Труба из аустенитного сплава и способ ее получения

Труба из аустенитного сплава и способ ее получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к трубе из сплава и способу ее получения и более конкретно - к трубе из аустенитного сплава и способу ее получения.

Уровень техники

Для нефтяных и газовых скважин (в этом описании нефтяные и газовые скважины в целом обозначаются как "нефтяные скважины») используются трубы нефтепромыслового сортамента. Поскольку нефтяные скважины содержат коррозионные среды, трубы нефтепромыслового сортамента должны быть устойчивы к коррозии. С другой стороны, аустенитный сплав, представленный аустенитной нержавеющей сталью, имеет превосходную коррозионную стойкость. Поэтому труба из аустенитного сплава используется в качестве трубы нефтепромыслового сортамента.

Трубы нефтепромыслового сортамента включают в себя два типа: обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы. Обсадные трубы вставляются в скважину. Цемент забивают между обсадной трубой и стенкой скважины, и, таким образом, обсадные трубы фиксируются в скважине. Насосно-компрессорные трубы вставляются в обсадные трубы, чтобы дать возможность течь в них добываемому флюиду, такому как нефть или газ.

Трубы нефтепромыслового сортамента обычно должны иметь высокую прочность в дополнение к превосходной коррозионной стойкости. Класс прочности труб нефтепромыслового сортамента, как правило, определяется в показателях предела текучести при растяжении в осевом направлении трубы. Потребитель труб нефтепромыслового сортамента определяет окружающие условия (пластовое давление, температуру и давление добываемого флюида) пробуриваемой скважины из поискового и разведочного бурения и геологического изыскания и выбирает трубы нефтепромыслового сортамента износостойкого класса прочности.

"Temperature and texture effects on properties for CRA's, Corrosion 92 The NACE Annual Conference and Corrosion Show Paper No. 58" описывает, что для деформированной в холодном состоянии коррозионностойкой трубы из сплава предел текучести при сжатии в осевом направлении меньше предела текучести при растяжении в осевом направлении трубы. Как описано выше, класс прочности труб нефтепромыслового сортамента обычно определяют в показателях предела текучести при растяжении. Поэтому разница между пределом текучести при сжатии и пределом текучести при растяжении является предпочтительно меньшей.

JP10-80715A и JP11-57842A предлагают методы эксплуатации для повышения предела текучести при сжатии в осевом направлении трубы.

JP10-80715A описывает так, как представлено ниже. В способе получения стальной трубы, раскрытом в этом патентном документе, отношение Q эксплуатационной величины толщины стенки к эксплуатационной величине наружного диаметра (Q=R_T/R_D: R_T представляет собой уменьшение участка толщины стенки, R_D представляет собой уменьшение участка наружного диаметра) за время деформирования в холодном состоянии, регулируется до 1,5 или менее. Таким образом, можно получить стальную трубу, превосходную по пределу текучести при сжатии в осевом направлении трубы. Точнее говоря, предел прочности при сжатии в осевом направлении стальной трубы составляет 80% или более от предела прочности при растяжении (0,2% напряжение текучести).

JP11-57842A описывает так, как представлено ниже. В способе производства стальной трубы, раскрытом в этом патентном документе, деформированную в холодном состоянии стальную трубу подвергают термообработке при температуре 200-400°C. Предел прочности при сжатии в осевом направлении трубы повышают путем термообработки, потому что дислокации, введенные в сталь путем деформирования в холодном состоянии, перемещаются посредством термообработки. Точнее говоря, с помощью способа производства согласно этому патентному документу предел прочности при сжатии в осевом направлении трубы стальной трубы становится 80% или более от предела прочности при растяжении (0,2% напряжение текучести).

Раскрытие изобретения

В случае, когда трубу из аустенитного сплава используют в качестве трубы нефтепромыслового сортамента, распределение напряжений, приложенных к трубам нефтепромыслового сортамента, изменяется согласно использованию среды труб нефтепромыслового сортамента. Поэтому даже если используют трубы нефтепромыслового сортамента, чей предел текучести при сжатии в осевом направлении трубы увеличили посредством использования способов получения, описанных в вышеописанных патентных документах в зависимости от используемой среды труб нефтепромыслового сортамента, большее напряжение может быть приложено в направлении, отличающемся от осевого направления трубы. Поэтому предпочтительно, чтобы обычные трубные изделий нефтепромыслового сортамента долговременно выдерживали такое напряжение. К тому же в способах эксплуатации, описанных в вышеописанных патентных документах, разница между пределом текучести при сжатии и пределом текучести при растяжении в осевом направлении трубы из аустенитного сплава в некоторых случаях не может быть обеспечена достаточно малой.

Целью настоящего изобретения является обеспечение трубы из аустенитного сплава, которая выдерживает прикладываемые распределения напряжений, изменяющие в зависимости от среды использования.

Труба из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением имеет предел текучести, по меньшей мере, 689,1 МПа. Предел текучести при растяжении YS_LT (МПа) в осевом направлении трубы из сплава, ее предел текучести при сжатии YS_LC (МПа) в осевом направлении, предел текучести при растяжении YS_CT (МПа) в периферийном направлении трубы из легированной стали и предел текучести при сжатии YS_CC (МПа) в периферийном направлении удовлетворяют формулам (1)-(4).

0,90≤YS_LC/YS_LT≤1,11 (1)

0,90≤YS_CC/YS_CT≤1,11 (2)

0,90≤YS_CC/YS_LT≤1,11 (3)

0,90≤YS_CT/YS_LT≤1,11 (4)

Труба из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением имеет низкую анизотропию пределов текучести, потому что удовлетворяются формулы (1)-(4). Поэтому труба из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением выдерживает распределение напряжений различающихся в зависимости от среды использования.

Труба из аустенитного сплава может иметь химический состав, включающий в % по массе, C: не больше 0,03%, Si: не больше 1,0%, Mn: 0,3-5,0%, Ni: 23-52%, Cr: 20-30%, N: 0,005-0,50%, Mo: не больше 9% и Cu: не больше 3%, остальное - Fe и примеси.

Труба из аустенитного сплава может содержать вместо некоторого количества Fe один или более элементов, выбранных из группы, состоящей, в % по массе, из Ca: не больше 0,01%, Mg: не больше 0,01% и редкоземельный металл (РЗМ): не больше 0,20%.

Предпочтительно трубу из аустенитного сплава получают посредством воздействия правки, используя правильную машину, и низкотемпературной обработки при 300-550°C после деформирования в холодном состоянии.

Предпочтительно трубу из аустенитного сплава получают посредством воздействия на нее низкотемпературной обработки после ее правки.

Способ получения трубы из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением включает в себя процесс получения черновой трубы из аустенитного сплава, процесс деформирования в холодном состоянии черновой трубы и процесс получения трубы из аустенитного сплава, в котором посредством правки деформированной в холодном состоянии черновой трубы с использованием правильной машины и посредством воздействия на черновую трубу низкотемпературной обработки при 300-550°C обеспечивается труба из сплава с пределом текучести 689,1 МПа, и при этом для трубы из сплава предел текучести при растяжение YS_LT (МПа) в осевом направлении, предел текучести при сжатии YS_LC (МПа) в осевом направлении, предел текучести при растяжении YS_CT (МПа) в периферийном направлении и предел текучести при сжатии YS_CC (МПа) в периферийном направлении удовлетворяют формулам (1)-(4).

Труба из аустенитного сплава, полученная способом по настоящему настоящего изобретению имеет низкую анизотропию пределов текучести и поэтому выдерживает различные прикладываемые распределения напряжений, различающиеся согласно среде использования.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой схематическое изображение нефтяной скважины и трубы нефтепромыслового сортамента.

Фигура 2 представляет собой вид в разрезе трубы нефтепромыслового сортамента, показанной на фигуре 1.

Фигура 3 представляет собой другой вид в разрезе трубы нефтепромыслового сортамента, показанной на фигуре 1, который отличается от фигуры 2.

Фигура 4 представляет собой схематическое изображение для пояснения деформирования в холодном состоянии легированной трубы.

Фигура 5 представляет собой схематическое изображение для объяснения поведения дислокации внутри кристаллического зерна трубы, показанной на фигуре 4.

Фигура 6 представляет собой схематическое изображение для пояснения поведения дислокации внутри кристаллического зерна, когда сжимающую нагрузку прикладывают к деформированной в холодном состоянии легированной трубе.

Фигура 7 представляет собой схематическое изображение для объяснения поведения дислокации внутри кристаллического зерна, когда правку осуществляют на деформированной в холодном состоянии легированной трубе.

Фигура 8 представляет собой график, показывающий связь между температурой термообработки при низкотемпературной обработке и пределом текучести при растяжении и пределом текучести при сжатии в осевом направлении трубы.

Фигура 9 представляет собой схематическое изображение правильной машины; и

фигура 10 представляет собой вид спереди клети правильной машины, показанной на фигуре 9.

Лучший вариант осуществления изобретения

Вариант осуществления настоящего изобретения далее будет описан подробно со ссылкой на прилагающиеся чертежи. Одни и те же символы используются для одних и тех же или эквивалентных элементов, и пояснение к этому не повторяется. Ниже символ "%", относящийся к содержанию каждого элемента, означает "процент по массе".

Авторы настоящего изобретения проводили различные исследования и испытания и в результате получили выводы, описанные ниже.

Трубы нефтепромыслового сортамента, используемые в качестве обсадных труб или насосно-компрессорных труб, получают растягивающую нагрузку и сжимающую нагрузку в осевом направлении трубы. Фигура 1 представляет собой схематическое изображение нефтяной скважины и труб нефтепромыслового сортамента. Обращаясь к фигуре 1, видно, что трубу 101 нефтепромыслового сортамента вводят в пласт 100. Нижний конец трубы 101 нефтепромыслового сортамента размещают в нефтяной скважине 102. В это время труба 101 нефтепромыслового сортамента получает растягивающую нагрузку в осевом направлении трубы из-за собственного веса трубы. К тому же добываемый флюид 103 течет в трубе 101 нефтепромыслового сортамента. Поскольку добываемый флюид 103 имеет высокую температуру, труба 101 нефтепромыслового сортамента подвергается термическому расширению. Обычно верхний и нижний концы трубы 101 нефтепромыслового сортамента фиксируются. Поэтому когда обеспечивают протекание добываемого флюида 103 в трубе 101 нефтепромыслового сортамента, то труба 101 нефтепромыслового сортамента получает сжимающую нагрузку в осевом направлении трубы.

К тому же трубы нефтепромыслового сортамента должны иметь сопротивление внутреннему давлению и сопротивление внешнему давлению. Фигура 2 представляет собой вид в разрезе обычной трубы 101 нефтепромыслового сортамента, показанной на фигуре 1. Обращаясь к фигуре 2, если добываемый флюид 103 протекает в трубе 101 нефтепромыслового сортамента, внутреннее давление PI (pressure internal) прикладывается к трубе 101 нефтепромыслового сортамента добываемым флюидом 103. При этом внутреннем давлении PI растягивающая нагрузка FT прикладывается в периферийном направлении трубы 101 нефтепромыслового сортамента. К тому же из-за растягивающей нагрузки FT в периферийном направлении трубы также возникает сжимающая нагрузка в осевом направлении трубы.

Подобным образом, обращаясь к фигуре 3, в случае, когда трубой 101 нефтепромыслового сортамента является обсадная труба, то пластовое давление PO, которое является наружным давлением, прикладывается к наружной поверхности трубы 101 нефтепромыслового сортамента. При этом пластовом давлении PO сжимающая нагрузка FI прикладывается в периферийном (окружном) направлении трубы 101 нефтепромыслового сортамента. Из-за сжимающей нагрузки FI растягивающая нагрузка прикладывается в осевом направлении трубы.

Такое распределение напряжений также изменяется от места расположения труб нефтепромыслового сортамента. Например, во время бурения насосно-компрессорная труба врезается и продвигается вперед при вращении вокруг трубной оси. В это время самая передняя краевая часть насосно-компрессорной трубы многократно получает растягивающую нагрузку и сжимающую нагрузку в осевом направлении трубы. Также труба нефтепромыслового сортамента, расположенная близко от земной поверхности, подвергается воздействию растягивающей нагрузки в осевом направлении трубы и тоже получает высокое внутреннее давление.

Поэтому труба из аустенитного сплава, используемая в качестве трубы нефтепромыслового сортамента, должна не только иметь сбалансированные пределы текучести в осевом направлении трубы, но также иметь сопротивление внутреннему давлению и сопротивление наружному давлению.

Для того чтобы труба из аустенитного сплава достигла этих свойств, должна быть обеспечена низкая анизотропия предела текучести при растяжении и предела текучести при сжатии в осевом направлении трубы и в периферийном направлении трубы из легированной стали.

Чтобы обеспечить низкую анизотропию, осуществляют правку деформированной в холодном состоянии трубы из сплава с помощью косовалковой правильной машины, а низкотемпературную термообработку осуществляют при температуре 300-550°C. Путем осуществления правки и низкотемпературной термообработки обеспечивают низкую анизотропию пределов текучести полученной трубы из аустенитного сплава. Точнее говоря, предел текучести при растяжении YS_LT (МПа) в осевом направлении трубы из сплава, ее предел текучести при сжатии YS_LC (МПа) в осевом направлении трубы, предел текучести при растяжении YS_CT (МПа) в периферийном направлении трубы из легированного сплава и предел текучести при сжатии YS_CC (МПа) в периферийном направлении трубы удовлетворяют формулам (1)-(4).

0,90≤YS_LC/YS_LT≤1,11 (1)

0,90≤YS_CC/YS_CT≤1,11 (2)

0,90≤YS_CC/YS_LT≤1,11 (3)

0,90≤YS_CT/YS_LT≤1,11 (4)

Причиной, почему анизотропия пределов текучести трубы из аустенитного сплава делается низкой путем осуществления правки с использованием косовалковой правильной машины и низкотемпературной термообработки, как предполагают, является то, что описано ниже.

Деформирование в холодном состоянии удлиняет трубу из сплава в осевом направлении при уменьшении ее диаметра. Поэтому деформирование в холодном состоянии вносит деформацию растяжения в осевом направлении трубы из сплава, а также вносит деформацию сжатия в периферийном направлении. Как показано на фигуре 4, внимание уделяется любому кристаллическому зерну 10 в трубе 1 из сплава. Когда осуществляют деформирование в холодном состоянии, растягивающая нагрузка FT прикладывается в осевом направлении трубы 1 из сплава. В результате, как показано на фигуре 5, множество дислокаций 12 имеет место в системе 11 скольжения. Дислокации 12 двигаются в направлении X1, показанном на фигуре 5 в системе 11 скольжения, и накапливаются вблизи межзеренной границы GB (grain boundary). Между накопленными дислокациями 12 действует отталкивающая сила RF (repulsive force).

Затем сжимающая нагрузка FI прикладывается в осевом направлении трубы 1 из сплава, находящейся в состоянии после холодной деформации. В этом случае, как показано на фигуре 6, дислокации 12 двигаются в направлении Х2, противоположном направлению X1 в системе 11 скольжения вследствие использования отталкивающей силы RF в дополнение к напряжению под нагрузкой σ_FI, обусловленному сжимающей нагрузкой FI. В этом случае истинный предел текучести σt определяется следующей формулой.

σt=σ_FI+RF

Поэтому из-за отталкивающей силы RF, вызванной заблаговременно деформированием в холодном состоянии, дислокации 12 начинают быть активными из-за напряжения под нагрузкой σ_FI более низком, чем истинный предел текучести σt. Фактически эффект Баушингера вызывается деформированием в холодном состоянии, и предел текучести при сжатии YS_LC в осевом направлении трубы уменьшается.

Правка с использованием косовалковой правильной машины подавляет эффект Баушингера и увеличивает предел текучести при сжатии YS_LC в осевом направлении трубы из сплава. Причина этого не определена, но предполагается такой, как описано ниже.

При правке с использованием правильной машины с косорасположенными валками труба 1 из сплава удерживается между косорасположенными валками и продвигается вперед при вращении вокруг оси трубы. В это же время труба 1 из сплава получает внешнюю силу с направления, отличающегося от направления деформирования в холодном состоянии (главным образом с радиального направления) из-за косорасположенных валков. Поэтому при правке, как показано на фигуре 7, из-за внешней силы FO дислокации 14 имеют место в системе 13 скольжения, отличающейся от системы 11 скольжения, введенной путем деформирования в холодном состоянии, и активизируются.

Дислокации 14 вводили посредством действия правки как дислокации леса относительно дислокаций 12. К тому же дислокации 12 и 14 пересекаются друг с другом и разрезают друг друга. В результате, образуются дислокации 12 и 14, имеющие изгибную часть и часть-порог. Изгибная часть и часть-порог образуются на поверхности скольжения, отличающейся от других частей дислокаций. Поэтому движения дислокаций 12 и 14, имеющих изгибную часть и часть-порог, ограничены. В результате, даже если сжимающая нагрузка FI прикладывается, как показано на фигуре 6, дислокации 12 менее подвержены движению, и сдерживается снижение предела текучести при сжатии YS_LC.

К тому же если низкотемпературную термообработку осуществляют при 300-550°C, то анизотропия пределов текучести в осевом направлении трубы и в периферийном направлении деформированной в холодном состоянии трубы из аустенитного сплава становится низкой. Причиной этого, как предполагают, является то, что описано ниже.

Труба из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением содержит углерод (С) и азот (N). Эти элементы каждый меньше по размеру, чем элементы Fe, Ni и подобные. Поэтому С и N диффундируют в сплаве вследствие низкотемпературной обработки и прилипают к части, близкой к ядру дислокации. С и N, прилипшие к части, близкой к ядру дислокации, препятствуют активности дислокаций вследствие эффекта Коттрела.

Фигура 8 представляет собой график, показывающий связь между пределом текучести при растяжении YS_LT и пределом текучести при сжатии YS_LC в осевом направлении трубы из аустенитного сплава и температурой термообработки (°C). Фигура 8 была получена способом, описанным ниже.

Заготовку, имеющую химический состав сплава А в таблице 1, описываемой позже, обрабатывали в горячем состоянии для получения черновой трубы. Черновую трубу подвергали холодному волочению. Уменьшение площади при этом составило 24%. Уменьшение площади, описанное здесь, определялось формулой (I).

Уменьшение площади = (Площадь поперечного сечения черновой трубы перед деформированием в холодном состоянии - Площадь поперечного сечения черновой трубы после деформирования в холодном состоянии)/Площадь поперечного сечения черновой трубы перед деформированием в холодном состоянии × 100 (I)

Деформированную в холодном состоянии трубу из сплава подвергали воздействию низкотемпературной термообработки при различных температурах термообработки. Время выдержки составляло 10 мин. После термообработки от трубы из сплава отбирали образец для испытаний на растяжение и образец для испытания на сжатие. Размер образца для испытаний определяли в соответствии со стандартами ASTM (American Society of Testing Materials - Американское общество по испытанию материалов)-E8 и ASTM-E9. С использованием образцов для выборочного испытания, испытание на растяжение и испытание на сжатие проводили при нормальной температуре (25°C) в атмосфере для определения предела текучести при растяжении YS_LT (МПа) и предел текучести при сжатии YS_LC (МПа) в осевом направлении трубы, таким образом получали фигуру 8.

На фигуре 8 знак "♦" указывает предел текучести при растяжении YS_LT в осевом направлении трубы и знак "■" указывает предел текучести при сжатии YS_LC в осевом направлении трубы. Обращаясь к фигуре 8, если осуществляют низкотемпературную обработку, то предел текучести при сжатии YS_LC в осевом направлении трубы увеличивается за счет эффекта Коттрела. С другой стороны, предел текучести на растяжение YS_LT в осевом направлении трубы является почти постоянным при температуре термообработки 550°C или ниже.

Из вышеприведенных результатов предполагают, что, если низкотемпературную термообработку осуществляют в температурном интервале от 300 до 550°C, то дислокации, введенные обработкой, предшествующей термообработке (в этом примере - деформирование в холодном состоянии) становятся менее склонными быть активными вследствие эффекта Коттрела. Поэтому низкотемпературная термообработка сдерживает уменьшение предела текучести, вызванное эффектом Баушингера.

Как описано выше, путем осуществления правки и низкотемпературной термообработки уменьшение предела текучести, вызванное эффектом Баушингера, которое вызывается во время деформирования в холодном состоянии, может ограничиваться. Точнее говоря, как показано на фигуре 7, при правке образуются дислокации 14 в системе 13 скольжения, отличающейся от системы 11 скольжения во время деформирования в холодном состоянии, таким образом, уменьшается активность дислокаций 12. К тому же путем низкотемпературной термообработки С и N заставляют прилипать к части, близкой к ядру дислокации, для замедления активности дислокаций. На основе вышеописанных результатов исследования настоящее изобретение было завершено. В дальнейшем трубу из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением подробно описывают.

Трубой из сплава в соответствии с этим вариантом осуществления является труба из аустенитного сплава. В аустенитном сплаве его микроструктура по существу состоит из аустенита. Точнее говоря, микроструктура аустенитного сплава состоит из аустенита и включений и/или выделившихся фаз.

Предпочтительно труба из аустенитного сплава имеет химический состав, описанный ниже.

Предпочтительный химический состав трубы из аустенитного сплава

C: не больше 0,03%

Углерод (C) повышает прочность сплава. Однако если C содержится избыточно, то образуются карбиды Cr на межзеренных границах. Карбиды Cr повышают чувствительность к растрескиванию сплава на границах зерен. Поэтому содержание углерода составляет не больше 0,03%. Содержание углерода составляет предпочтительно менее чем 0,03%, еще более предпочтительно не больше 0,02%. Нижний предел содержания С составляет предпочтительно 0,001%, еще более предпочтительно 0,003%.

Si не больше 1,0%

Кремний (Si) является факультативным элементом. То есть нет необходимости, чтобы Si обязательно содержался. Кремний раскисляет сплав. Однако если Si содержится избыточно, то обрабатываемость сплава в горячем состоянии снижается. Поэтому содержание Si составляет не больше 1,0%. Предпочтительное содержание Si составляет менее чем 1,0%. Верхний предел содержания Si составляет 0,5%, еще более предпочтительно 0,4%. Нижний предел содержания кремния составляет предпочтительно 0,05%, еще более предпочтительно 0,10%.

Mn: 0,3-5,0%

Марганец (Mn) раскисляет сплав. Также Mn является аустенитообразующим элементом и стабилизирует аустенитную фазу. К тому же Mn повышает растворимость азота в сплаве. Поэтому, особенно когда содержание азота увеличивают для повышения прочности сплава, Mn сдерживает образование микроотверстий близко к поверхности. Однако если Mn содержится избыточно, обрабатываемость сплава в горячем состоянии снижается. Поэтому содержание Mn составляет 0,3-5,0%. Предпочтительное содержание Mn составляет выше, чем 0,3, и ниже, чем 5,0%. Верхний предел содержания Mn составляет предпочтительно 3,0%, еще более предпочтительно 1,0%. Нижний предел содержания Mn составляет предпочтительно 0,4%.

Ni: 23-52%

Никель является аустенитообразующим элементом и стабилизирует аустенитную фазу. К тому же Ni образует Ni-сульфидную пленку на поверхности сплава и усиливает сероводородное коррозионное растрескивание (SSC(sulphide stress corrosion)стойкость к сульфидному растрескиванию сплава под напряжением). Однако если Ni содержится избыточно, то эффекты достигают предела. Поэтому содержание Ni составляет 23-52%. Предпочтительное содержание Ni составляет выше, чем 23%, и ниже, чем 52%. Верхний предел содержания Ni составляет предпочтительно 50%, еще более предпочтительно 40%. Нижний предел содержания Ni составляет предпочтительно 25%, еще более предпочтительно 29%.

Cr: 20-30%

Хром (Cr) усиливает SSC-стойкость при совместном действии с Ni. К тому же Cr усиливает прочность сплава вследствие упрочнения твердого раствора. С другой стороны, если Cr содержится избыточно, то эффекты достигают предела, и к тому же снижается обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание Cr составляет 20-30%. Предпочтительное содержание Cr составляет выше, чем 20%, и ниже, чем 30%. Верхний предел содержания Cr составляет предпочтительно 27%, еще более предпочтительно 26%. Нижний предел содержания Cr составляет предпочтительно 23%, еще более предпочтительно 24%.

Mo: не больше 9%

Молибден (Mo) является факультативным элементом. Поэтому нет необходимости, чтобы Mo обязательно содержался. Mo усиливает SSC-стойкость сплава при совместном действии с Cr и Ni. К тому же Mo усиливает прочность сплава вследствие упрочнения твердого раствора. Однако если Mo содержится избыточно, то эффекты достигают предела. Поэтому содержание Mo составляет не больше 9%. Предпочтительное содержание Mo составляет менее чем 9%. Верхний предел содержания Mo составляет предпочтительно 4%. Нижний предел содержания Mo составляет предпочтительно 0,01%, еще более предпочтительно 1,5%.

Cu: не больше 3%

Медь (Cu) является факультативным элементом. Поэтому нет необходимости, чтобы Cu обязательно содержалась. Cu усиливает SSC-стойкость сплава в сероводородной среде. Однако если Cu содержится избыточно, то эффекты достигают предела, и к тому же снижается обрабатываемость в горячем состоянии. Поэтому содержание Cu составляет не больше 3%. Предпочтительное содержание Cu составляет менее чем 3%. Верхний предел содержания Cu составляет предпочтительно 2%. Нижний предел содержания Cu составляет предпочтительно 0,1%, еще более предпочтительно 0,5%.

N: 0,005-0,50

Азот (N) усиливает прочность сплава вследствие упрочнения твердого раствора. Для трубы из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше, содержание С запрещают, чтобы усилить коррозионную стойкость. Поэтому с помощью наличия в составе N вместо С усиливают прочность сплава. Если N содержится и осуществляют термообработку на твердый раствор, то можно получить трубу из сплава, имеющую высокую прочность. Если используют трубу из сплава, имеющую высокую прочность, даже если осуществляют деформирование в холодном состоянии при низком коэффициенте обработки, то желательную прочность можно придать деформированной в холодном состоянии трубе из сплава. Однако если N содержится избыточно, то полости склонны к образованию близко к поверхности во время затвердевания сплава. К тому же N снижает обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание N составляет 0,005-0,50%. Предпочтительное содержание N выше, чем 0,005%, и ниже, чем 0,50%. Верхний предел содержания азота составляет предпочтительно 0,30%, еще более предпочтительно 0,22%. Нижний предел содержания азота составляет предпочтительно 0,05%, еще более предпочтительно 0,06% и даже еще более предпочтительно 0,16%.

Труба из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением может еще содержать вместо некоторого количества Fe один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Ca, Mg и редкоземельного металла (РЗМ). Все эти элементы улучшают обрабатываемость сплавов в горячем состоянии.

Ca: не больше 0,01%

Кальций (Ca) является факультативным элементом. Кальций присоединяется к S в виде сульфидов и улучшает обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Однако если кальций содержится избыточно, то образуются крупнозернистые оксиды, и снижается обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание Ca составляет не больше 0,01%. Предпочтительное содержание Ca составляет менее чем 0,01%. Нижний предел содержания Ca составляет предпочтительно 0,0005%.

Mg: не больше 0,01%

Магний (Mg) является факультативным элементом. Подобно Ca, Mg присоединяется к S в виде сульфидов и улучшает обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Однако если Mg содержится избыточно, то образуются крупнозернистые оксиды, и снижается обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание Mg составляет не больше 0,01%. Предпочтительное содержание Mg составляет менее чем 0,01%. Нижний предел содержания Mg составляет предпочтительно 0,0005%.

Редкоземельный металл (РЗМ): не больше 0,20%

Редкоземельный металл (РЗМ) является факультативным элементом. Подобно Ca и Mg, РЗМ присоединяется к S в виде сульфидов и улучшает обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Однако если РЗМ содержится избыточно, то образуются крупнозернистые оксиды, и снижается обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание РЗМ составляет не больше 0,20%.

РЗМ является общим термином для 17 элементов, состоящих из 15 элементов лантаноидов, иттрия (Y), а также скандия (Sc). Труба из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением может содержать один или более из этих 17 элементов в качестве РЗМ. Содержание РЗМ означает общее содержание одного или более из этих 17 элементов. Как способ добавления, могут добавляться один или более РЗМ или на промышленной основе они могут добавляться как мишметалл.

Предпочтительное содержание РЗМ составляет менее чем 0,20%. Нижний предел содержания РЗМ составляет предпочтительно 0,001%.

Остальное из химического состава трубы из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением состоит из Fe и примесей. "Примеси", описанные здесь, означают элементы, которые путем смешения попадают из руды или скрапа, используемых как сырьевой материал сплава, из среды производственного процесса или подобного. Предпочтительно примеси P, S и О ограничивают по содержанию, как описано ниже.

P: не больше 0,03%

Фосфор (P) является примесью. P усиливает восприимчивость сплава к коррозийному растрескиванию под действием напряжения в сероводородной среде. Поэтому содержание P является как можно меньшим. Содержание P составляет предпочтительно не больше 0,03% и даже еще более предпочтительно не больше 0,025%.

S: не больше 0,03%

Сера (S) является примесью. S снижает обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание S является как можно меньшим. Содержание S составляет предпочтительно не больше 0,03%, еще более предпочтительно менее чем 0,03% и даже еще более предпочтительно не больше 0,005%.

О: не больше 0,010%

Кислород (О) является примесью. О снижает обрабатываемость сплава в горячем состоянии. Поэтому содержание О является как можно меньшим. Содержание кислорода составляет предпочтительно не больше 0,010%, еще более предпочтительно менее чем 0,010%.

Способ производства

Объясняется один пример способа получения трубы из аустенитного сплава в соответствии с настоящим изобретением.

Первое: аустенитный сплав плавят для получения расплавленного сплава. Для расплавления сплава могут использоваться электрическая печь, печь обезуглероживания с донной продувкой смешанным Ar-О₂ газом (AOD (АОД) печь (argon-oxygen-decarburization - аргонокислородного обезуглероживания)), печь обезуглероживания в вакууме (печь VOD (ВОД) вакуумно-кислородного обезуглероживания).

Литой материал получают путем использования расплавленного сплава. Литой материал представляет собой, например, слиток, сляб или блюм. Точнее говоря, слиток получают с помощью процесса изготовления слитка. Альтернативно сляб или блюм получают с помощью процесса непрерывного литья.

Литой материал подвергают воздействию деформирования в горячем состоянии для получения трубной заготовки. Деформирование в горячем состоянии представляет собой, например, горячую прокатку или горячую штамповку. Получающуюся трубную заготовку деформируют в горячем состоянии для получения черновой трубы. Точнее говоря, черновую трубу получают из трубной заготовки с помощью технологии экструзии труб, представленной процессом Юджина-Сежурнета. Альтернативно, черновую трубу получают из трубной заготовки с помощью процесса Маннесмана для изготовления труб.

Полученную черновую трубу подвергают воздействию деформирования в холодном состоянии. Причиной для этого является то, что прочность трубы из аустенитного сплава усиливается, а предел прочности на растяжение YS_LT в осевом направлении трубы увеличивается до 689,1 МПа или выше.

Деформирование в холодном состоянии включает в себя холодное волочение и холодную прокатку, представленную пилигримовой прокаткой. В настоящем изобретении может применяться одно из холодного волочения и холодной прокатки. Холодное волочение дает трубу из легированного сплава с повышенной деформацией при растяжении в осевом направлении трубы по сравнению с холодной прокаткой. Холодная прокатка дает трубу из легированного сплава с повышенной деформацией при растяжении не только в осевом направлении трубы, но также в периферийном направлении черновой трубы. Поэтому холодная прокатка дает трубу из легированного сплава с высоким сжимающим усилием в периферийном направлении черновой трубы по сравнению с холодным волочением.

Предпочтительное уменьшение площади во время деформирования в холодном состоянии составляет 15,0% или более. Уменьшение площади определяется формулой (I). Если деформирование в холодном состоянии осуществляют при вышеописанном уменьшении площади, то предел текучести при растяжении YS_LT может увеличиваться до 689,1 МПа или выше. Предпочтительный нижний предел уменьшения площади составляет 20,0%. Если уменьшение площади является слишком высоким, то круглость трубы из сплава уменьшается. Поэтому предпочтительный верхний предел уменьшения площади при холодном волочении составляет 50,0%, а предпочтительный верхний предел уменьшения площади при холодной прокатке составляет 80,0%.

Между деформированием в горячем состоянии и деформированием в холодном состоянии может осуществляться любая другая обработка. Например, деформированную в горячем состоянии черновую трубу подвергают воздействию термообработки на твердый раствор. С черновой трубы, подвергнутой термообработке на твердый раствор, удаляют окалину, чтобы снять окалину. Очищенную от окалины черновую трубу подвергают деформированию в холодном состоянии.

К тому же деформирование в холодном состоянии может осуществляться множество раз. В случае, когда деформирование в холодном состоянии осуществляют множество раз между деформированием в холодном состоянии и следующим деформированием в холодном состоянии, то термообработка на твердый раствор может осуществляться как разупрочняющая термообработка. В случае, когда деформирование осуществляют множество раз, то после конечного деформирования в холодном состоянии черновую трубу подвергают обработкам, описанным ниже.

Холоднокатаную черновую трубу подвергают воздействию правки с использованием правильной машины с косорасположенными валками и низкотемпературной обработке. Первым может быть осуществлено одно из правки и низкотемпературной термообработки. То есть правку осуществляют после деформирования в холодном состоянии, а после этого можно осуществлять низкотемпературную термообработку. Альтернативно, низкоте