BRPI0924925B1 - Steel sheet for drive pipes and production methods of the same - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO PARA TUBOS PARA CONDUÇÃO E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DA MESMA".

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se à chapa de aço de alta tenacidade, alta resistência e alta ductilidade para tubos para condução que têm resistência suficiente como chapa de aço para estruturas soldadas, excelente em características de ductilidade, e excelente em tenacidade em baixa temperatura e um método de produção do mesmo, em particular, se refere à chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade para uso em locais frios onde a tenacidade em baixa temperatura é demandada e um método de produção do mesmo.

Antecedentes da Técnica [002] Recentemente, requere-se que o aço para tubos para condução seja aprimorado em resistência, a fim de aprimorar a segurança, elevar a pressão do gás transportado e, deste modo, aprimorar a eficiência de operação, e reduzir os materiais de aço usados a fim de reduzir os custos. Ademais, as regiões em que tais materiais de aço estão sendo usados estão se espalhando até as regiões árticas e outras regiões onde o ambiente natural é adverso. As características de tenacidade estritas estão sendo requeridas. Ademais, em aço para as estruturas usadas em áreas propensas a terremoto, etc., além das características convencionalmente requeridas, capacidade de deformação plástica, características de resistência à fratura dúcteis, etc., são procuradas.

[003] Por exemplo, a PLT 1 propõe o aço que suprime a fratura dúctil ao elevar o alongamento uniforme. Este usa o processo de arrefecimento, lamelaridade e têmpera (processo QLT) para misturar uma quantidade adequada de fases endurecidas na ferrita para obter uma estrutura misturada e obter uma alta ductilidade. Ademais, a PLT 2 obtém a alta ductilidade através da otimização da composição de aço e capacidade de endurecimento por arrefecimento (Di) e através do resfriamento acelerado.

[004] Em geral, no aço de alta resistência, elevar o índice de carbono equivalente e capacidade de endurecimento é considerado necessário. Entretanto, ao simplesmente elevar o carbono equivalente, uma queda na ductilidade e tenacidade é provocada. Por outro lado, para a chapa de aço para tubos para condução de tamanho grande, se requer reduzir as variações na resistência, ductilidade, etc., na chapa a fim de gerenciar a ductilidade após a fabricação de tubos, tais como, UOE, JCOE, etc.

Lista de Citação PLT PLT 1: publicação de patente japonesa (A) No. 2003-253331 PLT 2: publicação de patente japonesa (A) No. 2001-288512 Sumário da Invenção Problema Técnico [005] Na chapa de aço para tubos para condução de tamanho grande, se requer a redução das variações em resistência, ductilidade, etc. na chapa, a fim de gerenciar a ductilidade após a formação de tubo, tais como, UOE, JCOE, etc. Por esta razão, por exemplo, emprega-se a técnica de reduzir a variação na chapa através da formação de uma estrutura uniforme através de um processo QLT. Entretanto, o processo QLT envolve o tratamento térmico em uma alta temperatura três ou mais vezes, então, não é adequado como uma técnica pouco dispendiosa. Ademais, é possível obter uma alta resistência e alta ductilidade através do resfriamento acelerado que corresponde à lamelaridade, porém, é extremamente difícil obter o resfriamento uniforme na chapa devido ao resfriamento acelerado.

[006] Portanto, a presente invenção tem como objetivo o fornecimento de chapa de aço de alta resistência pouco dispendiosa excelente em características de tenacidade e ductilidade na chapa de aço para tubos para condução e um método de produção do mesmo. Solução para o Problema [007] Em geral, para aumentar a resistência, a adição de uma grande quantidade de ligas ou resfriamento acelerado é eficaz, porém, a estrutura se torna alta em capacidade de endurecimento, então, de modo oposto isto degrada a ductilidade. Portanto, os inventores se envolveram na pesquisa detalhada sobre os efeitos da estrutura na ductilidade, investigaram os efeitos de elementos de liga e da estrutura na resistência e ductilidade do material de base, e esclareceram que o seguinte é necessário.

[008] A partir do ponto de vista do equilíbrio entre resistência e ductilidade, uma estrutura misturada de ferrita e pearlita ou ferrita e pearlita que inclui parcial mente bainita é necessária.

[009] A adição adequada de Nb, ao formar uma solução sólida, mantém a resistência e inibe uma queda na ductilidade. Entretanto, se demasiadamente adicionados, precipitados deste elemento fazem com que o alongamento local caia consideravelmente. Portanto, o alongamento total também acaba caindo. Portanto, a quantidade de adição precisa ser definida.

[0010] Ao adicionar um elemento de liga, a resistência pode ser aumentada, porém, a ductilidade cai. Por esta razão, a definição de um limite superior adequado através do carbono equivalente é necessária.

[0011] Conforme explicado acima, em geral, um material para chapa de aço para tubos para condução elevados até uma alta resistência acaba em uma baixa ductilidade. Por exemplo, ao usar o resfriamento acelerado para obter uma estrutura de bainita em fase única, manter 600 MPa ou, então, a resistência é fácil. Entretanto, em relação à ductilidade, em particular, o alongamento local cai consideravelmente e a manutenção de um equilíbrio entre resistência e ductilidade é difícil. Ademais, ao produzir uma estrutura de ferrita em fase única, a obtenção de uma alta ductilidade é possível, porém, manter a resistência é difícil. Por esta razão, uma estrutura misturada de ferrita para aumentar a ductilidade e pearlita ou pearlita parcialmente contendo bainita para manter a resistência se torna requerida.

[0012] Com base nas descobertas acima, na presente invenção, os inventores focalizaram no uso de materiais pouco dispendiosos e controlaram a estrutura em uma mistura de ferrita e pearlita ou pearlita parcialmente contendo bainita, a fim de manter tanto a resistência como a ductilidade e, deste modo, concluíram a presente invenção.

[0013] Ademais, em geral, sabe-se que ao produzir aço alto em resistência, este se torna mais alto em sensibilidade à fragilização por hidrogênio. Em um ambiente onde o hidrogênio é continuamente carregado, tal como, a corrosão por tensão, sabe-se que uma queda simultânea na resistência e ductilidade é provocada. Por outro lado, no caso da chapa de aço presente, ao reaquecer a chapa para austenitização, uma quantidade de hidrogênio maior que a quantidade de hidrogênio soluto de α-Fe é armazenada. O hidrogênio armazenado é reduzido na etapa de laminação ou etapa de resfriamento subsequente, então, a quantidade de hidrogênio em um ambiente continuamente carregado com hidrogênio se torna menor e um fenômeno de fragilização que causa uma queda na resistência não irá ocorrer.

[0014] Entretanto, os inventores descobriram que mesmo que apenas um pouco de hidrogênio faça com que o alongamento caia e torne difícil manter um equilíbrio entre resistência e ductilidade. Existem alguns exemplos de estudos da queda nas características de alongamento que surgem devido a tal pouco hidrogênio. A razão pela qual o comportamento geralmente conhecido de hidrogênio, diferente da fragilização por hidrogênio, que causa uma queda na resistência se tornou claro consiste principalmente no fato de que recentemente se tornou possível analisar o hidrogênio com uma alta precisão através de um método simples. Os inventores, conforme mostrado na figura 1, esclareceram a relação entre a ductilidade de aço e a quantidade de hidrogênio no aço. Na presente invenção, um alongamento total de cerca de 20% ou mais é almejado. Por esta razão, se aprende que é necessário pelo menos reduzir o hidrogênio a 0,1 ppm ou menos. Note que, em geral, o alongamento total é expresso como a soma do alongamento uniforme e alongamento local. A presente invenção não divide o alongamento total em alongamento uniforme e alongamento local em relação aos efeitos da leve quantidade de hidrogênio. Embora qualitativa, se a quantidade de hidrogênio se tornar maior, o alongamento uniforme for afetado, enquanto se este se tornar menor, o efeito no alongamento local se torna maior como uma tendência geral.

[0015] O fundamento da presente invenção consiste em: [0016] (1) Chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade que tem uma composição de aço que contém, %, em massa, C: 0,04 a 0,15%, Si: 0,05 a 0,60%, Mn: 0,80 a 1,80%, P: 0,020% ou menos, S: 0,010% ou menos, Nb: 0,01 a 0,08%, e Al: 0,003 a 0,08%, que tem um equilíbrio de ferro e impurezas inevitáveis, e que tem um valor de Ceq mostrado pela seguinte fórmula <1> de 0,48 ou menos, compreendido por uma estrutura misturada de ferrita e pearlita ou ferrita e pearlita parcialmente contendo bainita em que uma porcentagem de ferrita é de 60 a 95%, que tem um limite de escoamento (“yield strength") de 450 MPa ou mais, e que tem uma quantidade de hidrogênio contida no aço de 0,1 ppm ou menos: Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+Nb+V+Ti)/5+5B ■ ■ -<1 >

[0017] (2) Chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade de acordo com (1), caracterizada pelo fato de que o dito aço contém adicionalmente, %, em massa, em ou mais de Cu: 0,05 a 0,70%, Ni: 0,05 a 0,70%, Cr: 0,80% ou menos, Mo: 0,30% ou menos, B: 0,0003 a 0,0030%, V: 0,01 a 0,12%, Ti: 0,003 a 0,030%, N: 0,0010 a 0,0100%, Ca: 0,0005 a 0,0050%, Mg: 0,0003 a 0,0030%, e REM: 0,0005 a 0,0050%.

[0018] (3) Um método para produção de chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade caracterizado por fundir continuamente aço fundido que tem uma composição (1) ou (2) para obter uma placa de fundição, reaquecer a dita placa de fundição a 950 a 1250°C na região de temperatura, então, laminar a quente em uma região de temperatura de 850°C ou menos através de uma taxa de redução cumulativa de 40% ou mais, terminar a laminação a quente em uma região de temperatura de 700 a 750°C, então, resfriar ao ar a 350°C ou menos, então, reduzir o resfriamento em uma faixa de temperatura de 300 a 100°C por 10 horas ou mais ou uma faixa de temperatura de 200 a 80°C por 100 horas ou mais.

[0019] (4) Um método para produção de chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade caracterizado por fundir continuamente o aço fundido que tem uma composição (1) ou (2) para obter uma placa de fundição, reaquecer a dita placa de fundição a 950 a 1250°C na região de temperatura, então, laminar a quente em uma região de temperatura de 850°C ou menos através de uma taxa de redução cumulativa de 40% ou mais, terminar a laminação a quente em uma região de temperatura de 700 a 750°C, então, resfriar a 100°C ou menos, então, reaquecer a chapa de aço a 250 a 300°C na faixa de temperatura, mantendo a mesma nesta região de temperatura por 1 minuto ou mais, então, resfriar a mesma.

Efeitos Vantajosos da Invenção [0020] De acordo com a presente invenção, a chapa de aço pouco dispendiosas para tubos para condução excelente tanto em resistência como ductilidade é obtida, de modo que a invenção seja extremamente útil na indústria.

Breve Descrição do Desenho [0021] A figura 1 é uma vista que mostra a relação entre a ductilidade do aço e a quantidade de hidrogênio no aço na presente invenção.

Descrição das Modalidades [0022] Abaixo, a presente invenção será descrita em detalhes.

[0023] Na presente invenção, a produção de tubo de aço de alta resistência, alta ductilidade UOE ou JCOE para uso principalmente como um material de aço para tubos para condução soldados se torna possível. Na presente invenção, na chapa de aço, as características compostas de resistência, tenacidade e dutilidade requeridas nos tubos para condução são principalmente mantidas pela estrutura misturada de ferrita e pearlita ou pearlita parcialmente contendo bainita.

[0024] Primeiro, as razões para a limitação da composição química da chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade da presente invenção serão explicadas. Note que, a % da composição química indica a %, em massa, exceto onde particularmente indicado em contrário. (C: 0,04 a 0,15%) [0025] C é um elemento requerido para manter a resistência. 0,04% ou mais precisa ser adicionado, porém, a adição de uma grande quantidade irá causar uma queda na ductilidade ou tenacidade em baixa temperatura do material de base ou ter um efeito nocivo na tenacidade HAZ, de modo que o valor limite superior seja 0,15%. Para manter a resistência de maneira estável, também é possível ajustar o limite inferior de C em 0,05% ou 0,06%. Para aprimorar a ductilidade ou tenacidade em baixa temperatura do material de base ou a tenacidade HAZ, o limite superior de C pode ser ajustado em 0,12%, 0,10%, ou 0,09%. (Si: 0,05 a 0,60%) [0026] Si é um elemento desoxidante e um elemento eficaz para aumentar a resistência de aço através de fortalecimento de solução, porém, com menos de 0,05% de adição, estes efeitos não são observados. Ademais, ao adicionar mais de 0,60%, uma grande quantidade de MA (constituinte austenita martensita) é formada na estrutura, então, a tenacidade deteriora. Por esta razão, a quantidade de adição de Si é formada por 0,05 a 0,60%. Para a desoxidação confiável ou para o aprimoramento da resistência, o limite inferior de Si pode ser ajustado em 0,10% ou 0,20%. Para evitar a deterioração da tenacidade devido à formação de MA, o limite superior de Si pode ser ajustado em 0,50%, 0,40% ou 0,30%. (Μη: 0,80 a 1,80%) [0027] Μη é um elemento eficaz para elevar a resistência a fim de aumentar a resistência do aço. Por esta razão, 0,80% ou mais precisam ser adicionados. Entretanto, se superior a 1,80%, a segregação central, etc., causa uma queda na tenacidade ou ductilidade do material de base. Por esta razão, a faixa adequada da quantidade de adição de Mn é definida como 0,80 a 1,80%. Para manter a resistência, o limite inferior de Mn pode ser ajustado em 0,90%, 1,00% ou 1,10%. Para evitar uma queda na tenacidade ou ductilidade do material de base, o limite superior de Mn pode ser ajustado em 1,60% ou 1,50%. (P: 0,020% ou menos) [0028] P é contido no aço como uma impureza. Se se tornar maior que 0,020%, este se segrega nos limites de grão e causa uma deterioração considerável da tenacidade do aço. Por esta razão, o limite superior da quantidade de adição é 0,020%. Note que, a partir do ponto de vista da queda do valor de tenacidade, este é preferencialmente tão reduzido quanto possível. Este pode se limitar a 0,015% ou menos ou 0,010% ou menos. (S: 0,010% ou menos) [0029] S é contido no aço como uma impureza. Este forma MnS e permanece presente no aço e tem a ação de produzir a estrutura após a laminação e resfriamento mais refinado. Entretanto, se superior a 0,010%, este causa a deterioração da tenacidade do material de base e zona de solda. Por esta razão, S é formado por 0,010% ou menos. Para aprimorar a tenacidade do material de base e zona de solda, este pode se limitar a 0,006% ou menos ou 0,003% ou menos. (Nb: 0,01 a 0,08%) [0030] Nb apresenta um efeito de elevar a resistência ao aumentar a finura dos grãos de austenita no momento de aquecimento durante o reaquecimento e arrefecimento da placa. Por esta razão, 0,01% ou mais precisam ser adicionados. Entretanto, a adição de Nb excessiva causa um aumento nos precipitados Nb e causa uma queda na ductilidade do material de base, então, o limite superior da quantidade de adição de Nb é 0,08%. Para manter a resistência, o limite inferior da quantidade de adição de Nb pode ser ajustado em 0,02%. Para aprimorar a ductilidade do material de base, o limite superior da quantidade de adição de Nb pode ser ajustado em 0,06% ou 0,04%. (Al: 0,003 a 0,08%) [0031] Al é um elemento requerido para a desoxidação. Seu limite inferior é 0,003%. Se for menor que isto não apresenta efeito. Por outro lado, mais de 0,08% de adição excessiva faz com que a capacidade de soldagem caia. Em particular, isto é considerável em SAW que usa fluxo etc. Isto causa a deterioração da tenacidade do metal de solda. A tenacidade de HAZ também cai. Por esta razão, o limite superior de Al é 0,08%. Para a desoxidação, o limite inferior de Al também pode ser ajustado em 0,005% ou 0,010%. Para aprimorar a tenacidade do metal de solda e HAZ, o limite superior de Al também pode se limitar a 0,05% ou 0,04%.

[0032] A composição básica da chapa de aço da presente invenção é conforme explicado acima. Devido a isto, os valores almejados requeridos podem ser suficientemente obtidos. Entretanto, para aprimorar adicionalmente as propriedades, se necessário, um ou mais dos seguintes elementos podem ser adicionados como elementos opcionais. (Cu: 0,05 a 0,70%) [0033] Cu é um elemento eficaz para obter alta resistência. Para manter o efeito de endurecimento por precipitação por Cu, 0,05% ou mais precisam ser adicionados. Entretanto, a adição excessiva faz com que o material de base aumente em dureza e caia em ductilidade, então, o limite superior é 0,70%. Para aprimorar adicionalmente a ductilidade, o limite superior de Cu pode ser ajustado em 0,50%, 0,30% ou 0,20%. (Ni: 0,05 a 0,70%) [0034] Ni apresenta os efeitos de aumentar a resistência e a tenacidade e, também, evitar o craqueamento de Cu sem ter um efeito nocivo sobre a capacidade de soldagem, etc. Para obter estes efeitos, 0,05% ou mais precisam ser adicionados. Entretanto, Ni é dispendioso, então, se 0,70% ou mais forem adicionados, o aço não pode mais ser produzido de maneira pouco dispendiosa, então, o conteúdo é de 0,70% ou menos. Para reduzir os custos, o limite superior de Ni pode ser ajustado em 0,50%, 0,30% ou 0,20%. (Cr: 0,80% ou menos) [0035] Cr é um elemento para elevar a resistência do material de base. Entretanto, se superior a 0,80%, o material de base é elevado em dureza e a ductilidade deteriora. Por esta razão, o valor limite superior é 0,80%. Note que, na presente invenção, nenhum valor limite inferior de Cr é definido. De preferência, para manter a resistência, 0,05% ou mais são adicionados. Para aprimorar a ductilidade, o limite superior de Cr pode ser ajustado em 0,50%, 0,30%, ou 0,20%. (Mo: 0,30% ou menos) [0036] Mo, similar ao Cr, é um elemento para elevar a resistência do material de base. Entretanto, se superior a 0,30%, este faz com que a dureza do material de base aumente e a ductilidade deteriore. Por esta razão, o valor limite superior é 0,30%. Note que, na presente invenção, o valor limite inferior de Mo não é definido. De preferência, para manter a resistência, 0,05% ou mais são adicionados. Para aprimorar a ductilidade, o limite superior de Mo pode ser ajustado em 0,25% ou 0,15%. (B: 0,0003 a 0,0030%) [0037] B é um elemento que forma uma solução sólida em aço para aumentar a capacidade de endurecimento e aumentar a resistência. Para obter este efeito, a adição de 0,0003% ou mais é necessária. Entretanto, se adicionar B em excesso, a tenacidade do material de base cai, então, o valor limite superior é 0,0030%. Para aprimorar a tenacidade do material de base, o limite superior de B pode ser ajustado em 0,0020% ou 0,0015%. (V: 0,01 a 0,12%) [0038] V tem uma ação substancialmente igual à Nb, porém, comparado ao Nb, o efeito é pequeno. Para obter um efeito similar ao Nb, menos de 0,01% é insuficiente. Entretanto, se superior a 0,12%, a ductilidade deteriora. Por esta razão, a faixa adequada da quantidade de adição de V é 0,01 a 0,12%. Para aprimorar a ductilidade, o limite superior de V pode ser ajustado em 0,11 %, 0,07% ou 0,06%. (Ti: 0,005 a 0,030%) [0039] Ti se liga ao N para formar TiN no aço que é eficaz para elevar a resistência e ductilidade. Para isto, 0,005% ou mais são desejavelmente adicionados. Entretanto, ao adicionar mais de 0,030% de Ti, este é sujeito a fazer com que o TiN se torne grosso e fazer com que o material de base caia em ductilidade. Por esta razão, Ti se encontra na faixa de 0,005 a 0,030%. Para aprimorar a ductilidade do material de base, o limite superior de Ti pode ser ajustado em 0,020% ou 0,015%. (N: 0,0010 a 0,0100%) [0040] N se liga ao Ti para formar TiN no aço que é eficaz para elevar a resistência e ductilidade. Para isto, 0,0010% ou mais precisam ser adicionados. Entretanto, N também tem um efeito extremamente bom como um elemento de fortalecimento de solução, então, se adicionar este em uma grande quantidade, o mesmo é sujeito a degradar a ductilidade. Por esta razão, para permitir que o efeito vantajoso de TiN seja obtido na extensão máxima sem ter um efeito principal na ductilidade, o limite superior de N é 0,0100%. (Ca: 0,0005 a 0,0050%) [0041] Ca tem o efeito de controlar a forma dos sulfetos (MnS), aumentar a energia de absorção Charpy, e aprimorar a tenacidade em baixa temperatura. Por esta razão, 0,0005% ou mais precisam ser adicionados. Entretanto, se superior a 0,0050%, CaO ou CaS grosso é formado em grandes quantidades e a tenacidade do aço é adversamente afetada, então, um limite superior de 0,0050% foi ajustado. (Mg: 0,0003 a 0,0030%) [0042] Mg tem a ação de inibir o crescimento de grãos de austenita e manter os grãos finos e aprimorar a tenacidade. Para aproveitar este efeito, pelo menos 0,0003% ou mais precisam ser adicionados. Esta quantidade é o limite inferior. Por outro lado, mesmo se aumentar mais a quantidade de adição, não apenas a extensão do efeito face a face da quantidade de adição se torna menor, mas, também, o Mg causa uma economia mais pobre, uma vez que o rendimento de formação de aço não necessariamente é tão alto. Por esta razão, o limite superior se limita a 0,0030%. (REM: 0,0005 a 0,0050%) [0043] Um REM, como Mg, tem a ação de inibir o crescimento de grãos de austenita e manter os grãos finos e aprimorar a tenacidade. Para aproveitar este efeito, pelo menos 0,0005% ou mais precisam ser adicionados. Esta quantidade é o limite inferior. Por outro lado, mesmo se aumentar mais a quantidade de adição, não apenas a extensão do efeito face a face da quantidade de adição se torna menor, mas, também, o REM causa uma economia mais pobre, uma vez que o rendimento de formação de aço não necessariamente é tão alto. Por esta razão, o limite superior se limita a 0,0050%.

[0044] Na presente invenção, é necessário efetuar a composição química do aço na faixa acima e, ademais, tornar o valor de Ceq, mostrado pela seguinte fórmula <1>, 0,48 ou menos.

Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+Nb+V+Ti)/5+5B --·<1>

[0045] A fórmula acima <1> é uma fórmula que mostra o carbono equivalente do aço. Para manter a resistência do material de base, a adição dos elementos da fórmula acima <1> é eficaz. Entretanto, uma quantidade de adição excessiva endurece a estrutura de material de base e causa a deterioração da ductilidade. Por esta razão, o carbono equivalente Ceq precisa ser pelo menos 0,48 ou menos. Para manter a resistência, o limite inferior de Ceq pode ser ajustado em 0,30% ou 0,33%. Para manter a ductilidade alta, para tornar a estrutura principalmente ferrita (para tornar a porcentagem de ferrita mais alta), o limite superior de Ceq pode ser ajustado em 0.43%, 0,40%, ou 0.38%.

[0046] O limite de escoamento na chapa de aço da presente invenção é 450 MPa ou mais, porém, esta também pode se limitar a 490 MPa ou 550 MPa.

[0047] A seguir, a limitação da quantidade de hidrogênio na chapa de aço na presente invenção será explicada.

[0048] Em geral, sabe-se que o aumento do hidrogênio fragiliza o aço. A concentração de hidrogênio no aço e os locais de aprisionamento são difíceis de medir de maneira simultaneamente precisa. Muita pesquisa está em progresso. Os inventores usam cromatografia a gás e limitam o tamanho de teste e a taxa de elevação de temperatura para esclarecer a relação entre a quantidade de hidrogênio e o alongamento.

[0049] Por exemplo, sabe-se que o aumento de hidrogênio no aço faz com que a resistência limite na resistência de material caia como a fratura retardada, etc. Neste momento, a ductilidade, em particular, o alongamento uniforme, também cai. Para a fratura retardada, o desenvolvimento de materiais de aço com grandes quantidades de hidrogênio limites que levam à fratura de fragilização por hidrogênio do material de aço para hidrogênio invasor que está sendo estudado.

[0050] Também na presente invenção, do mesmo modo que a fratura retardada, se a quantidade de hidrogênio no aço exceder cerca de 1 ppm, no momento de um teste de tensão, confirmou-se que existe uma tendência que a fragilização por hidrogênio promova a fratura e que o alongamento e a resistência caiam. Por outro lado, mesmo com uma quantidade de hidrogênio menor que 1 ppm, a resistência não irá cair - apenas o alongamento irá cair. Para manter um alongamento total de cerca de 20% ou mais, é necessário reduzir o hidrogênio no aço a 0,1 ppm ou menos. Para aprimorar mais o alongamento, o hidrogênio no aço pode se limitar a 0,07 ppm, 0,05 ppm ou 0,03 ppm ou menos.

[0051] Na chapa de aço da presente invenção, como a estrutura, conforme explicado acima, uma estrutura misturada de ferrita e pearlita ou pearlita parcialmente contendo bainita é necessária.

[0052] Ademais, nesta estrutura misturada, se a porcentagem de ferrita exceder 95%, manter a resistência é difícil. Ademais, se a porcentagem de ferrita se torna menor 60%, a ductilidade e a tenacidade caem. Por esta razão, a porcentagem de ferrita é de 60 a 95%. Para manter a resistência, o limite superior da porcentagem de ferrita pode ser ajustado em 90% ou menos. Para aprimorar a ductilidade e a tenacidade, o limite inferior da porcentagem de ferrita pode ser ajustado em 65% ou 70%.

[0053] Note que, a estrutura principal na chapa de aço da presente invenção é uma estrutura misturada de ferrita e pearlita ou pearlita parcialmente contendo bainita, porém, a presença de 1% ou menos de MA ou austenita residual é confirmada.

[0054] A seguir, o método de produção da chapa de aço da presente invenção será explicado.

[0055] O método de produção da chapa de aço para tubos para condução excelente em resistência e ductilidade da presente invenção compreende fundir continuamente o aço para obter uma placa de fundição, reaquecer a dita placa de fundição a 950 a 1250°C na região de temperatura, então, laminar a quente em uma região de temperatura de 850°C ou menos através de uma taxa de redução cumulativa de 40% ou mais, terminar a laminação a quente em uma região de temperatura de 700 a 750°C, então, 1) resfriar ao ar a 350°C ou menos, então, reduzir o resfriamento em uma faixa de temperatura de 300 a 100°C por 10 horas ou mais ou uma faixa de temperatura de 200 a 80°C por 100 horas ou mais ou 2) terminar a laminação a quente, então, resfriar a 100°C ou menos, então, reaquecer a chapa de aço a 250 a 300°C na faixa de temperatura, mantendo a mesma nesta região de temperatura por 1 minuto ou mais, então, resfriar a mesma.

[0056] A razão para limitar as condições de produção do material de aço da presente invenção ao modo acima é da seguinte maneira.

[0057] A placa de fundição é reaquecida a uma temperatura na região de temperatura de 950 a 1250°C porque se a temperatura de reaquecimento exceder 1250°C, o aumento do tamanho de grão de cristal se torna considerável e, ademais, o aquecimento faz com que a escala seja formada na superfície do aço em grandes quantidades e a qualidade da superfície caia consideravelmente. Ademais, se menor que 950°C, o Nb ou V opcionalmente adicionado, etc., não irá formar uma solução novamente muito sólida e os elementos adicionados para aprimorar a resistência, etc., irão falhar para realizar seus papéis, então, irão se tornar industrialmente sem propósito. Por esta razão, a faixa na temperatura de reaquecimento é de 950 a 1250°C.

[0058] O aço é laminado a quente na região de temperatura de 850°C ou menos através de uma taxa de redução cumulativa de 40% ou mais porque um aumento na quantidade de redução na região de temperatura de não recristalização da região de temperatura de 850°C ou menos contribui para a finura dos grãos de austenita durante a laminação e, como um resultado, tem o efeito de produzir os grãos de ferrita mais finos e aprimorar as propriedades mecânicas. Para obter tal efeito vantajoso, a taxa de redução cumulativa na região de temperatura de 850°C ou menos precisa ser de 40% ou mais. Por esta razão, na região de temperatura de 850°C ou menos, a quantidade de redução cumulativa é de 40% ou mais.

[0059] A placa de aço, então, precisa ser acabada sendo laminada a quente na região de temperatura de 700 a 750°C, então, o ar resfriado a 350°C ou menos, então, o resfriamento reduzido em uma faixa de temperatura de 300 a 100°C por 10 horas ou mais ou uma faixa de temperatura de 200 a 80°C por 100 horas ou mais ou acabada sendo laminada a quente na região de temperatura de 700 a 750°C, então, resfriada a 100°C ou menos, então, a chapa de aço reaquecida em uma faixa de temperatura de 250 a 300°C, mantida nesta região de temperatura por 1 minuto ou mais, então, resfriada.

[0060] Na presente invenção, o aço é laminado na região bifásica de temperatura de 750 a 700°C para causar a aparência de uma estrutura misturada de ferrita e pearlita (ou pearlita parcialmente contendo bainita) e obter DWTT ou outra tenacidade do material de base e alta resistência e uma alta ductilidade.

[0061] Se a temperatura final de laminação exceder 750°C, uma estrutura de pearlita similar à banda não é formada, então, para aprimorar a tenacidade do material de base, a temperatura precisa ser de 750°C ou menos. Ademais, se se tornar menor que 700°C, a quantidade de ferrita trabalhada aumenta e faz com que a ductilidade caia.

[0062] Na presente invenção, para obter uma chapa de aço com alta ductilidade, o interior da chapa de aço precisa ser uniformemente resfriado. Se usar o resfriamento acelerado geral, no processo de resfriamento, devido aos efeitos da espessura de chapa, etc., o resfriamento dentro da chapa de aço se torna irregular. Por esta razão, na presente invenção, o resfriamento a ar é usado e a velocidade de resfriamento não é limitada. Entretanto, uma vez que a pearlita, bainita e outras estruturas de fase secundária podem terminar em martensita em formato de ilha (MA) formada nestas resultando na tenacidade reduzida, a velocidade é, de preferência, de 5°C/s ou menos.

[0063] Na presente invenção, conforme explicado acima, para aprimorar a ductilidade, o hidrogênio no aço é 0,1 ppm ou menos. Por esta razão, uma operação de desidrogenação é realizada. Primeiro, como um método, existe o método de terminar a laminação a quente, então, resfriar ao ar a 350°C ou menos, então, reduzir o resfriamento em uma faixa de temperatura de 300 a 100°C por 10 horas ou mais ou em uma faixa de temperatura de 200 a 80°C por 100 horas ou mais. Ao iniciar o resfriamento lento em uma temperatura de 350°C, o efeito da têmpera pode fazer com que a resistência caia consideravelmente, então, o aço é resfriado a ar a 350°C ou menos. Em relação ao resfriamento lento posterior, a menos que mantenha a faixa de temperatura de 300 a 100°C por 10 horas ou mais ou a faixa de temperatura de 200 a 80°C por 100 horas ou mais, a quantidade de hidrogênio no aço não irá cair a 0,1 ppm ou menos e manter o alongamento irá se tornar difícil. Em geral, se torna mais difícil remover o hidrogênio do aço quanto mais baixa for a temperatura. Por exemplo, no caso de uma espessura de chapa de 25 mm, a 45°C aproximadamente, cerca de 780 horas são requeridas, então, esta não é industrialmente adequada. Como um processo de formação de ferro para tal resfriamento lento, por exemplo, o método de carregar a chapa de aço em um forno de aquecimento e reduzir o resfriamento enquanto controla a velocidade de resfriamento, resfriamento lento empilhado que empilha um grande número de chapas de aço quentes de 350°C ou menos para resfriar gradualmente, etc., pode ser mencionado.

[0064] Como outro método, existe o método de terminar a laminação a quente, então, resfriar ao ar a 100°C ou menos, então, reaquecer a chapa de aço na faixa de temperatura de 250 a 300°C, mantendo a mesma nesta região de temperatura por 1 minuto ou mais, então, resfriar a mesma.

[0065] Note que se não resfriar ao ar uma vez a 100°C ou menos, uma resistência predeterminada não é obtida. Além disso, o aço é temperado na região de temperatura de 250 a 300°C por 1 minuto ou mais. Ao reaquecer em uma temperatura acima de 300°C, o efeito da têmpera irá fazer com que a resistência caia consideravelmente. Ademais, realizar a têmpera e desidrogenação em uma temperatura menor que 250°C pode ser eficaz na redução da quantidade de hidrogênio no aço, porém, um tempo de retenção mais longo pode se tornar necessário, então, o aço pode se tornar menos econômico. O tempo de retenção na presente invenção é de 1 minuto ou mais. Se menor que isto, a desidrogenação pode se tornar insuficiente. Exemplos [0066] A seguir, os exemplos da presente invenção serão explicados.

[0067] O aço fundido que tem as composições químicas da Tabela 1 foi continuamente fundido. A placa não foi laminada a quente sob as condições mostradas na Tabela 2 para obter a chapa de aço que, então, foi testada para avaliar suas propriedades mecânicas. Para as peças de teste de tensão, as peças de teste GOST o padrão russo foi adotado em cada chapa de aço e avaliado para YS (0,5% subcarga), TS, e alongamento total (T. El). A tenacidade do material de base foi avaliada por um teste DWTT através da área de cisalhamento de ductilidade a -20°C (SA). Para a quantidade de hidrogênio, uma cromatografia a gás foi usada, uma haste de 5 mm<j>x100 mm foi cortada a partir da chapa de aço em 1/2t, e o método de elevação de temperatura (velocidade de elevação de temperatura de 100°C/h) foi usado para encontrar a quantidade de hidrogênio difusível liberado na faixa de temperatura de 50 a 200°C. Ademais, a porcentagem de ferrita foi calculada por um processador de imagem que classifica as estruturas de fase de ferrita e secundárias (estruturas diferentes de ferrita, tal como, pearlita ou bainita) em 10 campos de uma micrografia óptica de 500X. F: ferrita P: pearlita B: bainita M: martensita.

[0068] A Tabela 3 mostra as propriedades mecânicas das diferentes chapas de aço. Na presente invenção, o processo de produção, conforme mostrado na Tabela 2, é aproximadamente dividido nos dois processos de resfriamento em uma temperatura de resfriamento a ar predeterminada, então, no resfriamento lento para a a j e no reaquecimento da chapa de aço após o resfriamento a ar para k a o.

[0069] As chapas de aço a a o são exemplos da presente invenção. Conforme esclarecido a partir da Tabela 1 e Tabela 2, estas chapas de aço satisfazem todos os requisitos das composições químicas e condições de produção. Por esta razão, conforme mostrado na Tabela 3, em cada caso, a resistência à tração era de 450 MPa ou mais como a resistência do material de base, o alongamento total era de 20% ou mais como a ductilidade, e a área de cisalhamento de ductilidade da característica DWTT (-20°C) era de 80% ou mais como a tenacidade. Note que, as estruturas eram todas estruturas misturadas de ferrita+pearlita (incluindo bainita parcial).

[0070] Oposto a isto, as chapas de aço p a ae ficam foram do escopo da presente invenção, então, são inferiores aos aços da presente invenção em um ou mais pontos das propriedades mecânicas dos materiais de base. Nas chapas de aço p a w, as condições de produção ficam fora do escopo, enquanto nas chapas de aço x a ae as composições químicas ficam fora do escopo, então, estes são exemplos onde as propriedades mecânicas caem a partir da presente invenção.

[0071] A chapa de aço p tem uma pequena quantidade de redução cumulativa, enquanto a chapa de aço q tem uma temperatura de término de laminação alta, então, suas estruturas não podem ser mais finas e suas propriedades DWTT caírem. Com a chapa de aço r, a temperatura de interrupção de resfriamento a ar é alta, então, a resistência predeterminada não é obtida.

[0072] Ademais, as chapas de aço s a v caiem em ductilidade devido às condições de desidrogenação pobres e o hidrogênio residual no aço.

[0073] A chapa de aço w empregou o resfriamento rápido de 10°C/s ou mais, então, foi formada com mais martensita, então, o alongamento caiu.

[0074] A chapa de aço x é baixa em quantidade de C, então, a resistência do material de base caiu. Ademais, a Chapa de aço y é alta em quantidade de C e consideravelmente alta em resistência, então, cai em alongamento. A chapa de aço z é alta em quantidade de Si, inferior em capacidade de desoxidação e aumentada em óxidos, então, a ductilidade cai. A chapa de aço aa é grande em quantidade de Si e aumentada em óxidos a base de Si, etc., então, o alongamento cai. A chapa de aço ab é pequena na quantidade de Mn, então, a resistência predeterminada não pode ser obtida. A chapa de aço ac é grande na quantidade de Mn, então, as características de alongamento e tenacidade predeterminadas não podem ser obtidas. A chapa de aço ad é pequena na quantidade de Nb, então, a finura aumentada uniforme da estrutura não pode ser obtida. Por outro lado, a chapa de aço ae é alta na quantidade de Nb e maior em precipitados à base de Nb, então, a ductilidade e a tenacidade caem.

Aplicabilidade Industrial [0075] De acordo com a presente invenção, é possível proporcionar chapas de aço para tubos para condução pouco dispendiosas excelentes tanto em características de resistência como ductilidade, então, se torna possível produzir de maneira econômica tubos de aço UOE, tubos de aço JCOE, etc., de alta resistência, alta ductilidade.

REIVINDICAÇÕES

Claims (4)

1. Chapa de aço para tubos para condução, caracterizada pelo fato de que tem uma composição de aço que contém, %, em massa, C: 0,04 a 0,15%, Si: 0,05 a 0,60%, Mn: 0,80 a 1,80%, P: 0,020% ou menos, S: 0,010% ou menos, Nb: 0,01 a 0,08%, e Al: 0,003 a 0,08%, que tem um equilíbrio de ferro e impurezas inevitáveis, e que tem um valor de Ceq mostrado pela seguinte fórmula <1> de 0,48 ou menos, compreendida por uma estrutura misturada de ferrita e pearlita ou ferrita e pearlita parcialmente contendo bainita em que uma porcentagem de ferrita é de 60 a 95%, que tem um limite de escoamento de 450 MPa ou mais, e que tem uma quantidade de hidrogênio contida no aço de 0,1 ppm ou menos: Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+Nb+V+Ti)/5+5B · <1>.

2. Chapa de aço para tubos para condução, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dito aço contém adicionalmente, em % em massa, um ou mais de Cu: 0,05 a 0,70%, Ni: 0,05 a 0,70%, Cr: 0,80% ou menos, Mo: 0,30% ou menos, B: 0,0003 a 0,0030%, V: 0,01 a 0,12%, Ti: 0,003 a 0,030%, N: 0,0010 a 0,0100%, Ca: 0,0005 a 0,0050%, Mg: 0,0003 a 0,0030%, e REM: 0,0005 a 0,0050%.

3. Método para produção de chapa de aço para tubos para condução, caracterizado por fundir continuamente o aço fundido que tem uma composição conforme definida na reivindicação 1 ou 2, para obter uma placa de fundição, reaquecer a dita placa de fundição a 950 a 1250°C na região de temperatura, então, laminar a quente em uma região de temperatura de 850°C ou menos através de uma taxa de redução cumulativa de 40% ou mais, terminar a laminação a quente em uma região de temperatura de 700 a 750°C, então, resfriar a ar a 350°C ou menos, então, resfriar lentamente em uma faixa de temperatura de 300 a 100°C por 10 horas ou mais ou uma faixa de temperatura de 200 a 80°C por 100 horas ou mais.

4. Método para produção de chapa de aço para tubos para condução, caracterizado por fundir continuamente o aço fundido que tem uma composição conforme definida na reivindicação 1 ou 2, pata obter uma placa de fundição, reaquecer a dita placa de fundição a 950 a 1250°C na região de temperatura, então, laminar a quente em uma região de temperatura de 850°C ou menos através de uma taxa de redução cumulativa de 40% ou mais, terminar a laminação a quente em uma região de temperatura de 700 a 750Ό, então, resfriar a 100°C ou menos, então, reaquecer a chapa de aço em uma faixa de temperatura de 250 a 300°C, mantendo a mesma nesta região de temperatura por 1 minuto ou mais, então, resfriar a mesma.