Низколегированная сталь с повышенным пределом текучести и высокой устойчивостью к образованию трещин под действием нагрузки, вызываемой сульфидами
Номер патента: 23196
Опубликовано: 31.05.2016
Авторы: Маршебуа Эрве, Бош Кристоф, Пьетт Мишель, Конрад Йоаким, Делаттр Лоран, Хэрстэмайер Микаэла
Формула / Реферат
1. Низколегированная сталь с повышенным коэффициентом текучести и высокой устойчивостью к образованию трещин под действием нагрузки, обусловленной присутствием сульфидов, отличающаяся тем, что содержит, вес.%:
углерод С: 0,3-0,5;
кремний Si: 0,1-1;
марганец Mn: меньше либо равно 1;
фосфор Р: меньше либо равно 0,03;
сера S: меньше либо равно 0,005;
хром Cr: 0,3-1;
молибден Мо: 1-2;
вольфрам W: 0,3-1;
ванадий V: 0,03-0,25;
ниобий Nb: 0,01-0,15;
алюминий Al: 0,01-0,1,
остальную часть химической композиции данной стали составляют железо Fe и примеси или остатки, необходимые для процессов производства и отливки стали или образующиеся в результате них.
2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней углерода С составляет между 0,32 и 0,38%.
3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней углерода С составляет между 0,40 и 0,45%.
4. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней марганца Mn составляет между 0,2 и 0,5%.
5. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней хрома Cr составляет между 0,3 и 0,8%.
6. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней молибдена Мо составляет между 1,2 и 1,8%.
7. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней вольфрама W составляет между 0,4 и 0,7%.
8. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней ванадия V составляет между 0,1 и 0,25% и что содержание в ней ниобия Nb составляет между 0,01 и 0,03%.
9. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней V+2Nb составляет между 0,10 и 0,35%.
10. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней примеси титана Ti меньше либо равно 0,005%.
11. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней примеси азота N меньше либо равно 0,01%.
12. Трубное изделие для углеводородных скважин, изготовленное из стали по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно проходит термическую обработку путем закаливания и отпуска, благодаря чему его предел текучести оказывается большим либо равным 862 МПа (125 ksi).
13. Изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно проходит термическую обработку путем закаливания и отпуска, благодаря чему его предел текучести оказывается большим либо равным 965 МПа (140 ksi).
14. Изделие по п.12 или 13, отличающееся тем, что его термическая обработка включает две операции по закаливанию.
Текст
НИЗКОЛЕГИРОВАННАЯ СТАЛЬ С ПОВЫШЕННЫМ ПРЕДЕЛОМ ТЕКУЧЕСТИ И ВЫСОКОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН ПОД ДЕЙСТВИЕМ НАГРУЗКИ, ВЫЗЫВАЕМОЙ СУЛЬФИДАМИ Сталь, содержащая, вес.%: С 0,3-0,5, Si 0,1-1, Mn - менее либо равно 1, Р - менее либо равно 0,03, S - менее либо равно 0,005, Cr 0,3-1, Мо 1-2, W 0,3-1, V 0,03-0,25, Nb 0,01-0,15, Al 0,01-0,1, где остальную часть химической композиции данной стали составляют Fe и примеси или остатки, необходимые для процессов производства и отливки стали или образующиеся в результате них. Сталь позволяет изготавливать бесшовные трубы для углеводородных скважин с пределом текучести после термообработки больше либо равным 862 МПа и даже 965 МПа.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ВАЛЛУРЕК МАННЕСМАНН ОЙЛ ЭНД ГЕС ФРАНС (FR) Изобретение относится к низколегированным сортам стали с повышенным пределом текучести, обладающим отличной устойчивостью к образованию трещин под действием нагрузки, обусловленной присутствием сульфидов. Настоящее изобретение также предусматривает применения трубных изделий для углеводородных скважин, содержащих сероводород (H2S). При разведке и разработке все более глубоких углеводородных скважин при возрастающем давлении, температурах и все более коррозионной среде, особенно вследствие присутствия в ней сероводорода, непрестанно растет необходимость в использовании труб из низколегированной стали, одновременно имеющей повышенный предел текучести и высокую устойчивость к образованию трещин под действием нагрузки, обусловленной присутствием сульфидов. Действительно, присутствие сероводорода H2S приводит к опасному образованию трещин в низколегированных сталях с повышенным пределом текучести, известному также как образование трещин под действием нагрузки, обусловленной присутствием сульфидов SSC (сульфидное растрескивание), одинаково влияющей как на обсадные трубы (обсадные колонны), так и трубы для добычи (насоснокомпрессорные трубы), трубы для подводных нагнетательных трубопроводов (стояки) или бурильные трубы (бурильные колонны) и сопутствующие изделия. Кроме того, сероводород является смертельно опасным для человека газом в концентрации нескольких десятков частей на миллион (ppm), и крайне важно, чтобы он не выходил вследствие трещин или повреждений в трубах. Поэтому устойчивость к SSC имеет особое значение для нефтяных компаний, поскольку речь идет о безопасности людей и оборудования. Таким образом, в последние десятилетия наблюдалось успешное развитие устойчивых к H2S низколегированных сталей с минимальным указанным пределом текучести, который постепенно возрастает: 551 МПа (80 ksi), 620 МПа (90 ksi), 655 МПа (95 ksi) и позднее 758 МПа (110 ksi), и даже 862 МПа (125ksi). На сегодняшний день глубина углеводородных скважин часто достигает нескольких тысяч метров и вес колонн труб, разработанных согласно стандартным показателям предела текучести, также очень значительный. Давление в углеводородных резервуарах также может быть очень высоким, порядка нескольких сотен бар, и присутствие H2S даже на относительно низком уровне, порядка 10-100 ppm, порождает парциальное давление от 0,001 до 0,1 бар, достаточное при низком рН, чтобы вызывать явление SSC,если материал труб к этому не приспособлен. Также использование низколегированных сортов стали,сочетающих указанный предел текучести от 862 МПа (125 ksi) или предпочтительней от 965 МПа (140ksi) при хорошей устойчивости к SSC, было бы особенно благоприятным в таких колоннах труб. Именно поэтому была поставлена задача получить низколегированную сталь, имеющую одновременно минимальный указанный предел текучести от 862 МПа (125 ksi) и предпочтительно от 965 МПа(140 ksi) и хорошую устойчивость к SSC, что затруднительно, поскольку хорошо известно, что устойчивость к SSC низколегированных сортов стали понижается по мере того, как повышается их предел текучести. Заявка на патент EP1862561 предлагает низколегированную сталь с повышенным пределом текучести (более либо равным 862 МПа) и отличной устойчивостью к SSC, раскрывая химическую композицию, преимущественно связанную с термической обработкой бейнитного изотермического превращения в диапазоне температур 400-600 С. Для получения низколегированной стали с высоким пределом текучести обычно производят термическую обработку с закаливанием и отпуском при относительно низкой температуре (ниже 700 С) стали,легированной хромом и молибденом Cr-Мо. Однако согласно заявке на патент EP1862561, отпуск при низкой температуре способствует высокой плотности сдвигов и осаждению крупнозернистых карбидов М 23 С 6 на границе зерен, приводя к низкой устойчивости к SSC. Заявка на патент ЕР 1892561 также предлагает повысить устойчивость к SSC путем повышения температуры отпуска для снижения плотности сдвигов и ограничить оседание крупнозернистых карбидов на границе зерен путем ограничения общего содержания хрома и молибдена (Cr+Мо) в количестве от 1,5 до 3%. Но поскольку предел текучести в таком случае может снижаться вследствие повышенной температуры отпуска, в заявке на патент ЕР 1862561 предлагается увеличить содержание углерода С (от 0,3 до 0,6%) в связи с добавлением достаточного количества молибдена Мо и ванадия V (в количестве большем либо равном 0,5% и от 0,05 до 0,3%, соответственно) для оседания чистых карбидов МС. Однако поскольку такое повышение содержания углерода С при классической термообработке (закаливание водой + отпуск) может привести к закалочным трещинам, в заявке на патент EP1862561 предлагается термическая обработка бейнитного изотермического превращения в диапазоне температур 400600 С, позволяющая частично избежать растрескивания во время закаливания водой сортов стали с повышенным содержанием углерода, и вместе с этим избежать смешанных мартенситно-бейнитных структур, считающихся неблагоприятными в отношении устойчивости к SSC в случае более мягкого закаливания, например, в масле. Полученная бейнитная структура (эквивалентная согласно заявке на патент EP1862561 мартенситной структуре, получаемой посредством классической термообработки способом закаливание + отпуск) также имеет повышенный предел текучести (больше либо равный 862 МПа или 125 ksi) вместе с отлич-1 023196 ной устойчивостью к SSC, которая согласно стандартам NACE (Национальной ассоциации инженеровкоррозионистов) по испытанию ТМ 0177 относится к категориям А и D. Однако промышленное внедрение такого бейнитного изотермического превращения предполагает очень точный контроль кинетики проведения обработки, чтобы не вызвать другие превращения (мартенситные или перлитные). Кроме того, в зависимости от толщины трубы, количество используемой для закаливания воды варьируется, что требует установку контроля скорости охлаждения труб для получения однофазной бейнитной структуры. В настоящем изобретении была поставлена цель получить композицию низколегированной стали: способную подвергаться термической обработке для достижения предела текучести большего либо равного 862 МПа (125 ksi) и предпочтительно большего либо равного 965 МПа (140 ksi),устойчивость к SSC которой согласно стандарту NACE по испытанию ТМ 0177 относится к категории А, но при парциальном давлении сероводорода H2S от 0,03 бар является отличной для вышеуказанного уровня предела текучести,и которая не требует промышленной установки для изотермического бейнитного закаливания, в результате чего себестоимость производства бесшовных труб меньше, чем себестоимость производства согласно документу EP1862561. Согласно настоящему изобретению сталь содержит, вес.%: углерод С: 0,3-0,5; кремний Si: 0,1-1; марганец Mn: меньше либо равно 1; фосфор Р: меньше либо равно 0,03; сера S: меньше либо равно 0,005; хром Cr: 0,3-1; молибден Мо: 1-2; вольфрам W: 0,3-1; ванадий V: 0,03-0,25; ниобий Nb: 0,01-0,15; алюминий Al: 0,01-0,1. Остальную часть химической композиции данной стали составляют железо и примеси или остатки,необходимые для процессов производства и отливки стали или образующиеся в результате них. Влияние элементов химической композиции на свойства стали следующее. Углерод: 0,3-0,5%. Присутствие этого элемента необходимо для улучшения закаливаемости стали и позволяет получить требуемые улучшенные механические характеристики. Изобретатели также определили, что повышенное относительное содержание углерода обеспечивает лучшую устойчивость к SSC, хотя причина этому явлению не была найдена. Содержание менее 0,3% позволяет получить желаемый предел текучести (больше либо равный 140 ksi) только при относительно низких температурах отпуска, что неблагоприятно для обеспечения достаточной устойчивости к SSC. Зато, если содержание углерода превосходит 0,5%, с одной стороны, термообработка, в частности мартенситное закаливание, в менее жесткой среде,чем вода, становится трудно управляемой для труб с большой длиной (от 10 до 15 м), и, с другой стороны, количество карбидов, образующихся во время отпуска, становится избыточным и может приводить к ухудшению устойчивости к SSC. Если имеется только оборудование для закаливания водой, будет предпочтительным выбрать содержание углерода ближе к нижнему значению вышеуказанного интервала во избежание растрескивания при закаливании: например, выбрать содержание углерода от 0,32 до 0,38%. Если имеется оборудование для закаливания с помощью жидкости для закаливания, показатель жесткости которой ниже, чем у воды (например, закаливание с помощью масла или закаливание с помощью воды с добавлением полимеров), будет полезно выбрать содержание углерода ближе к верхнему значению вышеуказанного интервала: например, выбрать содержание углерода от 0,38 до 0,46% и предпочтительно содержание углерода от 0,40 до 0,45%. Кремний: от 0,1 до 1%. Кремний является восстанавливающим элементом для жидкой стали. Такой эффект дает содержание по меньшей мере 0,1%. Кремний также противостоит размягчению при отпуске и таким образом способствует повышению устойчивости к SSC. Часто описывается, что при содержании более 0,5% этот элемент приводит к ухудшению устойчивости к SSC. Однако изобретатели установили, что содержаниеSi может достигать 1% без негативного действия на устойчивость к SSC. Поэтому его содержание устанавливают между 0,1 и 1%. Интервал значений находится между 0,5 и 1% и также может представлять интерес в сочетании с другими элементами композиции согласно настоящему изобретению. Марганец: меньше либо равно 1%. Марганец является элементом, который повышает ковкость стали и способствует ее закаливаемости. Однако при содержании более 1% он приводит к нежелательным для устойчивости к SSC скоплениям. Поэтому его максимальное содержание устанавливают как 1% и предпочтительно 0,5%. Во избежа-2 023196 ние проблем с ковкостью (пережог) его минимальное содержание предпочтительно устанавливают как 0,2%. Фосфор: меньше либо равно 0,03% (примесь). Фосфор является примесью, которая снижает устойчивость к SSC посредством своего скопления на границах зерен. Поэтому его содержание ограничивают до 0,03%. Сера: меньше либо равно 0,005% (примесь). Сера является примесью, которая образует включения, неблагоприятные для устойчивости к SSC и которые также могут подвергаться сегрегированию на границах зерен. Ее влияние становится заметным при содержании более 0,005%. Поэтому ее содержание ограничивают до 0,005% и предпочтительно на предельно низком уровне, таком как 0,003%. Хром: от 0,3 до 1%. Хром является элементом, полезным для улучшения закаливаемости и механических характеристик стали и увеличения устойчивости к SSC. Поэтому его минимальное содержание устанавливают как по меньшей мере 0,3%. Тем не менее, его содержание не должно превышать 1%, чтобы избежать ухудшения устойчивости к SSC. Поэтому его содержание ограничивают между 0,3 и 1%. Предпочтительно нижние и верхние пределы составляют соответственно 0,3 и 0,8%, а еще предпочтительнее от 0,4 до 0,6%. Молибден: от 1 до 2%. Молибден является элементом, полезным для улучшения закаливаемости стали, и он также позволяет увеличить температуру отпуска стали. Изобретатели установили особенно благоприятное влияние молибдена Мо при содержании больше либо равном 1%. Однако, если содержание этого элемента превышает 2%, он может после отпуска способствовать формированию крупнозернистых соединений, которые ухудшают устойчивость к SSC. Поэтому его содержание ограничивают между 1 и 2%. Предпочтительно диапазон значений составляет между 1,2 и 1,8%, и более предпочтительно между 1,3 и 1,7%. Вольфрам: от 0,3 до 1%. Также как и молибден, вольфрам является элементом, который улучшает закаливаемость и механическую прочность стали. Согласно настоящему изобретению это важный элемент, позволяющий не только допускать значительное содержание молибдена Мо без осаждения крупнозернистых карбидов М 23 С 6 и кси-карбидов во время отпуска, а напротив, способствовать выпадению мелкозернистого и однородного осадка микрокарбидов (МС), ограничивая их рост благодаря своему низкому коэффициенту диффузии. Благодаря своему воздействию вольфрам также позволяет увеличить содержание молибдена для повышения температуры отпуска, а, следовательно, снизить плотность сдвигов и повысить устойчивость кSSC. С этой целью его содержание должно быть по меньшей мере 0,3%. Однако при содержании более 1% он уже не оказывает нужного эффекта. Это происходит потому, что содержание молибдена Мо находится в пределах от 0,3 до 1%. Предпочтительные нижний и верхний пределы соответственно составляют 0,4 и 0,7%. Ванадий: от 0,03 до 0,25%. Как и молибден, ванадий является полезным элементом для улучшения устойчивости к SSC, образуя мелкозернистые микрокарбиды МС, позволяющие повышать температуру отпуска стали. Для эффективности он должен присутствовать в количестве по меньшей мере 0,03%. Однако избыточное осаждение его карбидов может сделать сталь хрупкой. Поэтому его содержание ограничивают до 0,25%. Изобретатели установили взаимную зависимость элементов ниобия Nb и ванадия V. Когда содержание ниобия Nb относительно низкое (0,01-0,03%), диапазон предпочтительных значений содержания ванадия V составляет между 0,1 и 0,25%, более предпочтительно между 0,1 и 0,2%. Ниобий: от 0,01 до 0,15%. Ниобий является добавочным элементом, который образует с углеродом и азотом карбонитриды,скрепляющее действие которых эффективно способствует уменьшению зерен при аустенизации. При обычных температурах аустенизации карбонитриды частично растворяются, и ниобий имеет отверждающее действие (или замедляет размягчение) вследствие того, что осаждение карбонитридов при отпуске меньше, чем при использовании ванадия. Напротив, нерастворенные карбонитриды скрепляют связи аустенитных зерен во время аустенизации и позволяют таким образом получить перед закаливанием очень мелкое аустенитное зерно, что оказывает очень благоприятное действие на предел текучести и устойчивость к SSC. Изобретатели также считают, что этот эффект уменьшения аустенитного зерна возрастает благодаря выполнению двойного закаливания. Чтобы действие ниобия было эффективным, этот элемент должен присутствовать к количестве по меньшей мере 0,01%. Однако при содержании более 0,15% образуется слишком большое количество карбонитридов ниобия Nb, и они относительно крупнозернистые, что неблагоприятно для устойчивости к SSC. Поскольку содержание ванадия V является относительно высоким (0,1-0,25%), диапазон предпочтительных значений содержания ниобия Nb составляет между 0,01% и 0,03%. Ванадий + 2 ниобия: альтернативно в количестве от 0,10 до 0,35%. Изобретатели установили совместное влияние элементов ванадия V и ниобия Nb на задержку при отпуске и, следовательно, на устойчивость к SSC. Можно добавить больше ниобия Nb, когда содержание ванадия V относительно низкое (около 0,04%), и наоборот (эффект баланса между этими элементами). Чтобы выявить взаимное влияние ниобия Nb и ванадия V, изобретатели альтернативно ввели ограничение по содержанию на сумму V+2Nb, которое может составлять от 0,10 до 0,35%, предпочтительно от 0,12 до 0,30%. Алюминий: от 0,01 до 0,1%. Алюминий является мощным восстановителем стали, и его присутствие также оказывает благоприятное воздействие на десульфурацию стали. Для этого его добавляют в количестве 0,01%. Однако при содержании более 0,1%, с одной стороны, он уже не оказывает значительного благоприятного влияния на восстановление и десульфурацию, и, с другой стороны, он может образовывать крупнозернистые и вредные нитриды алюминия. Поэтому верхний предел содержания алюминия Al устанавливают равным 0,1%. Нижний и верхний пределы соответственно составляют 0,01 и 0,05%. Титан: (примесь). Содержание титана Ti более 0,01% способствует осаждению нитридов титана TiN в жидкой фазе стали и может приводить к образованию крупнозернистого осадка TiN, неблагоприятного для устойчивости к SSC. Содержание титана Ti меньшее либо равное 0,01% может находиться в примесях, связанных с обработкой жидкой стали и не является результатом преднамеренного добавления. По мнению изобретателей настолько низкое его содержание совсем не оказывает нежелательного воздействия на устойчивость к SSC при незначительном содержании азота (в количестве меньшем либо равном 0,01%). Предпочтительно, чтобы максимальное содержание титана Ti в примесях составляло до 0,005%. Азот: (примесь). Содержание азота более 0,01% способно снизить устойчивость к SSC стали. Таким образом, его содержание предпочтительно должно составлять менее 0,01%. Бор: примесь. Этот элемент, будучи активным по отношению к азоту, чрезвычайно улучшает закаливаемость, поскольку он растворяется в стали. Для достижения этого эффекта необходимо добавить бор в пропорции по меньшей мере 10 ч./млн(10-4%). Микролегированные стали, содержащие бор, обычно содержат титан для того, чтобы азот удерживался в виде соединений титана TiN, и бор оставался в свободном виде. Изобретатели в ходе настоящего изобретения определили, что для сортов стали с очень высоким пределом текучести, которые должны быть устойчивыми к SSC, добавление бора в сталь согласно изобретению не является обязательным, а может быть даже нежелательным. Таким образом, в стали согласно настоящему изобретению бор присутствует в форме примеси. Пример варианта осуществления Два лабораторных образца в виде расплавленной массы стали согласно настоящему изобретению по 100 кг каждый, обозначенные как А и В, были подготовлены, а затем сформованы путем горячей прокатки в полосы шириной 160 мм и толщиной 12 мм. Для сравнения также была подготовлена и преобразована в полосы, подобные образцам А и В, лабораторная расплавленная масса, обозначенная как С, с композицией вне диапазона настоящего изобретения. Табл. 1 показывает химическую композицию изделия (плоского проката) из трех испытываемых расплавленных масс (все % являются весовыми). Таблица 1 Пример для сравнения. Образцы А и В содержат большое количество ванадия V и маленькое количество ниобия Nb, а образец С - количество этих элементов, взятое в обратной пропорции. Образец В является вариантом образца А с более низким содержанием углерода С и кремния Si. Образец С не содержит вольфрам W, добавку титана Ti и бора. Образец А подвергли дилатомерическим исследованиям для определения точек превращения с температурной остановкой при нагреве Ac1 и Ас 3, температур мартенситного превращения Ms и Mf и критической скорости мартенситного закаливания.Ac1=765C, Ac3=880C, Ms= 330C, Mf= 200C. Точка Ac1 является более высокой и позволяет осуществлять отпуск при более высокой температу-4 023196 ре. Структура, полученная со скоростью охлаждения 20 С/с, является полностью мартенситной и содержит 15% бейнита при скорости охлаждения 7 С/с. Критическая скорость мартенситного закаливания,таким образом, составляет примерно 10 С/с. Табл. 2 показывает значения предела текучести Rp0,2 и механической прочности на разрыв Rm, полученные для полос разных образцов после термообработки путем двойного закаливания и отпуска. Выполняют две операции закаливания при температурах около 950 С для того, чтобы лучше уточнить размер аустенитных зерен, и отпуск между двумя операциями закаливания, чтобы избежать возникновения закалочных трещин между этими операциями. Конечный отпуск осуществляют между 680 и 730 С для образцов А-С для получения значения предела текучести, большего либо равного 965 МПа (140 ksi). Таблица 2 Пример для сравнения. ТЕ = температура воды; R = отпуск. Значения механической прочности Rm очень близки к значениям предела текучести (соотношениеRp0,2/Rm близко к 0,95), что благоприятно для устойчивости к SSC. Вероятно желательно, чтобы значение Rm было меньше либо равно 1150 МПа, предпочтительно от 1120 до 1100 Мпа, для улучшения устойчивости к SSC. Размер аустенитных зерен перед второй операцией закаливания измерили, и табл. 3 показывает полученные результаты. Таблица 3 Пример для сравнения. Во всех случаях зерна являются очень мелкими, и такой размер зерен, возможно, получается в результате благоприятного воздействия двойного закаливания. Табл. 4 показывает средние значения трех проверок твердости по Роквеллу С (HRc), выполненных на образцах, прошедших обработку согласно табл. 2, на трех различных участках: возле каждой из поверхностей и в толще полосы на половину ее толщины. Таблица 4 Пример для сравнения. Отмечается незначительное отличие в твердости в толще полосы (всего на 1 HRc), что свидетельствует о мартенситном закаливании по всей толщине полосы. Максимальные значения в таблице приближены к значению порядка 35 HRc, и максимальное значение, составляющее 36 HRc, может быть желательным для улучшения устойчивости к SSC. Табл. 5 показывает средние значения результатов испытаний на ударную вязкость по Шарпи В при низкой температуре (-20 и -40 С) для проб, взятых в продольном направлении полос образца А, обработанного согласно табл. 2. Таблица 5 Все полученные значения превышают 27 Дж (соответствующее значение энергии согласно стандарту API 5CT) при -40 С. Табл. 6 показывает результаты исследования для оценки устойчивости к SSC по категории А согласно стандарту NACE TM0177. Испытуемые образцы представлены в виде проб цилиндрической формы, взятых путем вытягивания с помощью трубки в продольном направлении из толщи прокатных полос, обработанных согласно табл. 2 и прошедших механическую обработку согласно категории А стандарта NACE TM0177. Используемая в исследовании закалочная ванна принадлежит к типу EFC 16 (по стандартам Европейской федерации по коррозии). Водный раствор получают из 5% хлорида натрия (NaCl) и 0,4% ацетата натрия (CH3COONa) с непрерывной продувкой газовой смесью 3% H2S/97% СО 2 при 24 С (3 С) и доводят до рН 3,5 с помощью соляной кислоты (HCl). Устанавливают нагрузку, составляющую 85% от известного минимального предела текучести(SMYS), т.е. 85% от 965 МПа, что составляет 820 МПа. Три образца испытывают при одинаковых условиях испытания с учетом разброса, свойственного этому типу исследования. Устойчивость к SSC оценивается как хорошая (обозначение О) при отсутствии трещин по меньшей мере в двух пробах по истечении 720 ч, и как плохая (обозначение X) если появляется трещина ранее 720 ч в калиброванной части по меньшей мере двух проб из трех испытуемых. Исследование образца А было продублировано. Таблица 6 Пример для сравнения;исследование продублировано. Результаты, полученные для образцов стали А и В согласно настоящему изобретению, прошедших обработку при 1005 и 1010 МПа, исследуют по сопоставлению их с результатами для образца стали С,обработанного при МПа. Сталь согласно настоящему изобретению, в частности, предусматривает применение в изделиях,предназначенных для разведки и разработки углеводородных месторождений, таких как обсадные трубы(обсадные колонны), трубы для добычи (насосно-компрессорные трубы), трубы для подводных нагнетательных трубопроводов (стояки), бурильные трубы, буровые штанги, ударные буровые штанги или другие сопутствующие изделия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Низколегированная сталь с повышенным коэффициентом текучести и высокой устойчивостью к образованию трещин под действием нагрузки, обусловленной присутствием сульфидов, отличающаяся тем, что содержит, вес.%: углерод С: 0,3-0,5; кремний Si: 0,1-1; марганец Mn: меньше либо равно 1; фосфор Р: меньше либо равно 0,03; сера S: меньше либо равно 0,005; хром Cr: 0,3-1; молибден Мо: 1-2; вольфрам W: 0,3-1; ванадий V: 0,03-0,25; ниобий Nb: 0,01-0,15; алюминий Al: 0,01-0,1,остальную часть химической композиции данной стали составляют железо Fe и примеси или остатки, необходимые для процессов производства и отливки стали или образующиеся в результате них. 2. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней углерода С составляет между 0,32 и 0,38%. 3. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней углерода С составляет между 0,40 и 0,45%. 4. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней марганцаMn составляет между 0,2 и 0,5%. 5. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней хрома Cr составляет между 0,3 и 0,8%. 6. Сталь по п.1, отличающаяся тем, что содержание в ней молибдена Мо составляет между 1,2 и 1,8%. 7. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней вольфрамаW составляет между 0,4 и 0,7%. 8. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней ванадия V составляет между 0,1 и 0,25% и что содержание в ней ниобия Nb составляет между 0,01 и 0,03%. 9. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней V+2Nb составляет между 0,10 и 0,35%. 10. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней примеси титана Ti меньше либо равно 0,005%. 11. Сталь по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что содержание в ней примеси азота N меньше либо равно 0,01%. 12. Трубное изделие для углеводородных скважин, изготовленное из стали по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно проходит термическую обработку путем закаливания и отпуска, благодаря чему его предел текучести оказывается большим либо равным 862 МПа (125 ksi). 13. Изделие по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно проходит термическую обработку путем закаливания и отпуска, благодаря чему его предел текучести оказывается большим либо равным 965 МПа (140 ksi). 14. Изделие по п.12 или 13, отличающееся тем, что его термическая обработка включает две операции по закаливанию.
МПК / Метки
МПК: C22C 38/22, C22C 38/02, C22C 38/04, C22C 38/24, C22C 38/26, C22C 38/12
Метки: действием, трещин, сульфидами, сталь, образованию, низколегированная, текучести, повышенным, нагрузки, вызываемой, пределом, высокой, устойчивостью
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-23196-nizkolegirovannaya-stal-s-povyshennym-predelom-tekuchesti-i-vysokojj-ustojjchivostyu-k-obrazovaniyu-treshhin-pod-dejjstviem-nagruzki-vyzyvaemojj-sulfidami.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Низколегированная сталь с повышенным пределом текучести и высокой устойчивостью к образованию трещин под действием нагрузки, вызываемой сульфидами</a>
Предыдущий патент: Полипропиленовая пленка с вспомогательным элементом для открывания
Следующий патент: Способ очистки реакционной смеси, содержащей [18f]флутеметамол
Случайный патент: Устройство для крепления лестницы