BRPI1014949A2

BRPI1014949A2 - aço inoxidável para poço de petróleo, tubo de aço inoxidável para poço de petróleo, e método de fabricação de aço inoxidável para poço de petróleo.

Info

Publication number: BRPI1014949A2
Application number: BRPI1014949-0A
Authority: BR
Inventors: Takabe Hideki; Amaya Hisashi; Kondo Kunio; Ohe Taro; Otome Yohei
Original assignee: Sumitomo Metal Industries, Ltd
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2019-10-01
Also published as: RU2011151550A; US9322087B2; US20150307972A1; RU2494166C2; CN102428201B; AU2010250501B2; WO2010134498A1; MX2011012282A; CA2760297C; CA2760297A1; US20120031530A1; CN102428201A; BRPI1014949B1; EP2434030A1; EP2434030B1; JPWO2010134498A1; ES2566545T3; AU2010250501A1; JP4930654B2; AR076669A1

Abstract

aço inoxidável para poço de petróleo, tubo de aço inoxidável para poço de petróleo, e método de fabricação de aço inoxidável para poço de petróleo trata-se de composição química de um aço inoxidável de acordo com a presente invenção que consiste em c: não mais do que 0,05%, si: não mais do que 0,5%, mn: 0,01 a 0,5%, p: não mais do que 0,04%, s: não mais do que 0,01 %, cr: mais do que 16,0 e não mais do que 18,0%, ni: mais do que 4,0 e não mais do que 5,6%, mo: 1,6 a 4,0%, cu:· 1,5 a 3,0%, ai: 0,001 a o, 10%, e n: não mais do que 0,050%, sendo o equilíbrio fe e impur~zas, e satisfaz as fórmulas (1) e (2). além disso, a micro-estrutura do mesmo contém uma fase martensítica e uma fase ferrítica que tem uma razão de volume de 1 o a 40%, e a razão de distribuição da fase ferrítica é mais alta do que 85%. cr +cu+ ni +mo~ 25,5 (1) -8 s 30(c + n) + 0,5mn + ni + cu / 2 + 8,2 - 1,1(cr + mo) s -4 (2)

Description

“AgO INOXIDÁVEL PARA POÇO DE PETRÓLEO, TUBO DE ACO LNQjgOÁVEL_PARA POÇO DE PETRÓLEO, E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE ÃQO INOXIDÁVEL PARA POÇO DE PETRÓLEO”.

Campo técnico ^{5 A} presente invenção trata de um aço inoxidável para poço de petróleo e um tubo de aço inoxidável para poço de petróleo. Mais particularmente, a presente invenção trata de um aço inoxidável para poço de petróleo e um tubo de aço inoxidável para poço de petróleo, que são usados em um ambiente de poço de petróleo e de poço de gás de alta temperatura (doravante, referido como um 10 ambiente de alta temperatura).

Antecedentes da técnica

Recentemente, o desenvolvimento de poços de petróleo e poços de gas em camadas profundas tem avançado, (doravante, um poço de petróleo e um poço de gás são coletivamente referidos simplesmente como um poço de 15 petroleo. Também no presente documento, um aço inoxidável para poço de petróleo inclui um aço inoxidável para poço de petróleo e um aço inoxidável para poço de gás, e um tubo de aço inoxidável para poço de petróleo inclui um tubo de aço inoxidável para poço de petróleo e um tubo de aço inoxidável para poço de gás.) Um poço de petróleo profundo tem um ambiente de alta temperatura. Um 20 ambiente de alta temperatura contém gás de dióxido de carbono ou gás de dióxido de carbono e gás de sulfeto de hidrogênio, que são gases corrosivos. O termo uma alta temperatura conforme usado no presente documento representa uma temperatura não menor do que 150 graus Celsius. O tubo de poço de petróleo usado em um ambiente de alta temperatura de poço de petróleo profundo é 25 necessário para atender os três requisitos conforme abaixo.

(i) Alta força. Especificamente, o desvio de limite elástico de 0,2% é 758 MPa ou mais alto (110 de classe de ksi ou mais alto). Para o poço de petróleo profundo, já que o poço tem uma profundidade de poço grande, o comprimento e peso do tubo de aço usado aumentam. Portanto, a alta força é necessária.

^{30 Excelente} força à corrosão. Especificamente, a taxa de corrosão

2/3Q em um ambiente de alta temperatura é menor do que 0,1 g/(m²-hr). Além disso, o tubo de poço de petróleo é menos sujeito a rachadura mesmo quando o tubo é tensionado, Isto é, o tubo de poço de petróleo tem excelente resistência a rachaduras de corrosão por tensão. Doravante, rachadura de corrosão por tensão 5 e também abreviada como SCC. Quando é feita referência a excelente resistência à corrosão em ambiente de alta temperatura no presente documento, significa que a taxa de corrosão é baixa, e a resistência SCC é excelente.

(3) Excelente força de rachadura de corrosão por tensão de sulfeto em temperatura normal. No caso em que o tubo de aço inoxidável para poço de 10 petroleo e usado para um poço de produção, um fluido (petróleo ou gás) produzido a partir do poço de petróleo em ambiente de alta temperatura flui no tubo de aço inoxidável. Quando a produção de fluido a partir do poço de petróleo para por alguma razão, a temperatura do fluído no tubo de aço inoxidável próxima à superfície da Terra diminui para a temperatura normal. Neste momento, rachadura 15 . de corrosão por tensão de sulfeto (doravante, também abreviado como SSC) pode ocorrer no tubo de aço inoxidável, isto é, em contato com o fluido em temperatura normal. Portanto, o tubo de aço inoxidável para poço de petróleo é necessário para ter nao somente resistência SCC em altas temperaturas, mas também resistência SSC em temperatura normal.

^{20 0} d°cumento de patente n“ JP2005-336595A (doravante, referido como Documento de patente 1), JP2006-16637A (doravante, referido como Documento de patente 2), e JP2007-332442A (doravante, referido como Documento de patente 3) tem proposto aços inoxidáveis para o uso em ambiente de altas temperaturas. Ao aprimorar a força à corrosão em ambientes de alta temperatura, cromo (Cr) é eficaz. Portanto, os aços inoxidáveis apresentados nos Documentos de patente 1 a 3 contém muito Cr.

O tubo de aço inoxidável apresentado em Documento de patente 1 contem 15,5 a 18% de Cr, sendo este teor de Cr mais alto do que aquele de aço inoxidável martensítico convencional (o teor de Cr é 13%). Além disso, a 30 composição química do tubo de aço inoxidável satisfaz a fórmula de Cr + Mo +

3/3Q

0,3Si — 43,5C -- 0,4Mn - Ni — 0,3Cu - 9N è: 11,5. Como a composição química satisfaz esta fórmula, a micro-estrutura consiste em uma micro-estrutura de duas fases de fase ferrítica e fase martensítica. Como resultado, a elaboração a quente é aprimorada. Além disso, a composição química do tubo de aço inoxidável contém 5 N< e Mo como elementos essenciais e contém Cu como um elemento seletivo.

Portanto, a força à corrosão de tubo de aço inoxidável é aprimorada.

O tubo de aço inoxidável apresentado em Documento de patente 2 contém 15,5 a 18,5% de Cr. Além disso, o aço inoxidável apresentado em Documento de patente 2 contém Ni, o que aprimora a força à corrosão, como um 10 elemento essencial. No tubo de aço inoxidável apresentado ern Documento de patente 2, Mo e Cu são elementos seletivos.

O tubo de aço inoxioável apresentado ern Documento de patente 3 contém 14 a 18% de Cr. O tubo de aço inoxidável apresentado em Documento de patente 3. além disso, contém Ni, Mo e Cu. Portanto, o tubo de aço inoxidável é 15 resistente à corrosão. Além disso, a micro-estrutura db tubo de aço inoxidável apresentada em Documento de patente 3 contém a fase martensítica e uma fase austenítica que tem uma razão de volume.de 3 a 15%. Portanto, o tubo de aço inoxidável é resistente.

Conforme descrito acima, os aços inoxidáveis apresentados em 20 Documentos de patente 1 a 3 contêm mais do que 13% de Cr. Além disso, estes aços inoxidáveis contêm elementos de iiga metálica de Ni, Mo, Cu, etc. como um eiemento essencial ou um elemento seletivo. Portanto, a taxa de corrosão em ambiente de altas temperaturas diminui. Por exemplo, no exemplo de trabalho de Documento de patente 1, uma diminuição na taxa de corrosão em ambiente de 25 altas temperaturas tem sido provado (referência a Tabela 2 no Documento de patente 1).

Descrição da Invenção

Infeíizmente, nos tubos de aço inoxidáveis apresentados em

Documentos de patente 1 a 3, o craqueamento pode ocorrer quando uma tensão é 30 aphcada em um ambiente de alta temperatura. Isto é, a rachadura de corrosão por

4/30tensão pode ocorrer em um ambiente de alta temperatura. Portanto, os aços inoxidáveis apresentados em Documentos de patente 1 a 3 podem não atender os requisitos descritos acima (1) a (3).

Consequentemente, um objetivo da presente invenção é fornecer um aço inoxidável para poço de petróleo que tem as seguintes propriedades:

• alta força, especificamente, um desvio de limite elástico de 0,2% não menor do que 758 MPa;

« excelente força à corrosão em ambiente de altas temperaturas; e ♦ excelente resistência SSC em temperatura normal.

inventores conduziram estudos e descobriram que o aço inoxidável que atende aos itens (A) a (C) abaixo podem satisfazer os requisitos descritos acima (1) a (3).

(A) O teor de Cr é mais alto do que 16,0% por porcentagem em massa. Além disso, Cr, Ni, Cu e .Mo são contidos de maneira a satisfazer a seguinte fórmula:

Cr + Cu + Ni + Mo > 25,5 (1) em que o teor (% em massa) de elemento é substituído pelo símbolo correspondente de elemento na fórmula.

Se o teor de Cr é aumentado, e a fórmula (1) é satisfeita, um filme de passivação é formado na superfície de aço em ambiente de altas temperaturas. Portanto, a força à corrosão é aprimorada. Mais especificamente, a taxa de corrosão em ambiente de altas temperaturas é decaída, e a resistência SCC é aprimorada.

(B) A micro-estrutura contém uma fase martensítica e uma fase 25 ferrítica que tem uma razão de volume de 10 a 40%. Além disso, a razão de distribuição da fase ferrítica deve ser mais alta do que 85%. A razão de distribuição da fase ferrítica é explicada abaixo.

A figura 1 é uma fotografia de uma seção transversal próxima à superfície de um aço inoxidável de acordo com a presente invenção. Referindo-se 30- a figura 1, uma pluralidade de fases ferríticas 5 extendem-se ao longo’de uma

5/30 superfície 1 do aço inoxidável. Quase todas as porções além das de fases ferríticas 5 na seção transversal são uma fase martensítica 6.

A razão de distribuição da fase ferrítica é uma mensuração que indica a maneira de fases ferríticas distribuídas em uma porção próxima à superfície. A 5 razão de distribuição da fase ferrítica é definida conforme descrito abaixo. Conrorme mostrado na figura 2, uma escala 10 que tem um comprimento de 200 gm é preparada. Na escala 10, uma pluralidade de segmentos de linhas imaginárias 20 em que cada uma tem um comprimento de 50 gm são dispostas em uma coluna em intervalos de 10 gm por uma variação de 200 gm na direção 10 longitudinal da escala 10. A escala 10 é posta de forma que o lado superior da escala 10 coincida com a superfície 1 dó aço inoxidável mostrado na figura 1. A figura 3 mostra uma fotografia na qual a escala 10 é aplicada. Cada um dos segmentos de linhas imaginárias 20 tem um comprimento de 50 gm na direção da espessura do aço inoxidável a partir da superfície 1. A pluralidade de segmentos 15 de linhas imaginárias 20 é disposta em uma coluna em intervalos de 10 gm por uma variação de 200 gm ao longo da superfície do aço inoxidável. Quando a escala 10 é posta na seção transversal do aço inoxidável conforme mostrado na figura 3, a razão de distribuição da fase ferrítica (%) é definida através da seguinte fórmula (a):

Razão de distribuição da fase ferrítica = número de fases ferríticas cruzando segmentos de linhas imaginárias / número total de segmentos de linhas imaginárias χ 100 (a)

Em resumo, a razão do número de fases ferríticas cruzando segmentos de linhas imaginárias para o número total de segmentos de linhas 25 imaginárias é definida como a razão de distribuição da fase ferrítica (%). Conforme descrito acima, a razão de distribuição da fase ferrítica é mais alta do que 85%. Se a razão de distribuição da fase ferrítica é mais alta do que 85%, a resistência SCC em ambiente de altas temperaturas é aprimorada. A figura 4 é uma fotografia de uma seção transversal de um aço inoxidável que tem a razão de distribuição da 30 fase ferrítica de 71,4%. Conforme mostrado na figura 4, a rachadura 7 produzida

6/30 na superfície 1 é propagada na direção da espessura do aço inoxidável. Quando a borda frontal da rachadura 7 alcança a fase ferrítica 5, a propagação da rachadura 7 para. Isto é, a fase ferrítica 5 inibe a propagação de rachadura. Na figura 4, como a razão de distribuição da fase ferrítica não é mais alta do que 85%, as fases ferríticas 5 não são distribuídas amplamente na porção próxima à superfície (isto é, uma variação de profundidade de 50 p.m a partir da superfície). Portanto, a rachadura 7 é propagada a uma certa profundidade.

Em contrapartida, a razão de distribuição da fase ferrítica do aço inoxidável mostrada na figura 1 é mais alta do que 85%. Isto é, as fases ferríticas 5 10 são distribuídas amplamente na porção próxima à superfície. Portanto, quando a rachadura é produzida na superfície 1, a rachadura alcança a fase ferrítica em uma posição rasa a partir da superfície 1, e a propagação da mesma para. Portanto, a resistência SCC em ambiente de altas temperaturas é aprimorada.

(C) Cobre (Cu) é contido em grandes quantidades como um elemento 15 essencial. Especificamente, o teor de Cu deve ser de 1,5 a 3,0% por porcentagem em massa. Em um ambiente de alta temperatura, Cu restringe a propagação de rachaduras. Portanto, a resistência SCC em ambiente de altas temperaturas é aprimorada. O mecanismo do mesmo é assumido conforme descrito abaixo. Se o teor de Cu é de 1,5 a 3,0%, um filme de passivação é propenso a formar na 20 superfície da rachadura que para de propagar na fase ferrítica. Portanto, novas rachaduras de corrosão por tensão podem ser restringidas de ocorrerem a partir de uma superfície de rachadura.

Com base no conhecimento descrito acima, os inventores completaram uma invenção descrita abaixo.

O aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção tem uma micro-estrutura e composição química descrita abaixo, e tem um desvio de limite elástico de 0,2% não menor do que 758 MPa. A composição química do mesmo consiste em, por porcentagem em massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,01 a 0,5%, P: 0,04% ou menos, S: 0,01% ou menos, Cr:

mais do que 16,0 e não mais do que 18,0%, Ni: mais do que 4,0 e não mais do que

7/30

5,6%, Mo: 1,6 a 4,0%, Cu: 1,5 a 3,0%, Al: 0,001 a 0,10%, e N: 0,050% ou menos, sendo o equilíbrio Fe e impurezas, e satisfaz as fórmulas (1) e (2). A microestrutura do mesmo contém uma fase martensítica e uma fase ferrítica que tem um<a razão de volume de 10 a 40%. Quando uma pluralidade de segmentos de 5 linhas imaginárias, em que cada uma tem um comprimento de 50 pm na direção da espessura a partir da superfície do aço inoxidável e são dispostas em uma coluna em intervalos de 10 pm por uma variação de 200 pm, são postas na seção transversal do aço inoxidável, a razão do número de fases ferríticas cruzando segmentos de linhas imaginárias para o número total de segmentos de linhas 10 · imaginárias é mais alto do que 85%. Cr + Cu + Ni + Mo > 25,5 (1)

-8 < 30(C + N) + 0,5Mn + Ni + Cu / 2 + 8,2 ~ 1,1 (Cr + Mo) < -4 (2) onde o teor (% em massa) de elemento é substituído peio símbolo de 15 elemento nas fórmulas (1) e (2).

O desvio de limite elástico de 0,2% é definido conforme descrito abaixo. Em um gráfico de curva de tensão-alongamento na qual as ordenadas representam a tensão e as abscissas representam alongamento, sendo que a tensão corresponde à interseção da curva de tensão-alongamento e uma linha reta 20 imaginária em paralelo com uma porção de linha reta (zona elástica) da curva é referida como um desvio de limite elástico. A distância entre o ponto de partida da curva de tensão-alongamento e o ponto no qual a linha reta imaginária a linha reta imaginária intersecciona com a abscissa é referida como uma quantidade de desvio. Um desvio de limite elástico que tem uma quantidade de desvio de 0,2% é 25 referido como um desvio de limite elástico de 0,2%.

Preferencialmente, a composição química prevíamente mencionada contém, no lugar de uma certa quantidade de Fe, um ou mais tipos selecionados a partir do grupo que consiste em V: 0,25% ou menos, Nb: 0,25% ou menos, Ti: 0,25% ou menos, e Zr: 0,25% ou menos ³⁰ Preferencialmente, a composição química descrita acima contém, no

8/30 lugar de certa quantidade de Fe, um ou mais tipos selecionados a partir do grupo que consiste em Ca: 0,005% ou menos, Mg: 0,005% ou menos, La: 0,005% ou . menos, e Ce: 0,005% ou menos

Preferencialmente, a micro-estrutura previamente mencionada contém uma fase austenítica retida que tem uma razão de voiume de não mais do que 10%.

Um tubo de aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção é fabricado através do uso do aço inoxidável descrito acima.

Um método de fabricação de um aço inoxidável para poço de petróleo 10 de acordo com a presente invenção inclui as seguintes etapas de S1 a S4:

(51) Uma etapa para aquecer um estoque de aço que tem uma composição química que consiste em, por porcentagem em massa, C: 0,05% ou menos, Si: 0,5% ou menos, Mn: 0,01 a 0,5%, P: 0,04% ou menos, S: 0,01% ou menos, Cr: mais do que 16,0 e não mais do que 18,0%, Ni: mais do que 4,0 e não mais do que 5,6%, Mo: 1,6 a 4,0%, Cu: 1,5 a 3,0%, Al: 0,001 a 0,10%, e N: 0,050% ou menos, sendo o equilíbrio Fe e impurezas, e satisfazendo as fórmulas (1) e (2).

(52) Uma etapa de elaboração a quente do estoque de aço de forma que a redução de área do estoque de aço em uma temperatura de estoque de aço de 850 a 1.250°C não é menos do que 50%.

(S3) Uma etapa de aquecimento do estoque de aço para uma temperatura não menor do que o ponto de transformação Ac3 e arrefecimento do ' mesmo após a elaboração a quente.

(S4) Uma etapa de revenimento do estoque de aço em uma temperatura não mais alta do que o ponto de transformação Ac1 após o 25 arrefecimento.

A redução de área (%) é definida através da seguinte fórmula (3);

Redução de área = (1 - área de seção transversal de estoque de aço perpendicular à direção longitudinal do estoque de aço após a elaboração a quente / area de seção transversa! de estoque de aço perpendicular à direção longitudinal 30 do estoque de aço antes da elaboração a quente) x 100 (3)

9/30

Através das etapas descritas acima, um aço inoxidável para poço de petróleo, que tem a composição química, micro-estrutura, e limite elástico descritos acima, é fabricado.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma fotografia de uma seção transversal de um aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção;

A figura 2 é uma vista que mostra uma escala para mensurar a razão de distribuição da fase ferrítica;

A figura 3 é uma vista para explicar um método para mensurar a 10 razão de distribuição da fase ferrítica através do uso da escala mostrada na figura 2; e

A figura 4 é uma fotografia de uma seção transversal de um aço inoxidável que tem a razão de distribuição da fase ferrítica de 85% ou menor.

Melhor Modo para Executar a Invenção

Uma modalidade da presente invenção será agora descrita em detalhes.

1. Composição química

O aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção tem uma composição química descrita abaixo. Doravante, a porcentagem 20 em relação ao elemento significa porcentagem em massa.

C: 0,05% ou menos

Carbono (C) aprimora a força do aço. Entretanto, se o teor de C é muito alto, a dureza após revenimento torna-se excessivamente alta, e a resistêncsa SSC é deteriorada. Além disso, em uma composição química da 25 presente invenção, conforme o teor de C aumenta, o ponto Ms diminui. Portanto, conforme o teor de C aumenta, a austenita retida é propensa a aumentar, e o desvio de limite elástico de 0,2% é propenso a diminuir. Portanto, o teor de C deve ser 0,05% ou menos O teor de C preferencial é 0,03% ou menos O menor limite de teor de C não é sujeito a qualquer restrição em especial. Entretanto, considerando30 se os custos de descarburação no processo de fabricação de aço, o teor de C

10/30·.

preferencial é 0,003% ou mais, além disso preferencialmente 0,007% ou mais.

Si: 0,5% ou menos

Silício (Si) desoxigena o aço. Se o teor de Si é muito alto, a robustez e elaboração a quente de aço são deterioradas. Portanto, o teor de Si deve ser 0,5% ou menos

Mn: 0,01 a 0,5%

Manganês (Mn) desoxigena e dessulfuriza o aço, e aprimora a elaboração a quente. Se o teor de Mn é muito baixo, os efeitos descritos acima não podem ser alcançados. Se o teor de Mn é muito alto, a força à corrósão em ambiente de aitas temperaturas é deteriorada. Portanto, o teor de Mn deve ser de 0,01 a 0,5%. O teor de Mn preferencial é 0,05% ou mais e menos do que 0,2%.

P: 0,04% ou menos

Fósforo (P) é uma impureza. O fósforo deteriora a resistência SSC. Portanto, o teor de P deve ser 0,04% ou menos O teor de P preferencial não é mais do que 0,025%.

S: 0,01% ou menos

Enxofre (S) é uma impureza. Enxofre deteriora a elaboração a quente. Portanto, o teor de S deve ser 0,01% ou menos O teor de S preferenciai não é mais do que 0,005%, além disso preferencialmente não mais do que 0,002%.

Cr: mais do que 16,0 e não mais do que 18,0%

Cromo (Cr) aprimora a força à corrosão em ambiente de altas temperaturas. Especificamente, Cr diminui a taxa de corrosão em ambiente de altas temperaturas e aprimora a resistência SCC. Se o teor de Cr é muito baixo, os efeitos descritos acima não podem ser alcançados. Se o teor de Cr é muito alto, a fase ferrítica no aço aumenta, e a força do aço é deteriorada. Portanto, o teor de Cr deve ser mais do que 16,0% e não mais do que 18,0%. O teor de Cr preferencial é de 16,3a 18,0%.

Ni: mais do que 4,0 e não mais do que 5,6%

Níquei (Ni) aprimora a força do aço. Além disso, Ni aprimora a força à

11/30 corrosão em ambiente de altas temperaturas. Se o teor de Ni é muito baixo, os efeitos descritos acima não podem ser aicançados. Entretanto, se o teor de Ni é muito alto, a quantidade de austenita retida produzida é propensa a aumentar. Com isso, é difícil de obter um desvio de limite elástico de 0,2% de 758 MPa ou 5 mais alto. Portanto, o teor de Ni deve ser mais do que 4,0% e não mais do que 5,6%. O teor de Ni preferencial é de 4,2 a 5,4%.

Mo: 1,6 a 4,0%

Molibdênio (Mo) aprimora a resistência SSC. Se o teor de Mo é muito baixo, os efeitos descritos acima não podem ser alcançados. Por outro lado, 10 mesmo se Mo é contido excessivamente, os efeitos descritos acima saturam.

Portanto, o teor de Mo deve ser de 1,6 a 4,0%. O teor de Mo preferencial é de 1,8 ' a 3,3%. ^;

Cu: 1,5 a 3,0%

Cobre (Cu) aprimora a força do aço através de endurecimento por precipitação. Além disso, conforme descrito acima, Cu aprimora a resistência SCC em ambiente de altas temperaturas. Ainda além disso, Cu diminui a taxa de corrosão. Se o teor de Cu é muito baixo, os efeitos descritos acima não podem ser alcançados. Se o teor de Cu é muito alto, a elaboração a quente é deteriorada.

Portanto, o teor de Cu deve ser 1,5 a 3,0%. O teor de Cu preferencial é de 2,0 a 20 3,0%, além disso, preferencialmente de 2,3 a 2,8%.

Ai: 0,001 a 0,10% ; .

Alumínio (Al) desoxigena aço. Se o teor de Al é muito baixo, os efeitos descritos acima não podem ser aicançados. Se o teor de Al é muito alto, as inclusões no aço aumentam, de forma que a força à corrosão é deteriorada.

Portanto, o teor de Al deve ser de 0,001 a 0,10%.

N: 0,050% ou menos

Nitrogênio (N) aprimora a força do aço. Entretanto, se o teor de N é muito alto, as inclusões no aço aumentam, de forma que a força à corrosão é deteriorada. Portanto, o teor de N deve ser 0,050% ou menos O teor de N 30 preferencial é de 0,026% ou menos O menor valor limite de teor de N preferencial

12/30 é 0,002%.

A composição química do aço inoxidável de acordo com a presente invenção ainda satisfaz a fórmula (1):

Cr + Cu + Ni + Mo > 25,5 (1)

5' onde o teor de elemento é substituído pelo símbolo correspondente de elemento na fórmula (1).

Se os teores de Cr, Cu, Ni e Mo no aço satisfazem a fórmula (1), em ambiente de altas temperaturas, um filme de passivação é formado na superfície do aço inoxidável. Portanto, a taxa de corrosão em ambiente de altas temperaturas 10 diminui. Além disso, a resistência SCC é aprimorada em ambiente de aitas temperaturas.

2. Micro-estrutura

O aço inoxidável de acordo com a presente invenção tem uma microestrutura que contém uma fase ferrítica que tem uma razão de volume .de 10 a 15 40%. A porção de micro-estrutura remanescente que não a da fase ferrítica é principalmente uma fase martensítica, adicionalmente inclui uma fase austenítica retida. Se a quantidade de fase austenítica retida aumenta excessivamente, é difícil de obter aita força. Portanto, a razão de volume preferencial de fase austenítica retida no aço é 10% ou menos

A razão de volume da fase ferrítica é determinado através do método descrito abaixo. Uma amostra pode ser tomada a partir de qualquer locação no aço inoxidável. A superfície de amostra corresponde à seção transversal do aço inoxidável é moída. Após ser moída, a superfície de amostra moída é cauterizada através do uso de uma solução na qual glicerina é misturada com água régia. Com 25 o uso de um microscópio óptico (ampliação de observação x100), a razão de área de fase ferrítica na superfície cauterizada é mensurada através do método de contagem de pontos, em conformidade com JISG0555. A razão de área mensurada é definida como uma razão de volume de fase ferrítica.

A razão de volume da fase austenítica retida é determinada pelo 30 método de difração por raios-X. Uma amostra pode ser tomada a partir de qualquer

13/30 locação no aço inoxidável. O tamanho da amostra é de 15 mm χ 15 mm x 2 mm.

Ao usar esta amostra, a intensidade de raios-X é mensurada na (200) fase (ferrita) de plano de a, a (211) fase de plano de a, e o (200) plano, o (220) plano, e a(311) fase (austenita retida) de piano de □. Então, a intensidade integrada em cada 5 plano é calculada. Após o cálculo, a razão de volume Vy(%) é calculada para cada uma das combinações dos planos de fase α e os planos de fase □ (um total de seis combinações) através do uso da fórmula (4). O valor médio da razão de volumes Vy das seis combinações é definida como a razão de volume (%) de austenita retida.

Vy = 100 / (1 + (la-Ry) / (lyRa)) (4) onde Ia é a intensidade integrada de fase a, Ra é o valor de cálculo teórico cristalográfico de fase a, ly é a intensidade integrada de fase □ , e Ry é o valor de cálculo teórico cristalográfico de fase □.

Se a razão de volume de fase ferrítica é de 10 a 40%, um desvio de limite elástico de 0,2% de 758 MPa ou mais alto pode ser obtido. Além disso, a fase ferrítica inibe a propagação de craqueamento. Portanto, a resistência SCC em ' ambiente de altas temperaturas é aprimorada.

A micro-estrutura do aço inoxidável cuja composição química satisfaz a fórmula (2) e que é fabricada através do método de fabricação descrito mais à 20 frente pode ter uma configuração que contém de 10 a 40% de fase ferrítica.

-8 < 30(C + N) + 0,5Mn + Ni + Cu / 2 + 8,2 - 1,1 (Cr + Mo) < -4 (2) onde o teor de elemento é substituído pelo símbolo correspondente de elemento na fórmula (2).

Definiu-se que X = 30(C + N) + 0,5Mn + Ni + Cu / 2 + 8,2 - 1,1 (Cr +

Mo). Se X é menor do que -8, a razão de volume de fase ferrítica excede 40%. Se a razão de volume de fase ferrítica excede 40%, o craqueamento é propenso a ocorrer em ambiente de altas temperaturas. A razão para tal fato é incerta; entretanto, a razão pode ser assumida conforme descrito abaixo. A distribuição de concentração de Cr ocorre entre a fase ferrítica e a fase martensítica.

14/30

Especificamente, o teor de Cr na fase ferrítica é mais alto do que o teor de Cr na fase martensítica. Cromo é acreditado como sendo eficaz na prevenção da propagação de craqueamento em ambiente de aitas temperaturas. Entretanto, quando a razão de volume de fase ferrítica aumenta e excede 40%, o teor de Cr na fase ferrítica diminui abaixo o teor, isto é, na eficácia na prevenção a propagação de craqueamento em ambiente de aitas temperaturas. Portanto, acredita-se que o craqueamento seja propenso a ocorrer.

Por outro lado, se X é mais do que -4, a razão de volume de fase ferrítica é menos do que 10%. Se a fase ferrítica é muito pequena, a propagação de craqueamento não pode ser restringida. A variação preferencial de X é -7,7 a 4,3.

Conforme descrito acima, a razão de distribuição da fase ferrítica è mais alta do que 85%. A figura 1 mostra um exemplo da seção transversal do aço inoxidável de acordo com a presente invenção. A espessura da fase ferrítica 5 próxima à superfície 1 é, na maioria das vezes, cerca de 0,5 a 1 pm. O comprimento da fase ferrítica 5 é, na maioria das vezes, cerca de 50 a 200 pm. Na figura 1, como a razão de distribuição da fase ferrítica é mais alta do que 85%, as fases ferriticas 5 são distribuídas por toda a área sob a superfície 1. Por esta razão, o craqueamento que ocorre na superfície 1 alcança a fase ferrítica 5 em uma posição rasa a partir da superfície 1, e a propagação do mesmo ê inibida. Portanto, a resistência SCC é aprimorada.

Se a razão de distribuição da fase ferrítica é 85% ou menor do que a composição química descrita acima, a fórmula (1), e a fórmula (2) estão dentro da variação de acordo com a presente invenção, a razão de distribuição da fase ferrítica é 85% ou menor. Na figura 4 na qual a razão de distribuição da fase ferrítica é 85% ou menor, o comprimento, da fase ferrítica 5 na direção em paralelo com a superfície 1 é mais curto do que o comprimento da fase ferrítica 5 na figura 1. as fases ferriticas 5 na figura 4 não são distribuídas tão amplamente como na figura 1. Portanto, à distância na qual a rachadura 7 alcança a fase ferfítica 5 é maior do que aquela na figura 1. Como resultado, a rachadura de corrosão por

15/30 tensão é propensa a ocorrer.

3. Elementos seletivos

A composição química do aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode, além disso, conter, no lugar de uma certa 5 quantidade de Fe, um ou mais tipos selecionados a partir do grupo que consiste em uma pluralidade de elementos descrita abaixo.

V: 0,25% ou menos

Nb: 0,25% ou menos

Ti: 0,25% ou menos . Zr: 0,25% ou menos

Todas as quantidades de vanádio (V), nióbio (Nb), titânio (Ti), e zircônio (Zr) são elementos seletivos. Estes elementos formam carburetos para aprimorar a força e robustez do aço. Entretanto, se os teores destes elementos são muito altos, os carburetos tomam-se grosseiros, de forma que a robustez é 15 deteriorada. Além disso, a força à corrosão é deteriorada. Portanto, o teor de V deve ser 0,25% ou menos, o teor de Nb deve ser 0,25% ou menos, o teor de Ti deve ser 0,25% ou menos, e o teor de Zr deve ser 0,25% ou menos Preferencialmente, o teor de V, Nb ou Zr é 0,005 a 0,25%, e o teor de Ti é 0,05 a 0,25%. Neste caso, os efeitos descritos acima pode ser alcançados especialmente 20 de modo eficaz.

A composição química do aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode, além disso, conter, no lugar de uma certa quantidade de Fe, um ou mais tipos selecionados a partir do grupo que consiste em uma pluralidade de elementos descritos abaixo.

Ca: 0,005% ou menos

Mg: 0,005% ou menos

La: 0,005% ou menos

Ce: 0,005% ou menos

Todas as quantidades de cálcio (Ca), magnésio (Mg), lantânio (La), e 30 cério (Ce) são elementos seletivos. Estes elementos aprimoram a elaboração a

16/30 quente de aço. Entretanto, se os teores de estes elementos são muito alto, óxidos grosseiros são formados, de forma que a força à corrosão é deteriorada. Portanto, o teor de cada um de estes elementos deve ser 0,005% ou menos Preferencialmente, o teor de Ca, o teor de Mg, o teor de La, e o teor de Ce cada 5 são de 0,0002 a 0,005%. Neste caso, os efeitos descritos acima podem ser . alcançados especialmente de modo eficaz. < 6

Mesmo se estes elementos seletivos são contidos, a micro-estrutura descrita no item 2 pode ser obtida.

4. Método de fabricação

Um método de fabricação do aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção é descrito. Se um estoque de aço (peça fundida, tarugo, bloco e placa, etc.) que tem a composição química descrita acima e satisfazendo as fórmulas (1) e (2) é elaborado a quente com uma redução de área predeterminada, uma micro-estrutura descrita no item 2 pode ser obtida. De acordo 15 com o descrito no presente documento, o método de fabricação do tubo de aço inoxidável para poço de petróleo é descrito como um exemplo do aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção.

S1: Etapa de preparação e aquecimento de estoque de aço

Um estoque de aço que tem a composição química descrita acima e 20 satisfazendo as fórmulas (1) e (2) é preparado. O estoque de aço pode ser uma peça fundida fabricada pelo processo de fundição contínua de tarugo redondo. Além disso, o estoque de aço pode ser um tarugo fabricado através da elaboração a quente de um lingote fabricado através do processo de fabricação de lingote, ou pode ser um tarugo fabricado a partir da peça fundida produzida através da 25. fundição contínua de bloco. O estoque de aço preparado é carregado em uma fornalha de aquecimento ou um forno poço e é aquecido.

S2: Etapa de elaboração a quente

Sucessivamente, o estoque de aço aquecido é elaborado a quente para fabricar um tubo material. Por exemplo, o processo Mannesmann é 30 implementado para elaboração a quente. Especificamente, o estoque de aço é

17/30 furado através de uma máquina perfuradora para formar um tubo material. Então, o tubo material é laminado através de um laminador sobre mandril ou um iaminador calibrador. Para elaboração a quente, extrusão a quente pode ser realizada, ou forjamento pode ser desempenhado.

Neste momento, a elaboração a quente é desempenhada de forma que a redução de área do estoque de aço em uma temperatura de estoque de aço de 850 a 1,250°C é 50% ou mais. A redução de área (%) é definida pela fórmula (3) previamente mencionada.

Se a redução de área do estoque de aço em uma temperatura de estoque de aço de 850 a 1.250°C é 50% ou mais, a micro-estrutura na qual a fase ferrítica que tem uma razão de volume de 10 a 40% é contida e a razão de distribuição da fase ferrítica que é mais alta do que 85% pode ser obtida. Por outro lado, mesmo para o estoque de aço que tem a composição química da presente invenção e satisfazendo as fórmulas (1) e (2), se a redução de área é menos do que 50%, a razão de distribuição da fase ferrítica é algumas vezes 85% ou menos

O tubo material que tem sido elaborado a quente é resfriado para temperatura normal. O método.de resfriamento pode ser resfriamento pelo ar ou pode ser resfriamento por água. ..

S3 e S4: etapa de arrefecimento e etapa de revenimento

Após a elaboração a quente, o tubo material é arrefecido e revenido de forma que o desvio de limite elástico de 0,2% é 758 MPa ou mais alto. A temperatura de arrefecimento preferencial é o ponto de transformação Ac3 ou mais alto. A temperatura de revenimento preferencial é o ponto de transformação Ac1 ou menor. Através das etapas descritas acima, o tubo de aço inoxidável de acordo com a presente invenção é fabricado.

Método de fabricação de outros produtos de aço inoxidável

O citado acima é a descrição do método de fabricação de um tubo de aço inoxidável sem costura dado como um exemplo do método de fabricação do aço inoxidável. O método de fabricação para outros produtos de aço inoxidável (por exemplo, uma placa de aço, um tubo de aço soldado por resistência elétrica, e

18/30 um tubo de aço soldado a laser) fabricado a partir do aço inoxidável é o mesmo àquele para o tubo de aço inoxidável sem costura. Por exemplo, uma placa de aço inoxidável é fabricada através da laminação de um estoque de aço através do uso de uma usina de laminação na etapa de elaboração a quente.

Exemplos

Um aço que tem uma composição química dada na Tabela 1 foi fundido para fabricar uma peça fundida ou um tarugo.

19/30 [Tabela 1]

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Valor sublinhado indica que o valor està fora da variação do valor correspondente da presente invenção

22/30

Referindo-se à Tabela 1, as composições químicas de aços A a X e

AA a AF estão dentro da variação de composição química da presente invenção.

Além disso, as composições químicas de aços A a X e AA a AF satisfazem as fórmulas (!) e (2).

Por outro lado, aços BA a BI divergem da variação de acordo com a presente invenção. Especificamente, as composições químicas de aços BA e BB estão dentro da variação de acordo com a presente invenção, e, além disso, satisfazem a fórmula (1), mas não satisfazem a fórmula (2). A composição química de aço BC está dentro da variação de acordo com a presente invenção, e, além 10 disso, satisfaz a fórmula (2), mas não satisfaz a fórmula (1). O teor de Mo de aço

BD está menor do que o menor limite do teor de Mo da presente invenção. O teor de C de aço SER excede o limite superior do teor de C da presente invenção. O teor de Cr e o teor de Cu de aço BF estão menores do que os menores limites de teor de Cr e teor de Cu da presente invenção, e, além disso, não satisfaz as 15 fórmulas (1) e (2). O teor de Ni de aço BG está menor do que o menor limite de teor de Ni da presente invenção. O teor de Ni de aço BH está menor do que o menor limite de teor de Ni da presente invenção, e, além disso, não satisfaz a fórmula (1). O teor de Cu de aço BI está menor do que o menor limite de teor de Cu da presente invenção. Os pontos de transformação Ac1 de aços A a X, AA a 20 AF, e BA a BI estão dentro da variação de 630 a 710°C, e os pontos de transformação Ac3 do mesmo estão dentro da variação de 720 a 780°C.

Aços A a X, aços AA a AD, aço AF, e aços BA a BI são peças fundidas cada, que tem uma espessura de 30 mm. Além disso, o aço AE é um tarugo redondo sólido que tem um diâmetro de 191 mm. Os aços S e aço AE cada 25 são preparados em números plurais.

Usando as placas e peças fundidas preparadas, placas de aço inoxidável e tubos de aço inoxidável dos números de teste 1 a 44 dados na Tabela 2 são fabricados.

23/30 [Tabela 2]

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Fabricação da placa de aço inoxidável

Os números 1 a 29 e números 33 a 44 das placas de aço inoxidável são fabricados conforme descrito abaixo. As peças fundidas de aços A a X, aços AA a AD, aço AF, e aços BA a BI são aquecidas através de uma fornalha de aquecimento. As peças fundidas aquecidas são forjadas a quente e laminadas a quente para fabricar placas de aço inoxidável sendo que cada uma tem uma espessura de 6 a 14,4 mm e uma largura de 120 mm. A temperatura de peça fundida durante a elaboração a quente (forjamento a quente e laminação a quente) é de 1.000 a 1.250°C. As reduções de área durante a elaboração a quente são as dadas na Tabela 2. A redução de área é determinada com base na fórmula (3). As reduções de área de números 33 a 35 das placas de aço são menos do que 50%. As reduções de área de placas de aço de outros números são 50% ou mais.

As placas de aço inoxidável fabricadas são arrefecidas. Especificamente, as placas de aço inoxidável são aquecidas em uma temperatura de arrefecimento de 980 a 1.250°C por 15 minutos, e então é resfriadas em água. As temperaturas de arrefecimento de todos os números de teste não são menores do que o ponto de transformação Ac3. A placa de aço arrefecida é revenida em uma temperatura de 500 a 650°C de forma que o desvio de limite elástico de 0,2% é de 758 a 966 MPa. As temperaturas de revenímento de aços de todos os números de teste não são mais altas do que o ponto de transformação Ac1.

Fabricação de tubo de aço inoxidável

Os números 30 a 32 de tubos de aço inoxidável são fabricados conforme descrito abaixo. Após o tarugo redondo de aço AE ter sido aquecido através da fornalha de aquecimento, a elaboração a quente (incluindo perfuração usando uma máquina perfuradora e laminação usando um laminador sobre mandril) é desempenhada para fabricar um tubo de aço inoxidável (tubo de aço sem costura). Neste momento, a temperatura de tarugo no momento da elaboração a quente é de 950 a 1.200°C. Além disso, a redução de área no momento de elaboração a quente é conforme dada na Tabela 2. A redução de área de número 32 do tubo de aço inoxidável é_: menos do que 50%. As reduções de

26/30 área de tubos de aço inoxidável de outros números de teste excede 50%. O tubo de aço inoxidável fabricado é arrefecido e revenido sob as mesmas condições que aquelas da placa de aço inoxidável descrita acima de forma que o desvio de limite elástico de 0,2% é de 758 a 966 MPa.

Investigação de micro-estrutura e razão de distribuição da fase ferrítica

Uma amostra que inclui a superfície da placa de aço inoxidável ou o tubo de aço inoxidável é tirada de uma localização arbitrária na placa de aço inoxidável ou no tubo de aço inoxidável de cada número de teste. A superfície de 10 amostra que corresponde à seção transversal da placa de aço inoxidável ou do tubo de aço inoxidável é moída. Após a moagem, a superfície de amostra é cauterizada através do uso de uma solução na qual glicerina é misturada com água régia.

A razão de área de fase ferrítica na amostra de superfície cauterizada 15 é mensurada através do método de contagem de pontos em conformidade com JISG0555. A razão de área mensurada é definida como a razão de volume de fase ferrítica. A razão de volume da fase austenítica retida é determinada pelo método de difração por raios-X previamente mencionado. Entende-se que a fase martensítica é mais uma porção de micro-estrutura remanescente do que a fase 20 ferrítica e a fase austenítica retida. Portanto, a razão de volume (%) de fase martensítica é determinada com base em fórmula (b).

Razão de volume de fase martensítica = 100 - (razão de volume de fase ferrítica + razão de volume de fase austenítica retida) (b)

As razões de volume de fase ferrítica, fase austenítica retida, e fase 25 martensítica determinadas são dadas na Tabela 2.

Além disso, a razão de distribuição da fase ferrítica é determinada. Especificamente, uma escala mostrada na figura 2 é posta na seção transversal de amostra de cada número de teste para determinar a razão de distribuição da fase ferrítica (%) definida através da fórmula (a). A razão de distribuição da fase ferrítica 30 determinada é dada na Tabela 2.

27/30

Ensaio de tração

Um exemplar de ensaio de tração de barra redonda é tirado a partir da placa de aço inoxidável e do tubo de aço inoxidável de cada número de teste. Usando este exemplar de ensaio de tração de barra redonda, um ensaio de tração 5 é conduzido. A direção longitudinal do exemplar de ensaio de tração de barra redonda é a direção de laminação da placa de aço inoxidável e do tubo de aço - inoxidável. O diâmetro da porção paralela do exemplar de ensaio de tração de barra redonda é 4 mm, e o comprimento do mesmo é 20 mm. O ensaio de tração é conduzido em temperatura normal (25°C).

Teste de resistência de corrosão por alta temperatura

Um exemplar de teste de flexão a quatro pontos é tirado a partir da placa de aço inoxidável e do tubo de aço inoxidável de cada número de teste. O comprimento do exemplar é 75 mm, a largura do mesmo é 10 mm, e a espessura do mesmo é 2 mm. Cada exemplar é defletido por flexão a quatro pontos. Neste 15 momento, a quantidade de deflexão de cada exemplar é determinada em conformidade com ASTM G3Ô de forma que a tensão aplicada em cada exemplar seja igual ao desvio de limite elástico de 0,2% de cada exemplar.

Uma autoclave de 200°C na qual CO₂ de 3 MPa e H₂S de 0,001 MPa são selados sob pressão foi preparada. O exemplar sujeito à deflexão é imerso em 20 solução aquosa de NaCI de 25 % em peso na autoclave por um mês. Após imersão de um mês, examinou-se se houve ou não craqueamento no exemplar. Especificamente, a seção transversal da porção do exemplar para qual tensão por tração é aplicada é observada com o uso de um microscópio óptico de x100 de ampliação para julgar a presença de rachadura. Além disso, o peso do exemplar é 25 mensurado antes e após o teste. A partir das mudanças do peso mensurado, a perda de corrosão de exemplar é determinada. Então, a taxa de corrosão (g/(m²-hr)) é determinada com base na perda de corrosão.

Os resultados do teste são dados na Tabela 2. O termo Presente no item Rachadura na coluna Resistência de corrosão por alta temperatura na 30 Tabela 2 indica que a rachadura é confirmada através de observação com o uso de

28/30 ' ν’ um microscópio óptico. O termo Ausente indica que a rachadura não pode ser confirmada. A expressão ”<0,1 no item Taxa de corrosão indica que a taxa de corrosão é menor do que 0,1 g/(m²-hr). A expressão >0,1 indica que a taxa de corrosão não é menor do que 0,1 g/(m²-hr).

Teste de resistência SSC em temperatura normal

Um exemplar de teste de flexão a quatro pontos é tirado a partir da placa de aço de cada número de teste. O comprimento do exemplar é 75 mm, a largura do mesmo é 10 mm, e a espessura do mesmo é 2 mm. Cada exemplar é defletido por flexão a quatro pontos. Neste momento, a quantidade de deflexão de 10 cada exemplar é determinada em conformidade com ASTM G39 de forma que a tensão aplicada em cada exemplar é igual ao desvio de limite elástico de 0,2% de cada exemplar.

Uma autoclave de temperatura normal (25°C) na qual CO₂ de 0,099 MPa e H₂S de 0,001 MPa são selados é preparada. O exemplar sujeito à deflexão 15 é imerso em solução aquosa de NaCl de 20 % em peso na autoclave por um mês.

Após imersão de um mês, examina-se se houve ou não craqueamento no exemplar. Os critérios de rachadura são os mesmos aos do teste de resistência de corrosão por alta temperatura. Os resultados do teste são dados na Tabela 2. O

- termo Presente” na coluna Resistência SSC na Tabela 2 indica que a ráchadura 20 é confirmada através de observação com o uso de um microscópio óptico. O termo Ausente” indica que a rachadura não pode ser confirmada.

Resultados do teste

Referindo-se a Tabela 2, as placas de aço inoxidável e tubos de aço inoxidável dos números de teste 1 a 31 cada tem uma micro-estrutura e 25 composição química dentro da variação de acordo com a presente invenção.

Portanto, no teste de resistência de corrosão por alta temperatura, não houve craqueamento (SCC), e a taxa de corrosão é menor do que 0,1 g/(m²'hr). Em um teste de resistência SSC em temperatura normal, também não houve craqueamento (SSC).

As composições químicas das placas de aço inoxidável e tubos de

29/30 aço inoxidável dos números de teste 32 a 35 estão dentro da variação de acordo com a presente invenção, e satisfazem as fórmulas (1) e (2). Entretanto, a razão de distribuição das fases ferriticas do mesmo são menores do que o menor limite da presente invenção. Portanto, houve craqueamento no teste de resistência de corrosão por alta temperatura. Entende-se que, como as reduções de área da placas de aço inoxidável e tubos de aço inoxidável dos números de teste 32 a 35 são menos do que 50%, a razão de distribuição da fases ferriticas do mesmo são menores do que o menor limite da presente invenção.

Para a placa de aço do número de teste 36, o valor de X excede o 10 limite superior da fórmula (2), de forma que a razão de volume de fase ferrítica é menos do que 10%. Portanto, craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura e um teste de resistência SSC. Para a placa de aço de número de teste 37, o valor de X é menor do que o menor limite da fórmula (2), de forma que a razão de volume de fase ferrítica excede 40%. Portanto, o 15 craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura. A placa de aço de número de teste 38 não satisfaz a fórmula (1). Portanto, o craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura. A razão para tal fato é que provavelmente um filme de passivação, o que previne propagação de rachadura, é menos propenso a ser formado na superfície de 20 rachadura após a ocorrência de rachadura.

Para a placa de aço de número de teste 39, o teor de Mo é menor do que o menor limite de teor de Mo da presente invenção. Portanto, o craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura e no teste de resistência SSC. Para a placa de aço de número de teste 40, o teor de C excede o 25 limite superior de teor de C da presente invenção. Portanto, o craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura e no teste de resistência SSC. Para a placa de aço de número de teste 41, o teor de Cr e o teor de Cu são menores do que o menor limite de teor de Cr e teor de Cu da presente invenção, e fórmulas (1) e (2) não são satisfeitas. Portanto, o craqueamento ocorre no teste de 30 resistência de corrosão por alta temperatura e no teste de resistência SSC, e a

30/30 taxa de corrosão no teste de resistência de corrosão por sita temperatura é 0,1 g/(m²-hr) ou mais aito. Para a placa de aço de número de teste 42, o teor de Ni é menor do que o menor limite de teor de Ni da presente invenção, e o valor de X é menor do que o menor valor limite da fórmula (2). Portanto, o craqueamento ocorre 5 no teste de resistência de corrosão por alta temperatura e no teste de resistência

SSC. Para a placa de aço de número de teste 43, o teor de Ni é menor do que o menor limite de teor de Ni da presente invenção, e a fórmula (1) não é satisfeita. Portanto, o craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura e no teste de resistência SSC. Para a placa de aço de número de 10 teste 44, o teor de Cu é menor do que o menor limite de teor de Cu da presente invenção. Portanto, o craqueamento ocorre no teste de resistência de corrosão por alta temperatura. A razão para tal fato é que provavelmente um filme de passivação é menos propenso a ser formado na superfície de rachadura após a ocorrência de rachadura.

O descrito acima é uma descrição da modalidade da presente invenção, e a modalidade descrita acima é meramente um exemplo para executar a presente invenção. Portanto, a presente invenção não é limitada à modalidade descrita acima, e a modalidade descrita acima pode ser mudada conforme apropriado sem divergir do espírito e escopo da presente invenção.

Aplicabilidade industrial

O aço inoxidável para poço de petróleo de acordo com a presente invenção pode ser usado em poços de petróleo e poços de gás. Em particular, o mesmo pode ser usado em poços de petróleo profundos que tem um ambiente de alta temperatura. Por exemplo, o mesmo pode ser usado em poços de petróleo 25 profundos que tem um ambiente de alta temperatura de 150°C a 250°C. '

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aço inoxidável para poço de petróleo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

uma composição química que consiste em, por porcentagem em

5 massa, C: não mais do que 0,05%, Si: não mais do que 0,5%, Mn: 0,01 a 0,5%, P: não mais do que 0,04%, S: não mais do que 0,01%, Cr: mais do que 16,0 e não mais do que 18,0%, Ni: mais do que 4,0 e não mais do que 5,6%, Mo: 1,6 a 4,0%, Cu: 1,5 a 3,0%, Al: 0,001 a 0,10%, e N: não mais do que 0,050%, sendo o equilíbrio Fe e impurezas, e satisfazendo as fórmulas (1) e (2):

10 Cr + Cu + Ni + Mo > 25,5 (1)

-8 < 30(C + N) + 0,5Mn + Ni + Cu / 2 + 8,2 - 1,1 (Cr + Mo) < -4 (2) onde o teor (porcentagem em massa) de elemento é substituído pelo símbolo de elemento nas fórmulas (1) e (2);

15 uma micro-estrutura que contém uma fase martensítica e uma fase ferrítica que tem uma razão de volume de 10 a 40%, e sendo tal que, quando uma pluralidade de segmentos de linhas imaginárias, que tem cada uma um comprimento de 50 pm na direção da espessura a partir da superfície do aço inoxidável e são dispostas em uma coluna em intervalos de 10 pm por uma

20 variação de 200 pm, é posta em uma seção_;transversa! do aço inoxidável, a razão do número de segmentos de linhas imaginárias que cruzam a fase ferrítica para o número total de segmentos de linhas imaginárias é mais alto do que 85%; e um desvio de limite elástico de 0,2% não menor do que 758 MPa.
2. Aço inoxidável para poço de petróleo, de acordo com a

25 reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição química contém, no lugar de uma certa quantidade de Fe, pelo menos um tipo selecionado a partir do grupo que consiste em V: não mais do que 0,25%, Nb: não mais do que 0,25%, Ti: não mais do que 0,25%, e Zr: não mais do que 0,25%.
3. Aço inoxidável para poço de petróleo, de acordo com a

30- reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pélo fato de que a composição' química

2/3 contém, no lugar de uma certa quantidade de Fe, pelo menos um tipo selecionado a partir do grupo que consiste em Ca: não mais do que 0,005%, Mg: não mais do que 0,005%, La: não mais do que 0,005%, e Ce: não mais do que 0,005%.
4. Aço inoxidável para poço de petróleo, de acordo com quaisquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a microestrutura contém uma fase austenítica retida que tem uma razão de volume de não mais do que 10%.
5. Tubo de aço inoxidável CARACTERIZADO pelo fato de ser fabricado através do uso do aço inoxidável descrito em quaisquer uma das reivindicações 1 a 4.
6. Método de fabricação de um aço inoxidável para poço de petróleo, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

uma etapa de aquecer um estoque de aço que tem uma composição química que consiste em, por porcentagem em massa, C: não mais do que 0,05%, Si: não mais do que 0,5%, Mn: 0,01 a 0,5%, P: não mais do que 0,04%, S: não mais do que 0,01%, Cr: mais do que 16,0 e não mais do que 18,0%, Ni: mais do que 4,0 e não mais do que 5,6%, Mo: 1,6 a 4,0%, Cu: 1,5 a 3,0%, Al: 0,001 a 0,10%, e N: não mais do que 0,050%, sendo o equilíbrio Fe e impurezas, e satisfazendo as fórmulas (1) e (2):

Cr + Cu + Ni + Mo > 25,5 (1) .

-8 < 30(C + N) + 0,5Mn + Ni + Cu / 2 + 8,2 - 1,1 (Cr + Mo) < -4 (2) onde o teor (porcentagem em massa) de elemento é substituído peío símbolo de elemento nas fórmulas (1) e (2);

uma etapa de elaboração a quente do estoque de aço de forma que a redução de área do estoque de aço em uma temperatura de estoque de aço de 850 a 1.250°C não é menos do que 50%;

uma etapa de aquecimento do estoque de aço a uma temperatura não menor do que o ponto de transformação Ac3 e arrefecimento do mesmo após a elaboração a quente; e

3/3 uma etapa de revenimento o estoque de aço em uma temperatura não mais alta do que o ponto de transformação Ac1 após o arrefecimento, e sendo que o método que é usado para a fabricação de um aço inoxidável tem uma micro-estrutura que contém uma fase martensítica e uma fase 5 ferrítica que tem uma razão de volume de 10 a 40%, e sendo tal que quando uma pluralidade de segmentos de linhas imaginárias, em que cada uma tem um , comprimento de 50 pm na direção da espessura a partir da superfície do aço inoxidável e são dispostas em uma coluna em intervalos de 10 pm por uma variação de 200 pm, é posta em uma seção transversal do aço inoxidável, a razão 10 do número de segmentos de linhas imaginárias que cruzam a fase ferrítica para o número total de segmentos de linhas imaginárias é mais alto do que 85%; e um desvio de limite elástico de 0,2% não menor do que 758 MPa.