MX2014004255A

MX2014004255A - Tubos de acero sin costura revenidos y templados de pared gruesa y metodo relacionado para la fabricacion de dichos tubos de acero.

Info

Publication number: MX2014004255A
Application number: MX2014004255A
Authority: MX
Inventors: Ettore Anelli; Emanuele Paravicini Bagliani; Stefano Fare
Original assignee: Dalmine Spa
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-10-13
Also published as: BR102014008354A2; EP2789702A1; EP2789702B1; AU2014201975A1; BR102014008354B1; US9644248B2; MX355939B; US20140299235A1; EP2789700A1; AU2014201975B2

Abstract

Un tubo de acero sin costura revenido y templado que posee un espesor de pared (WT) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm, en tanto el tubo de acero posee una composición química de 0.050-0.085% en peso de C, 0.80-1.65% en peso de Mn, 0.10-0.45% en peso de Si, 0.10-0.70% en peso de Cr, 0.08-0.45% en peso de Ni, 0.08-0.40% en peso de Mo, 0.015-0.040% en peso de Al, 0.0008-0.0050% en peso de Ca, 0.0030-0.0090% en peso de N, 0.00-0.04% en peso de Nb, 0.00-0.02% en peso de Ti, 0.000-0.030% en peso de Zr, 0.000-0.030% en peso de Ta en base al peso de la composición, el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas comprenden 0.000-0.010% en peso de V; en tanto, al definir un primer parámetro P1 = 50 x C + Cr + 10 x Mo + 70 x V, la composición química satisface una primera condición P1 = 8.0; en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, en su espesor medio, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, bainita templada en una cantidad mayor o igual a 50% y la ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 50%; en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, martensita templada en una cantidad menor a 70% y bainita templada en una cantidad superior a 30%; en tanto los valores de dureza máxima, medidos a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externa e interna, son inferiores a 235HV10.

Description

TUBOS DE ACERO SIN COSTURA REVENIDOS Y TEMPLADOS DE PARED GRUESA Y MÉTODO RELACIONADO PARA LA FABRICACIÓN DE DICHOS TUBOS DE ACERO Campo de la invención La presente invención se refiere a tubos de acero sin costura de pared gruesa que poseen un espesor de pared (WT por sus siglas en inglés) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm, y además se refiere a un método de fabricación de los tubos de acero sin costura. Dichos tubos de acero sin costura adecuados para cañerías, líneas de flujo y risers para uso en la industria petrolífera y gasífera, además incluyen tubos que resultan adecuados para el doblado en caliente.

Antecedentes de la Invención La exploración de reservas de petróleo y gas en alta mar en regiones remotas del mundo se aparta cada vez más de condiciones en que soluciones de tuberías relativamente tradicionales pueden ser usadas y en dirección a entornos más exigentes.

Estos entornos más exigentes pueden incorporar una combinación de factores muy difíciles, incluyendo, por ejemplo, lugares de aguas profundas, pozos con mayor presión y temperatura, productos más corrosivos, y temperaturas más bajas de diseño. Estas condiciones, sumadas a criterios de soldabilidad y tenacidad severos ya asociados a las especificaciones de tuberías para aplicaciones de exploración de petróleo y gas en alta mar, generan una cada vez mayor demanda sobre los materiales y capacidad de suministro.

Estas demandas son evidentes en el desarrollo de proyectos relacionados con entornos agresivos y altas presiones operativas. Por ejemplo, los principales fabricantes de tubos de conducción sin costura son capaces de fabricar tubos de grados X60, X65 y X70 de acuerdo con las normas del Instituto Americano del Petróleo (API por sus siglas en inglés) 5L y la Organización Internacional de Normalización 3183, con resistencia a la fractura por corrosión en presencia de sulfuros (SSC por sus siglas en inglés) y fractura inducida por hidrógeno (HIC por sus siglas en inglés). Sin embargo, los requerimientos contradictorios de esfuerzo y tenacidad, combinados con la necesidad de contar con resistencia a la fractura por corrosión en presencia de sulfuros (SSC) y fractura inducida por hidrógeno (HIC) (por ejemplo, resistencia a la acidez) han sido difíciles de lograr.

En particular, los tubos sin costura revenidos y templados (Q&T por sus siglas en inglés) de grado API 5L X60, X65 y X70 por lo general exhiben valores de dureza máxima, medidos a una profundidad de 1.5 - 2.0 mm desde las superficies del caño (de acuerdo a API 5L-ISO 3183), inferiores a 250 HVi0 pero no obstante superiores a 235HV10, en tanto los proyectos nuevos exigen valores inferiores para que el material sea más resistente a SSC y soldable. Estos valores de dureza máxima inferiores no pueden ser uniformemente alcanzados con las composiciones químicas del acero y procesos actuales.

En los últimos años, se han desarrollado varios tipos de aceros para tubos de alta resistencia en el campo de tubos sin costura Q&T. Estos tubos sin costura combinan resistencia y buena capacidad de soldadura circunferencial. Sin embargo, estos tubos sin costura exhiben composiciones químicas que dificultan la reducción de la dureza durante el templado. Por lo tanto, cerca de la superficie de la tubería, donde se experimentan muy altas velocidades de enfriamiento durante el enfriamiento con agua externa e interna y altos valores de dureza después del revenido debido a la formación de una micro estructura martensítica predominante, existe el riesgo de que, incluso después del templado a alta temperatura y durante un lapso prolongado, los valores máximos de dureza a lo largo de todo el espesor de la pared de la tubería se mantengan por encima de 230-235 HV10 y con menor preferencia por encima de 240 HV10.

Por otra parte, en el caso de codos por inducción en caliente en tubos sin costura Q&T, es más difícil desarrollar el grado requerido, combinado con una buena resistencia al impacto y bajos valores de dureza en superficie, desarrollando a la vez una buena HIC y SSC. Este problema se debe principalmente a las condiciones de proceso usadas durante el tratamiento térmico de codos que son necesariamente diferentes de las de la tubería sin costura. En particular, el proceso de enfriamiento de los codos es menos efectivo. Este problema no puede ser solucionado simplemente usando aceros con mayor templabilidad (es decir, mayor contenido de elementos químicos) dado que la capacidad de soldadura se reduce, la tenacidad es negativamente afectada, y el riesgo de picos de dureza aumenta.

Los ejemplos de procesos de fabricación y tubos de acero relacionados son descritos en EP1918395A1, EP1876254A1 y US2013/000790A1.

EP1918395A1 describe aceros con bajo contenido de carbono y un proceso de fabricación de tubos de acero sin costuras en donde, inmediatamente luego de conformar en caliente el tubo sin costura, el tubo sin costura es revenido y templado, o es colocado en un horno y sumergido a una temperatura no inferior al punto Ac3 point, y luego revenido y templado. En consecuencia, el proceso de EP1918395A1 ejecuta un tratamiento en línea inmediatamente después de las operaciones de conformación en caliente, mientras el tubo aún se encuentra a temperaturas superiores a Ar3 (es decir, sin que se produzca la transformación de fase de austenita a ferrita). El templado incluye recalentar por debajo de Ac1 a lo que sigue el enfriamiento con aire. Este proceso, ejecutado usando los aceros con bajo contenido de carbono descritos, produce los números de tamaño de granos definidos en la norma Japonesa JIS G0551 (1998) que corresponden a valores del tamaño de austenita previo (intercepción lineal promedio, ASTM E112) superiores a 32 µ??.

Desafortunadamente estos altos valores de tamaño de grano de austenita previo (AGS), para estos acero con bajo contenido de carbono, significan mayor tenacidad con los consecuentes valores de dureza muy altos que se alcanzan luego del revenido, con lo cual, luego del templado, no es posible garantizar valores de dureza máximos inferiores a 250 HV10 a 1.5-2.0 mm de profundidad desde la superficie del tubo. Por otra parte, un AGS más grueso tiende conduce a una tenacidad pobre dado que los valores de energía de impacto y área de corte son negativamente afectados por la población de granos gruesos.

US2013/000790A1 describe que el tubo de acero es sometido, inmediatamente luego del laminado y caliente y antes del revenido y templado, a un paso de recalentamiento opcional S4 (Fig. 5) y/o a un paso de enfriamiento con agua acelerado S5 a una velocidad de enfriamiento de por lo menos 100cC/min y una temperatura de interrupción del enfriamiento de 550° a 450°C en orden a impedir la precipitación de carbo-nitruros. Luego de este enfriamiento acelerado interrumpido los tubos poseen una inhibición de crecimiento de granos muy pobre. En consecuencia, se espera un tamaño de grano de austenita grueso (AGS), superior a 25 pm, en estos tubos, lo cual se traduce en una mayor tenacidad del acero con valores de dureza máximo de 250 HV10 o superiores a 1.5 de profundidad desde la superficie del tubo. En consecuencia, también se espera una pobre resistencia a SSC para estos materiales cerca de las superficies de los tubos.

EP1876254A1 además describe un proceso de ejecución de un tratamiento en línea inmediatamente después de las operaciones de conformación en caliente, mientras el tubo aún se encuentra a temperaturas por sobre Ar3. Por otra parte, las composiciones de acero descrito dificultan reducir los valores de dureza por debajo de 250 HV10 y más aún de modo que sean menores o iguales a 235 HV10 luego del templado.

En consecuencia, deben encontrarse nuevas soluciones fuera del patrón convencional de adiciones de (micro)-aleaciones seguidas hasta la fecha para los tubos sin costura Q&T y codos por inducción en caliente para tubos sin costura de pared gruesa de alto rendimiento grados X60Q, X65Q y X70Q, con una dureza máxima inferior a 235 HV10 y muy buena resistencia al impacto a baja temperatura (= -60°C).

Breve Descripción de la Invención Constituye el objeto principal de la presente invención producir un tubo de acero sin costura revenido y templado que exhiba una combinación de valores de dureza máximos consistentemente bajos también cerca de las superficies externas e internas del tubo, excelente tenacidad a baja temperatura y resistencia a la corrosión (servicio ácido, medio H2S), y buena soldabilidad.

Constituye un objeto adicional de la presente invención proporcionar un proceso de fabricación del tubo de acero sin costura antes mencionado.

La presente invención así propone alcanzar los objetos antes mencionados mediante la fabricación de un tubo de acero sin costura revenido y templado que, de acuerdo con la reivindicación 1, posee un límite elástico que oscila entre 415 MPa y 635 MPa y un espesor de pared (WT) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm, en tanto el tubo de acero posee una composición química de 0.050-0.085% en peso de C, 0.80-1.65% en peso de Mn, 0.10-0.45% en peso de Si, 0.10-0.70% en peso de Cr, 0.08-0.45% en peso de Ni, 0.08-0.40% en peso de Mo, 0.015-0.040% en peso de Al, 0.0008-0.0050% en peso de Ca, 0.0030-0.0090% en peso de N, 0.000-0.040% en peso de Nb, 0.000-0.020% en peso de Ti, 0.000-0.030% en peso de Zr, 0.000-0.030% en peso de Ta, 0.000-0.010% en peso de V, 0.00-0.25% en peso de Cu, 0.000-0.003% en peso de S, 0.000-0.015% en peso de P, 0.0000-0.0005% en peso de B en base al peso de la composición, el remanente es hierro; en tanto CEnW = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5+ (Cu + Ni)/15) oscila entre 0.36% y 0.43%, y al definirse un primer parámetro P1 = 50 x C + Cr + 10 x Mo + 70 x V, la composición química satisface una primera condición 4.2 < P1 = 8.0; en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, en su espesor medio, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, bainita templada en una cantidad mayor o igual a 50% y la ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 50%, en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, martensita templada en una cantidad menor a 70% y bainita templada en una cantidad superior a 30%, en tanto la micro estructura del tubo de acero revenido y templado posee un tamaño de grano de austenita promedio, medido de acuerdo con la norma ASTM E112, inferior a 25 µ??, y los valores de dureza máxima, medidos a 1.5-2.0 mm de profundidad desde las superficies externa e interna, no son superiores a 235 HV 0.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un proceso de fabricación del tubo de acero sin costura antes mencionado en el cual, de acuerdo con la reivindicación 14, se proveen las siguientes etapas: - conformar en caliente un tubo de acero sin costura que posee una composición química de acuerdo con la reivindicación 1 y un espesor de pared (WT) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm; - enfriar al aire el tubo de acero sin costura hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentar el tubo de acero sin costura, a una primera velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización superior al punto de transformación de Ac3, que oscila entre 880°C y 980°C, y proporcionar un período de inmersión entre 180s y 5400s; - revenir el tubo de acero sin costura, mediante enfriamiento externo e interno, a una velocidad de enfriamiento superior a 6°C/segundos en el espesor medio del caño y de hasta 30°C/segundos, o en el espesor medio del tubo y con una velocidad de enfriamiento de 100-200°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo; - calentar el tubo de acero sin costura, a una segunda velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de templado comprendida en un rango predeterminado, y proporcionar un período de retención a dicha temperatura de templado entre 600s y 7200s; en tanto dicho rango predeterminado se calcula con una tolerancia de ± 20°C usando la siguiente ecuación _ 1000x(-1.42 + C + 1.84x w + 4.6xCr + 11.6xAfo + 25xr) _ 273 j 5 a-3.8xC + 1.5x « + 4.3xO + 10.7x o + 20xF en donde a es un parámetro que posee un valor igual a -0.07, 0.16 o 0.40 si el grado a alcanzar es X60Q, X65Q o X70Q, respectivamente.

Los tubos de acero sin costura revenidos y templados (Q&T) de la invención resultan adecuados para tubos de conducción, líneas de flujo y risers de grados X60Q, X65Q y X70Q, y preferentemente poseen un diámetro externo (OD por sus siglas en inglés) entre 6" (152 mm) y 28" (711 mm).

Luego de la fabricación de los tubos sin costura de pared gruesa, los mismos pueden ser sometidos a operaciones de doblado y tratamientos de calor para obtener codos de los grados X60Q y X65Q con una dureza máxima baja y tenacidad mejorada a baja temperatura. Dichos codos poseen un límite elástico entre 415 y 600 MPa; valores de dureza máxima, medidos a 1.5-2.0 mm de profundidad desde la superficie, inferiores a o iguales 235 HV10; buena resistencia al impacto a baja temperatura (energía de impacto mínima de 150 J para ensayos CVN transversales realizados sobre muestras de tamaño estándar a - 40°C), mientras a la vez poseen una buena resistencia a la fractura inducida por hidrógeno (HIC) y resistencia a la fractura por corrosión en presencia de sulfuros (SSC).

Al definirse el parámetro P1 = 50xC + Cr + 10xMo + 70xV, el tubo de acero de la invención permite satisfacer los requerimientos de dureza máxima baja (también en la parte del espesor de la pared próxima a las superficies externa e interna del tubo), el límite elástico mínimo especificado (SMYS), tenacidad y resistencia a la corrosión cumpliendo con la siguiente condición: P1 = 50xC + Cr + 10xMo + 70xV < 8.0, preferentemente P1 < 7.5, en donde los símbolos para los elementos químicos representan el valor del porcentaje en peso (% en peso).

Por otra parte, al definirse el parámetro P2 = 10xC + Mn + Cr + 4xMo + 16xV, las modalidades preferidas de la invención permiten obtener propiedades de tensión adecuadas en el espesor medio si el parámetro P2 satisface las condiciones resumidas en la siguiente tabla: El símbolo "x" en los parámetros P1 y P2 y en la fórmula del equivalente de carbono CEPcm es un signo de multiplicación. En los parámetros P1 y P2 los símbolos para los elementos químicos representan el valor del porcentaje en peso (% en peso).

Los tubos de acero fabricados de acuerdo con la presente invención exhiben: Límite elástico, YS: 415 MPa (60.2 ksi) mínimo y 635 MPa (92.1 ksi) máximo.

Límite elástico máximo, UTS: 520 MPa (75.4 ksi) mínimo y 760 MPa (110.2 ksi) máximo.

Elongación, no menos de 18%.

Relación YS/UTS no superior a 0.90.

Dureza máxima (medida a 1.5 mm a 2.0 mm de profundidad desde la superficie del tubo) no superior a 235 HV10, preferentemente no superior a 230 HV10, y más aún no superior a 225 HV10.

Energía de impacto mínima de 200 J / 150 J (promedio / individual) y mínimo 85% de área de corte promedio para ensayos de energía de impacto con muesca en V Charpy (CVN) longitudinal y transversal realizados sobre muestras de tamaño estándar a - 40°C de acuerdo con la norma ASTM A 370.

Temperatura de transformación dúctil-frágil (ASTM E23) inferior o igual a aproximadamente -60°C. resistencia a la fractura inducida por hidrógeno (HIC), evaluada de acuerdo con la Norma NACE TM0284-2003 ítem No. 21215, usando una solución A de NACE y una duración de ensayo de 96 horas, con los siguientes parámetros de HIC (promedio en tres secciones de tres muestras): Relación de Longitud de Fractura, CLR= 10% Relación de Espesor de Fractura, CTR = 3% Relación de Sensibilidad de Fractura, CSR= 0.5%.

Resistencia a la fractura por corrosión en presencia de sulfuros (SSC), evaluada de acuerdo a ASTM G39, usando una solución de prueba TM0177 NACE A y una duración de 720 horas, sin falla a 90% del límite elástico real (AYS).

Todas estas características se logran a través de un diseño metalúrgico específico de tubos por medio de pruebas de laboratorio y ensayos industriales. Los resultados indican que la fabricación de tubos Q&T sin costura y codos con una dureza máxima no superior a 235 HV10, preferentemente no superior a 230 HV10, y más aún no superior a 225 HV10, es posible al menos dentro de un rango dimensional determinado: diámetro externo (OD) que oscila entre 6" (152 mm) y 28" (711 mm), y un espesor de pared (WT) de 35 mm a 80 mm.

En particular, los tubos de acero de la invención poseen una dureza máxima, medida a 1.5-2.0 mm de profundidad desde las superficies interna y externa, no superior a 235 HV10 para el grado X70Q, no superior a 230 HV10 para el grado X65Q, y no superior a 225 HV10 para el grado X60Q.

El término "tubo", de acuerdo con la presente, hace referencia a un elemento alargado, hueco, que puede ser recto o tener codos o curvas y adoptar cierta forma, y a toda formación adicional necesaria para fijar el producto tubular obtenido en su sitio. El tubo puede tener una superficie externa e interna sustancialmente circular, a pesar que otras formas y secciones transversales también se contemplan.

La expresión "temperatura ambiente" de acuerdo con la presente mantiene el significado común conocido por el experto y puede incluir temperaturas entre aproximadamente 16°C (60°F) y aproximadamente 32°C (90°F).

Con relación a la composición del acero, el término "elemento opcional" se refiere a un elemento que puede agregarse a los elementos obligatorios que definen la composición química esencial de los tubos de acero de la invención. Cada elemento opcional puede ser agregado para mejorar adicionalmente las propiedades de los tubos de acero.

Los elementos opcionales en el acero de los tubos sin costura de la invención son: niobio (Nb), titanio (Ti), zirconio (Zr), tantalio (Ta).

El término "elemento de impureza", en cambio, se refiere a un elemento no proporcionado en el diseño de la composición del acero con el fin de alcanzar los objetos anteriormente mencionados de la invención. Sin embargo, dicho elemento puede estar presente como impureza o vestigios ya que, dependiendo del proceso de fabricación, su presencia puede ser inevitable. Con el fin de optimizar las propiedades de los tubos de acero de la invención, el contenido de cada elemento de impureza ha sido adecuadamente limitado.

En particular, el vanadio es un elemento de impureza que, en caso de estar presente, debe alcanzar un valor máximo de 0.010% en peso. En los tubos de acero sin costura del arte previo un mayor contenido de vanadio generaba valores de dureza máxima superiores a 235HV10, en particular cerca de las superficies del tubo, aun cuando el valor de dureza medio o promedio a lo largo del espesor de la pared entera era inferior a 235HV10. La expresión "dureza media o promedio" hace referencia al valor promedio de los valores de dureza medidos a lo largo del espesor de pared del tubo.

Además de vanadio, otras impurezas pueden ser: cobre (Cu), azufre (S), fósforo (P), boro (B).

El valor máximo de todas las impurezas en la composición del acero convenientemente es igual a aproximadamente 0.279% en peso (la suma de los valores máximos de todas las impurezas es de 0.2785 en peso).

Los términos "aproximadamente" y "sustancialmente" de acuerdo con la presente representan una cantidad igual o prácticamente igual a la indicada que aún cumple una función deseada o alcanza un resultado deseado. Por ejemplo, los términos "aproximadamente" y "sustancialmente" pueden hacer referencia a una cantidad de menos de 20%, menos de 5%, y menos de 1% de la cantidad indicada, respectivamente.

Las reivindicaciones subordinadas describen las modalidades preferidas de la invención.

Breve Descripción de las Figuras Otras características y beneficios de la invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de los tubos de acero sin costura y de un proceso de fabricación de los mismos, mediante un ejemplo no limitativo, con la ayuda de los dibujos que se acompañan, en los cuales: Figura 1 es un diagrama de transformación por enfriamiento continuo (CCT) para una modalidad de un acero de acuerdo con la invención; Figura 2 es un diagrama de flujo del proceso de acuerdo con la invención.

Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas de la Invención El tubo de acero sin costura, de acuerdo con la presente invención, ha sido diseñado con el fin de tener no sólo el valor de dureza media a lo largo del espesor de la pared, sino también valores de dureza máxima inferiores o iguales a 235 HV10, preferentemente inferiores a 230 HV10, y más aún no superiores a 225 HV10, también cerca de las superficies interna y externa del tubo, lo que se combina con una buena tenacidad a baja temperaturas, resistencia a la fractura por corrosión en presencia de sulfuros (SSC) y fractura inducida por hidrógeno (HIC), permitiendo el uso de la tubería en entornos de servicio ácidos. Dichos valores de dureza máxima han sido medidos a 1.5 mm a 2.0 mm de profundidad desde las superficies internas y externas de los tubos, de acuerdo a ISO 3183.

Los tubos de acero sin costura de acuerdo con la invención pueden ser usados, por ejemplo, como tubos de conducción, tubos de flujo y "risers" en la industria petrolera y gasífera. Dichos tubos tienen un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm y preferentemente poseen, en general, una micro estructura predominante de bainita, según se expone con mayor detalle a continuación. Dichos tubos poseen un límite elástico mínimo de por lo menos 415 MPa (60 ksi), lo cual cubre las propiedades mecánicas que corresponden a diferentes grados: X60Q (límite elástico mínimo de 415 MPa = 60.2 ksi), X65Q (límite elástico mínimo de 450 MPa = 65.3 ksi), y X70Q (límite elástico mínimo de 485 MPa = 70.3 ksi).

Según se expone en detalle a continuación, a través de una combinación de composición del acero y tratamiento con calor, se logra una micro estructura final que da origen a las propiedades mecánicas seleccionadas de interés en los tubos sin costura de pared gruesa.

La composición del acero de la presente invención comprende poco carbono (C), manganeso (Mn), silicio (Si), cromo (Cr), níquel (Ni), molibdeno (Mo), aluminio (Al), nitrógeno (N) y calcio (Ca). Adicionalmente, opcionalmente es posible agregar uno o más de los siguientes elementos: niobio (Nb), titanio (Ti), zirconio (Zr), tantalio (Ta). El resto de la composición comprende hierro (Fe) e impurezas posibles. La concentración de dichas impurezas se reduce al mínimo posible. Dichas impurezas pueden incluir vanadio (V), cobre (Cu), azufre (S), fósforo (P), boro (B).

La templabilidad del acero, es decir, la capacidad relativa del acero de formar bainita y martensita al enfriarse, se ha mejorado a través de la composición química. En particular, la adición de elementos tales como Mo, Mn, Cr, y Ni en los rangos indicados seguidamente es efectiva para estimular la formación de bainita en lugar de ferrita. Este aspecto es fundamental en el caso de tubos de pared gruesa (espesor de pared superior o igual a 35 mm) para alcanzar en el sector medio de la pared (o espesor medio) el límite elástico necesario luego del revenido y templado.

Como el proceso de iniciación de fractura por clivaje se considera compuesto por tres etapas: (I) formación del origen de la fractura por fractura de cementita, (II) propagación de la fractura en cementita en la matriz y formación de una fractura por clivaje, y (III) propagación de la fractura por clivaje a través de los límites de los granos de alto ángulo, un número bajo por unidad de volumen de partículas de cementita y una alta frecuencia de límites de ángulos altos (paquetes finos) conducen a una mejor tenacidad al impacto a baja temperatura.

Un contenido bajo de C impide la formación de un número excesivo de partículas de cementita gruesas, pero reduce la templabilidad y aumenta las temperaturas de transformación. En consecuencia, la reducción de C debe combinarse con adiciones adecuadas de Mn, Cr, Ni, y Mo con el fin de reducir las temperaturas de transformación y mantener el tamaño del paquete fino.

Se determinó que los paquetes finos tenían: micro adición de niobio (Nb) (0.040% máx.), preferentemente 0.015-0.040%; - contenido de carbono entre 0.050 y 0.085%, donde cuanto menor es el contenido de carbono en el acero mayor es el nivel de otros elementos en aleación como Mn, Mo, Cr, y Ni.

Convenientemente, la combinación de los elementos químicos se optimiza con el fin de mantener bajo el valor de dureza máximo e inducir una buena soldabilidad , manteniendo el equivalente de carbono CEnW = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Cu + N¡)/15) oscila entre 0.36% y 0.43%. Por otra parte, más aún los valores equivalentes de carbono CEPcm (CEPcm = C + Si/30 + Mn/20 + Cr/20 + Cu/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 +5B) oscilan entre 0.17 y 0.22. Los símbolos de los elementos químicos para los equivalentes de carbono CeMw y CEPcm representan el porcentaje en peso (% en peso).

Convenientemente los requerimientos de valores de dureza máxima adecuadamente reducidos (a través de todo el espesor del tubo), resistencia mínima, tenacidad y resistencia a la corrosión pueden ser adecuadamente garantizados si el parámetro P1 definido por la ecuación 1: P1 = 50xC + Cr + 10xMo + 70xV (Ec. 1) satisface la condición P1 = 8.0, preferentemente P1 = 7.5.

Convenientemente P1 es mayor o igual a 4.2.

Los tubos de acero de la invención poseen un perfil de dureza en U a lo largo del espesor de pared, encontrándose los valores más altos en las superficies interna y externa y los menores en el espesor medio.

Por otra parte, las propiedades de tensión adecuadas en el espesor medio se alcanzan si el parámetro P2 definido por la ecuación 2, P2 = 10xC + Mn + Cr + 4xMo + 16xV (Ec. 2) satisface la siguiente condición P2 > 2.3, y en particular: P2 = 2.3 en orden a cumplir con el límite elástico mínimo requerido por el grado X60Q (415 MPa); P2 = 2.7 en orden a cumplir con el límite elástico mínimo requerido por el grado X65Q (450 MPa); P2 = 3.5 en orden a cumplir con el límite elástico mínimo requerido por el grado X70Q (485 MPa).

Convenientemente P2 es una cantidad menor o igual a 4.0.

El símbolo "x" en las ecuaciones 1 y 2 y en la fórmula del equivalente de carbono CEPcm es un signo de multiplicación. En las ecuaciones 1 y 2 los símbolos para los elementos químicos representan el valor del porcentaje en peso (% en peso).

La Tabla 1 ilustra algunas de las modalidades preferidas de la composición del acero, en porcentaje en peso (% en peso): Tabla 1 - Rangos de la composición del acero (% en peso) (*) M = Obligatorio; O = Opcional; I = Impureza El carbono (C) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición del acero incrementa de uno modo no costoso la resistencia del acero y refina la micro estructura, reduciendo las temperaturas de transformación. Si el contenido de C de la composición del acero es inferior a aproximadamente 0.050%, es difícil obtener la resistencia deseada en los tubos. Por otra parte, si la composición de acero posee un contenido de C superior a aproximadamente 0.085%, la dureza máxima es superior a 235 HV10, se afecta negativamente la tenacidad, y disminuye la soldabilidad, tornando más dificultoso y costoso cualquier proceso de soldadura. En consecuencia, el contenido de C de la composición del acero se selecciona entre 0.050% y 0.085%, y preferentemente oscila entre 0.060% y 0.080%.

El manganeso (Mn) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición de acero es efectiva para incrementar la templabilidad, resistencia y tenacidad del acero. Si el contenido de Mn de la composición del acero es inferior a aproximadamente 0.80% es difícil obtener la resistencia deseada en el acero. Sin embargo, si el contenido de Mn de la composición del acero excede 1.65% se marcan estructuras en bandas, y la tenacidad y HIC/Resistencia SSC se reducen. En consecuencia, el contenido de Mn de la composición del acero se selecciona entre 0.80% y 1.65%, preferentemente oscila entre 0.95% y 1.30%, y más aún oscila entre 1.00% y 1.20%.

El silicio (Si) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición de acero ejerce un efecto desoxidante durante el proceso de fabricación del acero y además incrementa la resistencia del acero (por ejemplo, fortalecimiento de la solución sólida). Si el contenido de Si de la composición del acero es inferior a 0.10%, el acero se desoxida poco durante el proceso de fabricación y exhibe un alto nivel de micro-inclusiones. Si el contenido de Si de la composición del acero excede 0.45%, tanto la tenacidad como la maleabilidad del acero se reducen. Se reconoce que un contenido de Si superior a aproximadamente 0.45% posee un efecto perjudicial sobre la calidad de la superficie cuando el acero es procesado a altas temperaturas (por ejemplo, temperaturas superiores a aproximadamente 1000°C) en atmósferas oxidantes, dado que la adherencia de los óxidos en superficie (oxidación) aumenta debido a la formación de fayalita aumentando el riesgo de defectos de superficie. En consecuencia, el contenido de Si de la composición del acero se selecciona de modo que oscila entre 0.10% y 0.45%, preferentemente oscila entre 0.10% y 0.35%, y más aún oscila entre 0.10% y 0.30%.

El cromo (Cr) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición de acero incrementa la templabilidad, reduce las temperaturas de transformación, e incrementa la resistencia al templado del acero. En consecuencia la adición de Cr a la composición del acero es deseable para lograr altos niveles de resistencia y tenacidad. Si el contenido de Cr de la composición del acero es inferior a 0.10% es difícil obtener la resistencia y tenacidad deseadas. Por otra parte, si el contenido de Cr de la composición del acero excede aproximadamente 0.70%, el costo es excesivo y la tenacidad disminuye debido a la mayor precipitación de carburos gruesos en los límites de los granos. Además, la capacidad de soldadura del acero resultante se reduce, dificultando el proceso de soldadura y haciéndolo más costoso. En consecuencia el contenido de Cr de la composición del acero se selecciona entre 0.10% y 0.70%, preferentemente oscila entre 0.20% y 0.50%, y más aún oscila entre 0.30% y 0.40%.

El níquel (Ni) es un elemento obligatorio cuya adición incrementa la resistencia y tenacidad del acero. Sin embargo, cuando la adición de Ni excede aproximadamente 0.45%, se ha observado una mayor adherencia del óxido con un mayor riesgo de formación de defectos de superficie. Por otra parte, los contenidos de Ni superiores a aproximadamente 1% tienen un efecto perjudicial sobre la fractura por corrosión en presencia de sulfuros (SSC). En cambio, si el contenido de Ni es inferior a 0.08% el efecto sobre la tenacidad y resistencia se vuelve insignificante.

En consecuencia, el contenido de Ni de la composición del acero puede oscilar entre 0.08% y 0.45%, preferentemente oscila entre 0.15% y 0.40%, y más aún oscila entre 0.25% y 0.35%.

El molibdeno (Mo) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición de acero mejora la templabilidad y endurecimiento por solución sólida y precipitación de finos. El Mo ayuda a retardar el ablandamiento durante el templado, estimulando la formación de precipitados de MC y M2C muy finos. Estas partículas se distribuyen sustancialmente de manera uniforme en la matriz y además actúan como trampas de hidrógeno beneficiosas, reduciendo la difusión de hidrógeno atómico hacia las trampas peligrosas, usualmente en los límites de los granos, que se comportan como sitios de nucleación de fracturas. El Mo además reduce la segregación del fósforo a los límites de los granos, mejorando la resistencia a la fractura intergranular, con efectos beneficiosos además sobre la resistencia SSC dado que los aceros de alta resistencia que padecen la fragilización por hidrógeno exhiben una morfología de fractura intergranular. Incrementando el contenido de Mo de la composición de acero, se logra la resistencia deseada a mayores temperaturas de templado, lo cual estimula mejores niveles de tenacidad. Con el fin de ejercer su efecto, el contenido de Mo es mayor o igual a aproximadamente 0.80%. Sin embargo, para contenidos de Mo superiores a aproximadamente 0.40% se reduce la capacidad de soldadura. Dado que la ferro aleación de Mo es costosa, el contenido de Mo se selecciona entre 0.08% y 0.40%, preferentemente oscila entre 0.15% y 0.40%, y más aún oscila entre 0.30% y 0.35%.

El niobio (Nb) es un elemento opcional cuya adición a la composición de acero se usa para refinar el tamaño de grano austenítico durante el laminado en caliente y recalentamiento antes del enfriado, dado que obstaculiza el movimiento de los límites de los granos que actúan tanto en solución sólida como bajo la forma de carburos y nitruros finos.

El Nb incrementa la resistencia del acero mediante un endurecimiento por dispersión de partículas. Estas partículas finas y esféricas se distribuyen de un modo sustancialmente uniforme en la matriz y además actúan como trampas de hidrógeno, reduciendo adecuadamente la difusión de hidrógeno atómico en dirección a las trampas peligrosas, usualmente en los límites de los granos, que se comportan como sitios de nucleación de fracturas. Si el contenido de Nb es superior a 0.040%, se forma una distribución de precipitado grueso que perjudica la tenacidad. Por otra parte, si el contenido de Nb es superior a 0.040%, puede estimularse la formación de zonas frágiles en la zona afectada por calor (HAZ) de la soldadura circular. En consecuencia, el contenido de Nb de la composición del acero se selecciona de modo que sea inferior o igual a aproximadamente 0.040%, preferentemente superior o igual a 0.020% e inferior o igual a 0.040% (incluso 0.000%), y más aún superior o igual a 0.020% e inferior o igual a 0.030%. En una modalidad alternativa del tubo de acero el niobio (Nb) es un elemento obligatorio siendo su contenido seleccionado de modo que sea mayor o igual a 0.015% y menor o igual a 0.040%, preferentemente mayor o igual a 0.020% y menor o igual a 0.040%, y más aún mayor o igual a 0.020% y menor o igual a 0.030%.

El titanio (Ti) es un elemento opcional cuya adición a la composición de acero tiene por objeto retinar el tamaño de grano austenítico en procesos a alta temperatura, formando nitruros y carbonitruros. Cuando Ti está presente en concentraciones superiores a 0.020%, se forman partículas de TiN gruesas que afectan la tenacidad. En consecuencia, el contenido de Ti de la composición del acero es inferior a o igual a 0.020%, (incluso 0.000%) preferentemente inferior o igual a 0.015%. En una modalidad alternativa del tubo de acero el titanio (Ti) es un elemento obligatorio cuyo contenido es seleccionado de modo que sea mayor o igual a 0.006% y menor o igual a 0.020%, preferentemente mayor o igual a 0.006% y menor o igual a 0.015%.

El vanadio (V) convenientemente se excluye de la composición química del acero. Sin embargo el vanadio puede estar presente como un elemento de impureza cuya presencia en la composición de acero incrementa la resistencia por precipitación de carbonitruros muy finos durante el templado. Sin embargo, si se forma una fracción en volumen significativa de partículas de carburo de vanadio, se experimentan dificultades para mantener altos niveles de tenacidad y valores de dureza máxima inferiores o iguales a 235 HV10 luego del templado. En consecuencia, el contenido de V de la composición del acero se mantiene por debajo o igual a 0.010%.

El aluminio (Al) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición de acero ejerce un efecto desoxidante durante el proceso de fabricación del acero y puede retinar el grado del acero. En consecuencia, el contenido de Al es igual a o mayor que 0.015%, preferentemente igual a o mayor que 0.020%. Si el contenido de Al de la composición del acero es superior a aproximadamente 0.040%, es posible que se formen precipitados gruesos de AIN que perjudican la tenacidad y/u óxidos ricos en Al (por ejemplo, inclusiones no metálicas) que afectan HIC y SSC. En consecuencia el contenido de Al del acero se selecciona de modo que oscila entre 0.015% y 0.040%, preferentemente oscila entre 0.020% y 0.040%, y más aún oscila entre 0.020% y 0.030%.

El nitrógeno (N) es un elemento obligatorio cuya presencia dentro de la composición de acero contribuye a la formación de carbonitruros de Nb, Mo y Ti y ayuda a lograr la resistencia mínima. Sin embargo si el contenido de N de la composición del acero excede 0.0090%, la tenacidad del acero puede degradarse. En consecuencia, el contenido de N de la composición del acero debe oscilar entre 0.0030 y 0.0090%, preferentemente oscila entre 0.0030% y 0.0070%, y más aún oscila entre 0.0030% y 0.0060%.

El cobre (Cu) es un elemento de impureza que no es necesario en las modalidades de la composición del acero. Sin embargo, de acuerdo al proceso de fabricación, la presencia de Cu puede ser inevitable. En consecuencia, el contenido de Cu se limita al mínimo posible con el fin de mantener el riesgo de fractura en caliente (fragilidad en caliente) y formación de defectos inducida por óxido adherente en niveles muy bajos. Por ejemplo, el contenido de Cu de la composición del acero es inferior o igual a 0.25% (incluso 0.00%), preferentemente inferior o igual a 0.20%, y más aún inferior o igual a 0.15%. Entre las impurezas posibles el cobre es el elemento que puede estar presente en mayor% en peso y su posible presencia se debe al proceso de fabricación. Estos límites máximos son típicos de una forma de producción de acero basada en un horno de arco eléctrico (EAF) y el uso de chatarra. El reciclado intensivo es ahora una práctica común en el mundo entero para la producción de productos largos/tubulares y planos, y este reciclado puede determinar la presencia de cobre en forma de impureza en los niveles mencionados.

El azufre (S) es un elemento de impureza que puede reducir la tenacidad y maleabilidad del acero, así como también la resistencia HIC/SSC. En consecuencia, el contenido de S del acero se mantiene en el mínimo. Por ejemplo el contenido de S de la composición del acero es inferior o igual a 0.0030% (incluso 0.0000%), preferentemente inferior o igual a 0.0020%, y más aún inferior o igual a 0.0010%.

El fósforo (P) es un elemento de impureza que puede reducir la tenacidad y la resistencia HIC/SSC del acero de alta resistencia. En consecuencia, el contenido de P se mantiene en el mínimo posible. Por ejemplo el contenido de P de la composición del acero puede ser inferior o igual a aproximadamente 0.015% (incluso 0.000%), preferentemente inferior o igual a aproximadamente 0.011%.

El calcio (Ca) es un elemento obligatorio cuya adición a la composición de acero ayuda al control de la forma de las inclusiones y al mejoramiento de la resistencia HIC mediante la formación de sulfuros finos y sustancialmente esféricos. Con el fin de proporcionar estos beneficios, el contenido de Ca de la composición de acero se selecciona de modo que sea mayor o igual a aproximadamente 0.0008%. Sin embargo, si el contenido de Ca de la composición del acero excede 0.0050% el efecto de la adición de Ca se satura y el riesgo de formar grupos de inclusiones no metálicas ricas en Ca que reducen la resistencia HIC y SSC se incrementa. En consecuencia, el contenido de Ca de la composición del acero se selecciona de modo que oscila entre 0.0008% y 0.0050%, preferentemente oscila entre 0.0008% y 0.0030%, y más aún oscila entre 0.0015% y 0.0030%.

El boro (B) es un elemento de impureza cuya presencia en la composición de acero no es deseable dado que incrementa la templabilidad del acero y dureza en la HAZ. El límite superior del contenido de B para impedir estos efectos perjudiciales es de aproximadamente 0.0005%. En consecuencia, el contenido máximo de B de la composición del acero se selecciona de modo que sea inferior o igual a 0.0005% (incluso 0.0000%).

El zirconio (Zr) y el tantalio (Ta) son elementos opcionales que actúan como formadores de carburos y nitruros fuertes, tal como Nb y Ti. Estos elementos pueden ser opcionalmente agregados a la composición de acero en orden a producir carbonitruros finos de Zr y Ta que incrementan la resistencia del acero por endurecimiento de la dispersión de partículas y además actúan como trampas de hidrógeno beneficiosas, que reducen la difusión de hidrógeno atómico en dirección a trampas peligrosas. Si el contenido de Zr o Ta es mayor o igual a 0.030%, se forma una distribución de partículas gruesas que puede perjudicar la tenacidad del acero. El zirconio además actúa como un elemento desoxidante en el acero y se combina con el azufre; sin embargo, como adición al acero para estimular las inclusiones no metálicas globulares, se prefiere el Ca. En consecuencia, el contenido de Zr o Ta dentro de la composición de acero se selecciona de modo que sea inferior o igual a 0.030% (incluso 0.000%), preferentemente inferior o igual a 0.015%, y más aún inferior o igual a 0.010%.

Un proceso de fabricación de tubos de acero sin costura, de acuerdo con la presente invención, se ilustra en forma esquemática en el diagrama de flujo de la Figura 2. El proceso incluye operaciones de fabricación de acero 102; operaciones de conformación en caliente 104; operaciones de tratamiento con calor 106, que incluyen austenización 106A, revenido 106B y templado 106C; y las operaciones de terminación 110. Las operaciones de fabricación para preparar las composiciones de acero de la Tabla 1 y las operaciones de conformación en caliente para producir un tubo de acero sin costura que posee un espesor de pared que oscila entre 35 y 80 mm pueden incluir metodologías conocidas.

Las operaciones de fabricación 102 preferentemente comprenden la fabricación del acero y la producción de un trozo de metal sólido capaz de ser perforado y laminado para obtener un producto tubular metálico. Es posible usar desechos de acero, hierro fundido, y hierro esponja para la materia prima de la composición de acero. Se entiende que otras fuentes de hierro y/o acero pueden ser usadas para la preparación de la composición de acero.

La operación primaria puede ser ejecutada usando un horno de arco eléctrico para fundir el acero, reducir el fósforo y demás impurezas, y lograr una temperatura deseada. Además es posible proceder al tapping y desoxidación, y agregar elementos de aleación.

Uno de los objetivos principales del proceso de fabricación de acero es refinar el hierro mediante la eliminación de impurezas. En particular, el azufre y el fósforo son perjudiciales para el acero dado que degradan sus propiedades mecánicas y la resistencia a HIC y SSC. En una modalidad, es posible ejecutar una operación secundaria en un horno de cuchara y una estación de corte luego de la operación primaria a los fines de ciertos pasos de purificación.

Durante estas operaciones, es posible lograr contenidos muy bajos de azufre dentro del acero, se ejecuta un tratamiento de inclusión de calcio, y flotación de inclusión. La flotación de inclusión puede ser ejecutada suministrando gases inertes de burbujeo al horno de cuchara para hacer que las inclusiones e impurezas floten. Esta técnica produce una escoria fluida que puede absorber las impurezas e inclusiones. De esta forma, es posible proporcionar un acero de alta calidad con la composición deseada y un bajo contenido de inclusiones.

Luego de la producción del acero fundido que posee una composición dentro de los rangos de la Tabla 1, el acero es colado en un trozo solido cilindrico que posee un diámetro sustancialmente uniforme a lo largo de su eje longitudinal. Por ejemplo, de esta forma es posible producir trozos cilindricos con un diámetro que oscila entre aproximadamente 200 mm y aproximadamente 420 mm.

El trozo así obtenido es moldeado en un producto tubular a través de los procesos de formación en caliente 104. Un trozo sólido, cilindrico de acero limpio puede ser calentado a una temperatura de aproximadamente 1200°C y 1340°C, preferentemente aproximadamente 1280°C. Por ejemplo, el trozo puede ser recalentado en un horno rotativo. El trozo además es sometido a un molino de laminado. El trozo es perforado, por ejemplo usando el proceso de Manessmann, y laminado en caliente para reducir sustancialmente el diámetro externo y espesor de pared del tubo, aumentando sustancialmente la longitud. El proceso de perforado puede ser ejecutado a temperaturas que oscilan entre aproximadamente 1200°C y aproximadamente 1300°C. Las barras huecas obtenidas son laminadas en caliente a temperaturas que oscilan entre aproximadamente 1000°C y aproximadamente 1200°C en un laminador continuo a mandril retenido o equivalente/similar.

Luego se puede realizar un dimensionamiento en un laminador de dimensionamiento. Los tubos sin costura son, luego de la conformación en caliente y antes de la austenización, revenido y templado, enfriados directamente al aire, preferentemente aire quieto, a temperatura ambiente en un lecho de enfriamiento. Los tubos enfriados al aire poseen una micro estructura de ferrita y perlita, debido a la velocidad de enfriamiento relativamente lenta en aire quieto entre 800°C y 500°C, dicha velocidad de enfriamiento lenta oscila aproximadamente entre 0.5-2°C/segundos, de acuerdo al espesor. Por otra parte, los tubos enfriados al aire ya contienen precipitados finos (por ejemplo carbo-nitru ros de Nb y/o V) formados durante el enfriamiento con aire, los cuales son muy efectivos en la inhibición del crecimiento de grano de austenita durante el recalentamiento (austenización) antes del revenido. Por ejemplo, de esta forma es posible obtener tubos con diámetros externos (OD) que oscilan entre aproximadamente 6 pulgadas (15.24 cm) y aproximadamente 16 pulgadas (40.64 cm).

Alternativamente, luego del laminado los tubos pueden ser calentados en línea, sin enfriar a temperatura ambiente, mediante un horno intermedio con el fin de uniformar la temperatura, pudiendo realizarse un dimensionamiento adecuado en un laminador de dimensionamiento. Luego, los tubos sin costura son inmediatamente enfriados al aire, preferentemente aire quieto, hasta la temperatura ambiente en un lecho de enfriamiento.

En el caso de un tubo con un OD final superior a aproximadamente 16 pulgadas (40.64 cm), los tubos producidos mediante el laminador tamaño mediano pueden ser procesados por un laminador de expansión rotativo. Por ejemplo, los tubos de tamaño mediano pueden ser recalentados con un horno de balancín a una temperatura que oscila entre aproximadamente 1150°C y aproximadamente 1250°C, expandidos al diámetro deseado con el laminador expansor a una temperatura que oscila entre aproximadamente 1100°C y aproximadamente 1200°C, y recalentados en línea antes del dimensionamiento final.

En un ejemplo no limitativo, una barra sólida puede ser laminada en caliente según lo descrito formando un tubo con un diámetro externo que oscila entre aproximadamente 6 pulgadas (15.24 cm) y aproximadamente 28 pulgadas (71.12 cm) y un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm.

La micro estructura final del tubo formado puede estar determinada por la composición del acero provista en la operación 102 y los tratamientos con calor ejecutados en las operaciones 106. La composición y micro estructura, a su vez, pueden generar las propiedades del tubo formado.

Las operaciones de tratamiento con calor 106 realizadas una vez enfriado el tubo al aire a temperatura ambiente incluyen austenización, revenido y templado (Q + T). En consecuencia, el proceso de la invención ejecuta un revenido fuera de línea (o revenido con recalentamiento) que comprende enfriar el tubo a temperatura ambiente, luego calentarlo hasta que se produzca la transformación de fase en austenita completa, y finalmente revenir y templar (recalentar por debajo de Ac1, punto de transformación inicial de austenita, a lo que sigue el enfriamiento con aire).

Este revenido fuera de línea, a pesar de la transformación austenita-ferrita-austenita, estimula el refinamiento de los granos de austenita y los hace más uniformes, cuando se compara contra la micro estructura del material revenido en línea, en especial en el caso de tubos de pared gruesa.

Una consecuencia de este proceso es que el tamaño de grano de austenita previo promedio (AGS), medido como una intercepción lineal promedio mediante la Norma ASTM E112, es = 25pm, lo cual corresponde a un número de tamaño de grano de austenita previo superior o igual a 7.3 de acuerdo con la norma Japonesa JIS G0551 o la misma Norma ASTM E112, con lo que es posible alcanzar una mejor tenacidad.

La operación de austenización incluye recalentar el tubo desde aproximadamente la temperatura ambiente (alcanzada luego de la laminación en caliente mediante enfriamiento con aire) hasta una temperatura que lo austeniza seguida de un enfriamiento rápido.

En particular, se procede a calentar el tubo de acero sin costura con una velocidad de calentamiento entre 0.1 "C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización superior al punto de transformación de Ac3, que oscila entre 880°C y 980°C, y se provee un período de inmersión entre 180s y 5400s.

Este calentamiento de la operación de austenización se desarrolla en un horno a gas provisto de quemadores. La fuente de calor durante el recalentamiento para la austenización es el resultado de la combustión de gas natural (CH4). En consecuencia se consume el oxígeno durante la combustión, pero convenientemente la concentración de oxígeno en el horno es inferior al 10%. Por lo general el contenido de oxígeno oscila entre 0.5% y 4% y el proceso de descarburización es muy limitado, con profundidades de descarburización de 0.05 mm a 0.15 mm (valor máximo).

Por ejemplo, las temperaturas del horno de austenización pueden ser seleccionadas con el fin de permitir que el tubo alcance la temperatura de austenización buscada con una tolerancia inferior a aproximadamente +/- 30°C. Las temperaturas de austenización deben ser superiores al punto de transformación de Ac3, preferentemente oscila entre 900°C y 960°C, más aún oscila entre 920°C y 930°C. La velocidad de calentamiento puede seleccionarse de modo que oscile entre 0.5°C/s y 8°C/s. El período de inmersión, lapso desde que el tubo alcance la temperatura buscada final menos 10°C a la salida del horno, puede seleccionarse de modo que oscile entre 300 s y 3600 s. Las temperaturas de austenización y períodos de inmersión pueden seleccionarse de acuerdo con la composición química, espesor de la pared, y el tamaño deseado de grano austenítico. A la salida del horno, el tubo puede ser desoxidado, por ejemplo con agua a alta presión, para remover el óxido de superficie y se traslada rápidamente, preferentemente en menos de 120 segundos, a un sistema de enfriamiento con agua.

En las operaciones de revenido 106B, se usa enfriamiento externo e interno para lograr las tasas de enfriamiento deseadas en aproximadamente la sección intermedia de la pared del tubo (por ejemplo, superior a aproximadamente 6°C/s, preferentemente oscilan entre 7°C/segundos y 30°C/segundos, más aún oscilan entre de 8°C/segundos y 20°C/segundos. En cambio, cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies, la velocidad de enfriamiento oscila entre 100 y 200°C/segundos.

Por ejemplo, es posible realizar un revenido con agua sumergiendo el tubo en un tanque conteniendo agua bajo agitación. El tubo es rápidamente rotado durante el enfriado para aumentar y uniformar la transferencia de calor e impedir la deformación del mismo. Además, con el fin de remover el vapor acumulado dentro del tubo, es posible usar también un chorro de agua interno. En ciertas modalidades, la temperatura del agua puede no ser superior a aproximadamente 40°C, preferentemente es inferior a aproximadamente 30°C durante operaciones de revenido 106B. Convenientemente, el tubo durante la inmersión en el tanque de agua está bajo rotación y un chorro de agua es expulsado por una boquilla dentro del tubo con el fin de eliminar el vapor y evitar la formación de película. De esta manera un enfriamiento uniforme y efectivo se lleva a cabo debido a que se evita un estado de ebullición laminar. De hecho, en el caso de un estado de ebullición laminar, la transferencia de calor no es tan homogénea a lo largo del tubo y se obtienen velocidades de enfriamiento más bajas en la mitad de la pared, con el riesgo de que el límite elástico deseado no se pueda lograr.

Luego de dichas operaciones de enfriado 106B, los tubos de acero sin costura, que poseen una composición química de acuerdo a una de las modalidades de la Tabla 1 y un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm, estimulan, en la micro estructura global del tubo de acero, la formación de un porcentaje en volumen de bainita superior a 50%, preferentemente superior a 60% y más aún superior a 80%, y menor o igual a 90%.

La Figura 1 ilustra un diagrama de transformación por enfriamiento continuo (CCT) de un acero, con una composición dentro de los rangos de la Tabla 1, generado por dilatometría. La Figura 1 indica claramente que globalmente, a través del espesor de pared, se forma una estructura predominantemente bainítica, con un porcentaje en volumen de bainita que oscila entre 60% y 90% para una amplia gama de velocidades de enfriamiento, de 6°C/segundos a 100°C/segundos, estando los otros constituyentes micro estructurales menores representados por ferrita y martensita.

En particular, en el espesor medio la micro estructura del tubo de acero revenido comprende en porcentaje en volumen bainita superior o igual a 50% y ferrita (VF), por ejemplo ferrita poligonal fina, en una cantidad menor o igual a 50%, con menores cantidades de MA (martensita con alto contenido de C e islas de austenita retenidas) Preferentemente la bainita es mayor o igual a 60% y la ferrita (VF) es una cantidad menor o igual a 40%. Más aún la bainita es mayor o igual a 80% y la ferrita (VF) es una cantidad menor o igual a 20%. MA está presente en fracciones en volumen de hasta aproximadamente 12%.

Convenientemente, a distancias de hasta aproximadamente 2 mm desde la superficie externa o interna de los tubos de acero, la micro estructura del tubo de acero revenido está conformada por martensita con porcentajes en volumen inferiores a 70%, preferentemente inferiores a 40%, y más aún inferiores a 20% (medidos de acuerdo a ASTM E562-08) y bainita en un porcentaje en volumen superior a 30%, preferentemente superior a 60%, más aún superior a 80%. La martensita y bainita pueden formarse a temperaturas inferiores a 450°C y 600°C, respectivamente, luego de recalentar a temperaturas de austenización que oscilan entre 900°C y 960°C durante períodos de inmersión entre 300 s y 3600 s, y revenido a temperaturas de enfriamiento iguales o mayores a 6°C/segundos, preferentemente entre 7 y 30°C/segundos en el espesor medio.

Además, el tamaño de grano de austenita previo promedio, medido por la Norma ASTM E112, convenientemente es inferior a 25 µ?t? (intercepción lineal).

El tamaño promedio de las regiones separadas por límites de ángulos altos (es decir tamaño de paquete), es convenientemente inferior a 9 pm, preferentemente inferior a 7 pm, más aún inferior a 5 pm. Dicho tamaño de paquete se mide como una intercepción lineal promedio sobre imágenes tomadas con un Microscopio Electrónico de barrido (SEM) usando la señal de Difracción de Electrones Retrodispersados (EBSD), y considerando los límites de ángulos altos con una falta de orientación de >15o.

Luego de la operación de revenido 106B, el tubo es introducido en otro horno para las operaciones de templado 106C, que comprenden calentar el tubo de acero sin costura hasta una temperatura de templado que oscila entre 600°C y 680°C, y proporcionar un período de retención a dicha temperatura de templado entre 600s y 7200s. Las tolerancias para la temperatura de templado seleccionada oscilan entre aproximadamente ± 15°C. El tubo puede ser calentado a una tasa entre aproximadamente 0.1°C/s y aproximadamente 10°C/s hasta la temperatura de templado seleccionada. El tubo puede ser además mantenido a la temperatura de templado seleccionada durante un lapso que oscila entre preferentemente entre 600 s y 5400 s.

La temperatura de templado puede seleccionarse entre aproximadamente 600°C y aproximadamente 680°C de acuerdo con la composición química del acero y el grado a obtener.

El rango de temperaturas de templado óptimas puede calcularse con una tolerancia de ± 20°C, preferentemente de ± 10°C, usando la siguiente ecuación 3: _ 1000x(-1.42 + C + 1.84x » + 4.6xCr + 11.6x o + 25xF) _ ^ a-3.8xC + 1.5x « + 4.3xCr + 10.7x o + 20x (Ec. 3) donde a es un parámetro cuyo valor es -0.07, 0.16 o 0.40 si el grado a alcanzar es el X60, X65 o X70, respectivamente. El símbolo "x" es un signo de multiplicación y los símbolos para los elementos químicos representan el valor del porcentaje en peso (% en peso).

Por ejemplo, si la temperatura de templado calculada por medio de la ecuación 3 es igual a 647°C (de acuerdo con la composición química del ejemplo 5, véase a continuación, para un tubo de acero grado X60), el rango de templado óptimo oscila entre 627°C y 667°C, por medio de lo cual la temperatura de templado puede seleccionarse dentro de este rango óptimo.

En particular, en el espesor medio la micro estructura del tubo de acero revenido y templado comprende en porcentaje en volumen bainita templada en una cantidad mayor o igual a 50% y ferrita (VF), por ejemplo ferrita poligonal fina, en una cantidad menor o igual a 50%, mientras que el constituyente MA está ausente dado que durante el templado las islas de MA se descomponen en ferrita y carburos, dicha descomposición exigen temperaturas superiores a 550°C lo cual es necesario para no perjudicar la tenacidad del producto final. Preferentemente el contenido de bainita templada es mayor o igual a 60% y la ferrita (VF) es se encuentra en una cantidad menor o igual a 40%. Más aún la bainita templada es mayor o igual a 80% y la ferrita (VF) es una cantidad menor o igual a 20%.

Convenientemente, a distancias de hasta aproximadamente 2 mm desde la superficie externa o interna de los tubos de acero, la micro estructura del tubo de acero revenido y templado está constituida por martensita templada con porcentajes en volumen inferiores a 70%, preferentemente inferiores a 40%, y más aún inferiores a 20% (medidos de acuerdo con la Norma ASTM E562-08) y bainita templada en un porcentaje en volumen superior a 30%, preferentemente superior a 60%, más aún superior a 80%.

Luego del templado, la micro estructura aún tiene un tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo con la Norma ASTM E112, convenientemente inferior a 25 µ?t? (intercepción lineal).

El tamaño promedio de las regiones separadas por límites de ángulos altos (es decir tamaño de paquete), en una modalidad, es inferior a 9 µ?? (preferentemente inferior a 7 µ?t?, más aún inferior a 5 Mm. Con una micro estructura que incluya bainita, por oposición a una micro estructura en bandas (por ejemplo, ferrita-perlita), la resistencia HIC del tubo de acero puede incrementarse aún más. Dicho tamaño de paquete se mide como una intercepción lineal promedio sobre imágenes tomadas por un Microscopio Electrónico de barrido (SEM) usando la señal de Difracción de Electrones Retrodispersados (EBSD), y considerando los límites de ángulos altos con una desorientación >15°.

La micro estructura templada puede además incluir la presencia de precipitados finos de tipo MX, M2X (donde M es Mo, Nb, o Cr y X es C o N) con un tamaño inferior a 40 nm, además de precipitados del tipo M3C con un diámetro promedio de aproximadamente 80 nm a aproximadamente 400 nm (medido con un Microscopio electrónico de transmisión).

Las operaciones de acabado 110 pueden incluir, entre otras, operaciones de enderezamiento y doblado en caliente.

El enderezamiento puede ser ejecutado a temperaturas inferiores a la temperatura de templado y superiores a aproximadamente 450°C.

El doblado del tubo sin costura revenido y templado puede ser ejecutado por doblado por inducción en caliente. El doblado por inducción en caliente es un proceso de deformación en caliente que se concentra en una zona estrecha, denominada banda caliente, definida por una bobina de inducción (por ejemplo, un anillo de calentamiento) y un anillo de enfriado que vaporiza agua sobre la superficie exterior de la estructura a doblar. Un tubo recto (madre) se empuja desde atrás, mientras la parte anterior se fija a un brazo que describe una trayectoria circular. Esta limitación provoca un momento de doblado sobre toda la estructura, pero el tubo se deforma plásticamente sustancialmente sólo dentro del espacio de la banda caliente. El anillo de enfriado cumple en consecuencia dos roles simultáneos: definir la zona bajo deformación plástica y enfriar en línea el codo caliente.

El diámetro de los anillos de calentamiento y enfriado es aproximadamente entre 20 mm y aproximadamente 60 mm mayor que el diámetro externo (OD) del tubo madre. La temperatura de doblado sobre las superficies externa e interna del tubo, que por ejemplo oscila entre 800-870°C, puede ser continuamente medida por pirómetros. La velocidad de doblado preferentemente oscila entre 10-25 mm/min.

En la fabricación de tubos convencional, los codos pueden ser sometidos tratamiento de liberación de esfuerzo luego del doblado y enfriado mediante un tratamiento de templado a una temperatura relativamente baja con el fin de alcanzar las propiedades mecánicas finales.

Sin embargo, se reconoce que las operaciones de revenido y templado en línea ejecutadas durante las operaciones de acabado 110 pueden producir una micro estructura diferente de la obtenida con las operaciones de revenido y templado 106B, 106C. En consecuencia, según lo expuesto en las operaciones 106B, 106C, con el fin de regenerar sustancialmente la micro estructura obtenida luego de las operaciones 106B, 106C, los codos son convenientemente sometidos a un revenido y templado fuera de línea. Los codos pueden ser recalentados en un horno a una velocidad que oscila entre 0.05°C/segundos y aproximadamente 1°C/segundos a una temperatura entre 900°C y 960°C, y luego se sumergen en un tanque de revenido con agua bajo agitación y luego se templan en un horno. El templado luego del doblado puede ser realizado a una temperatura que oscila entre aproximadamente 600°C y aproximadamente 680°C. El tubo puede ser calentado a una velocidad que oscila entre aproximadamente 0.05°C/segundos y aproximadamente 1°C/s. Es posible usar un período de residencia que oscila entre aproximadamente 600 s y aproximadamente 5400 s una vez que la temperatura de templado buscada ha sido alcanzada.

Los tubos de acero de la presente invención, que poseen un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm, que posee una composición química de acuerdo con la Tabla 1, sometidos al proceso de fabricación antes mencionado que incluye las operaciones de austenización, revenido y templado, y que poseen la micro estructura antes mencionada luego del templado, pueden cubrir los grados X60Q y/o X65Q y/o X70Q.

Un tubo de acero de grado X65Q, con un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm y la composición y micro estructura antes expuesta, posee las siguientes propiedades: Límite elástico, YS: 450 MPa (65.3 ksi) mínimo y 600 MPa (87.0 ksi) máximo.

Límite elástico máximo, UTS: 535 MPa (77.6 ksi) mínimo y 760 MPa (110.2) máximo.

Elongación, no menos de 20%, con referencia a una muestra de sección transversal circular de un diámetro de 12.5 mm.

Relación YS/UTS no superior a 0.88.

Dureza máxima (medida a 1.5 mm de profundidad desde la superficie del tubo) no superior a 230 HV10, más aún no superior a 225 HV10.

Energía de impacto mínima de 200 J / 150 J (promedio / individual) y mínimo 85% de área de corte promedio para ensayos de energía de impacto con muesca en V Charpy (CVN) longitudinal y transversal realizados sobre muestras de tamaño estándar a - 40°C de acuerdo con la norma ISO 148-1.

Temperatura de transformación dúctil-frágil (ASTM E23) inferior o igual a aproximadamente -60°C.

Resistencia HIC, evaluada de acuerdo con la Norma NACE TM0284-2003 ítem No. 21215, usando una solución A de NACE y una duración de ensayo de 96 horas, con los siguientes parámetros de HIC (promedio en tres secciones de tres muestras): Relación de Longitud de Fractura, CLR < 10% Relación de Espesor de Fractura, CTR= 3% Relación de Sensibilidad de Fractura, CSR= 0.5% Resistencia SSC, evaluada de acuerdo a ASTM G39, usando una solución de prueba TM0177 NACE A y una duración de 720 horas, sin falla a 90% del límite elástico real (AYS).

Un tubo de acero de grado X60Q, con un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm y la composición y micro estructura antes expuesta, posee las siguientes propiedades: Límite elástico, YS: 415 MPa (60.2 ksi) mínimo y 565 MPa (81.9 ksi) máximo.

Relación YS/UTS no superior a 0.87.

Dureza máxima (medida a 1.5 mm a 2.0 mm de profundidad desde la superficie del tubo) no superior a 225 HV10- Energía de impacto mínima de 200 J / 150 J (promedio / individual) y mínimo 85% de área de corte promedio para ensayos de energía de impacto con muesca en V Charpy (CVN) longitudinal y transversal realizados sobre muestras de tamaño estándar a - 40°C de acuerdo con la norma ASTM A 370.

Resistencia HIC, evaluada de acuerdo con la Norma NACE TM0284-2003 ítem No. 21215, usando una solución A de NACE y una duración de ensayo de 96 horas, con los siguientes parámetros de HIC (promedio en tres secciones de tres muestras): Relación de Longitud de Fractura, CLR= 10% Relación de Espesor de Fractura, CTR= 3% Relación de Sensibilidad de Fractura, CSR < 0.5% Resistencia SSC, evaluada de acuerdo a ASTM G39, usando una solución de prueba TM0177 NACE A y una duración de 720 horas, sin falla a 90% del límite elástico real (AYS).

Un tubo de acero de grado X70Q, con un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 55 mm y la composición y micro estructura antes expuesta, posee las siguientes propiedades: Límite elástico, YS: 485 MPa (70.3 ksi) mínimo y 635 MPa (92.1 ksi) máximo.

Límite elástico máximo, UTS: 570 MPa (83 82.7 ksi) mínimo y 760 MPa (110.2 ksi) máximo.

Elongación, no menos de 18%, con referencia a una muestra de sección transversal circular de un diámetro de 12.5 mm.

Relación YS/UTS no superior a 0.90.

Dureza máxima (medida a 1.5 mm a 2.0 mm de profundidad desde la superficie del tubo) no superior a 235 HV10.

Resistencia HIC, evaluada de acuerdo con la Norma NACE TM0284-2003 ítem No. 21215, usando una solución A de NACE y una duración de ensayo de 96 horas, con los siguientes parámetros de HIC (promedio en tres secciones de tres muestras): Relación de Longitud de Fractura, CLR= 10% Relación de Espesor de Fractura, CTR < 3% Relación de Sensibilidad de Fractura, CSR < 0.5% Resistencia SSC, evaluada de acuerdo a ASTM G39, usando una solución de prueba TM0177 NACE A y una duración de 720 horas, sin falla a 90% del límite elástico real (AYS).

Con el fin de lograr tales resultados los requerimientos de templabilidad mínimos (P2) y limitaciones micro estructurales sobre el contenido de ferrita deben estar de acuerdo con la siguiente tabla: Por otra parte, los codos de grado X65Q con un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm y la composición y micro estructura antes expuesta poseen las mismas propiedades que el caño de grado X65Q, con una dureza máxima (medida a 1.5 mm-2 mm de profundidad desde la superficie) no superior a 235 HV10, más aún no superior a 230 HV10.

En cambio, los codos de grado X60Q con un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 80 mm y la composición y micro estructura antes expuesta poseen las mismas propiedades que el caño de grado X60Q, con una dureza máxima (medida a 1.5 mm-2 mm de profundidad desde la superficie) no superior a 230 HV10, más aún no superior a 225 HV10.

Una primera modalidad preferida de los tubos de acero de acuerdo con la invención posee la siguiente composición química. Tabla 2 (*) M = Obligatorio; O = Opcional; I = Impureza y satisface las siguientes condiciones adicionales: P1 = 50xC + Cr + 10xMo + 70xV oscila entre 6.3 y 8.0; P2 = 10xC + Mn + Cr + 4xMo + 16xV oscila entre 2.75 y 3.8; CEIIW = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5+ (Cu + Ni)/15 oscila entre 0.38% y 0.43%; CERCM = C + Si/30 + Mn/20 + Cr/20 + Cu/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 +5xB oscila entre 0.17% y 0.21%.

Convenientemente, el tubo de acero, luego de la conformación en caliente, es sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización que oscila entre 900°C y 960°C, y proporcionar un periodo de inmersión entre 180s y 3600s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 7-30°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de 100-200°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5- 2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de templado entre 600°C y 680°C y proporcionar un período de retención a dicha temperatura de templado entre 600s y 5400s.

Dicha primera modalidad preferida de los tubos de acero sin costura comprende los siguientes tubos: - tubos de acero X60Q que poseen un espesor de pared superior a 55 mm; - tubos de acero X65Q que poseen un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 55 mm; - tubos de acero X70Q que poseen un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 40 mm.

En una modalidad alternativa, el contenido de titanio oscila entre 0.006-0.0015%.

Una segunda modalidad preferida de los tubos de acero de acuerdo con la invención posee la siguiente composición química: Tabla 3 (*) M = Obligatorio; O = Opcional; I = Impureza y satisface las siguientes condiciones adicionales: P1 = 50xC + Cr + 10xMo + 70xV oscila entre 4.2 y 7.5; P2 = 10xC + Mn + Cr + 4xMo + 16xV oscila entre 2.31 y 3.66; CEnw = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5+ (Cu + Ni)/15 oscila entre 0.36% y 0.41%; CEPCM = C + Si/30 + Mn/20 + Cr/20 + Cu/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 +5xB oscila entre 0.16% y 0.21%.

Convenientemente, el tubo de acero, luego de la conformación en caliente, es sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización que oscila entre 900°C y 960°C, y proporcionar un período de inmersión entre 180s y 3600s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 7-30°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de 100-200°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de templado entre 600°C y 680°C y proporcionar un período de retención a dicha temperatura de templado entre 600s y 5400s.

Dicha segunda modalidad preferida de los tubos de acero sin costura comprende tubos de acero X60Q que poseen un espesor de pared superior o igual a 35 mm e inferior o igual a 55 mm.

Ejemplos A continuación se describen algunos ejemplos de acuerdo con la presente invención. En cada ejemplo se indica la composición química del acero seleccionado, los parámetros del proceso relativo a las etapas de austenización, revenido y templado, la micro estructura a lo largo del espesor de pared del tubo y el valor de dureza máximo detectado en el espesor del tubo. En todos los ejemplos, el valor de dureza máximo es inferior a 235 HV10, y el límite elástico, tenacidad y resistencia a la corrosión cumplen con por lo menos uno de los grados X60Q, X65Q y X70Q.

La metodología usada para la caracterización de los tubos y codos Q&T se resume a continuación: Los constituyentes micro estructurales a través del espesor de pared fueron analizados con un microscopio óptico luego del grabado con 2% de Nital. El tamaño de grano austenítico previo se midió después del pulido y grabado con solución Winsteard, a base de ácido pícrico en solución saturada de H20. El tamaño de grano fue medido de acuerdo a ASTM E112, método de intercepción lineal promedio.

Los dominios de ángulos altos (tamaño de paquete) fueron analizados por Difracción de Electrones Retrodispersados (EBSD), aplicando el método de intercepción lineal promedio ASTM E112 para determinar el tamaño de paquete promedio.

El ensayo de Fractura Inducida por Hidrógeno (HIC) fue conducido de acuerdo con la norma NACE TM 02-84/2011.

El ensayo de doblado de cuatro puntos (FPBT) fue conducido de acuerdo con la norma ASTM G39, usando la Solución A NACE TM 02-84/2011.

Los ensayos de tensión fueron ejecutados de acuerdo a ASTM A 370, usando muestras cilindricas de ½ pulgada (1.27 cm) de diámetro tomadas del espesor medio en la dirección longitudinal y transversal.

La tenacidad fue probada mediante ensayos de energía de impacto con muesca en V Charpy, ejecutados de acuerdo a ASTM A370. Las muestras fueron tomadas del espesor medio a 2 mm de diámetro externo. Se probaron temperaturas entre -40°C y -120°C y se usó el 50% de la temperatura de transición hasta la aparición de fractura (FATT) como un parámetro para establecer la tenacidad del material.

La dureza fue probada con cuatro indentaciones por sector a 1.5 mm (- 0 a +0.5 mm) del OD (diámetro externo), en el espesor medio y a 1.5 mm (- 0 a +0.5 mm) del ID (diámetro interno), siguiendo las especificaciones de ISO 3183 y DNV-OS-F101. Se sometieron a ensayo cuatro muestras tomadas a 90° a lo largo de la circunferencia de la cola y el cabezal de tres tubos por lote de tratamiento por calor.

Ejemplo 1 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.062% C, 1.23% Mn, 0.26% Si, 0.51% Cr, 0.31% Ni, 0.11% Mo, 0.023% Al, 0.0008% Ca, 0.025% Nb, 0.005% Ti, 0.0045% N, el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son 0.001% V, 0.13% Cu, 0.0024% S, 0.007% P, 0.0001% B; y P1 = 4.8; P2 = 2.8; CEMW = 0.42%; y CEPCM = 0.18%.

Se conformó en caliente un tubo de acero sin costura, que posee un espesor de pared de 40 mm.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.2°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de 920°C y un período de inmersión de 1200 segundos; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 17°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 100°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de 600°C y provisión de un período de retención de 2400s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 84% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 16%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, no hay martensita templada y la bainita templada es igual a 100%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 14 µ?t?. El tamaño de paquete es igual a 5.5 µ?t?.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 225 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 456 MPa y 461 MPa respectivamente (grado X65).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 549 MPa y 559 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 24% y 25%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 305 J, con un área de corte promedio de 100%.

La FATT promedio 50% fue -120°C.

Los ensayos de fractura inducida por hidrógeno se aprobaron con CLR% = 0%, CTR% = 0% y CSR% = 0%.

Ensayos de doblado de cuatro puntos a 90% de SMYS fueron aprobados sin fallas luego de 720 h de ensayos.

Ejemplo 2 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.058% C, 1.00% Mn, 0.25% Si, 0.69% Cr, 0.31% Ni, 0.12% Mo, 0.025% Al, 0.0009% Ca, 0.024% Nb, 0.005% Ti, 0.0045% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son 0.001% V, 0.12% Cu, 0.0026% S, 0.009% P, 0.0001% B; y P1 = 4.9; P2 = 2.8; CEMW = 0.42%; y CEPCM = 0.17%.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.2°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de 920°C y un período de inmersión de 1200 segundos; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 17°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 100°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de 620°C y provisión de un período de retención de 2400 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 86% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 14%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, no hay martensita templada y la bainita templada es igual a 100%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a AST E112, es igual a 12 µ?p. El tamaño de paquete es igual a 5.2 pm.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 199 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 473 MPa y 476 MPa respectivamente (grado X65).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 564 MPa y 567 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 25% y 26%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 310 J, con un área de corte promedio de 100%.

La FATT promedio 50% fue -110°C.

Ejemplo 3 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.069% C, 1.64% Mn, 0.36% Si, 0.16% Cr, 0.30% Ni, 0.11% Mo, 0.025% Al, 0.0010% Ca, 0.025% Nb, 0.005% Ti, 0.0050% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son 0.001% V, 0.10% Cu, 0.0026% S, 0.009% P, 0.0001% B; y P1 = 4.8; P2 = 2.9; CE,IW = 0.42%; y CEPCM = 0.19%.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.2°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de 920°C y un período de inmersión de 1200 segundos; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 20°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 120°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de 600°C y provisión de un período de retención de 2400 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 81% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 19%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, no hay martensita templada y la bainita templada es igual a 100%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 9.5 µ?t?. El tamaño de paquete es igual a 5.9 pm.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 221 HV-,0 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron iguales a 479 MPa y 500 MPa, respectivamente (grado X65).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 562 MPa y 587 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron iguales a 24% y 26%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 310 J, con un valor mínimo de 285 J, y el área de corte promedio de 100%.

La FATT promedio 50% fue -105°C.

Ejemplo 4 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.065% C, 1.00% Mn, 0.26% Si, 0.49% Cr, 0.33% Ni, 0.33% Mo, 0.023% Al, 0.0011% Ca, 0.024% Nb, 0.005% Ti, 0.0044% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son, 0.001%V, 0.13% Cu, 0.0024% S, 0.009% P, 0.0001% B; y P1 = 7.1; P2 = 3.5; CE,,w = 0.43%; y CEPCM = 0.18%.

Se conformó en caliente un tubo de acero sin costura, que posee un espesor de pared de 50 mm.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.12°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 920°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 12°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 100°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 645°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 2400 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 83% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 17%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, no hay martensita templada y la bainita templada es igual a 100%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 13 µ??. El tamaño de paquete promedio es igual a 5.4 gm.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 214 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 492 MPa y 524 MPa respectivamente (grado X65).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 573 MPa y 599 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 22% y 27%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 298 J, con un valor mínimo individual de 292 J, con un área de corte promedio de 100%.

La FATT promedio 50% fue -85°C.

Los ensayos de fractura inducida por hidrógeno se aprobaron con CLR% = 0%, CTR% = 0% y CSR% = 0% Ensayos de doblado de cuatro puntos a 90% de SMYS fueron aprobados sin fallas luego de 720 h de ensayos.

Ejemplo 5 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.062% C, 1.23% Mn, 0.31% Si, 0.35% Cr, 0.26% Ni, 0.16% Mo, 0.023% Al, 0.0008% Ca, 0.025% Nb, 0.01% Ti, 0.0045% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son, 0.001%V, 0.13% Cu, 0.0024% S, 0.007% P, 0.0001% B; y P1 = 5.1; P2 = 2.9; CE,,w = 0.40%; y CEPCM = 0.17%.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 920°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 15°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 150°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 640°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 2400 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 68% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 32%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 20% y la bainita templada es igual a aproximadamente 80%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 13.5 µ?t?. El tamaño de paquete promedio es igual a 5.5 µ?t?.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 215 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 448 MPa y 459 MPa respectivamente (grado X60).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 546 MPa y 557 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 29% y 32%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 398 J, con un valor mínimo individual de 355 J, con un área de corte promedio de 100%.

La FATT promedio 50% fue -105°C.

Ejemplo 6 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.070% C, 1.01% Mn, 0.27% Si, 0.39% Cr, 0.30% Ni, 0.33% Mo, 0.031% Al, 0.0011% Ca, 0.024% Nb, 0.002% Ti, 0.0047% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son, 0.003%V, 0.09% Cu, 0.001% S, 0.011% P, 0.0002% B; y P1 = 7.4; P2 = 3.5; CEMW = 0.41%; y CEPCM = 0.18%.

Se conformó en caliente un tubo de acero sin costura, que posee un espesor de pared de 52 mm.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 930°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 12°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 150°C/segundos cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1,5-2 mm desde dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 650°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 1800 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 78% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 22%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 60% y la bainita templada es igual a aproximadamente 40%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 23 µ?t?. El tamaño de paquete promedio es igual a 7.6 pm.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 221 HV10 (< 230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 480 MPa y 537 MPa respectivamente (grado X65).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 578 MPa y 630 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 27% y 33%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 376 J, con un valor mínimo individual de 204 J, un área de corte promedio de 95% y un área de corte mínima de 50%.

La FATT promedio 50% fue -90°C.

Ejemplo 7 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.070% C, 1.01% Mn, 0.27% Si, 0.39% Cr, 0.30% Ni, 0.33% Mo, 0.031% Al, 0.0011% Ca, 0.024% Nb, 0.002% Ti, 0.0047% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son, 0.003%V, 0.09% Cu, 0.001% S, 0.011% P, 0.0002% B; y P1 = 7.4; P2 = 3.5; CE,,w = 0.41%; y CEPCM = 0.18%.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 930°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 14°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 150°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 640°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 1800 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 82% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 18%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 60% y la bainita templada es igual a aproximadamente 40%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 22 µ?t?. El tamaño de paquete promedio es igual a 7.0 µp?.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 227 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 491 MPa y 525 MPa respectivamente (grado X70).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 582 MPa y 605 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 26% y 27%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 290 J, con un valor mínimo individual de 220 J, un área de corte promedio de 95% y un área de corte mínima de 80%.

La FATT promedio 50% fue -90°C.

Ejemplo 8 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.070% C, 1.01% Mn, 0.27% Si, 0.39% Cr, 0.30% Ni, 0.33% Mo, 0.031% Al, 0.0011% Ca, 0.024% Nb, 0.002% Ti, 0.0047% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas inevitables; dichas impurezas son, 0.003%V, 0.09% Cu, 0.001% S, 0.011% P, 0.0002% B; y P1 = 7.4; P2 = 3.5; CE,IW = 0.41%; y CEPCM = 0.18%.

Se conformó en caliente un tubo de acero sin costura, que posee un espesor de pared de 56 mm.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 930°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 9°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 150°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 675°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 1800 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 70% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 30%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 60% y la bainita templada es igual a aproximadamente 40%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 23 pm. El tamaño de paquete promedio es igual a 7.5 m.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 229 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 448 MPa y 476 MPa respectivamente (grado X60).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 551 MPa y 572 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 27% y 28%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 237 J, con un valor mínimo individual de 234 J, un área de corte promedio de 82% y un área de corte mínima de 80%.

La FATT promedio 50% fue -90°C.

Ejemplo 9 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.075% C, 1.05% Mn, 0.25% Si, 0.20% Cr, 0.29% Ni, 0.25% Mo, 0.030% Al, 0.0010% Ca, 0.022% Nb, 0.003% Ti, 0.0050% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas son, 0.01%V, 0.13% Cu, 0.002% S, 0.010% P, 0.0002% B; y P1 = 7.2; P2 = 3.2; CEMW = 0.37%; y CEPCM = 0.18%.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 930°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 10°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 150°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 660°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 1800 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 65% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 35%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 50% y la bainita templada es igual a aproximadamente 50%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 17 µ?t?. El tamaño de paquete promedio es igual a 6.8 µ??.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 224 HV10 (<230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 445 MPa y 456 MPa respectivamente (grado X60).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 551 MPa y 560 MPa respectivamente (grado X70).

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 28% y 31%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 335 J, con un valor mínimo individual de 294 J, un área de corte promedio de 95% y un área de corte mínima de 90%.

La FATT promedio 50% fue -100°C.

Ejemplo 10 Tubos de acero con un diámetro externo 323.9 mm y espesor de pared de 52 mm, fabricados de acuerdo al procedimiento descrito en el ejemplo 8, fueron seleccionados para fabricar codos Q&T del mismo espesor de pared.

Se usó la siguiente composición química: 0.070% C, 1.01% Mn, 0.27% Si, 0.39% Cr, 0.30% Ni, 0.33% Mo, 0.031% Al, 0.0011% Ca, 0.024% Nb, 0.002% Ti, 0.0047% N, en tanto el remanente es hierro e impurezas inevitables; dichas impurezas son, 0.003%V, 0.09% Cu, 0.001% S, 0.011% P, 0.0002% B; y P1 = 7.4; P2 = 3.5; CEMW = 0.41%; y CEPCM = 0.18%.

El tubo de acero fue sometido a las siguientes etapas: - doblado por inducción en caliente a una temperatura entre 800 y 870°C y a una velocidad de doblado entre 10 y 25 mm/min. Los codos fueron fabricados con un radio igual a tres veces el diámetro externo y una longitud de tangente de 1 m; calentamiento del codo, con una velocidad de calentamiento de 0.10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 920°C y un período de inmersión de aproximadamente 600 s; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 8°C/segundos en el espesor medio del cuerpo del codo y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 150°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; calentamiento del codo, con una velocidad de calentamiento de 0.10°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 660°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 600 s a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 70% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 30%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 65% y la bainita templada es igual a aproximadamente 35%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 24 µ??. El tamaño de paquete promedio es igual a 7.2pm.

El valor de dureza máximo, medido a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externas e internas, es igual a 230 HV10 (= 230 HV10).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 452 MPa y 484 MPa respectivamente (grado X65).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 550 MPa y 584 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 30% y 32.5%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 337 J y el área de corte promedio de 100%.

La FATT promedio 50% fue -90°C.

Los ensayos de fractura inducida por hidrógeno se aprobaron con CLR% = 0%, CTR% = 0% y CSR% = 0% Ensayos de doblado de cuatro puntos a 90% de SMYS fueron aprobados sin fallas luego de 720 horas de ensayos.

Ejemplo 11 Se seleccionó un acero con la siguiente composición química: 0.080% C, 1.35% Mn, 0.28% Si, 0.22% Cr, 0.20% Ni, 0.34% Mo, 0.025% Al, 0.0008% Ca, 0.0054% N, en tanto el remanente es hierro; P1 = 7.3; P2 = 3.6; CEMW = 0.43%; and CEPCM = 0.19%.

Se conformó en caliente un tubo de acero sin costura, que posee un espesor de pared de 36 mm.

Dicho tubo de acero conformado en caliente fue sometido a las siguientes etapas: - enfriamiento del tubo de acero al aire, preferentemente aire quieto, hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización de aproximadamente 900°C y un período de inmersión de aproximadamente 1200 segundos; - enfriamiento en un tanque, logrando una velocidad de enfriamiento de 18°C/segundos en el espesor medio y una velocidad de enfriamiento de aproximadamente 100°C/segundos cerca de las superficies externa e interna del tubo, en particular a una profundidad de 1.5-2 mm de dichas superficies; - calentamiento del tubo de acero, con una velocidad de calentamiento de 0.15°C/segundos, hasta una temperatura de templado de aproximadamente 650°C y provisión de un período de retención de aproximadamente 1200 segundos a dicha temperatura de templado.

La micro estructura resultante del tubo de acero comprende, en porcentaje en volumen: - en el espesor medio, la bainita templada es igual a aproximadamente 80% y la ferrita (VF) es igual a aproximadamente 20%, - a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la martensita templada es igual a aproximadamente 25% y la bainita templada es igual a aproximadamente 75%.

El tamaño de grano de austenita previo promedio, medido de acuerdo a ASTM E112, es igual a 18 µ?t?. El tamaño de paquete promedio es igual a 6.5 µ??.

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 491 MPa y 499 Pa respectivamente (grado X65, aunque también se cumple con los grados X60 y X70).

Los valores de límite elástico mínimo y máximo fueron 590 MPa y 605 MPa respectivamente.

Los porcentajes de elongación mínimo y máximo luego de la ruptura fueron 23% y 26%, respectivamente.

La energía de impacto promedio a -60°C fue de 252 J, con un valor mínimo individual de 230 J, un área de corte promedio de 85% y un área de corte mínima de 75%.

La FATT promedio 50% fue -75°C.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tubo de acero sin costura revenido y templado que posee un límite elástico que oscila entre 415 MPa y 635 MPa y un espesor de pared (WT) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm, caracterizado porque el tubo de acero posee una composición química de 0.050-0.085% en peso de C, 0.80-1.65% en peso de Mn, 0.10-0.45% en peso de Si, 0.10-0.70% en peso de Cr, 0.08-0.45% en peso de Ni, 0.08-0.40% en peso de Mo, 0.015-0.040% en peso de Al, 0.0008-0.0050% en peso de Ca, 0.0030-0.0090% en peso de N, 0.000-0.040% en peso de Nb, 0.000-0.020% en peso de Ti, 0.000-0.030% en peso de Zr, 0.000-0.030% en peso de Ta, 0.000-0.010% en peso de V, 0.00-0.25% en peso de Cu, 0.000-0.003% en peso de S, 0.000-0.015% en peso de P, 0.0000-0.0005% en peso de B en base al peso de la composición, el remanente es hierro; en tanto CE,IW = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5+ (Cu + Ni)/15) oscila entre 0.36% y 0.43%, y al definirse un primer parámetro P1 = 50 x C + Cr + 10 x Mo + 70 x V, la composición química satisface una primera condición 4.2= P1 < 8.0; en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, en su espesor medio, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, bainita templada en una cantidad mayor o igual a 50% y la ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 50%, en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, martensita templada en una cantidad menor a 70% y bainita templada en una cantidad superior a 30%, en tanto la micro estructura del tubo de acero revenido y templado posee un tamaño de grano de austenita promedio, medido de acuerdo con la norma ASTM E112, inferior a 25 µ?t?, y los valores de dureza máxima, medidos a 1.5-2.0 mm de profundidad desde las superficies externa e interna, no son superiores a 235 HV10.

2. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la micro estructura comprende martensita templada en una cantidad menor a 40% y bainita templada en una cantidad superior a 60%, preferentemente martensita templada en una cantidad menor a 20% y bainita templada en una cantidad superior a 80%.

3. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque, a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, la micro estructura comprende solamente bainita templada.

4. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, en el espesor medio, la micro estructura comprende bainita templada en una cantidad mayor o igual a 60% y la ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 40%, preferentemente bainita templada en una cantidad mayor o igual a 80% y ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 20%.

5. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, en el espesor medio, la micro estructura comprende ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 50% para un tubo del grado X60, ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 40% para un tubo del grado X65, ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 20% para un tubo del grado X70.

6. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, al definirse un segundo parámetro P2 = 10 x C + Mn + Cr + 4 x Mo + 16 x V, la composición química satisface una segunda condición P2 = 2.3.

7. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo parámetro P2 satisface las siguientes condiciones: P2 > 2.3 en orden a cumplir con el límite elástico mínimo requerido por el grado X60Q (415 MPa); P2 > 2.7 en orden a cumplir con el límite elástico mínimo requerido por el grado X65Q (450 MPa); P2 = 3.5 en orden a cumplir con el límite elástico mínimo requerido por el grado X70Q (485 MPa).

8. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque el segundo parámetro P2 es una cantidad menor o igual a 4.0.

9. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque CERCM = C + Si/30 + Mn/20 + Cr/20 + Cu/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 +5 x B oscila entre 0.17% y 0.22%.

10. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la composición química comprende (en% en peso): 0.050-0.085% en peso de C, 0.95-1.30% en peso de Mn, 0.10-0.35% en peso de Si, 0.20-0.50% en peso de Cr, 0.15-0.40% en peso de Ni, 0.15-0.40% en peso de Mo, 0.000-0.010% en peso de V, 0.020-0.040%) en peso de Al, 0.0008-0.0030%) en peso de Ca, 0.020-0.040% en peso de Nb, 0.000-0.015% en peso de Ti, 0.0030-0.0070% en peso de N, 0.00-0.20%) en peso de Cu, 0.0000-0.0020%) en peso de S, 0.000-0.015%) en peso de P, 0.0000-0.0005% en peso de B, 0.000-0.015%) en peso de Zr, 0.000-0.015% en peso de Ta, en tanto el remanente es hierro.

11. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la composición química comprende (en% en peso): 0.060-0.080% en peso de C, 1.00-1.20% en peso de Mn, 0.10-0.30% en peso de Si, 0.30-0.40% en peso de Cr, 0.25-0.35% en peso de Ni, 0.30-0.35% en peso de Mo, 0.000-0.010% en peso de V, 0.020-0.030% en peso de Al, 0.0015-0.0030% en peso de Ca, 0.020-0.030% en peso de Nb, 0.000-0.015% en peso de Ti, 0.0030-0.0060% en peso de N, 0.00-0.15% en peso de Cu, 0.0000-0.0010% en peso de S, 0.000-0.011% en peso de P, 0.0000-0.0005% en peso de B, 0.000-0.010% en peso de Zr, 0.000-0.010% en peso de Ta, en tanto el remanente es hierro.

12. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la composición química comprende (en% en peso): 0.060-0.085% en peso de C, 0.95-1.30% en peso de Mn, 0.10-0.35%) en peso de Si, 0.20-0.40% en peso de Cr, 0.25-0.40% en peso de Ni, 0.25-0.35% en peso de Mo, 0.000-0.010% en peso de V, 0.020-0.040% en peso de Al, 0.0008-0.0030% en peso de Ca, 0.020-0.040% en peso de Nb, 0.000-0.015% en peso de Ti, 0.0030-0.0070% en peso de N, 0.00-0.20% en peso de Cu, 0.0000-0.0020% en peso de S, 0.000-0.015%) en peso de P, 0.0000-0.0005% en peso de B, 0.000-0.015%) en peso de Zr, 0.000-0.015% en peso de Ta, en tanto el remanente es hierro; y satisface las siguientes condiciones adicionales P1 = 50 x C + Cr + 10 x Mo + 70 x V oscila entre 6.3 y 8.0; P2 = 10 x C + Mn + Cr + 4 x Mo + 16 x V oscila entre 2.75 y 3.8; CEnw = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5+ (Cu + Ni)/15 oscila entre 0.38% y 0.43%; CEPCM = C + Si/30 + Mn/20 + Cr/20 + Cu/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 +5 x B oscila entre 0.17% y 0.21%.

13. Un tubo de acero sin costura revenido y templado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la composición química comprende (en% en peso): 0.050-0.080% en peso de C, 0.95-1.20% en peso de Mn, 0.10-0.35% en peso de Si, 0.10-0.30% en peso de Cr, 0.15-0.35% en peso de Ni, 0.15-0.30% en peso de Mo, 0.000-0.010% en peso de V, 0.020-0.040% en peso de Al, 0.0008-0.0030% en peso de Ca, 0.020-0.040% en peso de Nb, 0.000-0.015% en peso de Ti, 0.0030-0.0070% en peso de N, 0.00-0.20% en peso de Cu, 0.0000-0.0020% en peso de S, 0.000-0.015% en peso de P, 0.0000-0.0005% en peso de B, 0.000-0.015% en peso de Zr, 0.000-0.015% en peso de Ta, en tanto el remanente es hierro; y satisface las siguientes condiciones adicionales P1 = 50 x C + Cr + 10 x Mo + 70 x V oscila entre 4.2 y 7.5; P2 = 10 x C + Mn + Cr + 4 x Mo + 16 x V oscila entre 2.31 y 3.66 CEnw = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5+ (Cu + Ni)/15 oscila entre 0.36% y 0.41%; CEPCM = C + Si/30 + Mn/20 + Cr/20 + Cu/20 + Ni/60 + Mo/15 + V/10 +5 x B oscila entre 0.16% y 0.21%.

14. Un proceso de fabricación de un tubo de acero sin costura revenido y templado que posee un limite elástico que oscila entre 415 MPa y 635 MPa caracterizado porque comprende las etapas de: - conformar en caliente un tubo de acero sin costura que posee una composición química de acuerdo con la reivindicación 1 y un espesor de pared (WT) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm; - enfriar al aire el tubo de acero sin costura hasta alcanzar la temperatura ambiente; - calentar el tubo de acero sin costura, a una primera velocidad de calentamiento entre 0. CC/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de austenización superior al punto de transformación de Ac3, que oscila entre 880°C y 980°C, y proporcionar un período de inmersión entre 180s y 5400s; - revenir el tubo de acero sin costura, mediante enfriamiento externo e interno, a una velocidad de enfriamiento superior a 6°C/segundos y de hasta 30°C/segundos en el espesor medio del caño, y con una velocidad de enfriamiento de 100-200°C/s cerca de las superficies externa e interna del tubo; - calentar el tubo de acero sin costura, a una segunda velocidad de calentamiento entre 0.1 °C/segundos y 10°C/segundos, hasta una temperatura de templado dentro de un rango predeterminado, y proporcionar un período de retención a dicha temperatura de templado entre 600s y 7200s; en tanto dicho rango predeterminado es calculado con una tolerancia de ± 20°C usando la siguiente ecuación _ 100Qx(-l-42 + C + 1.84x » + 4.6xCr + 11.6x o + 25xF) _ 2?3 15 a-3.8xC + 1.5x /i + 4.3xCr + 10.7xAfo + 20x donde a es un parámetro que posee un valor igual a -0.07, 0.16 o 0.40 si el grado a alcanzar es X60Q, X65Q o X70Q, respectivamente.

15. Un codo, que puede obtenerse mediante un tubo de acero sin costura de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque posee, valores de dureza máximos, medidos a una profundidad de 1.5 mm a 2 mm de la superficie, no superiores a 235 HV10, preferentemente no superiores a 230 HV10. RESUMEN Un tubo de acero sin costura revenido y templado que posee un espesor de pared (WT) superior o igual a 35 mm y menor o igual a 80 mm, en tanto el tubo de acero posee una composición química de 0.050-0.085% en peso de C, 0.80-1.65% en peso de Mn, 0.10-0.45% en peso de Si, 0.10-0.70% en peso de Cr, 0.08-0.45% en peso de Ni, 0.08-0.40% en peso de Mo, 0.015-0.040% en peso de Al, 0.0008-0.0050% en peso de Ca, 0.0030-0.0090% en peso de N, 0.00-0.04% en peso de Nb, 0.00-0.02% en peso de Ti, 0.000-0.030% en peso de Zr, 0.000-0.030% en peso de Ta en base al peso de la composición, el remanente es hierro e impurezas; dichas impurezas comprenden 0.000-0.010% en peso de V; en tanto, al definir un primer parámetro P1 = 50 x C + Cr + 10 x Mo + 70 x V, la composición química satisface una primera condición P1 = 8.0; en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, en su espesor medio, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, bainita templada en una cantidad mayor o igual a 50% y la ferrita (VF) en una cantidad menor o igual a 50%; en tanto el tubo de acero revenido y templado posee, a una distancia de hasta 2 mm comenzando desde las superficies externas e internas del tubo de acero, una micro estructura que comprende, en porcentaje en volumen, martensita templada en una cantidad menor a 70% y bainita templada en una cantidad superior a 30%; en tanto los valores de dureza máxima, medidos a una profundidad de 1.5-2.0 mm desde las superficies externa e interna, son inferiores a 235HV 0-