços A a C com 0,20% ou menos de C têm razões de escoamento maiores que os aços D a E com 0,25% ou mais de C por 2% ou mais. Assim, isto mostra claramente que um material com alta razão de escoamento pode ser obtido sobre uma ampla faixa de resistência reduzindo-se o teor de C em um aço resfriado e revenido enquanto se assegura a capacidade de endurecimento para transformar o aço em uma microestrutura resfriada uniforme. É aparente que o efeito de aumentar-se a razão de escoamento não pode ser obtido nos aços F a G mesmo com 0,20% ou menos de C, mas uma capacidade de endurecimento insuficiente.As is apparent from Figure 1 and Table 2, although the pre-austenite grain sizes are about 5, which is relatively crude, steels A to C of 0.20% or less C have higher yield ratios than steels D to E with 0.25% or more C by 2% or more. Thus, this clearly shows that a material with a high flow rate can be obtained over a wide range of strength by reducing the C content in a cooled and tempered steel while ensuring the hardening ability to transform the steel into a cooled microstructure. uniform. It is apparent that the effect of increasing the yield ratio cannot be obtained in steels F to G even with 0.20% or less of C, but an insufficient hardening capacity.

[0026] A razão para especificar-se a composição química do aço de um tubo de aço sem costura para poços de petróleo na presente invenção será agora descrita em detalhes. C: [0027] C é um elemento eficaz para aumentar a um preço barato a resistência do aço. Entretanto, com o teor de C de menos de 0,1%, um revenimento a baixa temperatura deve ser realizado para se obter uma resistência desejada, o que provoca uma deterioração na resistência à fratura por estresse por sulfeto, ou a necessidade de adição de uma grande quantidade de elementos caros para assegurar a capacidade de endurecimento. Com o teor de C excedendo 0,20%, a razão de escoamento é reduzida, e quando um limite de elasticidade desejado é obtido, é provocado um aumento na dureza para deteriorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Consequentemente, o teor de C é ajustado para 0,1 a 0,20%. A faixa preferível de teor de C é de 0,12 a 0,18%, e a faixa mais preferível é de 0,14 a 0,18%.The reason for specifying the steel chemical composition of a seamless oil well steel pipe in the present invention will now be described in detail. C: [0027] C is an effective element for increasing the strength of steel at a cheap price. However, with a C content of less than 0.1%, low temperature tempering should be performed to achieve the desired strength, which causes a deterioration in sulfide stress fracture strength, or the need to add a lot of expensive elements to ensure hardening ability. With the C content exceeding 0.20%, the yield ratio is reduced, and when a desired yield strength is obtained, an increase in hardness is caused to deteriorate the sulfide stress fracture resistance. Accordingly, the C content is adjusted to 0.1 to 0.20%. The preferred range of C content is from 0.12 to 0.18%, and the most preferable range is from 0.14 to 0.18%.

Si: [0028] Si é um elemento que aumenta a capacidade de endurecimento do aço para melhorar a resistência em adição ao efeito desoxidante, e um teor de 0,05% ou mais é necessário. Entretanto, quando o teor de Si excede 1,0%, a resistência à fratura por estresse por sulfeto é deteriorada. Consequentemente, o teor adequado de Si é de 0,05 a 1,0%. A faixa preferível do teor de Si é de 0,1 a 0,6%.Si: Si is an element that increases the hardening ability of steel to improve strength in addition to the deoxidizing effect, and a content of 0.05% or more is required. However, when the Si content exceeds 1.0%, the resistance to sulfide stress fracture is deteriorated. Accordingly, the suitable Si content is from 0.05 to 1.0%. The preferred range of Si content is from 0.1 to 0.6%.

Mn: [0029] Mn é um elemento que aumenta a capacidade de endurecimento do aço para melhorar a resistência em adição ao efeito desoxidante, e um teor de 0,05% ou mais é necessário. Entretanto, quando o teor de Mn excede 1,0%, a resistência à fratura por estresse por sulfeto é deteriorada. Consequentemente, o teor de Mn é ajustado para 0,05 a 1,0%. P: [0030] P é uma impureza do aço, que provoca a deterioração na dureza resultante de segregação dos limites dos grãos. Particularmente, quando o teor de P excede 0,025%, a resistência à fratura por estresse por sulfeto é notadamente deteriorada. Consequentemente, é necessário controlar-se o teor de P para 0,025% ou menos. O teor de P é preferivelmente ajustado para 0,020% ou menos e, mais preferivelmente, para 0,015% ou menos. S: [0031] S é também uma impureza do aço, e quando o teor de S excede 0,010%, a resistência à fratura por estresse por sulfeto é seriamente deteriorada. Consequentemente, o teor de S é ajustado para 0,010% ou menos. O teor de S é preferivelmente 0,005% ou menos.Mn: Mn is an element that increases the hardening ability of steel to improve strength in addition to the deoxidizing effect, and a content of 0.05% or more is required. However, when the Mn content exceeds 1.0%, the resistance to sulfide stress fracture is deteriorated. Accordingly, the Mn content is adjusted to 0.05 to 1.0%. P: P is an impurity of steel that causes hardness deterioration resulting from segregation of grain boundaries. Particularly, when the P content exceeds 0.025%, the resistance to sulfide stress fracture is markedly deteriorated. Consequently, the P content must be controlled to 0,025% or less. The P content is preferably adjusted to 0.020% or less and more preferably to 0.015% or less. S: S is also an impurity of steel, and when the S content exceeds 0.010%, the stress fracture resistance by sulfide is seriously deteriorated. Accordingly, the S content is adjusted to 0.010% or less. The content of S is preferably 0.005% or less.

Cr: [0032] Cr é um elemento eficaz no aumento da capacidade de endurecimento do aço, e um teor de 0,05% ou mais é necessário para apresentar esse efeito. Entretanto, quando o teor de Cr excede 1,5%, a resistência à fratura por estresse por corrosão é deteriorada. A faixa preferível do teor de Cr é 0,2 a 1,0%, e a faixa mais preferível é de 0,4 a 0,8%.Cr: Cr is an effective element in increasing the hardening capacity of steel, and a content of 0.05% or more is required to exhibit this effect. However, when the Cr content exceeds 1.5%, the resistance to stress corrosion fracture is deteriorated. The preferable range of Cr content is 0.2 to 1.0%, and the most preferable range is 0.4 to 0.8%.

Mo: [0033] Mo é um elemento eficaz para aumentar a capacidade de endurecimento do aço para assegurar uma alta resistência e para aumentar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Para se obter esses efeitos, é necessário controlar-se o teor de Mo para 0,05% ou mais. Entretanto, quando o teor de Mo excede 1,0%, carbonetos grossos são formados nos limites dos grãos anteriores à austenita para deteriorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Portanto, o teor de Mo é ajustado para 0,05 a 1,0%. A faixa preferível do teor de Mo é de 0,1 a 0,8%.Mo: Mo is an effective element in increasing the hardening ability of steel to ensure high strength and to increase the resistance to fracture by sulfide stress. To achieve these effects, the Mo content must be controlled to 0,05% or more. However, when the Mo content exceeds 1.0%, coarse carbides are formed at the grain boundaries prior to austenite to deteriorate the resistance to sulfide stress fracture. Therefore, the Mo content is adjusted to 0.05 to 1.0%. The preferred range of Mo content is from 0.1 to 0.8%.

Al: [0034] Al é um elemento que tem um efeito desoxidante e eficaz para aumentar a dureza e a capacidade de trabalho do aço. Entretanto, quando o teor de Al excede 0,10%, são provocadas notadamente falhas esfriadas. Consequentemente, o teor de Al é ajustado para 0,10% ou menos. Embora o limite inferior do teor de Al não seja particularmente ajustado porque o teor pode estar em um nível de impureza, o teor de Al é preferivelmente 0,005% ou mais, A faixa preferível do teor de Al é de 0,005 a 0,05%. O teor de Al aqui referido significa o teor de Al solúvel em ácido (o que chamamos "sol .Al"). B: [0035] Embora o efeito de melhoria da capacidade de endurecimento do B possa ser obtida dentro de um nível de impureza, o teor de B é preferivelmente ajustado para 0,0003% ou mais de forma a se obter mais notadamente o efeito. Entretanto, quando o teor de B excede 0,005%, a dureza é deteriorada. Portanto o teor de B é ajustado para 0,0003 a 0,005%. A faixa preferível do teor de B é de 0,0003 a 0,003%.Al: Al is an element that has a deoxidizing and effective effect to increase the hardness and working capacity of steel. However, when the Al content exceeds 0.10%, notably cool failures are caused. Accordingly, the Al content is adjusted to 0.10% or less. Although the lower limit of Al content is not particularly adjusted because the content may be at an impurity level, the Al content is preferably 0.005% or more. The preferred Al content range is 0.005 to 0.05%. The Al content referred to herein means the acid soluble Al content (what we call "sol. Al"). B: Although the hardening enhancing effect of B can be obtained within an impurity level, the B content is preferably adjusted to 0.0003% or more in order to achieve the effect most notably. However, when the B content exceeds 0.005%, the hardness is deteriorated. Therefore the B content is adjusted to 0.0003 to 0.005%. The preferred range of B content is from 0.0003 to 0.003%.

Ti: [0036] Ti fixa o N no aço como nitreto e torna o B presente em um estado dissolvido na matriz no momento do resfriamento brusco para fazê-lo exibir o efeito de melhorar a capacidade de endurecimento. Para se obter tal efeito do Ti, o teor de Ti é preferivelmente ajustado para 0,002% ou mais. Entretanto, quando o teor de Ti é 0,05% ou mais, ele está presente com um nitreto grosso, resultando na deterioração da resistência à fratura por estresse por sulfeto. Consequentemente, o teor de Ti é ajustado para 0,002 a 0,05%. A faixa preferível de teor de Ti é 0,005 a 0,025%. N: [0037] N está inevitavelmente presente no aço, e se liga ao Al, Ti ou Nb para formar um nitreto, A presença em uma grande quantidade de N não apenas leva ao engrossamento de AIN ou TiN, mas também notadamente deteriora a capacidade de endurecimento por também formar nitreto com B. Conseqüentemente, o teor de N como elemento impureza é ajustado para 0,007% ou menos, A faixa preferível de N é de menos de 0,005%, Limitação do valor de A calculado pela equação Π): [0038] O valor de A é definido pela equação {1) a seguir conforme descrito acima, onde C, Mn, Cr e Mo na equação (1) significam a porcentagem da massa dos respectivos elementos, A = C + (Mn/6) + (Cr/5) + (Mo/3).... (1) [0039] A presente invenção pretende aumentar a razão de escoamento limitando C para melhorar a resistência à fratura por estresse por sul feto. Conseq uentemente, se o teor de Mn, Cr e Mo não forem ajustados conforme o ajuste do teor de C, a capacidade de endurecimento é prejudicada para também deteriorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Entretanto de modo a assegurar a capacidade de endurecimento, os teores de C, Mn, Cr e Mo devem ser ajustados de forma que o mencionado valor de A da equação (1) seja 0,43% ou mais. O mencionado valor de A é preferivelmente ajustado pára 0,45 ou mais, e mais preferivelmente para 0,47 ou mais.Ti: Ti fixes N in steel as nitride and makes B present in a dissolved state in the matrix at the time of blast chilling to make it exhibit the effect of improving hardening ability. To obtain such an effect of Ti, the Ti content is preferably adjusted to 0.002% or more. However, when Ti content is 0.05% or higher, it is present with a coarse nitride, resulting in deterioration of sulfide stress fracture resistance. Accordingly, the Ti content is adjusted to 0.002 to 0.05%. The preferred range of Ti content is 0.005 to 0.025%. N: [0037] N is inevitably present in steel, and binds to Al, Ti or Nb to form a nitride. Presence in a large amount of N not only leads to thickening of AIN or TiN, but also noticeably deteriorates the ability. The N content of impurity element is therefore adjusted to 0.007% or less. The preferable range of N is less than 0.005%, Limiting the value of A calculated by equation Π): [ 0038] The value of A is defined by the following equation (1) as described above, where C, Mn, Cr and Mo in equation (1) mean the percentage of the mass of the respective elements, A = C + (Mn / 6) + (Cr / 5) + (Mo / 3) .... (1) [0039] The present invention is intended to increase the C-limiting flow rate to improve the resistance to sulphide stress fracture. Therefore, if the Mn, Cr and Mo content are not adjusted according to the C content adjustment, the hardening ability is impaired to also deteriorate the sulfide stress fracture resistance. However, in order to ensure the hardening capacity, the C, Mn, Cr and Mo contents should be adjusted so that the mentioned A value of equation (1) is 0.43% or more. Said value of A is preferably adjusted to 0.45 or more, and more preferably to 0.47 or more.

[0040] Os componentes opcionais do primeiro grupo e do segundo grupo que estão incluídos como demandas ocasionais serão então descritos.The optional components of the first group and the second group that are included as occasional demands will then be described.

[0041] O primeiro grupo consistem em Ve Nb. V se precipita como um carboneto fino no momento do revenido, e assim tem um efeito de aumentar a resistência. Embora tal efeito seja exibido incluindo-se 0,03% ou mais de V, a tenacidade é deteriorada com o teor excedendo 0,2%. Consequentemente, o teor de V adicionado é preferivelmente ajustado para 0,03 a 0,2%. A faixa mais preferível do teor de V é 0,05 a 0,15%.The first group consist of Ve Nb. V precipitates like a fine carbide at the time of tempering, and thus has an effect of increasing strength. Although such an effect is exhibited including 0.03% or more of V, the toughness is deteriorated with the content exceeding 0.2%. Accordingly, the added V content is preferably adjusted to 0.03 to 0.2%. The most preferable range of V content is 0.05 to 0.15%.

[0042] Nb forma um carbonitreto a uma alta faixa de temperaturas para evitar o engrossamento dos grãos para efetivamente melhorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Quando o teor de Nb é de 0,002% ou mais, esse efeito pode ser mostrado. Entretanto, quando o teor de Nb excede 0,04%, o carbonitreto é excessivamente engrossado para também deteriorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Consequentemente, o teor de Nb adicionado é preferivelmente ajustado para 0,002 a 0,04%. A faixa mais preferível do teor de Nb é 0,002 a 0,02%.[0042] Nb forms a carbonitride at a high temperature range to prevent grain from thickening to effectively improve resistance to sulfide stress fracture. When the Nb content is 0.002% or more, this effect can be shown. However, when the Nb content exceeds 0.04%, carbonitride is excessively thickened to also deteriorate sulfide stress fracture resistance. Accordingly, the added Nb content is preferably adjusted to 0.002 to 0.04%. The most preferable range of Nb content is 0.002 to 0.02%.

[0043] O segundo grupo consistem em Ca, Mg e REM. Esses elementos na são necessariamente adicionados. Entretanto, uma vez que eles reagem com o S no aço quando adicionados, para formar sulfetos para assim melhorar a forma de uma inclusão, a resistência à fratura por estresse por sulfeto do aço pode ser melhorada como um efeito. Esse efeito pode ser obtido, quando um ou dois ou mais elementos selecionados do grupo de Ca, Mg e REM (elementos terras raras, ou seja, Ce, Ra, Y e assim por diante) é adicionado. Quando o teor de cada elemento é de menos de 0,0003%, o efeito não pode ser obtido. Quando o teor de cada elemento excede 0,005%, a quantidade de inclusões no aço é aumentada, e a limpeza do aço é deteriorada para reduzir a resistência à fratura por estresse por sulfeto. Consequentemente, o teor de cada elemento adicionado é preferivelmente ajustado para 0,0003 a 0,005%. Na presente invenção o teor de REM significa a soma dos teores dos elementos terras-raras.The second group consist of Ca, Mg and REM. These elements are not necessarily added. However, since they react with S in steel when added to form sulphides to thereby improve the shape of an inclusion, the sulphide stress fracture strength of the steel can be improved as an effect. This effect can be obtained when one or two or more elements selected from the group of Ca, Mg and REM (rare earth elements ie Ce, Ra, Y and so on) is added. When the content of each element is less than 0.0003%, the effect cannot be obtained. When the content of each element exceeds 0.005%, the amount of inclusions in the steel is increased, and the cleanliness of the steel is deteriorated to reduce sulfide stress fracture resistance. Accordingly, the content of each element added is preferably adjusted to 0.0003 to 0.005%. In the present invention the REM content means the sum of the rare earth element contents.

[0044] Previamente descrito, em geral, quanto maior se torna a resistência de um aço, pior se torna a resistência à fratura por estresse por sulfeto na circunstância contendo muito sulfeto de hidrogênio. Mas o tubo sem costura para poços de petróleo compreendendo a composição química descrita acima retém a boa resistência à fratura por estresse por sulfeto se o limite de elasticidade for de não mais de 931 MPa. Portanto o limite de elasticidade do tubo de aço sem costura para poços de petróleo é preferivelmente de não mais de 931 MPa (135 ksi). Mais preferivelmente o limite superior do limite de elasticidade é de 897 MPa (130 ksi).Previously generally described, the greater the strength of a steel, the worse the resistance to sulfide stress fracture becomes in the circumstance containing too much hydrogen sulfide. But the seamless oil well tube comprising the chemical composition described above retains good resistance to sulfide stress fracture if the yield strength is no more than 931 MPa. Therefore the yield strength of the seamless steel pipe for oil wells is preferably no more than 931 MPa (135 ksi). More preferably the upper limit of the yield strength is 897 MPa (130 ksi).

[0045] A seguir será descrito o método para produção de um tubo de aço sem costura para poços de petróleo da presente invenção.The following will describe the method for producing a seamless steel oil well pipe of the present invention.

[0046] O tubo de aço sem costura para poços de petróleo da presente invenção é excelente em resistência à fratura por estresse por sulfeto com uma alta razão de escoamento mesmo se ele tiver uma microestrutura relativamente bruta tal que a microestrutura é principal mente composta de martensita revenida com um grão anterior à austenita de n° 7 ou menos por um número de tamanho de grão regulamentado pela JIS G 0551 (1998). Conseqüentemente, quando um lingote de aço tendo a composição química acima mencionada é usado como material, a liberdade de seleção para o método de produção do tubo de aço pode ser aumentada.The seamless oil well steel pipe of the present invention is excellent in sulfide stress fracture resistance with a high flow rate even if it has a relatively gross microstructure such that the microstructure is mainly composed of martensite. revised with a pre-austenite grain of no. 7 or less by a grain size number regulated by JIS G 0551 (1998). Consequently, when a steel ingot having the above chemical composition is used as a material, the freedom of selection for the steel tube production method may be increased.

[0047] Por exemplo, o mencionado tubo de aço sem costura pode ser produzido fornecendo-se um tubo de aço formado por perfuração e alongando-se pelo método de fabricação de tubos pelo laminador de mandril Mannesmann até um equipamento de tratamento térmico fornecido no último estágio de uma máquina de laminação de acabamento, enquanto o mantém a uma temperatura do ponto de transformação Ar3 ou maior para resfriá-lo seguido de revenido a 600 a 750 graus centígrados. Mesmo se for selecionado um processo de produção de tubo e tratamento térmico em linha do tipo economizador de energia como o processo acima mencionado, um tubo de aço com uma alta razão de escoamento pode ser produzido, e pode ser obtido um tubo de aço sem costura para poços de petróleo tendo uma desejada alta resistência e uma alta resistência à fratura por estresse por sulfeto.For example, said seamless steel tube may be produced by providing a perforated steel tube and extending by the tube making method by the Mannesmann mandrel rolling mill to a heat treatment equipment provided in the latter. stage of a finishing laminating machine while keeping it at a transformation point temperature of Ar3 or higher to cool it followed by tempering at 600 to 750 degrees centigrade. Even if an energy-saving type in-line heat treatment pipe production process is selected as the above process, a steel pipe with a high flow rate can be produced, and a seamless steel pipe can be obtained. for oil wells having a desired high strength and high resistance to sulfide stress fracture.

[0048] O mencionado tubo de aço sem costura pode ser também produzido resfriando-se um tubo de aço conformado e acabado a quente uma vez até a temperatura ambiente, reaquecendo-se o mesmo em um forno de resfriamento brusco para encharcá-lo a uma faixa de temperatura de 900 a 1000 graus centígrados seguido de resfriamento em água, e então revenindo-se a 600 a 750 graus centígrados, Se o processo de produção de tubo e tratamento térmico fora de linha tal como mencionado acima for selecionado, um tubo de aço tendo uma razão de escoamento mais alta pode ser produzido pelo efeito de refinamento do grão anterior à austenita, e pode ser obtido um tubo de aço sem costura para poços de petróleo com maior resistência e maior resistência à fratura por estresse por sulfeto, [0049] Entretanto, o método de produção descrito abaixo é mais desejável. A razão é que uma vez que o tubo seja mantido a uma alta temperatura da produção do tubo até o resfriamento brusco, um elemento tal como V ou Mo pode ser facilmente mantido em um estado dissolvido na matriz, e tais elementos se precipitam em um revenido a alta temperatura que é vantajoso para melhorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto, e contribuir para o aumento na resistência do tubo de aço.Said seamless steel pipe may also be produced by cooling a hot-formed, shaped steel pipe once to room temperature, reheating it in a blast chilling oven to soak it to a temperature range from 900 to 1000 degrees centigrade followed by cooling in water, and then tempering to 600 to 750 degrees centigrade. If the pipe production and off-line heat treatment process as mentioned above is selected, a steel having a higher yield ratio can be produced by the grain refining effect prior to austenite, and a higher strength and higher sulfide stress fracture resistance seamless steel tube can be obtained, [0049 ] However, the production method described below is more desirable. The reason is that once the tube is kept at a high temperature from tube production to blast chilling, an element such as V or Mo can easily be kept in a dissolved state in the matrix, and such elements precipitate in a temper. The high temperature which is advantageous to improve the resistance to sulfide stress fracture, and contribute to the increase in the strength of steel pipe.

[0050] O método para produção de um tubo de aço sem costura para poços de petróleo da presente invenção é caracterizado pela temperatura final de laminação de alongamento e laminação, e pelo tratamento térmico após o fim da laminação. Cada um deles será descrito abaixo.[0050] The method for producing a seamless steel pipe for oil wells of the present invention is characterized by the final lengthening and rolling lamination temperature, and the heat treatment after the end of lamination. Each of them will be described below.

Temperatura final de laminação de alongamento e laminação [0051] Esta temperatura é ajustada para 800 a 1100 graus centígrados, A uma temperatura menor que 800 graus centígrados, a resistência à deformação do tubo de aço é excessivamente aumentada para provocar um problema de abrasão da ferramenta. A uma temperatura maior que 1100 graus centígrados, os grãos são excessivamente engrossados para deteriorar a resistência à fratura por estresse por sulfeto. O processo de perfuração antes do alongamento e laminação pode ser realizado por um método geral, tal como o método de perfuração Mannesmann. (2) Tratamento térmico auxiliar [0052] O tubo de aço alongado e laminado é carregado na linha, ou seja, em um forno de aquecimento auxiliar fornecido dentro de uma série de linhas de produção de tubos de aço, e auxiliarmente aquecido em uma faixa de temperaturas do ponto de transformação Ar3 até 1000 graus centígrados. O propósito do aquecimento auxiliar é eliminar a dispersão na temperatura longitudinal do tubo de aço para tornar a microestrutura uniforme.Elongation and Rolling Rolling End Temperature [0051] This temperature is adjusted to 800 to 1100 degrees centigrade. At a temperature below 800 degrees centigrade, the deformation resistance of the steel tube is excessively increased to cause a tool abrasion problem. . At a temperature greater than 1100 degrees centigrade, the grains are excessively thickened to deteriorate the resistance to sulfide stress fracture. The drilling process prior to stretching and rolling can be performed by a general method such as the Mannesmann drilling method. (2) Auxiliary heat treatment The elongated and rolled steel pipe is loaded on the line, ie, into an auxiliary heating furnace supplied within a series of steel pipe production lines, and auxiliary heated in a range. temperatures of the transformation point Ar3 to 1000 degrees centigrade. The purpose of auxiliary heating is to eliminate dispersion at the longitudinal temperature of the steel tube to make the microstructure uniform.

[0053] Quando a temperatura do aquecimento auxiliar for menor que o ponto de transformação Ar3, uma ferrita começa a ser gerada, e a microestrutura resfriada uniforme não pode ser obtida. Quando ela é maior que 1000 graus centígrados, o crescimento do grão é promovido para provocar a deterioração da resistência à fratura por estresse por sulfeto pelo engrossamento do grão. O tempo do aquecimento auxiliar é ajustado para um tempo necessário para tornar a temperatura de toda a espessura do tubo uma temperatura uniforme, que é de cerca de 5 a 10 minutos. Embora o processo de aquecimento auxiliar possa ser omitido quando a temperatura final de laminação de alongamento e laminação estiver dentro da faixa de temperaturas do ponto de transformação Ar3 até 1000 graus centígrados, o aquecimento auxiliar é desejavelmente realizado para minimizar a dispersão longitudinal e na direção da espessura da temperatura do tubo.When the auxiliary heating temperature is lower than the transformation point Ar3, a ferrite begins to be generated, and the uniform cooled microstructure cannot be obtained. When it is greater than 1000 degrees centigrade, grain growth is promoted to cause deterioration of sulfide stress fracture strength by grain thickening. The auxiliary heating time is adjusted to a time required to make the temperature of the entire tube thickness a uniform temperature, which is about 5 to 10 minutes. Although the auxiliary heating process may be omitted when the final stretching and rolling lamination temperature is within the temperature range of the transformation point Ar3 to 1000 degrees centigrade, auxiliary heating is desirably performed to minimize longitudinal dispersion and in the direction of rotation. tube temperature thickness.

[0054] A microestrutura mais uniforme é obtida quando a temperatura de aquecimento auxiliar de um tubo de aço na linha está entre o ponto de transformação Ac3 e 1000 graus centígrados. Portanto, a temperatura de aquecimento auxiliar de um tubo de aço na linha está preferivelmente entre o ponto de transformação Ac3 e 1000 graus centígrados. (3) Resfriamento brusco e revenido [0055] O tubo de aço colocado a uma faixa de temperatura do ponto de transformação Ar3 até 1000 graus centígrados através dos processos acima é resfriado. O resfriamento brusco é realizado a uma taxa de resfriamento suficiente para transformar toda a espessura do tubo em uma microestrutura martensítica. O resfriamento à água pode ser adaptado geralmente. O revenido é realizado a uma temperatura menor que o ponto de transformação Aci, desejavelmente a 600 a 700 graus centígrados. O tempo de revenido pode ser de cerca de 20 até 60 minutos embora dependa da espessura do tubo.The most uniform microstructure is obtained when the auxiliary heating temperature of a steel pipe in the line is between the transformation point Ac3 and 1000 degrees centigrade. Therefore, the auxiliary heating temperature of a steel pipe in the line is preferably between the transformation point Ac3 and 1000 degrees centigrade. (3) Rough and quench cooling The steel pipe placed at a temperature range of the transformation point Ar3 to 1000 degrees centigrade through the above processes is cooled. Blast cooling is performed at a rate of cooling sufficient to transform the entire thickness of the tube into a martensitic microstructure. Water cooling can usually be adapted. Tempering is carried out at a temperature below the Aci transformation point, desirably at 600 to 700 degrees centigrade. Tempering time can be from about 20 to 60 minutes although it depends on the thickness of the tube.

[0056] De acordo com os processos acima, pode ser obtido um tubo de aço sem costura para poços de petróleo com excelentes propriedades formado de martensita revenida.[0056] According to the above processes, a seamless steel well oil pipe with excellent properties formed from tempered martensite can be obtained.

Modalidade Preferida [0057] A presente invenção será descrita em mais detalhes em relação a configurações preferidas.Preferred Embodiment The present invention will be described in more detail with respect to preferred embodiments.

Exemplo 1 [0058] Foram produzidas barras com um diâmetro externo de 225 mm formado de 28 tipos de aços mostrados na tabela 3. Essas barras foram aquecidas a 1250 graus centígrados, e conformados em tubos de aço sem costura com 244,5 mm de diâmetro externo e 13,8 mm de espessura pelo método de produção de tubos com mandril da Mannesmann.Example 1 Bars having a 225 mm outer diameter formed of 28 types of steels shown in table 3. These bars were heated to 1250 degrees centigrade, and formed into 244.5 mm diameter seamless steel tubes. and 13.8 mm thick by the Mannesmann mandrel tube production method.

[0059] Cada tubo de aço formado sem costura foi carregado em um forno de aquecimento auxiliar a uma temperatura do forno de 950 graus centígrados constituindo um equipamento de tratamento térmico fornecido no último estágio de um equipamento de laminação de acabamento (isto é, uma máquina de alongamento e laminação), deixado ficar ali para aquecimento auxiliar e uniforme por 5 minutos, e então resfriado bruscamente em água.Each seamless formed steel tube was loaded into an auxiliary heating furnace at a furnace temperature of 950 degrees centigrade constituting heat treatment equipment provided on the last stage of a finishing laminating equipment (ie a machine stretching and rolling), allowed to stand there for uniform and auxiliary heating for 5 minutes, and then quenched in water.

[0060] O tubo de aço sem costura temperado em água foi carregado em um forno de revenido, e submetido a um tratamento de revenido de encharcamento uniforme a uma temperatura entre 650 e 720 graus centígrados por 30 minutos, e a resistência foi ajustada para cerca de 758 MPa (110 ksi) em termos de limite de elasticidade para produzir um produto tubo de aço, ou seja, um tubo de aço sem costura para poços de petróleo. O tamanho de grãos do mencionado tubo de aço temperado em água foi n° 7 ou menos pelo número de tamanho de grãos regulamentados pela JIS G 0551 (1998) em todos os aços n°s 1 a 28.The water-quenched seamless steel tube was loaded in a tempering furnace, and subjected to a uniform soaking tempering treatment at a temperature between 650 and 720 degrees centigrade for 30 minutes, and the resistance was adjusted to about 758 MPa (110 ksi) in terms of yield strength to produce a steel pipe product, ie a seamless steel pipe for oil wells. The grain size of said water-quenched steel pipe was no. 7 or less by the number of grain sizes regulated by JIS G 0551 (1998) in all steels no. 1 to 28.

[0061] Vários corpos de prova foram retirados do produto tubo de aço, e os testes a seguir foram realizados para examinar as propriedades do tubo de aço. A capacidade de endurecimento de cada aço foi também examinada. 1. Capacidade de endurecimento [0062] Um corpo de prova do teste Jominy foi tirado de cada barra antes da laminação de produção do tubo, austenitizado a 1100 graus centígrados, e submetido ao teste Jominy. A capacidade de endurecimento foi avaliada comparando-se a dureza Rockwell C em uma posição a 10 mm de uma extremidade Jominy (JHRC10) com o valor de 58C% + 27, que é um valor previsto da dureza Rockwell C correspondente a uma razão de martensita de 90% de cada aço, e determinando-se um que tenha um JHRC10 maior que o valor de 58C% + 27 como tendo "excelente capacidade de endurecimento", e um que tenha um JHRC10 não maior que o valor de 58C% + 27 com tendo "capacidade de endurecimento inferior". 2. Prova de Tração [0063] Um corpo de prova circular da prova de tração regulado em 5CT da norma API foi cortado na direção longitudinal de cada tubo de aço, e foi realizado um ensaio de tração para medir o limite de elasticidade YS (ksi), o limite de resistência à tração TS (ksi) e a razão de escoamento YR (%). 3. Teste de Corrosão [0064] Um corpo de prova do método A regulado em NACE TM0177-96 foi cortado na direção longitudinal de cada tubo de aço, e um teste NACE do método A foi realizado na circunstância de 0,5% de ácido a cético e 5% de solução aquosa de cloreto de sódio saturada com suifeto de hidrogênio da pressão parcial de 101325 Pa (1 atm) para medir um estresse aplicado no limite (que é o estresse máximo que não provoca ruptura em um tempo de teste de 720 horas, mostrado pela razão para o limite de elasticidade real de cada tubo de aço). A resistência à fratura por estresse por suifeto foi determinada como sendo excelente quando o estresse aplicado ao limite foi de 90% ou mais de YS.Several specimens were taken from the steel tube product, and the following tests were performed to examine the properties of the steel tube. The hardening capacity of each steel was also examined. 1. Hardening Capacity A Jominy test specimen was taken from each bar prior to lamination of the tube, austenitized to 1100 degrees centigrade, and subjected to the Jominy test. Hardness was assessed by comparing Rockwell C hardness at a position 10 mm from a Jominy end (JHRC10) to 58C% + 27, which is a predicted Rockwell C hardness value corresponding to a martensite ratio 90% of each steel, and determining one having a JHRC10 greater than 58C% + 27 as having "excellent hardenability", and one having a JHRC10 no greater than 58C% + 27 with having "lower hardening ability". 2. Tensile Test [0063] An API 5CT-regulated tensile test circular specimen was cut in the longitudinal direction of each steel tube, and a tensile test was performed to measure the YS yield strength (ksi). ), the tensile strength TS (ksi) and the yield ratio YR (%). 3. Corrosion Test A NACE TM0177-96 method A specimen was cut in the longitudinal direction of each steel tube, and a method A NACE test was performed in the circumstance of 0.5% acid. and 5% of 101325 Pa (1 atm) partial pressure hydrogen sulfide saturated sodium chloride aqueous solution to measure a stress applied at the limit (which is the maximum stress that does not break at a test time of 720 hours, shown by the reason for the actual yield strength of each steel tube). The stress fracture resistance of a sulfide was found to be excellent when the stress applied to the limit was 90% or more of YS.

[0065] Os resultados do exame estão mostrados na tabela 4. A coluna de capacidade de endurecimento da tabela 4 é apresentada por "excelente" ou "inferior" pela comparação entre JHRC10 e 0 valor de 58C% + 27.Exam results are shown in table 4. The hardening column of table 4 is presented as "excellent" or "lower" by comparing JHRC10 to 0 value of 58C% + 27.

Tabela 4 [0066] Conforme é aparente da Tabela 4, os aços n% 1 a 23» tendo composições químicas regulamentadas na presente invenção, têm excelente capacidade de endurecimento, alta razão de escoamento e excelente resistência à fratura por estresse por sulfeto.As apparent from Table 4, steels No. 1 to 23, having regulated chemical compositions in the present invention, have excellent hardening capacity, high flow rate and excellent sulfide stress fracture resistance.

[0067] Por outro lado, todos os aços n% 24 a 38, fora da faixa de componentes regulamentada na presente invenção, são inferiores na resistência à fratura por estresse por sulfeto. O aço n° 24 tem uma capacidade de endurecimento muito baixa para a obtenção de uma microestrutura resfriada e revenida uniforme, ou seja, a microestrutura martensítica revenida uniforme, e também pobre em resistência à fratura por estresse por sulfeto com uma baixa razão de escoamento, uma vez que o teor de Mo está fora da faixa regulamentada na presente invenção.On the other hand, all steels n% 24 to 38, outside the range of components regulated in the present invention, are inferior in sulfide stress fracture strength. Steel No. 24 has a very low hardening ability to obtain a uniformly cooled and tempered microstructure, i.e. the uniform tempered martensitic microstructure, and also poor in sulfide stress fracture resistance with a low flow rate, since the Mo content is outside the range regulated in the present invention.

[0068] O aço n° 25 tem capacidade de endurecimento muito baixa para se obter uma microestrutura resfriada e revenida uniforme, ou seja, a microestrutura martensítica revenida uniforme, e também pobre em resistência à fratura por estresse por sulfeto com uma baixa razão de escoamento, uma vez que as condições regulamentadas na presente invenção não são satisfeitas com um valor A da mencionada equação (1) menor que 0,43 embora os teores independentes de C, Mn, Cr e Mo estejam dentro das faixas regulamentadas na presente invenção.Steel No. 25 has very low hardening ability to obtain a uniform quenched cooled microstructure, i.e. uniform quenched martensitic microstructure, and also poor in sulfide stress fracture resistance with a low flow rate. since the conditions regulated in the present invention are not met with an A value of said equation (1) less than 0.43 although the independent contents of C, Mn, Cr and Mo are within the ranges of the present invention.

[0069] O aço n° 26 é excelente em capacidade de endurecimento e tem uma alta razão de escoamento, mas é pobre em resistência à fratura por estresse por sulfeto uma vez que o teor de Cr é maior que a regulamentação da presente invenção.Steel No. 26 is excellent in hardenability and has a high yield ratio, but is poor in sulfide stress fracture strength since the Cr content is higher than the regulation of the present invention.

[0070] O aço n° 27 tem capacidade de endurecimento muito baixa, e também pobre em resistência à fratura por estresse por sulfeto com uma baixa razão de escoamento, uma vez que o teor de Mo é menor que o valor do limite inferior regulamentado na presente invenção embora o valor A da mencionada equação (1) satisfaça a condição regulamentada na presente invenção.Steel No. 27 has very low hardening capacity, and also poor in sulfide stress fracture strength with a low yield ratio, since the Mo content is lower than the lower limit value regulated in the present invention although the value A of said equation (1) satisfies the condition regulated in the present invention.

[0071] O aço n° 28 é excelente em capacidade de endurecimento, mas é inferior em resistência à fratura por estresse por sulfeto com uma baixa razão de escoamento, uma vez que o teor de C é maior que a regulamentação da presente invenção.Steel No. 28 is excellent in hardenability but is lower in sulfide stress fracture toughness with a low flow rate since the C content is higher than the regulation of the present invention.

[0072] Exemplo 2 [0073] Foram produzidas barras com um diâmetro externo de 225 mm formadas de 3 tipos de aço mostradas na tabela 5. Essas barras foram aquecidas até 1250 graus centígrados, e conformados em tubos de aço sem costura com diâmetro externo de 244,5 mm e 13,8 mm de espessura pelo método de produção de tubo de mandril da Mannesmann. Os aços n% 29 a 31 da tabela 5 satisfazem a composição química definida pela presente invenção.Example 2 [0073] Bars having an outside diameter of 225 mm formed from 3 types of steel shown in Table 5. These bars were heated to 1250 degrees centigrade, and formed into seamless steel pipes with outside diameter of 244.5 mm and 13.8 mm thickness by the Mannesmann mandrel tube production method. The steels No. 29 to 31 of Table 5 satisfy the chemical composition defined by the present invention.

[0074] Cada tubo de aço sem costura conformado foi carregado em um forno de aquecimento auxiliar com uma temperatura de forno de 950 graus centígrados constituindo um equipamento de tratamento térmico fornecido na última etapa de uma máquina de laminação de acabamento (isto é, uma máquina de alongamento e laminação), deixado ficar ali para ser aquecido uniformemente e auxiliarmente por 5 minutos, e então resfriado bruscamente em água.Each shaped seamless steel tube was loaded into an auxiliary heating furnace with a furnace temperature of 950 degrees centigrade constituting heat treatment equipment provided in the last step of a finishing laminating machine (ie, a finishing machine). elongation and lamination), allowed to stand there for uniform and auxiliary heating for 5 minutes, and then quenched in water.

[0075] O tubo de aço sem costura temperado em água foi dividido em duas peças e carregado em um forno de revenido, e submetido a um tratamento de revenido de encharcamento uniforme para cada peça a uma temperatura entre 650 e 720 graus centígrados por 30 minutos, e a resistência foi ajustada para cerca de 862 MPa (125 ksi) até 931 MPa (135 ksi) em termos de resistência à tração para produzir um produto tubo de aço, ou seja, um tubo de aço sem costura para poços de petróleo. O tamanho de grão do mencionado tubo de aço resfriado a água foi de n° 7 ou menos pelo número de tamanho de grão regulamentado na JIS G 0551 (1998) em todos os aços n% 29 a 31.The water-quenched seamless steel tube was split into two pieces and loaded into a tempering furnace, and subjected to a uniform soaking tempering treatment for each part at a temperature between 650 and 720 degrees centigrade for 30 minutes. , and the strength has been adjusted to about 862 MPa (125 ksi) to 931 MPa (135 ksi) in terms of tensile strength to produce a steel pipe product, that is, a seamless steel pipe for oil wells. The grain size of said water-cooled steel tube was no. 7 or less by the JIS G 0551 (1998) regulated grain size number in all steels n. 29 to 31.

[0076] Vários corpos de prova foram tirados do produto tubo de aço, e foram realizados os testes a seguir para examinar as propriedades do tubo de aço. A capacidade de endurecimento de cada aço foi também examinada. 1. Capacidade de endurecimento [0077] Um corpo de prova do teste Jominy foi tirado de cada barra antes da laminação de produção do tubo, austenitizado a 1100 graus centígrados, e submetido a um teste Jominy. A capacidade de endurecimento foi avaliada comparando-se a dureza Rockwell C em uma posição a 10 mm da extremidade Jominy (JHRC10) com o valor de 58C% + 27, que é um valor previsto de dureza Rockwell C correspondente a uma razão de martensita de 90% de cada aço, e determinando-se um tendo uma JHRC-io maior que o valor de 58C% + 27 como tendo "excelente capacidade de endurecimento", e um tendo um JHRC-io não maior que o valor de 58C% + 27 como tendo "capacidade de endurecimento inferior". 2. Ensaio de Tração [0078] Um corpo de prova circular de ensaio de tração regulamentado em 5CT do API padrão foi cortado na direção longitudinal de cada tubo de aço, e foi realizado um ensaio de tração para medir o limite de elasticidade YS (ksi), o limite de resistência à tração TS (ksi) e a razão de escoamento (YR) (%). 3. Teste de corrosão [0079] Um corpo de prova do método A regulamentado na NACE TM0177-96 foi cortado na direção longitudinal de cada tubo de aço, e um teste do método A da NACE foi realizado na circunstância de 0,5% de ácido acético e 5% de solução aquosa de cloreto de sódio saturada com sulfeto de hidrogênio da pressão parcial de 101325 Pa (1 atm) para medir o estresse aplicado no limite (que é o estresse máximo que não provoca ruptura em um tempo de teste de 720 horas, mostrado pela razão para o limite de resistência à tração real de cada tubo de aço). A resistência à fratura por estresse por sulfeto foi determinada como sendo excelente quando o estresse aplicado no limite foi de 90% ou mais do YS.Several specimens were taken from the steel tube product, and the following tests were performed to examine the properties of the steel tube. The hardening capacity of each steel was also examined. 1. Hardenability A Jominy test specimen was taken from each bar prior to tube rolling, austenitized to 1100 degrees centigrade, and subjected to a Jominy test. Hardness was evaluated by comparing Rockwell C hardness at a position 10 mm from the Jominy end (JHRC10) to 58C% + 27, which is a predicted Rockwell C hardness value corresponding to a martensite ratio of 90% of each steel, and having one having a JHRC-io greater than 58C% + 27 as having "excellent hardenability", and one having a JHRC-io no greater than 58C% + 27 as having "lower hardening capacity". 2. Tensile Test A standard API 5CT regulated tensile test circular specimen was cut in the longitudinal direction of each steel tube, and a tensile test was performed to measure the YS yield strength (ksi). ), the tensile strength TS (ksi) and the yield ratio (YR) (%). 3. Corrosion test A NACE TM0177-96 method A test specimen was cut in the longitudinal direction of each steel tube, and a NACE method A test was performed at 0.5% acetic acid and 5% aqueous solution of 101325 Pa (1 atm) hydrogen sulfide saturated sodium chloride solution to measure the stress applied at the limit (which is the maximum stress that does not break at a test time of 720 hours, shown by the reason for the actual tensile strength limit of each steel pipe). The resistance to sulfide stress fracture was determined to be excellent when the stress applied at the limit was 90% or more of YS.

[0080] Os resultados do exame estão mostrados na tabela 6. A coluna de capacidade de endurecimento da tabela 6 é apresentada por "excelente" ou "inferior" por comparação entre JHRCi0e o valor de 58C% + 27.Exam results are shown in table 6. The hardening column of table 6 is presented as "excellent" or "lower" by comparison between JHRC10 and the value of 58C% + 27.

Tabela 6 [0081] Como é aparente da tabela 6, os aços n% 29 a 31, tendo composições químicas regulamentadas na presente invenção, têm excelente capacidade de endurecimento, alta razão de escoamento, e excelente resistência à fratura por estresse por sulfeto.As is apparent from Table 6, steels No. 29-31 having regulated chemical compositions in the present invention have excellent hardening capacity, high flow rate, and excellent sulfide stress fracture resistance.

[0082] Em particular, as marcas 29-2, 30-2, 31-1 e 31-2, cujos limites de resistência à tração são de no máximo 897 MPa (130 ksi), têm melhor resistência ã fratura por estresse por sulfeto.In particular, marks 29-2, 30-2, 31-1 and 31-2, whose tensile strength limits are at most 897 MPa (130 ksi), have better resistance to sulfide stress fracture. .

Aplicabilidade Industrial [0083] O tubo de aço sem costura para poços de petróleo da presente invenção é alta mente forte e excelente em resistência à fratura por estresse por sulfeto porque tem uma alta razão de escoamento mesmo com uma mícroestrutura temperada e revenída, a saber, uma mícroestrutura martensítica revenida, na qual os grãos anteriores à austenita são grãos relativamente brutos de n° 7 ou menor pelo número de tamanho de grão regulamentado na JIS G 0551 (1998).Industrial Applicability The seamless oil well steel pipe of the present invention is highly strong and excellent in sulfide stress fracture resistance because it has a high yield ratio even with a tempered and tempered microstructure, namely, a revised martensitic microstructure in which grains prior to austenite are relatively raw grains of no. 7 or smaller by the number of grain size regulated in JIS G 0551 (1998).

[0084] O tubo de aço sem costura para poços de petróleo da presente invenção pode ser produzido a um baixo custo adaptando-se um processo de produção em linha e de tratamento térmico do tubo que tenha uma alta eficiência de produção desde que um tratamento de reaquecimento para refino de grãos não seja necessário.The seamless oil well steel pipe of the present invention can be produced at a low cost by adapting an inline and heat treatment process of the pipe which has a high production efficiency provided that a treatment of reheating for grain refining is not required.

Breve Descrição do Desenho [0085] A figura 1 é uma representação gráfica da influência do teor de C na relação entre o limite de elasticidade (YS) e a razão de escoamento (YR) em uma chapa de aço resfriada e revenida.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING Figure 1 is a graphical representation of the influence of C content on the relationship between yield strength (YS) and yield ratio (YR) in a cooled and tempered sheet steel.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Seamless steel pipe for oil wells, characterized in that the steel consists on a mass% basis of C: 0.1 to 0.18%, Si: 0.05 to 1.0% Mn: 0.05 to 1.0%, Cr: 0.05 to 1.5%, Mo: 0.05 to 1.0%, Al: 0.10% or less, Ti: 0.002 to 0.05 % and B: 0,0003 to 0,005%, with a value of A determined by equation (1) below of 0,43 or more, with the balance being Fe and impurities, and impurities P: 0,025% or less, S : 0.010% or less and N: 0.007% or less: A = C + (Mn / 6) + (Cr / 5) + (Mo / 3). (1) where in equation (1) C, Mn, Cr and Mo each represent mass% of the respective elements.

Seamless oil well steel pipe according to claim 1, characterized in that the steel pipe comprises V: 0.03 to 0.2%.

Oil well seamless steel pipe according to claim 1 or 2, characterized in that the steel pipe further comprises one or more elements selected from a group of Ca from 0.0003 to 0.005%, Mg from 0.0003 to 0.005%, and REM from 0.0003 to 0.005%.

Oil well seamless steel pipe according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the tensile strength limit is no more than 931 MPa.