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WO2009106033A1 - High-strength, low-alloy steel for seamless pipes with outstanding weldability and corrosion resistance - Google Patents

High-strength, low-alloy steel for seamless pipes with outstanding weldability and corrosion resistance Download PDF

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WO2009106033A1
WO2009106033A1 PCT/DE2009/000158 DE2009000158W WO2009106033A1 WO 2009106033 A1 WO2009106033 A1 WO 2009106033A1 DE 2009000158 W DE2009000158 W DE 2009000158W WO 2009106033 A1 WO2009106033 A1 WO 2009106033A1
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WO
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steel
max
strength
mpa
low
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/000158
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Inventor
André Schneider
Tanja Schmidt
Christina Wintermann
Original Assignee
V & M Deutschland Gmbh
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Publication date
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Priority to JP2010547943A priority patent/JP5715826B2/en
Priority to BRPI0908484A priority patent/BRPI0908484A8/en
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Definitions

  • the invention relates to a high-strength low-alloy steel for seamless steel pipes with excellent weldability and resistance to stress corrosion cracking according to claim 1.
  • Seamless tubes made of high-strength steels are z. B. used for pipes for the transport of oil or gas, which are laid both onshore and offshore.
  • Alloys commonly used for seamless conduits are defined for steels up to 80 ksi (X80) in standards such as API 5L, DNV-OS-F101 and EN 10208. For high strength grades above 80 ksi, these standards do not specify the limits for the alloying elements. When developing higher-strength grades, it must be borne in mind that the steel tubes produced from them are weldable and must possess good strength and toughness properties. While to date standard for steel pipes good to X80 (R min p02 551 MPa, R m min 620 MPa according to API 5L were used, there is now an increasing need for
  • the strength-increasing mechanism which at the same time leads to an increase in toughness, is known to be the reduction of the grain size. This can be achieved, inter alia, by alloying nickel and molybdenum and the associated reduction in the transformation temperature
  • molybdenum improves tempering resistance at higher tempering temperatures and throughput.
  • nickel significantly deteriorates the surface quality of the hot-rolled tubes above a certain alloy content
  • titanium, niobium and vanadium are used. Titanium precipitates as high-coarse titanium nitride at high temperatures. Niobium forms at lower temperatures Niobkarbonit ⁇ d precipitates With further decreasing temperature, vanadium additionally accumulates in carbonitrides , ie it is to be expected with the excretion of VC-Te ⁇ lchen
  • a high strength, low alloy steel for hot rolled seamless steel tubing that meets the requirements of an X100 API 5L for welded tubes is from WO 2007/017161 A1 known
  • This known steel alloy has an alloy concept with C 0 03 - 0.13%, Mn 0.90 - 1, 80%, Si ⁇ 0.40%, P ⁇ 0.020%, S ⁇ 0.005%, Ni 0 , 10 - 1, 00%, Cr 0,20 - 1, 20%, Mo 0,15 - 0,80%, Ca ⁇ 0,040%, V ⁇ 0,10%, Nb ⁇ 0,040%, Ti ⁇ 0,020%, N ⁇ 0.011% and a mixture consisting of bainite and martensite
  • the N ⁇ contents are up to 1% in the known steel very high, which can in the formation of adhesive scale on the surface during hot rolling of the tubes, eg hot pilots, Rohrkontivon, etc, impact, and the surface quality of the pipes strong and would require extensive surface finishing
  • the object of the invention is to provide a low-cost low-alloy steel for the production of high-strength weldable seamless steel tubes, which satisfies the stated requirements for yield strength, tensile strength and impact energy and also ensures good general weldability and sufficient corrosion resistance in sour gas use and after hot rolling has a perfect surface
  • This object is achieved with the features of claim 1.
  • Remaining iron with impurities caused by melting with optional addition of Ti and the proviso that the sum of the contents of Ti + Nb + V is ⁇ 0.04 to ⁇ 0.15% and the ratio Cu / Ni is a value of ⁇ 1 having.
  • the steel alloy according to the invention is based on the development of the pipe steels according to API 5L, ISO 3183, DNV-OS-F101 and EN 10208.
  • copper In addition to nickel, copper also has a positive effect on acid gas resistance. Copper alloyed alone adversely affects hot workability and damages the material Grain boundaries. By alloying Ni with an additionally adjusted with respect to sour gas resistance Cu / Ni ratio (Cu / Ni ⁇ 1), this is compensated.
  • the Ni content is max. 0.60% low enough to produce a sufficiently good surface quality for the tube manufacturing processes mainly used for this steel grade.
  • the seamless steel tubes produced from an operating melt with the steel alloy of the invention listed below have excellent strength and toughness properties.
  • the values are the mean values of three tensile specimens each, or three notched-bar impact specimens.
  • the samples were taken as longitudinal samples from heat-treated tubes made in-house.
  • OD outer diameter
  • WD wall thickness

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Abstract

1. A high-strength steel and a high-strength, weldable steel pipe. 2.1. The invention relates to a high-strength steel and to a high-strength, weldable steel pipe. 2.2. The high-strength, low-alloy steel for seamless steel pipes with outstanding weldability and resistance to stress corrosion cracking with a minimum yield strength of 620 MPa and a tensile strength of at least 690 MPa is characterized by the composition indicated in claim 1.

Description

Hochfester niedriglegierter Stahl für nahtlose Rohre mit hervorragender Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit High strength low alloy steel for seamless tubes with excellent weldability and corrosion resistance
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen hochfesten niedriglegierten Stahl für nahtlose Stahlrohre mit hervorragender Schweißbarkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to a high-strength low-alloy steel for seamless steel pipes with excellent weldability and resistance to stress corrosion cracking according to claim 1.
Nahtlose Rohre aus hochfesten Stählen werden z. B. für Leitungsrohre zum Transport von Öl oder Gas verwendet, die sowohl onshore wie auch offshore verlegt werden.Seamless tubes made of high-strength steels are z. B. used for pipes for the transport of oil or gas, which are laid both onshore and offshore.
In den vergangenen Jahren haben die Rohrhersteller starke Anstrengungen unternommen, um die gestiegenen Anforderungen einerseits bezüglich Materialeinsparung, z. B. durch Verringerung der Wanddicke bei gleichen Materialanforderungen und andererseits die Forderung zur Auslegung von Rohrleitungen auf höhere Betriebsdrücke beim Gastransport zu bewältigen.In recent years, the pipe manufacturers have made great efforts to meet the increased requirements on the one hand with regard to material savings, eg. B. by reducing the wall thickness with the same material requirements and on the other hand, the requirement for the design of pipelines to cope with higher operating pressures in gas transport.
Legierungen, die üblicherweise für nahtlose Leitungsrohre verwendet werden, sind für Stahlgüten bis 80 ksi (X80) in Standards, wie zum Beispiel der API 5L, der DNV-OS-F101 und der EN 10208 definiert. Für hochfeste Güten oberhalb von 80 ksi werden in diesen Standards keine Angaben hinsichtlich der Grenzwerte für die Legierungselemente gemacht. Bei der Entwicklung höherfester Güten ist zu berücksichtigen, dass die daraus hergestellten Stahlrohre schweißbar sind und über gute Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften verfügen müssen. Wahrend bislang standardmäßig für Rohrleitungen Stahlguten bis X80 (Rp02 min 551 MPa, Rm min 620 MPa gemäß API 5L verwandt wurden, besteht jetzt zunehmender Bedarf fürAlloys commonly used for seamless conduits are defined for steels up to 80 ksi (X80) in standards such as API 5L, DNV-OS-F101 and EN 10208. For high strength grades above 80 ksi, these standards do not specify the limits for the alloying elements. When developing higher-strength grades, it must be borne in mind that the steel tubes produced from them are weldable and must possess good strength and toughness properties. While to date standard for steel pipes good to X80 (R min p02 551 MPa, R m min 620 MPa according to API 5L were used, there is now an increasing need for
hochfeste Stahle der Festigkeitskiasse bis 100 ksi (X100) (Rp02 min 690 MPa, Rm min 760 MPa)high-strength steels of strength class up to 100 ksi (X100) (Rp 0 2 min 690 MPa, R m min 760 MPa)
Werden diese Stahle für Rohrleitungen für den Ol- und Gastransport verwendet, bestehen jedoch hohe Anforderungen bezüglich ihrer Schweißbarkeit (z BIf these steels are used for pipelines for oil and gas transport, however, there are high demands on their weldability (eg
Rohrverbindungsschweißung), ihrer Zähigkeit bei tiefen Temperaturen bis -40°C und einer Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion, insbesondere für Gasrohrleitungen, die H2S belastetes Gas (Sauergas) transportierenPipe joint welding), their toughness at low temperatures down to -40 ° C and resistance to stress corrosion cracking, in particular for gas pipelines that transport H2S polluted gas (sour gas)
Für geschweißte, nach dem UOE- Verfahren hergestellte Stahlrohre, sind Stahlguten bis 100 ksi (X 100) oder sogar 120 ksi (X 120) allgemein bekanntFor welded steel tubes made by the UOE process, steel good up to 100 ksi (X 100) or even 120 ksi (X 120) are well known
Bei diesen Stahlen werden die geforderten Eigenschaften nicht über verstärkten Legierungseinsatz, sondern durch Kombination eines möglichst niedrigen Legierungsgehaltes mit thermomechanischem Walzen des zu einem Rohr umzuformenden Bleches erreichtIn these steels, the required properties are not achieved by increased use of alloy, but by combining the lowest possible alloy content with thermomechanical rolling of the sheet to be formed into a tube
Für die Herstellung warmgewalzter nahtloser Rohre ist dieses Konzept jedoch nur bedingt oder gar nicht anwendbar, da die spezifische Temperaturfuhrung bei der Warmfertigung nahtloser Rohren nicht die erforderliche Absenkung der Umformtemperatur für die Anwendung bekannter Konzepte für thermomechanische Behandlungen erlaubtFor the production of hot-rolled seamless pipes, however, this concept is only conditionally or not applicable, since the specific temperature control in the hot-finished seamless pipes does not allow the required reduction of the forming temperature for the application of known concepts for thermomechanical treatments
Für warmgewalzte nahtlose Rohre ist es deshalb erforderlich, die geforderten Eigenschaften insbesondere über ein angepasstes Legierungskonzept und über eine gezielte Einstellung eines anforderungsgerechten feinkornigen Gefuges durch eine nachtragliche Vergutungsbehandlung zu erreichenFor hot-rolled seamless pipes, it is therefore necessary to achieve the required properties, in particular by means of an adapted alloy concept and by means of a targeted adjustment of a fine-grained microstructure according to the requirements, by a subsequent regrind treatment
Die geforderte Steigerung der Festigkeit bei ausreichender Zähigkeit von warmgefertigten nahtlosen Rohren für die beschriebenen Anwendungsbereiche erfordert die Entwicklung neuer Legierungskonzepte Spezieil im Streckgrenzenbereich ab 500 MPa ist es mit den bekannten Legierungskonzepten schwierig, ausreichende Zähigkeiten und eine ausreichende Sauergasbestandigkeit bei gleichzeitiger guter Schweißbarkeit zu erreichenThe required increase in strength with sufficient toughness of hot-finished seamless tubes for the applications described requires the development of new alloy concepts Spezieil in yield strength range from 500 MPa it is with the Known alloying concepts difficult to achieve sufficient toughness and a sufficient Sauerergasbestandigkeit while good weldability
Der die Festigkeit steigernde Mechanismus, der gleichzeitig zu einer Steigerung der Zähigkeit fuhrt, ist bekanntermaßen die Verringerung der Korngroße Diese kann u a durch Zulegieren von Nickel und Molybdän und der damit verbundenen Verringerung der Umwandlungstemperatur erzielt werdenThe strength-increasing mechanism, which at the same time leads to an increase in toughness, is known to be the reduction of the grain size. This can be achieved, inter alia, by alloying nickel and molybdenum and the associated reduction in the transformation temperature
Molybdän verbessert zusätzlich die Anlassbestandigkeit bei höheren Anlasstemperaturen und die Durchhartbarkeit Die Zugabe von Nickel verschlechtert allerdings ab einem bestimmten Legierungsgehalt die Oberflachenqualitat der warmgewalzten Rohre deutlichIn addition, molybdenum improves tempering resistance at higher tempering temperatures and throughput. The addition of nickel, however, significantly deteriorates the surface quality of the hot-rolled tubes above a certain alloy content
Eine Festigkeitssteigerung durch eine deutliche Erhöhung des Kohlenstoffgehalts fuhrt zu einer Verschlechterung der Zähigkeit und zu einer starken Erhöhung des KohlenstoffaquivalentsAn increase in strength due to a significant increase in the carbon content leads to a deterioration of the toughness and to a strong increase of the carbon equivalent
Aus diesem Grund muss eine solche Legierungszugabe von zahigkeitssteigemden Maßnahmen flankiert werden Das Kohlenstoffaquivalent erweist sich häufig als eine Herausforderung, welche die Analysenwahl zum Teil stafk einschranktFor this reason, such alloy addition must be flanked by measures of increasing efficiency. The carbon equivalent often proves to be a challenge, which partly limits the choice of analysis
Zur Steigerung der Festigkeit werden zusätzlich Mikrolegierungselemente wie Titan, Niob und Vanadium eingesetzt Titan scheidet sich bei hohen Temperaturen teilweise bereits in der flussigen Phase als recht grobes Titannitrid aus Niob bildet bei niedrigeren Temperaturen Niobkarbonitπd-Ausscheidungen Mit weiter abnehmender Temperatur reichert sich zusätzlich Vanadin in Karbonitnden an, d h es ist mit der Ausscheidung von VC-Teιlchen zu rechnenIn order to increase the strength, additional micro-alloying elements such as titanium, niobium and vanadium are used. Titanium precipitates as high-coarse titanium nitride at high temperatures. Niobium forms at lower temperatures Niobkarbonitπd precipitates With further decreasing temperature, vanadium additionally accumulates in carbonitrides , ie it is to be expected with the excretion of VC-Teιlchen
Zu grobe Ausscheidungen dieser Mikrolegierungselemente wirken sich negativ auf die Zahigkeitseigenschaften und die Sauergasbestandigkeit aus Daher darf der Gehalt dieser Legierungselemente nicht zu hoch sein Des Weiteren müssen die Gehalte an Kohlenstoff und Stickstoff, die für die Bildung der Ausscheidungen erforderlich sind, berücksichtigt werdenToo coarse precipitates of these micro-alloying elements have a negative effect on the toughness properties and sour gas resistance. Therefore, the content of these alloying elements must not be too high. Furthermore, the contents of carbon and nitrogen required for the formation of the precipitates must be taken into account
Ein hochfester niedπglegierter Stahl für warmgewalzte nahtlose Stahlrohre, der die Anforderungen eines X100 nach API 5L für geschweißte Rohre erfüllt, ist aus der WO 2007/017161 A1 bekannt Diese bekannte Stahllegierung weist ein Legierungskonzept mit C 0 03 - 0,13%, Mn 0,90 - 1 ,80%, Si < 0,40 %, P < 0,020%, S < 0,005%, Ni 0,10 - 1 ,00%, Cr 0,20 - 1 ,20%, Mo 0,15 - 0,80%, Ca < 0,040%, V ≤ 0,10%, Nb < 0,040 %, Ti < 0,020%, N ≤ 0,011% und ein aus Bainit und Martensit bestehendes Mischgefuge aufA high strength, low alloy steel for hot rolled seamless steel tubing that meets the requirements of an X100 API 5L for welded tubes is from WO 2007/017161 A1 known This known steel alloy has an alloy concept with C 0 03 - 0.13%, Mn 0.90 - 1, 80%, Si <0.40%, P <0.020%, S <0.005%, Ni 0 , 10 - 1, 00%, Cr 0,20 - 1, 20%, Mo 0,15 - 0,80%, Ca <0,040%, V ≤ 0,10%, Nb <0,040%, Ti <0,020%, N ≤ 0.011% and a mixture consisting of bainite and martensite
Dieser bekannte Stahl weist nach einer Vergutungsbehandlung zwar die für einen X100 (100 ksi) geforderten mechanischen Eigenschaften und Schweißbarkeit auf, über die Verwendung als Gasleitungsrohr für mit H2S belastetem Gas (Sauergas) im Hinblick auf eine mögliche Spannungsrisskorrosion, wird jedoch keine Aussage getroffen Die sich bei dem bekannten Stahl möglicherweise bildenden Chromcarbide können jedoch die Sauergasbestandigkeit negativ beeinflussenAlthough this known steel has the mechanical properties and weldability required for a X100 (100 ksi) after use of a Vergutungsbehandlung about the use as a gas pipe for H 2 S loaded gas (sour gas) in view of a possible stress corrosion cracking, but no statement is made However, the possibly formed in the known steel chromium carbides can adversely affect the sour gas resistance
Weiterhin sind die Nι-Gehalte mit bis zu 1 % bei dem bekannten Stahl sehr hoch, was sich in der Bildung von Klebzunder auf der Oberflache beim Warmwalzen der Rohre, z B beim Warmpilgem, Rohrkontiverfahren, etc , auswirken kann und die Oberflachenqualitat der Rohre stark beeinträchtigen und eine aufwandige zerspanende Nacharbeit der Oberflache erforderlich machen wurdeFurthermore, the Nι contents are up to 1% in the known steel very high, which can in the formation of adhesive scale on the surface during hot rolling of the tubes, eg hot pilots, Rohrkontiverfahren, etc, impact, and the surface quality of the pipes strong and would require extensive surface finishing
Die Anforderungen an Leitungsrohre für die vorgenannten Anwendungsbereiche lassen sich wie folgt zusammenfassenThe requirements for conduits for the aforementioned applications can be summarized as follows
Streckgrenze Rp02 min 620 MPa (90 ksi) bzw 690 MPa (100 ksi)Yield strength R p02 min 620 MPa (90 ksi) or 690 MPa (100 ksi)
• Zugfestigkeit Rm min 690 MPa (90 ksi) bzw 760 MPa (100 ksi)Tensile strength Rm min 690 MPa (90 ksi) or 760 MPa (100 ksi)
• Kerbschlagarbeit Av (längs) 90 J bei -4O0C• Impact work Av (longitudinal) 90 J at -4O 0 C
• Gewährleistung der allgemeinen Schweißbarkeit• Ensuring general weldability
• niedriger, bzw eingeschränkter Nι-Gehalt• low, or limited Nι content
• Korrosionsbeständigkeit auch beim Transport von H2S belastetem Gas (Sauergas)• Corrosion resistance even when transporting H 2 S contaminated gas (sour gas)
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen niedrig legierten Stahl für die Herstellung hochfester schweißbarer nahtloser Stahlrohre anzugeben, der die genannten Anforderungen hinsichtlich Streckgrenze, Zugfestigkeit und Kerbschlagarbeit sicher erfüllt und darüber hinaus eine gute allgemeine Schweißbarkeit sowie eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei Sauergaseinsatz gewährleistet und nach dem Warmwalzen eine einwandfreie Oberflache aufweist Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object of the invention is to provide a low-cost low-alloy steel for the production of high-strength weldable seamless steel tubes, which satisfies the stated requirements for yield strength, tensile strength and impact energy and also ensures good general weldability and sufficient corrosion resistance in sour gas use and after hot rolling has a perfect surface This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous developments are the subject of dependent claims.
Nach der Lehre der Erfindung wird für einen niedrig legierten Stahl zur Herstellung hochfester schweißbarer warmgewalzter nahtloser Stahlrohre, eine Stahl mit folgender chemischer Zusammensetzung vorgeschlagen:According to the teachings of the invention, for a low alloy steel for producing high strength weldable hot rolled seamless steel tubes, a steel having the following chemical composition is proposed:
0,030 - 0,12 % C max. 0,40 % Si 1 ,30 - 2,00 % Mn max. 0,015 % P max. 0,005 % S 0,020 - 0,050 %AI 0,20 - 0,60 % Ni 0,10 - 0,40 % Cu 0,20 - 0,60 % Mo 0,02 - 0,10 % V 0,02 - 0,06 % Nb max. 0,0100 % N0.030 - 0.12% C max. 0.40% Si 1, 30-2.00% Mn max. 0.015% P max. 0.005% S 0.020 - 0.050% Al 0.20 - 0.60% Ni 0.10 - 0.40% Cu 0.20 - 0.60% Mo 0.02 - 0.10% V 0.02 - 0, 06% Nb max. 0.0100% N
Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, mit optionaler Zugabe von Ti und der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Ti + Nb + V einen Wert von ≥ 0,04 bis < 0,15 % und das Verhältnis Cu/Ni einen Wert von <1 aufweist.Remaining iron with impurities caused by melting, with optional addition of Ti and the proviso that the sum of the contents of Ti + Nb + V is ≥ 0.04 to <0.15% and the ratio Cu / Ni is a value of <1 having.
Die erfindungsgemäße Stahllegierung setzt auf der Entwicklung der Leitungsrohrstähle nach API 5L, ISO 3183, DNV-OS-F101 und der EN 10208 auf.The steel alloy according to the invention is based on the development of the pipe steels according to API 5L, ISO 3183, DNV-OS-F101 and EN 10208.
Die im Zuge der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuche haben überraschend gezeigt, dass im Vergleich zur bekannten Stahllegierung unter Verzicht auf die Zugabe von Cr, die Einhaltung eines bestimmten Cu/Ni Verhältnisses die Sauergasbeständigkeit für diese Festigkeitsstufe deutlich positiv beeinflusst ohne die mechanischen Eigenschaften (Festigkeit und Zähigkeit) sowie die Schweißbarkeit negativ zu beeinflussen.The experiments carried out in the course of the present invention have surprisingly shown that compared to the known steel alloy waiving the addition of Cr, the maintenance of a certain Cu / Ni ratio, the acid gas resistance for this level of strength significantly influenced positively without the mechanical properties (strength and toughness ) as well as negatively influencing the weldability.
Neben Nickel besitzt auch Kupfer einen positiven Effekt auf die Sauergasbeständigkeit. Kupfer allein zulegiert beeinflusst die Warmumformbarkeit negativ und schädigt die Korngrenzen. Durch das Zulegieren von Ni mit einem zusätzlich hinsichtlich Sauergasbeständigkeit abgestimmten Cu/Ni-Verhältnis (Cu/Ni < 1) wird dies kompensiert.In addition to nickel, copper also has a positive effect on acid gas resistance. Copper alloyed alone adversely affects hot workability and damages the material Grain boundaries. By alloying Ni with an additionally adjusted with respect to sour gas resistance Cu / Ni ratio (Cu / Ni <1), this is compensated.
Die Kombination des erfindungsgemäßen Legierungskonzeptes als Basis und die nach dem Warmumformprozess erforderliche Vergütung begründen die Sauergasbeständigkeit des entwickelten nahtlosen Stahlrohres.The combination of the inventive alloying concept as a basis and the required after the hot forming process compensation justify the sour gas resistance of the developed seamless steel pipe.
Die Summe der Gehalte an Titan, Niob und Vanadin ist mit einem Wert von > 0,04 % einerseits ausreichend hoch, um die geforderte Festigkeitssteigerung zu erreichen aber mit ≤ 0,15 % auch ausreichend niedrig, um die geforderten Zähigkeitseigenschaften und ausreichende Sauergasbeständigkeit zu gewährleisten.The sum of the contents of titanium, niobium and vanadium with a value of> 0.04% on the one hand sufficiently high to achieve the required increase in strength but with ≤ 0.15% and sufficiently low to ensure the required toughness properties and sufficient sour gas resistance ,
Je nach Kundenanforderung lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Legierungskonzept vorteilhaft sowohl ein Stahl mit der Gütestufe 90 ksi (X90), als auch 100 ksi (X100) erreichen unter Einhaltung aller für die jeweilige Gütestufe bekannten Anforderungen.Depending on the customer requirement, it is advantageously possible with the alloying concept according to the invention to achieve both a steel with the quality level 90 ksi (X90) and 100 ksi (X100) while maintaining all the requirements known for the respective quality level.
Der Ni-Gehalt ist mit max. 0,60 % ausreichend niedrig, um bei den für diese Stahlgüte hauptsächlich angewandten Rohrherstellungsverfahren eine ausreichend gute Oberflächenqualität zu erzeugen.The Ni content is max. 0.60% low enough to produce a sufficiently good surface quality for the tube manufacturing processes mainly used for this steel grade.
Die aus einer Betriebsschmelze mit der nachfolgend aufgeführten erfindungsgemäßen Stahllegierung erzeugten nahtlosen Stahlrohre weisen ausgezeichnete Werte hinsichtlich ihrer Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften auf.The seamless steel tubes produced from an operating melt with the steel alloy of the invention listed below have excellent strength and toughness properties.
0,10 % C0.10% C
0,30 % Si0.30% Si
1 ,68 % Mn1, 68% Mn
0,015 % P0.015% P
0,002 % S0.002% S
0,026 % AI0.026% AI
0,19 % Cu0.19% Cu
0,48 % Ni0.48% Ni
0,37 % Mo0.37% Mo
0,047 % V0.047% V
0,042 % Nb0.042% Nb
0,003 % Ti 0,006 % N mit Cu/Ni = 0,40 und Ti + Nb + V = 0,0920.003% Ti 0.006% N with Cu / Ni = 0.40 and Ti + Nb + V = 0.092
Hieran wurden die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Werte ermittelt. Die Werte sind die Mittelwerte aus jeweils drei Zugproben, bzw. drei Kerbschlagbiegeproben. Die Proben wurden als Längsproben aus betrieblich erzeugten wärmebehandelten Rohren entnommen.This was used to determine the values listed in the table below. The values are the mean values of three tensile specimens each, or three notched-bar impact specimens. The samples were taken as longitudinal samples from heat-treated tubes made in-house.
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
AD: Außendurchmesser, WD: Wanddicke OD: outer diameter, WD: wall thickness

Claims

Patentansprüche claims
1. Hochfester niedriglegierter Stahl für nahtlose Stahlrohre mit hervorragender Schweißbarkeit und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion mit einer Mindeststreckgrenze von 620 MPa und einer Zugfestigkeit von mindestens 690 MPa, mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Masse-%):1. High strength low alloy steel for seamless steel tubes with excellent weldability and resistance to stress corrosion cracking with a minimum yield stress of 620 MPa and a tensile strength of at least 690 MPa, with the following chemical composition (in% by mass):
0,030 - 0,12 % C 0,020 - 0,050 %AI max. 0,40 % Si 1 ,30 - 2,00 % Mn max. 0,015 % P max. 0,005 % S 0,20 - 0,60 % Ni 0,10 - 0,40 % Cu 0,20 - 0,60 % Mo 0,02 - 0,10 % V 0,02 - 0,06 % Nb max. 0,0100 % N0.030 - 0.12% C 0.020 - 0.050% Al max. 0.40% Si 1, 30-2.00% Mn max. 0.015% P max. 0.005% S 0.20 - 0.60% Ni 0.10 - 0.40% Cu 0.20 - 0.60% Mo 0.02 - 0.10% V 0.02 - 0.06% Nb max. 0.0100% N
Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, mit optionaler Zugabe von Ti und der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Ti + Nb + V einen Wert von ≥ 0,04 bis ≤ 0,15 % und das Verhältnis Cu/Ni einen Wert von < laufweist.The remainder is iron with impurities caused by melting, with the optional addition of Ti and the proviso that the sum of the contents of Ti + Nb + V has a value of ≥ 0.04 to ≤ 0.15% and the ratio Cu / Ni a value of < ,
2. Stahl nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Ti- Gehalt bis zu 0,020 % beträgt. 2. Steel according to claim 1, characterized in that the Ti content is up to 0.020%.
3. Stahl nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Masse-%):3. Steel according to claim 1 or 2, characterized in that with the following chemical composition (in% by mass):
0,080-0,11 % C0.080-0.11% C
0,020 - 0,050 %AI0.020-0.050% AI
0,25 -0,35% Si0.25-0.35% Si
1,65 -1,90% Mn max.0,015% P max.0,005 % S1.65 -1.90% Mn max.0.015% P max.0.005% S
0,45 - 0,55 % Ni0.45 - 0.55% Ni
0,15 -0,20% Cu0.15-0.20% Cu
0,35-0,55% Mo0.35-0.55% Mo
0,04 - 0,06 % V0.04-0.06% V
0,04 - 0,05 % Nb max.0,006 % N0.04 - 0.05% Nb max.0.006% N
4. Stahl nach einem der Ansprüche 1 -3 dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl eine Mindeststreckgrenze von 690 MPa und eine Zugfestigkeit von mindestens 760 MPa aufweist. 4. Steel according to one of claims 1 -3 characterized in that the steel has a minimum yield strength of 690 MPa and a tensile strength of at least 760 MPa.
5. Hochfestes schweißbares nahtloses Stahlrohr, hergestellt durch Warmwalzen mit anschließender Vergütung, mit hervorragender Schweißbarkeit und Beständigkeit gegen5. High strength weldable seamless steel tube, produced by hot rolling followed by tempering, with excellent weldability and resistance to
Spannungsrisskorrosion mit einer Mindeststreckgrenze von 620 MPa und einerStress corrosion cracking with a minimum yield strength of 620 MPa and a
Zugfestigkeit von mindestens 690 MPa, bestehend aus einem Stahl mit folgenderTensile strength of at least 690 MPa, consisting of a steel with the following
Legierungszusammensetzung:Alloy composition:
0,030 - 0,12 % C0.030 - 0.12% C
0,020 - 0,050 %AI max. 0,40 % Si0.020-0.050% AI max. 0.40% Si
1 ,30 - 2,00 % Mn max. 0,015 % P max. 0,005 % S1, 30 - 2.00% Mn max. 0.015% P max. 0.005% S
0,20 - 0,60 % Ni0.20 - 0.60% Ni
0,10 - 0,40 % Cu0.10-0.40% Cu
0,20 - 0,60 % Mo0.20 - 0.60% Mo
0,02 - 0,10 % V0.02-0.10% V
0,02 - 0,06 % Nb max. 0,0100 % N0.02-0.06% Nb max. 0.0100% N
Rest Eisen mit erschmelzungsbedingten Verunreinigungen, mit optionaler Zugabe von Ti und der Maßgabe, dass die Summe der Gehalte an Ti + Nb + V einen Wert von < 0,15 und das Verhältnis Ni/Cu einen Wert von ≥ laufweist.Remaining iron with impurities due to melting, with optional addition of Ti and with the proviso that the sum of the contents of Ti + Nb + V has a value of <0.15 and the ratio Ni / Cu has a value of ≥.
6. Stahlrohr nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl einen Ti-Gehalt von bis zu 0,020 % aufweist. 6. Steel pipe according to claim 4, characterized in that the steel has a Ti content of up to 0.020%.
7. Stahlrohr nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl folgende Legierungszusammensetzung aufweist: 0,080-0,11 % C 0,020 - 0,050 %AI 0,25 -0,35% Si 1,65 -1,90% Mn max.0,015% P max.0,005 % S 0,45 -0,55% Ni 0,15 -0,20% Cu 0,35 -0,55 % Mo 0,04 - 0,06 % V 0,04 - 0,05 % Nb max.0,006 % N7. Steel pipe according to claim 4 or 5, characterized in that the steel has the following alloy composition: 0.080-0.11% C 0.020-0.050% Al 0.25 -0.35% Si 1.65 -1.90% Mn max. 0.015% P max.0.005% S 0.45 -0.55% Ni 0.15 -0.20% Cu 0.35 -0.55% Mo 0.04-0.06% V 0.04-0, 05% Nb max.0,006% N
8. Stahlrohr nach einem der Ansprüche 5-7 dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mindeststreckgrenze von 690 MPa und eine Zugfestigkeit von mindestens 760 MPa aufweist. 8. Steel tube according to one of claims 5-7, characterized in that it has a minimum yield strength of 690 MPa and a tensile strength of at least 760 MPa.
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