BRPI1012568B1 - aço de baixa liga com alto limite de escoamento e alta resistência à fratura sob tensão na presença de sulfeto, produto feito de aço, tubulação de revestimento, tubulação de produção, tubo ascendente, coluna de perfuração e colar de perfuração - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para " AÇO DE BAIXA LIGA COM ALTO LIMITE DE ESCOAMENTO E ALTA RESISTÊNCIA À FRATURA SOB TENSÃO NA PRESENÇA DE SUL-FETO, PRODUTO FEITO DE AÇO, TUBULAÇÃO DE REVESTIMENTO, TUBULAÇÃO DE PRODUÇÃO, TUBO ASCENDENTE, COLUNA DE PERFURAÇÃO E COLAR DE PERFURAÇÃO".
[001] A invenção refere-se a aços de baixa liga com um alto limite de escoamento que têm excelente comportamento de fratura sob tensão na presença de sulfeto. Em particular, a invenção é de aplicação para produtos tubulares de poços de hidrocarbonetos contendo sulfeto de hidrogênio (H2S).
[002] Explorar e desenvolver poços de hidrocarbonetos cada vez mais profundos que são submetidos a pressões cada vez mais altas e em ambientes cada vez mais corrosivos, em particular quando carregados com sulfeto de hidrogênio, significa que a necessidade de usar tubos de baixa liga tanto com alto limite de escoamento quanto com alta resistência à fratura sob tensão na presença de sulfeto está sempre crescendo.
[003] A presença de sulfeto de hidrogênio, (H2S), é responsável por uma forma perigosa de fratura em aços de baixa liga com alta resistência à tração que é conhecida como SSC (fratura sob tensão na presença de sulfeto) que pode afetar tanto a tubulação de revestimento quanto a tubulação de produção, tubos ascendentes ou tubos de perfuração e produtos associados. O sulfeto de hidrogênio é também um gás que é fatal para o ser humano em doses de poucas dezenas de partes por milhão (ppm). A resistência à fratura sob tensão na presença de sulfeto é, portanto, de particular importância para companhias de petróleo, uma vez que é de importância para a segurança tanto do pessoal quanto do equipamento.
[004] As últimas décadas viram o desenvolvimento sucessivo de aços de baixa liga que são altamente resistentes ao H2S com limites de elasticidade mínimos especificados, que estão ficando mais altos: 552 MPa (80 ksi), 621 MPa (90 ksi), 655 MPa (95 ksi), e mais recentemente 758 MPa (110 ksi).
[005] Os poços de hidrocarbonetos atuais atingem profundidades de vários milhares de metros e o peso dos cordões de tubo tratados para níveis padrão de resistência à tração é, portanto, muito alto. Além disso, as pressões nos reservatórios de hidrocarbonetos podem ser muito altas, da ordem de várias centenas de bares, e a presença de H2S, ainda que em níveis relativamente baixos, da ordem de 10 a 100 ppm, resulta em pressões parciais da ordem de 0,1 a 10 kPa (0,001 a 0,1 bar), que são suficientes quando o pH é baixo para provocar o fenômeno das SSC se o material dos tubos não for adequado. Em adição, o uso de aços de baixa liga combinando um limite de escoamento mínimo especificado de 862 MPa (125 ksi) com boa resistência à fratura sob tensão na presença de sulfeto seria particularmente bem vindo em tais cordões.
[006] Por essa razão, procura-se obter um aço de baixa liga com tanto um limite de escoamento especificado mínimo de 862 MPa (125 ksi) quanto bom comportamento de SSC, o que é difícil, uma vez que, como é bem sabido, a resistência à SSC de aços de baixa liga reduz à medida que seu limite de escoamento aumenta.
[007] O pedido de patente EP-1 862 561 propõe um aço de baixa liga com alto limite de escoamento (862 MPa ou mais) e excelente resistência à SSC, descrevendo uma composição química que está vantajosamente associada com um tratamento térmico de transformação bainítica isotérmica na faixa de temperaturas de 400-600°C.
[008] Para se obter um aço de baixa liga com um alto limite de escoamento, é bem conhecido executar-se um um tratamento térmico de têmpera e revenimento a uma temperatura relativamente baixa (menos de 700Ό) em um aço de liga Cr-Mo. Entretanto, de acordo com o pedido de patente EP-1 862 561, um revenimento a baixa temperatura encoraja uma alta densidade de discordâncias e a precipitação de carbonetos M23C6 brutos nos contornos de grão, resultando em um comportamento de SSC pobre. O pedido de patente EP-1 862 561 propõe então melhorar a resistência à SSC pelo aumento da temperatura de revenido para reduzir a densidade de discordâncias e limitar a precipitação de carbonetos brutos nos contornos de grão pela limitação do teor da ligação (Cr+Mo) a um valor na faixa de 1,5% a 3%. Entretanto, uma vez que há então o risco de que o limite de escoamento do aço cairá devido à alta temperatura de revenimento, o pedido de patente EP-1 862 561 propõe aumentar o teor de C (entre 0,3% e 0,6%) associado com a adição suficiente de Mo e V (respectivamente 0,05% e 0,3% a 0,5% ou mais) para precipitar carbonetos finos MC.
[009] Entretanto, há então o risco de que tal aumento no teor de C provocará trincas de têmpera com os tratamentos térmicos convencionais (têmpera a água + revenimento) que são aplicados, e então o pedido de patente EP-1 862 561 propõe um tratamento térmico de transformação bainítica isotérmica na faixa de temperaturas de 400-600Ό que permite evitar fraturas durante o resfriamento brusco a água dos aços com altos teores de carbono e também de estruturas mistas martensita-bainita que são consideradas prejudiciais para a SSC no caso de uma têmpera mais leve, por exemplo, com óleo.
[0010] A estrutura bainítica obtida (equivalente, de acordo com a EP-1 862 561, à estrutura martensítica obtida pelos tratamentos convencionais de têmpera + revenimento) tem um alto limite de escoamento (862 MPa ou mais ou 125 ksi) associado com excelente comportamento de SSC testado usando-se o método NACE TM0177 A e D (National Association of Corrosion Engineers).
[0011] Entretanto, o uso industrial de tal transformaçãpo bainítica isotérmica requer um controle muito rigoroso da cinética dos tratamentos de modo que outras transformações (martensíticas ou perlíticas) não sejam desencadeadas. Além disso, dependendo da espessura do tubo, a quantidade de água usada para a têmpera varia, o que significa que a monitoração tubo-a-tubo das taxas de resfriamento é necessária para obter uma estrutura bainítica monofásica.
[0012] O objetivo da presente invenção é produzir uma composição de aço de baixa liga: • que possa ser tratada termicamente para produzir um limite de escoamento de 862 MPa (125 ksi) ou mais; • com uma resistência à SSC, testada usando a especificação NACE TM0177 método A e D mas com pressão parcial de H2S de 0,03 bares (método A) e 0,1 bar ou 1 bar (método D), que seja excelente especialmente nos limites de elasticidade indicados acima; • e que não requeira instalação industrial de uma têmpera bainítica, significando que os custos de produção para tubos sem costura sejam menores que aqueles associados ao pedido EP-1 862 651.
[0013] De acordo com a invenção, o aço contém, em % em peso: C: 0,3% a 0,5% Si: 0,1% a 0,5% Mn: 0,1% a 1% P: 0,03% ou menos S: 0,005% ou menos Cr: 0,3% a 1,5% Mo: 1,0% a 1,5% Al: 0,01% a 0,1% V: 0,03% a 0,06% Nb: 0,04% a 0,15% Ti: no máximo 0,015% N: 0,01% ou menos [0014] O restante da composição química desse aço é constituído de ferro e impurezas ou residuais resultantes de, ou necessários para, a produção do aço e o processo de lingotamento.
[0015] A figura 1 é um diagrama representando a variação no fator de intensidade de tensão K1SSC em função do limite de escoamento YS de espécimes de aço de acordo com a invenção e fora da invenção (testes comparativos).
[0016] A figura 2 é um diagrama representando a variação no fator de intensidade de tensão K1SSC em função da dureza média HRc dos espécimes de aço de acordo com a invenção e fora da invenção (testes comparativos).
IMPLEMENTAÇÕES DA INVENÇÃO
[0017] A influência dos elementos da composição química nas propriedades do aço é como segue: CARBONO: 0,3% a 0,5% [0018] A presença desse elemento é vital para melhorar a tempe-rabilidade do aço e permitir que as desejadas características mecânicas de alta performance sejam obtidas. Um teor de menos de 0,3% não poderia produzir o limite de escoamento desejado (125 ksi ou mais) após um revenimento prolongado. Por outro lado, se o teor de carbono exceder 0,5%, a quantidade de carbonetos formados resultaria na deterioração da resistência à SSC. Por essa razão, o limite superior é fixado em 0,5%. A faixa preferida é 0,3% a 0,4%, mais preferivelmente 0,3% a 0,36%. SILÍCIO: 0,1% a 0,5% [0019] O silício é um elemento que desoxida aço líquido. Ele também combate o amolecimento no revenimento e assim contribui para melhorar a resistência à SSC. Ele pode estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,1% para ter esse efeito. Entretanto, acima de 0,5%, ele resulta na deterioração da resistência à SSC. Por essa ra- zão, seu teor é fixado entre 0,1% e 0,5%. A faixa preferida é 0,2% a 0,4%. MANGANÊS: 0,1% a 1% [0020] Manganês é um elemento que se liga ao enxofre e que melhora a capacidade de forjamento do aço e favorece sua temperabili-dade. Ele deve estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,1% para ter esse efeito. Entretanto, em mais de 1% ele dá origem a segregações prejudiciais à resistência à SSC. Por essa razão, seu teor é fixado entre 0,1% e 1%. A faixa preferida é 0,2% a 0,5%. FÓSFORO: 0,03% ou menos (impureza) [0021] O fósforo é um elemento que degrada a resistência à SSC pela segregação nos contornos de grão. Por essa razão, seu teor é limitado a 0,03% ou menos, e preferivelmente a um nível extremamente baixo. ENXOFRE: 0,005% ou menos (impureza) [0022] O enxofre é um elemento que forma inclusões que são prejudiciais à resistência à SSC. O efeito é particularmente substancial acima de 0,005%. Por essa razão seu teor é limitado a 0,005% e preferivelmente a um nível extremamente baixo, por exemplo, 0,003% ou menos. CROMO: 0,3% a 1,5% [0023] O cromo é um elemento que é útil para melhorar a tempe-rabilidade e a resistência do aço e aumentar sua resistência à SSC. Ele deve estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,3% para produzir esses efeitos e não deve exceder 1,5% para evitar a deterioração da resistência à SSC. Por essa razão, seu teor é fixado entre 0,3% e 1,5%. A faixa preferida está na faixa de 0,6% a 1,2%, mais preferivelmente na faixa de 0,8% a 1,2%. MOLIBDÊNIO: 1% a 1,5% [0024] Molibdênio é um elemento útil para melhorar a temperabili- dade do aço e permite aumentar a temperatura do revenimento do aço para um dado limite de escoamento. Os inventores observaram um efeito particularmente favorável para teores de Mo de 1 % ou mais. Entretanto, se o teor de molibdênio exceder 1,5%, ele tende a favorecer a formação de compostos brutos após estender o revenimento para o detrimento da resistência à SSC. Por essa razão seu teor é fixado entre 1% e 1,5%. A faixa preferida está entre 1,1% e 1,4%, mais preferivelmente entre 1,2% e 1,4%. ALUMÍNIO: 0,01% a 0,1% [0025] O alumínio é um poderoso desoxidante do aço e sua presença também encoraja a dessulfuração do aço. Ele deve estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,01% para ter seu efeito. Entretanto, esse efeito fica estagnado além de 0,1%. Por essa razão, seu limite superior é fixado em 0,1%. A faixa preferida é 0,01% a 0,05%. VANÁDIO: 0,03% a 0,06% [0026] Como o molibdênio, o vanádio é um elemento que forma microcarbonetos muito finos, MC, que permite atrasar o revenimento do aço e assim aumentar a temperatura de revenimento para um dado limite de escoamento, ele é portanto um elemento útil na melhoria da resistência à SSC. Ele deve estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,03% (microliga) para ter esse efeito. Entretanto, ele tende a fragilizar o aço e os inventores observaram uma influência prejudicial na SSC de aços com alto limite de escoamento (mais de 125 ksi para teores acima de 0,05%). Por essa razão, seu teor é fixado para entre 0,03% e 0,06%. A faixa preferida está entre 0,03% e 0,05%. NIÓBIO: 0,04% a 0,15% [0027] O nióbio é um elemento microligante que forma carbonitre-tos juntamente com o carbono e o nitrogênio. Nas temperaturas comuns de austenitização, os carbonitretos se dissolvem apenas muito levemente e o nióbio tem apenas um pequeno efeito endurecedor na revenimento. Em contraste, carbonitretos não dissolvidos efetivamente ancoram nos contornos de grão austeníticos durante a austenitização, permitindo assim que um grão austenítico muito fino seja produzido antes da têmpera, o que tem um efeito altamente favorável no limite de escoamento e na resistência à SSC. Os inventores também acreditam que esse efeito de refino do grão austenítico é aumentado por uma operação de revenimento dupla. Para o efeito de refino de nióbio ser expresso, esse elemento deve estar presente em uma quantidade de pelo menos 0,04%. Entretanto, esse efeito é estagnado acima de 0,15%. Por essa razão, seu limite superior é fixado em 0,15%. A faixa preferida é 0,06% a 0,10%. TITÂNIO: 0,015% ou menos [0028] Um teor de Ti de mais de 0,015% favorece a precipitação de nitretos de Ti, TiN, na fase líquida do aço e resulta na formação de precipitados de TiN angulares brutos que são prejudiciais para a resistência à SSC. Teores de Ti de 0,015% ou menos podem resultar da produção de aço líquido (constituindo impurezas ou residuais) e não da adição deliberada e, de acordo com os inventores, não têm efeito prejudicial para teores de nitrogênio limitados. De forma similar ao nióbio, ele pode ancorar nos contornos de grão austeníticos durante a austenitização embora tal efeito não seja útil uma vez que o nióbio é adicionado com esse propósito. Por essa razão, o teor de Ti é limitado a 0,015% e preferivelmente é mantido em menos de 0,005%. NITROGÊNIO: 0,01% ou menos (impureza) [0029] Um teor de nitrogênio de mais de 0,01% reduz a resistência à SSC do aço, esse elemento formando precipitados nitreto muito finos com vanádio e titânio que, entretanto, são fragilizantes. Assim, ele está preferivelmente presente em uma quantidade de menos de 0,01%. BORO: não adicionado [0030] Esse elemento ávido por nitrogênio melhora enormemente a temperabilidade quando está dissolvido no aço em quantidades de poucas ppm (10'4%).
[0031] Aços microligados ao boro geralmente contêm titânio para aglutinar nitrogênio na forma de compostos de TiN e deixar o boro disponível.
[0032] Um teor eficaz de boro pode ser definido como segue: Beff = max(0; B-max(0;10(N/14-Ti/48))) [0033] As funções max ( ) foram introduzidas para evitar teores efetivos de boro e quantidade de nitrogênio ligado na forma de TiN negativos, que não teriam significado físico.
[0034] No caso da presente invenção, os inventores descobriram que para aços com um limite de escoamento muito alto que devam ser resistentes à SSC, a adição efetiva de boro não foi útil ou poderia ser prejudicial.
[0035] O teor efetivo de boro é, portanto, preferivelmente selecionado para ser 0,0003% ou menos, sendo altamente preferível que seja igual a 0.
EXEMPLO DE UMA MODALIDADE
[0036] Foram fornecidos os produtos de doze lingotamentos de aço (referências A a L).
[0037] Os lingotamentos A a F e J a L foram lingotamentos industriais enquanto os lingotamentos G a I foram lingotamentos experimentais de umas poucas centenas de kg cada.
[0038] Os lingotamentos A a D e J a L tiveram composições químicas que estavam de acordo com a invenção, enquanto os lingotamentos E a I foram exemplos comparativos que estavam fora da invenção.
[0039] A Tabela 1 abaixo lista a composição dos lingotamentos testados (teores expressos em percentual em peso).
Tabela 1: Composição química dos lingotamentos * exemplo comparativo; teores fora da invenção ** ND para o elemento S significa um teor de 0,0011% ou menos e para o elemento B significa um teor de 0,0003% ou menos.
[0040] Note as baixas concentrações de oxigênio total (0T) no aço da invenção.
[0041] Barras dos lingotamentos A a G e J a L foram transformadas por laminação a quente em tubos sem costura definidos pelo seu diâmetro externo e sua espessura. Tubulações de revestimento com uma espessura de aproximadamente 15 mm foram obtidas bem como discos com espessura de 30 mm (estoque de acoplamento) para acoplar as mencionadas tubulações de revestimento.
[0042] Foi distinguido entre vários produtos de um único lingota-mento por um índice numérico (por exemplo, J1, J2, J3).
[0043] Os lingotamentos Hei, que estavam fora da presente invenção, foram laminados a quente em chapas com 27 mm de espessura.
[0044] Todos esses produtos (tubos, chapas) foram tratados ter-micamente por têmpera a água (óleo nos casos dos tubos do lingota-mento A) entre 900Ό e 940*€ e revenidos próximo de 700*0 para produzir um limite de escoamento de 862 MPa (125 ksi) ou mais. Várias operações sucessivas de têmpera (2 ou 3) foram empregadas, em particular para refinar o tamanho do grão. Dependendo do caso, um revenimento pode ser executada entre duas operações de têmpera para evitar a geração de trincas entre as mencionadas operações.
[0045] Após a têmpera, os tubos da invenção tiveram uma estrutura substancialmente inteiramente martensítica (possivelmente com traços de bainita) conforme confirmado por exames micrográficos das medições de dureza efetuadas no estado conforme temperado na Tabela 2 abaixo.
Tabela 2: Medições de dureza HRc após dupla têmpera com áaua [0046] A produção de uma estrutura puramente martensítica para o aço da invenção foi também corroborada por sua curva de capacidade de endurecimento (Jominy). Para o aço da invenção, a curva foi plana, a aproximadamente 53 HRc até uma distância de 15 mm da extremidade temperada do espécime. Foi estimado que tal temperabili-dade poderia permitir a obtenção de uma estrutura inteiramente martensítica para um tubo de 50 mm temperado com água (têmpera interna e externa).
[0047] O tamanho dos grãos de austenita obtidos para os tubos de aço da invenção foi muito fino: 11 a 12 para tubos de revestimento B1, C1, D1; 12 com uns poucos grãos mais grosseiros para o estoque de acoplamento B2, C2, D2 (medidas de acordo com as especificações ASTM E112).
[0048] A Tabela 3 indica as características dimensionais dos pro- dutos bem como o limite de escoamento e a resistência à ruptura obtidos após o tratamento térmico do aço da invenção. Os valores obtidos para o limite de escoamento estão distribuídos entre 865 e 959 MPa (125 a 139 ksi).
[0049] Os valores médios para os lingotamentos de aços da invenção e fora da invenção foram respectivamente 906 e 926 MPa (131 e 134 MPa) e não foram significativamente diferentes.
Tabela 3: Propriedades de tensão após o tratamento térmico * exemplo comparativo ** WQ = têmpera a água; OQ = têmpera a óleo; T = revenimento TESTE DE TRAÇÃO SSC UNIAXIAL
[0050] As Tabelas 4 e 5 mostram os resultados dos testes para determinar a resistência à SSC usando o método A da especificação NACE TM0177 mas com um teor reduzido de H2S (3%) na solução do teste.
[0051] Os espécimes de tração foram espécimes de tensão cilín- dricos tomados longitudinalmente na metade da espessura dos tubos (ou chapas) mostrados na Tabela 3 e usinados de acordo com o método A da especificação NACE TM0177.
[0052] O banho de teste usado foi do tipo EFC 16 (European Fe-deration of Corrosion). Foi composto de 5% de cloreto de sódio (NaCI) e 0,4% de acetato de sódio (CH3COONa) com uma mistura gasosa 3% H2S / 97% C02 borbulhada continuamente a 24Ό (± 3Ό) e ajustado para um pH de 3,5 usando-se ácido clorídrico (HCI) de acordo com a norma ISO 15156.
[0053] A tensão de carga foi fixada em uma dada porcentagem X do limite de escoamento mínimo especificado (SMYS), isto é, X% de 862 MPa. Três espécimes foram testados sob as mesmas condições de teste para levar em conta a dispersão relativa desse tipo de teste.
[0054] A resistência SSC foi julgada ser boa na ausência de ruptura dos três espécimes após 720 h (resultado = 3/3) e insuficiente ou pobre se a ruptura ocorreu antes de 720 h na porção calibrada de pelo menos um espécime dos três corpos de prova (resultado = 0/3,1/3 ou 2/3).
[0055] A tensão de carga foi fixada em 85% do limite de escoamento mínimo especificado (SMYS), isto é, 733 MPa (106 ksi) para os testes da Tabela 4.
[0056] Os resultados obtidos para todas as referências de aço de acordo com a invenção (A a D e J, L) bem como para o aço comparativo F foram bons; os dos aços E e I foram inferiores.
[0057] Foi observado que a espessura dos tubos não tem qualquer influência (compare B1/B2, C1/C2 e D1/D2).
Tabela 4 - SSC Método de teste A. 85% SMYS * exemplo comparativo [0058] A tensão de carga foi fixada em 90% do limite de escoamento mínimo especificado (SMYS), isto é, 775 MPa (113 ksi) para os testes da Tabela 5.
[0059] Os resultados obtidos para todos os aços de acordo com a invenção (A a D e J3 a L) bem como para o aço comparativo F foram excelentes; o do aço J1 foi limitado (1 ruptura imediatamente antes das 720 h); os dos aços comparativos G e H foram notavelmente pobres (tempo para ruptura entre 187 e 370 h).
Tabela 5 - SSC Método de teste A. 90% SMYS
* exemplo comparativo TESTES K1SSC
[0060] Os espécimes de teste foram espécimes com entalhes Chevron DCB (viga cantilever dupla) tirados dos tubos mostrados na Tabela 3 na direção longitudinal na metade da espessura e usinados de acordo com a especificação NACE TM0177 método D.
[0061] O banho de teste usado na primeira série de testes foi uma solução aquosa composta de 50g/l de cloreto de sódio (NaCI) e 4 g/l de acetato de sódio (CH3COONa) saturado com H2S antes do teste por borbulhação através de uma mistura de 10% de H2S/90% de gás C02 à pressão atmosférica e a 24Ό (± 1,7Ό) e ajustado para um pH de 3,5 usando ácido clorídrico (HCI) (testes denominados testes de condições suaves).
[0062] Os espécimes foram colocados sob tração usando-se uma cunha que impôs um deslocamento dos 2 braços do espécime DCB de 0,51 mm (± 0,03 mm) e submetido à solução de teste por 14 dias.
[0063] Elas foram então fraturadas sob tração. A carga crítica de içamento para a cunha foi medida e, nas superfícies que sofreram ruptura, o comprimento médio de propagação de trincas quando mantido na solução de teste foi medido e “o fator de intensidade de tensão crítico para SSC foi medido: o K1SS . Critérios adicionais foram usados para garantir a validade da determinação.
[0064] Três espécimes foram testados por produto para dar conta da dispersão desse teste; o valor médio e o desvio padrão dessas três determinações foram determinados.
[0065] A Tabela 6 abaixo mostra os resultados K1SSC obtidos para os espécimes e as medições da dureza HRc executadas antes da introdução na solução de teste SSC na metade da largura do espécime em frente à ranhura Chevron de acordo com os padrões IS011960 ou API 5CT, última edição. A Tabela 6 também mostra os valores para o limite de escoamento da Tabela 3.
Tabela 6: Resultados do teste K1SSC sob condições suaves e teste de dureza HRC * exemplo comparativo [0066] Os valores individuais para K1SSC foram de 34,6 a 46,6 MPa.m1/2 para o aço da invenção e foram substancialmente menores para o aço F, fora da invenção.
[0067] Foi observado que o formato do tubo (espessura 13,84 mm ou 30 mm) não teve qualquer influência particular.
[0068] Os valores médios de K1SSC são mostrados como função do limite de escoamento (YS) na figura 1 e os valores individuais de K1SSC são mostrados em função da dureza média HRc do espécime da figura 2.
[0069] O valor de K1SSC tendeu a reduzir com o limite de escoamento ou com a dureza.
[0070] Entretanto, acima de tudo, se a relação com a dureza HRc (figura 2) for considerada, parece que para uma dada dureza, valores maiores para K1SSC foram obtidos com o aço da invenção (comparado com os espécimes B, C, D para F).
[0071] Assim parece ser preferível tratar o aço em uma faixa de valores com um limite de escoamento na faixa de 862 a 965 MPa (125-140 ksi) e mais preferivelmente na faixa de 862 a 931 MPa (125-135 ksi).
[0072] Em uma segunda série de testes, os espécimes DCB foram testados sob condições mais severas, denominadas condições "NACE completas". Eles foram imersos em uma solução que foi similar à precedente exceto que foi saturada com um gás contendo 100% de H2S (em oposição a 10% para os testes da primeira série( e que o pH foi ajustado para 2,7. O deslocamento dos braços do espécime foi fixado em 0,38 mm.
[0073] Os resultados estão mostrados na Tabela 7.
[0074] Os valores K1SSC obtidos foram da ordem de 24 MPa.m1/2, substancialmente menores que sob as condições de teste suaves. O mesmo tipo de classificação foi obtido que sob as condições suaves (o aço da invenção produz melhores resultados que o grau F comparativo).
[0075] O aço da invenção é de particular aplicação para produtos pretendidos para exploração e produção de campos de hidrocarbone-tos tais como tubulação de revestimento, tubulação de produção, tubos ascendentes, colunas de perfuração, colares de perfuração, ou mesmo acessórios dos produtos acima.
Tabela 7 - Resultados do teste K1SSC sob condições "NACE completas" e teste de dureza * exemplo comparativo REIVINDICAÇÕES
Claims (17)
1. Aço de baixa liga com alto limite de escoamento e alta resistência à fratura sob tensão na presença de sulfeto, caracterizado pelo fato de que ele contém, em peso, C: 0,3% a 0,5% Si: 0,1% a 0,5% Mn: 0,1% a 1% P: 0,03% ou menos S: 0,005% ou menos Cr: 0,3% a 1,5% Mo: 1,0% a 1,5% Al: 0,01% a 0,1% V: 0,03% a 0,06% Nb: 0,04% a 0,15% Ti: 0 a 0,015% N: 0,01% ou menos o restante da composição química do mencionado aço sendo constituído de Fe e as impurezas ou residuais que resultam de, ou necessários aos, processos de produção e lingotamento do aço.
2. Aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que seu teor de C está na faixa de 0,3% a 0,4%.
3. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que seu teor de Mn está na faixa de 0,2% a 0,5%.
4. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo fato de que seu teor de Cr está na faixa de 0,6% a 1,2%.
5. Aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que seu teor de Mo está na faixa de 1,1% a 1,4%.
6. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que seu teor de S é 0,003% ou menos.
7. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que seu teor de Al está na faixa de 0,01% a 0,05%.
8. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que seu teor de V está na faixa de 0,03% a 0,05%.
9. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que seu teor de Nb está na faixa de 0,06% a 0,10%.
10. Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que seu teor efetivo de boro é zero, o teor efetivo de boro sendo igual a: Beff = max(0; B - max(0; 10(N/14 - Ti/48))).
11. Produto feito de aço conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que ele é tratado termicamente de forma que seu limite de escoamento seja 862 MPa (125 ksi) ou mais.
12. Produto de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que possui um tamanho de grão refinado resultante de um tratamento térmico que compreende pelo menos duas operações de têmpera.
13. Tubulação de revestimento, caracterizada por ser constituída de um aço como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
14. Tubulação de produção, caracterizada por ser constituída de um aço como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
15. Tubo ascendente, caracterizado por ser constituído de um aço como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
16. Coluna de perfuração, caracterizada por ser constituída de um aço como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
17. Colar de perfuração, caracterizado por ser constituído de um aço como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
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