(12) Oversettelse av europeisk patentskrift - Patentstyret

(12) Oversettelse av
europeisk patentskrift
(11) NO/EP 2133442 B1
(19) NO
NORGE (51) Int Cl.
C22C 38/00 (2006.01)
C21D 8/10 (2006.01)
C21D 9/08 (2006.01)
C22C 38/24 (2006.01)
C22C 38/28 (2006.01)
Patentstyret
(21) Oversettelse publisert 2012.06.11
(80) Dato for Den Europeiske
Patentmyndighets
publisering av det meddelte
patentet 2012.02.01
(86) Europeisk søknadsnr 08739231.2
(86) Europeisk innleveringsdag 2008.03.28
(87) Den europeiske søknadens
Publiseringsdato 2009.12.16
(30) Prioritet 2007.03.30
JP 2007092144
(84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC
MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR
(73) Innehaver Sumitomo Metal Industries, Ltd., 5-33, Kitahama 4-chome Chuo-ku Osaka-shi,
Osaka 541-0041, Japan
(72) Oppfinner TOMOMATSU, Kuniaki, c/o Sumitomo Metal Industries Ltd.5-33 Kitahama 4-
chomeChuo-ku, Osaka-shi, Osaka 541-0041, Japan
OMURA, Tomohiko, c/o Sumitomo Metal Industries Ltd.5-33 Kitahama 4-chome
Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 541-0041, Japan
ARAI, Yuji, c/o Sumitomo Metal Industries Ltd.5-33 Kitahama 4-chome Chuo-ku,
Osaka-shi Osaka 541-0041, Japan
ABE, Toshiharu, c/o Sumitomo Metal Industries Ltd.5-33 Kitahama 4-chome Chuoku,
Osaka-shi Osaka 541-0041, Japan
(74) Fullmektig Oslo Patentkontor AS, Postboks 7007 Majorstua, 0306 OSLO, Norge
(54) Benevnelse Lavlegert stål, sømløst stålrør for oljebrønn og fremgangsmåte for fremstilling av sømløst
stålrør
(56) Anførte
publikasjoner EP-A1- 1 413 639 B1, EP-A1- 1 712 651 B1, JP-A- 2 050 915 B1, JP-A- 2000 017 389 B1,
JP-A- 2003 166 037 B1, JP-A- 54 119 324 B1, US-A1- 2006 231 168 B1, JP-A- 60 046 317
B1, JP-A- 61 006 208 B1, JP-A- 62 040 345 B1, JP-A- 7 197 125 B1, US-A1- 2006 219 333
B1, JP-A- 6 172 859 B1

1
Beskrivelse
TEKNISK OMRÅDE
5
Den foreliggende oppfinnelsen angår et lavlegert stål, og angår spesielt et lavlegert
stål egnet for anvendelse i svært korroderende, dype oljebrønner inneholdende hydrogensulfid
ved høyt trykk, et sømløst ståloljefeltrør og en fremgangsmåte for
fremstilling av et sømløst stålrør.
BAKGRUNNSTEKNIKK
10
Stål benyttet under strenge høytemperaturforhold slik som oljebrønner må yte bed-
re med hensyn på styrke, seighet og syrebestandighet. I dypere brønner må stålet
inneha enda høyere styrke og enda bedre spenningskorrosjonssprekkingsmotstand.
15
20
I stålprodukter blir hardheten høyere etter som materialstyrken øker, som igjen
øker forflytningstettheten slik at hydrogeninnholdet i stålproduktet øker som gjør
at det blir sprøtt med spenning. Styrking av stålproduktet fører derfor vanligvis til
dårlig sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstand. Spesielt når et stålelement
produseres ved en ønsket strekkgrense i et stålprodukt hvis "strekkgrense/strekkstyrke"
forhold (heretter kalt "strekkforhold") er lav, da har strekkstyrken og hardheten
en tendens til å bli høyere, slik at sulfidspenningskorrosjonsspekingsmotstanden
drastisk svekkes. Så når styrken av et stålprodukt økes, er økning av strekkforholdet
viktig for å holde hardheten lav.
25
Oppnåelse av et høyt strekkforhold av stål oppnås fortrinnsvis ved å fremstille stålproduktet
til å ha en ensartet temperert martensittstruktur. Det å gjøre det tidlige-
re austenittkornet finere er også effektivt.
30
35
For eksempel beskriver patentdokumenter 1 og 2 en oppfinnelse for forbedring av
sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden i sømløse stålrør ved å undertrykke
utfelling av M 23 C 6 -type karbid på korngrenseflate ved å regulerere resten av
karbid-dannende grunnstoffer som V, Nb, Ti, Cr og Mo. Patentdokument 3 beskriver
en fremgangsmåte for forbedring av sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden
ved å gjøre kornene finere. Patentdokument 4 beskriver en oppfinnelse for forbedring
av seigheten av sømløse ståloljefeltrør ved å benytte en spesifisert kjemisk
sammensetning inneholdende fra 0.0003 til 0.005% av B. Patentdokument 5 beskriver
et stålmateriale med et høyt seighetsnivå egnet for anvendelse i fremstilling

2
av stålrør som skal bli anvendt under strenge betingelser i oljebrønnforhold og en
fremgangsmåte for fremstilling av dem.
5
[Patentdokument 1] JP 3449311 B
[Patentdokument 2] JP 2000-17389 A
[Patentdokument 3] JP H9-111343 A
[Patentdokument 4] WO 2005/073421 A1
[Patentdokument 5] EP 1413639 A1
BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
10
Problemer som skal løses ved oppfinnelsen
15
De ovennevnte dokumentene 1-4 beskrev syremotstand av lavlegert stål anvendt i
hydrogensulfidforhold på ca. 1 atm. Imidlertid fant studien utført av de foreliggende
opppfinnerne at syremotstandsmekanismen i lavlegert stål i et hydrogensulfidforhold
ved lave trykk på ca. 1 atm er forskjellig fra det i hydrogensulfidforhold ved
høyere trykk.
20
De foreliggende oppfinnerne testet sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstand i
mange typer av lavlegert stål ved firepunktsbøyning og oppnådde de følgende funnene.
Det lavlegerte stålet anvendt i denne testen inneholder i vekt%, Mn på 0.5 til
1.3%, Cr på 0.2 til 1.1% og Mo på 0 til 0.7%.
25
30
(1) Korrosjonsraten øker ved 2 atm eller mer, og blir spesielt høy ved 5 til
10 atm hydrogensulfid, men synker ved 15 atm hydrogensulfid.
(2) Sulfidspenningskorrosjonsprekking har blitt antatt å skje i hydrogensulfid
ved et partialtrykk rundt 1 atm i den senere tid. Imidlertid viser den foreliggende
undersøkelsen klart at den har en tendens til å skje i hydrogensulfid
ved et partialtrykk på 2 atm eller mer og spesielt 5 til 10 atm. Omvendt, når
hydrogensulfidpartialtrykket blir så høyt som 15 atm, så skjer knapt noen
sulfidspenningskorrosjonssprekking.
35
Basert på de ovennevnte funnene erkjente de foreliggende oppfinnerne at i lavlegert
stål anvendelig i et hydrogensulfidforhold på 2 atm eller mer og spesielt ved 5
til 10 atm, at korrosjonsraten i høytrykkshydrogensulfidforhold kan senkes ved økning
av krom (Cr) innholdet til 1.0% eller mer.
I det sømløse ståloljefeltrøret beskrevet i det foregående patentdokumentet 4 til-

3
5
settes bor (B) for å forbedre herdbarheten for det formål å forsterke motstand mot
sulfidspenningskorrosjonsprekking. I tilfeller ved fremstilling av sømløse ståloljefeltrør
ved in-line avkjøling som beskrevet i oppfinnelsen i patentdokument 4, er
imidlertid omdannelse av austenittkornet til fine korn vanskelig. I dette tilfellet, når
B er til stede i en legering med høyt Cr-innhold, utfelles M 23 C 6 -type karbidet i legeringen
og forgroves i den tidligere austenittkorngrenseflaten under varmebehandling
etter avkjøling, og som en konsekvens svekkes sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden.
Den foreliggende oppfnnelsen tilveiebringer både herdbarhet
og seighet i stål uten tilsetning av bor (B).
10
15
"In-line avkjøling" refererer til rask kjøling (heretter kalt "in-line avkjøling") etter
supplerende in-line oppvarming av sømløst rør oppnådd for eksempel ved Mannesmann-rørproduksjonsmetoden.
Imidlertid kan varmebehandlinger slik som temperering,
avspenningsgløding og normalisering utført etter avkjøling bli utført offline
etter behov.
20
Sammenliknet med avkjøling etter gjenoppvarming i en separat prosess har in-line
avkjøling lavere produksjonskostnader og er overlegen uttrykt ved oppnåelse av
avkjølingstemperaturen sammenliknet med den såkalte direkt avkjølingen, hvor
røret avkjøles rett etter at det har blitt produsert. Imidlertid har den ovennevte inline
avkjølingen en tendens til å forgrove M 23 C 6 -type karbidet i korngrenseflater i
det lavlegerte stålet. Dette grove karbidet i korngrenseflater blir mer merkbar i
stålproduksjonsmetoder hvor stålet inneholder bor (B).
25
30
Den foreliggende oppfinnelsen ble gjort på grunnlag av den kunnskap. Et formål
med denne oppfinnelsen er å tilveiebringe et lavlegert stål med herdbarhet og seighet
samt økt motstand mot sulfidspenningskorrosjon ved økning av krom (Cr) innholdet
og ved ikke å benytte et bor (B) additiv normalt anvendt på det konvensjonelle
området, og et sømløst ståloljefeltrør som benytter det lavlegerte stålet, og
en fremgangsmåte for fremstilling av sømløst stålrør. Skjønt oppnåelse av en flytgrense
(YS) på 654 til 793 MPa (95 til 115 ksi) i det lavlegerte stålet er et mål med
den foreliggende oppfinnelsen, må ikke dette tallet alltid tilfredsstilles.
35
Det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er også anvendelig under
forhold ved 2 atm eller mer, og kan også bli anvendt ved et hydrogensulfidforholdpå
5 til 10 atm hvor sulfidspenningskorrosjonssprekking mest sannsynlig skjer.
Uansett kan dette stålet også anvendes i hydrogensulfidforhold ved et lavere trykk
eller et høyere trykk.

4
MÅTER FOR å LØSE PROBLEMENE
5
Den foreliggende oppfinnelsen løser de nevnte problemene. En beskrivelse av det
lavlegerte stålet er vist i det følgende (A), et sømløst ståloljefeltrør er vist i (B) og
en fremgangsmåte for fremstilling av det sømløse stålrøret er vist i (C).
10
15
(A) Et lavlegert stål som har en temperert martensittstruktur med et martensittforhold
på 90% eller større, og bestående av, ved vekt%, C : 0.10 til
0.18%, Si : 0.05 til 1.0%, Mn : 0.05 til 1.5%, Cr : 1.1 til 2.0%, Mo : 0.05 til
2.0%, løsn. Al : 0.10% eller mindre og Ti : 0.002 til 0.05%, og valgfritt en
eller flere grunnstoffer valgt fra 0.03 til 0.2% V, 0.002 til 0.04% Nb, 0.0003
til 0.005% Ca, 0.0003 til 0.005% Mg og 0.0003 til 0.005 REM, og med en
Cekv-verdi oppnådd ved den følgende formelen (1) på 0.65 eller mer, hvor
resten er Fe og urenheter, hvor i urenhetene P er 0.025% eller mindre, S er
0.010% eller mindre, N er 0.007% eller mindre, og B er mindre enn
0.0003%, og antallet per enhetsareal av M 23 C 6 type utfellinger (M: et metallgrunnstoff),
hvis korndiameter er 1 μm eller mer, er 0.1/mm 2 eller mindre.
Cekv = C+(Mn/6) + (Cr+Mo+V)/5 formel (1)
20
hvor C, Mn, Cr, Mo og V i formelen (1) betegner innholdet av de respektive
grunnstoffene (vekt%).
(B) Et sømløst ståloljefeltrør kjennetegnet ved benyttelse av det lavlegerte
stålet beskrevet i (A).
25
30
(C) En fremgangsmåte for fremstilling av et sømløst stålrør omfattende de
følgende trinnene:
(a) varmperforering av en stålblokk som innehar den kjemiske sammensetningen
beskrevet i (A) og en Cekv-verdi oppnådd ved den følgende formelen
(1) på 0.65 eller mer;
(b) strekkvalsing; som produserer et rør ved en sluttvalsetemperatur på 800
til 1100°C;
(c) supplerende oppvarming av det resulterende stålrøret in-line i et temperaturområde
fra Ar 3 -overgangspunktet til 1000°C;
(d) avkjøling av røret fra en temperatur på Ar 3 -overgangspunktet eller høyere;
og så

5
(e) temperering av røret ved temperaturen på Ac 1 -overgangspunktet eller
lavere.
Cekv = C+(Mn/6) + (Cr+Mo+V)/5 formel (1)
5
hvor C, Mn, Cr, Mo og V i formelen (1) indikerer innholdet av de respektive
grunnstoffene (vekt%).
EFFEKT AV OPPFINNELSEN
10
Det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen forbedrer motstand mot
sulfidspenningskorrosjonssprekking og tilveiebringer herdbarhet og seighet. Det
lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er effektivt når det anvendes
under hydrogensulfidomforhold ved 2 atm eller mer, og spesielt under 5 til 10 atm
forholdet mest utsatt for sulfidspenningskorrosjonssprekking.
15
BEST MÅTE FOR UTFØRELSE AV OPPFINNELSEN
20
Det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen som allerede beskrevet,
senker korrosjonsraten av sulfidspenningskorrosjonssprekking ved å inneholde et
høyere krom (Cr) innhold, samt tilveiebringe herdbarhet og seighet uten et bor (B)
additiv, og tilveiebringe forbedret motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking.
Grunnen til begrensning av hver komponent beskrives i det etterfølgende.
25
30
C: 0.10 til 0.18%
Karbon (eller C) er et grunnstoff som øker styrken på stålet. Når C (karbon) innholdet
er mindre enn 0.1%, er temperering ved en lav temperatur da nødvendig for å
oppnå den ønskede styrken. Denne tempereringen senker følgelig motstanden mot
sulfidspenningskorrosjonssprekking. Den senkede motstanden kan kompenseres
ved å heve tempereringstemperaturen og forbedring av mykningsmotstanden mot
temperering, men det behøves mye tilsetning av dyre grunstoffer. Når imidlertid
innholdet av C er over 0.18%, svekkes strekkforholdet. Forsøk på å oppnå den
ønskede styrken mens dette overskuddet av C-innholdet opprettholdes, øker hardheten
og senker motstanden mot sulfidspenningskorrosjonssprekking. I lys av disse
omstendigheter ble C-innholdet satt fra 0.10 til 0.18%. Den nedre C-innholdsgrensen
er fortrinnsvis 0.14%.
35
Si: 0.05 til 1.0%

6
5
Silisium (eller Si) er et grunnstoff som innehar en deoksideringseffekt. Dette grunnstoffet
øker også herdbarheten til stål og forbedrer styrke. For å oppnå denne effekten
må Si-innholdet være 0.05% eller mer. Når imidlertid innholdet er over
1.0%, senkes motstanden mot sulfidspenningskorrosjonssprekking. Derfor ble Siinnholdet
satt fra 0.05 til 1.0%. Den nedre Si-innholdsgrensen er fortrinnsvis 0.1%.
Den øvre grensen er fortrinnsvis 0.6%.
10
Mn: 0.05 til 1.5%
Mangan (eller Mn) er et grunnstoff som innehar en deoksideringseffekt. Dette
grunnstoffet øker også herdbarheten til stål og forbedrer styrke. For å oppnå denne
effekten må Mn-innholdet være 0.05% eller mer. Når imidlertid innholdet er over
1.5%, svekkes motstanden mot sulfidspenningskorrosjonssprekking. Innholdet av
Mn ble derfor satt fra 0.05 til 1.5%.
15
20
Cr: 1.1 til 2.0%
Krom (eller Cr) er et effektivt grunnstoff for økning av herdbarheten til stål og forbedring
av motstanden mot sulfidspeningskorrosjonssprekking. For å oppnå denne
effekten må Cr-innholdet være 1.1% eller mer. Omvendt fører et innhold over
2.0% til lavere motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking. Cr-innholdet ble
derfor satt fra 1.1 til 2.0%. Den nedre Cr-innholdsgrensen er fortrinnsvis 1.2%.
Den øvre Cr-innholdsgrensen er fortrinnsvis 1.8%.
25
Mo: 0.05 til 2.0%
Molybden (eller Mo) er et effektivt grunnstoff som øker herdbarheten til stål og gir
høy styrke. Dette grunnstoffet innehar også effekten av å øke motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking.
For å oppnå disse effekter må Mo-innholdet være
0.05% eller mer. Når imidlertid Mo-innholdet er over 2.0%, dannes et grovt karbid
på den tidligere austenittkorngrenseflaten, og motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking
svekkes. Mo-innholdet er derfor satt fra 0.05 til 2.0%. Det foretrukkede
Mo-innholdsområdet er 0.1 til 0.8%.
30
35
løs. Al: 0.10% eller mindre
Aluminium (eller Al) er et grunnstoff som har deoksideringseffekt. Dette grunnstoffet
er også effektivt for økning av seigheten og bearbeidbarheten til stålet. Når
imidlertid innholdet er over 0.10%, blir feilproduksjonen merkbar. Al-innholdet ble
derfor satt til 0.10% eller mindre. Al-innholdet kan være urenhetsnivået men
0.005% eller mer er foretrukket. Den øvre Al-innholdsgrensen er fortrinnsvis
0.05%. Al-innholdet i den foreliggende oppfinnelsen betegner innholdet av syrelø-

7
selig Al (såkalt løs. Al).
5
Ti: 0.002 til 0.05%
Titan (eller Ti) er et effektivt grunnstoff for å ordne N i stål som nitrid og forbedre
herdbarheten til stålet. For å oppnå denne effekten må Ti-innholdet være 0.002%
eller mer. Når imidlertid Ti-innholdet er over 0.05%, dannes et grovt nitrid, og sulfidspenningssprekking
har en tendens til å skje. Ti-innholdet ble satt fra 0.002 til
0.05%. Den nedre grensen er fortrinnsvis 0.005% og den øvre grensen er fortrinnsvis
0.025%.
10
15
Én av de lavlegerte stålene ifølge den foreliggende oppfinnelsen har en kjemisk
sammensetning inneholdende hvert grunnstoff beskrevet ovenfor, og resten er Fe
og urenheter. Det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan ytterligere
omfatte enten en eller begge av 0.03 til 0.2% V og 0.002 til 0.04% Nb i tillegg
til de ovennevnte grunnstoffene, for å danne fine utfellinger slik som karbider.
20
V: 0.03 til 0.2%
Vanadium (V) er et grunnstoff som øker styrken til lavlegert stål ved utfelling som
fint karbid under temperering. For å oppnå denne effekten er et V-innhold på
0.03% eller mer foretrukket. Imidlertid kan seigheten synke når V-innholdet er
over 0.2%. Innholdet er derfor fortrinnsvis satt til 0.03 til 0.2% ved tilsetning av V.
25
30
Nb: 0.002 til 0.04%
Nobium (Nb), som danner karbonnitrid i høytemperaturområder og forhindrer krystallkorn
å forgroves, er et effektivt grunnstoff for forbedring av motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking.
For å oppnå disse effekter er Nb-innholdet fortrinnsvis
0.002% eller mer. Omvendt, når imidlertid innholdet er over 0.04%, blir
kabonnitridet for grovt, som lett forårsaker sulfidspenningssprekking. Nb-additivinnholdet
er derfor fortrinnsvis 0.002 til 0.04%. Den øvre grensen er fortrinnsvis
0.02%.
35
For å forbedre motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking kan det lavlegerte
stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen ytterligere inneholde minst en valgt fra
0.0003 til 0.005% Ca, 0.0003 til 0.005% Mg og 0.0003 til 0.005% REM i tillegg til
hver av de ovennevnte grunnstoffene.
Ca: 0.0003 til 0.005%
Mg: 0.0003 til 0.005%
REM: 0.0003 til 0.005%

8
5
Ca, Mg og REM reagerte alle med S i stål for å danne sulfid som forbedrer fasonger
på inklusjoner for å forbedre sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden. For å
oppnå disse effekter kan en eller flere valgt fra Ca, Mg og REM (sjeldne jordartsmetaller
slik som Ce, La, Y og liknende) bli tilsatt. Imidlertid blir de ovennevnte
effektene merkbare når innholdende av disse grunnstoffene hver er 0.0003% eller
mer. På den annen side når ethvert grunnstoff er over et innhold på 0.005%, øker
mengden av inklusjoner i stålet, og stålrenhet reduseres slik at sulfidspenningssprekking
har en tendens til å skje. Ved tilsetning av disse grunnstoffer er derfor
deres respektive innhold fortrinnsvis 0.0003 til 0.005%.
10
I det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen må P, S, N og B i urenhetene
begrenses innenfor det følgende området.
15
P: 0.025% eller mindre
Fosfor (eller P) er et grunnstoff til stede i stål som en urenhet. Dette grunnstoffet
reduserer seighet, og når innholdet er over 0.025%, blir et fall i sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden
mer merkbar. I lys av dette ble P satt til 0.025% eller
mindre. P-innholdet er fortrinnsvis 0.020% eller mindre, og er mer foretrukket
0.015% eller mindre.
20
25
S: 0.010% eller mindre
Svovel (eller S) er et grunnstoff til stede i stål som en urenhet. Når S-innholdet er
over 0.010%, blir degraderingen i sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden
merkbar. S-innholdet ble derfor satt til 0.010% eller mindre. S-innholdet er fortrinnsvis
0.005% eller mindre.
30
N: 0.007% eller mindre
Nitrogen (eller N) er et grunnstoff til stede i stål som en urenhet. Det danner nitrider
ved binding med Al, Ti eller Nb. Når N er til stede i store mengder, finner forgroving
av AlN eller TiN sted. N-innholdet ble derfor begrenset til 0.007% eller
mindre.
35
B: mindre enn 0.0003%
Bor (eller B) er et grunnstoff til stede i stål som en urenhet. Når det er et økt Crinnhold
i legeringen, fører B til at M 23 C 6 -type grenseflatekarbidene i legering blir
grove, som reduserer seigheten og forårsaker lavere sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstand.
B-innholdet ble derfor begrenset til mindre enn 0.0003%.

9
5
Cekv: 0.65 eller mer
Herdbarhet kan vise seg å være dårlig selv om stålet er av den ovennevnte kjemiske
sammensetningen, slik at i det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen
må den kjemiske sammensetningen reguleres for å oppnå en Cekv på 0.65
eller mer som uttrykt ved den følgende formelen (1).
Cekv = C+(Mn/6) + (Cr+Mo+V)/5 formel (1)
hvor C, Mn, Cr, Mo og V i formelen (1) indikerer innholdet av respektive grunnstoffer
(vekt%).
10
15
Skjønt C er et effektivt grunnstoff for forbedring av herdbarhet, når C-innholdet
økes, øker hardheten og YR’et svekkes. I den foreliggende oppfinnelsen anvendes
derfor Cekv oppnådd fra det relasjonsmessige uttrykket (1) for grunnstoffer som
forbedrer herdbarhet annet enn C (Mn, Cr, Mo og V) som en indeks for å sikre
herdbarhet. I tilfeller hvor Cekv’en oppnådd fra den ovennevnte formelen (1) er
mindre enn 0.65, vil herdbarheten være utilstrekkelig, spesielt i tykkveggede produkter,
og motstand mot sulfidspenningskorrosjonssprekking vil svekkes. Så
Cekv’en i den foreliggende oppfinnelsen ble derfor regulert til 0.65 eller mer.
20
Siden M 23 C 6 -type utfelling med en korndiameter på 1 μm eller mer reduserer seighet
og syremotstand, må antallet per enhetsareal i det lavlegerte stålet ifølge den
foreliggende oppfinnelsen derfor være 0.1/mm 2 eller mindre.
25
30
Det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen, som hovedsakelig har
temperert martensittstruktur, har et høyt strekkforhold og utmerket motstand mot
sulfidspenningskorrosjonssprekking, skjønt stålet har en grovkornet struktur slik at
et austenittkrystallkorntall definert i JIS G 0551 er No. 7 eller mindre. Ved anvendelse
av en råstålblokk med den ovennevnte kjemiske sammensetningen som råmaterialet,
tilbys derved en høy frihetsgrad ved valg av produksjonsmetoder for
lavlegert stål. Produksjonsmetoden for det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende
oppfinnelsen er beskrevet ved anvendelse av en fremgangsmåte for fremstilling av
sømløst stålrør som et eksempel.
35
Et stålrør kan produseres ved perforering og strekkvalsing for eksempel ved Mannesmann-formkjernevalserørproduksjonsmetode,
og matet uten kjøling til et varmebehandlingsanlegg
i det senere trinnet i en sluttvalse ved opprettholdelse av
temperaturen på Ar 3 -overgangspunktet eller høyere, utsatt for avkjøling, og deret-

10
ter temperert ved 600 til 750°C. Dette stålrøret vil inneha et høyt strekkforhold
selv om en energibesparende, in-line rørproduksjons/varmebehandlingsprosess ble
valgt og vil også ha den ønskede styrken og den høye motstanden mot sulfidspenningskorrosjonssprekking.
5
10
Et stålrør kan alternativt produseres ved varm sluttbearbeiding; midlertidig kjølt til
romtemperatur; gjenoppvarmet i en avkjølingsovn og bløtgjøring i et temperaturområde
på 900 til 1000°C, deretter vannavkjølt, og deretter temperert ved 600 til
750°C. Prosessen, dvs. en off-line-rørproduksjonsprosess, har en effekt på dannelse
av temperert martensittstruktur og ytterligere en effekt på tidligere-austenittkornraffinering.
Følgelig har stålrøret produsert ved den ovennevnte prosessen mye
høyere strekkforhold, og derfor kan stålrøret med høyere styrke og høy sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstand
oppnås.
15
20
Imidlertid er den følgende produksjonsmetoden mest ønskelig. Grunnen til dette er
at rør holdt ved en høy temperatur fra rørfremstillingen gjennom avkjølingsprosesser,
lett beholder grunnstoffer slik som V og Mo i en fast løsningstilstand, og høytemperaturtemperering
er fordelaktig for forbedring av sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstand
fordi disse grunnstoffene utfeller som fint karbid som øker
styrken på stålrøret.
25
Produksjonsmetoden for det sømløse stålrøret ifølge den foreliggende oppfinnelsen
er kjennetegnet ved en sluttvalsetemperatur for strekkvalsing, og at varmebehandling
utføres etter at valsing er avsluttet. Hvert av disse trekkene er beskrevet i det
etterfølgende.
(1) Sluttvalsetemperatur for strekkvalsing
30
Denne temperaturen er satt til 800 til 1100°C. Når temperaturen er lavere enn
800°C, så blir deformasjonsmotstand av stålrøret for stor, som fører til problemet
verktøyslitasje. På den annen side, når temperaturen er høyere enn 1100°C, så blir
krystallkornene for grove, og degraderer sulfidspenningskorrosjonssprekkingen. I
tillegg kan perforeringsprosessen før strekkvalsing være en konvensjonell metode
slik som Mannesmann-perforeringsmetoden.
35
(2) Supplerende varmebehandling
Etter avslutning av strekkvalsingen føres stålet in-line, eller nemlig lastes inn i en

11
supplerende varmeovn tilveiebrakt i en kontinuerlig stålrørproduksjonslinje, og utsettes
for supplerende oppvarming i et temperaturområde fra Ar 3 -punktet til
1000°C. Formålet med denne supplerende oppvarmingen er å redusere temperaturvariasjoner
i stålrørets lengderetning for å gjøre strukturen ensartet.
5
10
15
Når den supplerende oppvarmingstemperaturen er lavere enn Ar 3 -punktet, starter
genereringen av ferritt, og ingen ensartet avkjølt struktur kan oppnås. På den annen
side, når høyere enn 1000°C, akseleres krystallkornveksten, som forverrer sulfidspenningskorrosjonssprekkingsmotstanden
på grunn av grovere korn. Tiden for
den supplerende oppvarmingen settes til tiden nødvendig for å gjøre hele veggtykkelsen
av røret en ensartet temperatur. Denne nødvendige tiden kan være ca. 5 til
10 minutter. I tillegg, når sluttvalsetemperaturen for strekkvalsing er i et temperaturområde
fra Ar 3 -punktet til 1000°C, så kan den supplerende opvarmingsprosessen
utelates, men supplerende oppvarming er foretrukket fordi den reduserer temperaturvariasjoner
i rørets lengderetning og langs rørets veggtykkelse.
(3) Avkjøling og temperering
20
De ovennevnte prosessene tjener til å avkjøle stålrøret i et temperaturområde som
går fra Ar 3 -punktet til 1000°C. Avkjøling utføres ved en kjølingsrate tilstrekkelig for
hele rørets veggtykkelse til å bli en martensittstruktur. Vanligvis kan avkjøling bestå
av vannkjøling. Temperering utføres ved en lavere temperatur enn Ac 1 -punktet.
Fortrinnsvis utføres temperering ved 600 til 700°C. Tempereringstiden er forskjellig
avhengig av rørets veggtykkelse, og kan være ca. 20 til 60 minutter.
25
De ovennevnte prosessene tilveiebringer et lavlegert stål med utmerkede egenska-
per og laget av temperert martensitt.
Eksempler
30
35
En blokk av lavlegert stål med den kjemiske sammesetningen vist i Tabell 1 ble
produsert, og ble formet til et sømløst stålrør på 273.1 mm i ytre diameter og 16.5
mm i veggtykkelse ved Mannesmann-formkjernevalserørproduksjonsmetode. Temperaturen
på dette stålrøret var ikke lavere enn Ar 3 -punktet under forming. Røret
ble umiddelbart ført inn i en supplerende oppvarmingsovn, bløtgjort ved 950°C i 10
minutter, deretter vannavkjølt, ytterligere utsatt for tempereringsvarmebehandling,
hvorved strekkgrensen (YS) i stålrørets lengderetning ble regulert til ca. 758 MPa
(110 ksi) i en bueliknende strekktest spesifisert av API.

12
5
10
Korrosjonstesten i et høytrykkshydrogensulfidforhold på 10 atm ble utført ved den
følgende metoden. Stålrøret ble formet langs lengderetningen og varmebehandlet
som beskrevet ovenfor. Et spenningskorrosjonsteststykke 2 mm tykk, 10 mm bred
og 75 mm lang ble samplet fra hvert testmateriale. Ved å påføre en spesifikk
strekkmengde til teststykket ved 4-punktsbøyning i henhold til metoden spesifisert i
ASTM-G39, ble et strekk på 90% av den ovennevnte strekkspenningen påført. Etter
at teststykket i denne tilstanden ble puttet inn i en autoklave sammen med testverktøyene,
ble en 5% avgasset saltløsning hellet inn i autoklaven som etterlot en
dampfaseporsjon. Hydrogensulfidgass ved 10 atm ble tilført under trykksetting, og
denne hydrogensulfidgassen ved høyt trykk ble mettet i væskefasen ved røring av
væskefasen. Etter at autoklaven var forseglet ble den holdt ved 25°C i 720 timer
under røring av væsken, og deretter dekomprimert for å fjerne teststykket.
15
Etter testing ble teststykket observert ved det blotte øye for nærvær av sulfidspenningskorrosjonssprekking
(SSC). I Tabell 1 angir "x" i "SSC motstand" genereringen
av SSC, og "o" angir ingen generering av SSC.
20
25
Antallet per enhetsareal av M 23 C 6 -type utfellinger (M: et metallgrunnstoff), hvis
korndiameter var 1 μm eller mer, ble målt som følger. Ti stykker av ekstraksjonskopiprøver
for observasjon av karbid (synsområde for én kopiprøve: 3 mm 2 ) ble
samplet fra vilkårlige posisjoner på stålrøret produsert gjennom rørfremstilling, avkjøling
og temperering som beskrevet ovenfor. Disse stykkene ble observert ved
hver tidligere y korngrenseflate ved hjelp av TEM, for kornstørrelser av korngrenseflatekarbid
som var 1 μm eller mer i diameter. Om disse kornene var M 23 C 6 -typen
eller ikke, ble bestemt fra diffraksjonsmønstret til karbidet. Hvis det var M 23 C 6 -typen,
så ble antallet talt, og ble delt med det totale arealet av observasjonssynsfelt
som antallet per enhetsareal.
30
I Tabell 1 indikerer "o" i "antall M 23 C 6 " at antallet per enhetsareal av M 23 C 6 -type
utfellinger (M: et metallgrunnstoff), hvis korndiameter var 1 μm eller mer, var
0.1/mm 2 eller mindre. "x" indikerer at antallet var mer enn 0.1/mm 2 .
35
Om en ensartet martensittstruktur ble oppnådd eller ikke ble bestemt ved den følgende
metoden. En blokk av lavlegert stål med en kjemisk sammensetning vist i
Tabell 1 ble produsert. Denne råblokken ble formet til et sømløst stålrør på 273.1
mm i ytre diameter og 16.5 mm i veggtykkelse ved Mannesmann-formkjernevalserørproduksjonsmetode.
Under denne formingen var ikke temperaturen på det-

13
5
10
te stålrøret lavere enn Ar 3 -punktet, og ble umiddelbart ført inn i en supplerende
oppvarmingsovn, bløtgjort ved 950°C i 10 minutter, deretter vannavkjølt for å produsere
et as-avkjølt stålrør. Den gjennomsnittlige kjølingsraten fra 800 til 500°C
ved vannavkjøling var ca. 10°C per sekund i midtdelen av veggykkelsen i midten av
stålrørets lengderetning. Hardheten i midtdelen av veggtykkelsen av dette asavkjølte
stålrøret ble målt ved en Rockwell-hardhetstest. Den avkjølte strukturen
ble vurdert som tilfredsstillende når verdien var høyere enn en predikert Rockwell C
hardhetsverdi på [(C%*58) + 27] som tilsvarer en 90% martensittrate. Den avkjølte
strukturen ble vurdert som utilfredsstillende hvis den var under den predikerte
Rockwell C hardhetsverdien.

14
[Tabell 1]

15
Som vist i Tabell 1 skjedde ingen sulfidspenningskorrosjonssprekking (SSC) i Nr. 1
til 5 som oppfylte betingelsen spesifisert av den foreliggende oppfinnelsen. I Nr. 7
til 10 skjedde sulfidspenningskorrosjonssprekking (SSC), og betingelsene spesifisert
av den foreliggende oppfinnelsen var ikke oppfylt.
5
INDUSTRIELL ANVENDBARHET
10
Det lavlegerte stålet ifølge den foreliggende oppfinnelsen forbedrer motstand mot
sulfidspenningskorrosjonssprekking og gir hardhet og seighet. Det lavlegerte stålet
ifølge den foreliggende oppfinnelsen er effektivt når det blir anvendt i hydrogensulfidforhold
ved 2 atm eller mer, og er spesielt under forhold på 5 til 10 atm mest
utsatt for sulfidspenningskorrosjonssprekking.

16
Patentkrav
5
10
1. Lavlegert stål som har en temperert martensittstruktur med et martensittforhold
på 90% eller større, og bestående av, ved vekt%, C : 0.10 til 0.18%, Si : 0.05 til
1.0%, Mn : 0.05 til 1.5%, Cr : 1.1 til 2.0%, Mo : 0.05 til 2.0%, løsn. Al : 0.10%
eller mindre og Ti : 0.002 til 0.05%, og valgfritt en eller flere grunnstoffer valgt fra
0.03 til 0.2% V, 0.002 til 0.04% Nb, 0.0003 til 0.005% Ca, 0.0003 til 0.005% Mg
og 0.0003 til 0.005 REM, og med en Cekv-verdi oppnådd ved den følgende formelen
(1) på 0.65 eller mer, hvor resten er Fe og urenheter, hvor i urenhetene P er
0.025% eller mindre, S er 0.010% eller mindre, N er 0.007% eller mindre, og B er
mindre enn 0.0003%, og antallet per enhetsareal av M 23 C 6 type utfellinger (M: et
metallgrunnstoff), hvis korndiameter er 1 μm eller mer, er 0.1/mm 2 eller mindre.
Cekv = C+(Mn/6) + (Cr+Mo+V)/5 formel (1)
15
hvor C, Mn, Cr, Mo og V i formelen (1) betegner innholdet av de respektive
grunnstoffene (vekt%).
2. Sømløst ståloljefeltrør, som anvender det lavlegerte stålet ifølge krav 1.
20
25
3. Fremgangsmåte for fremstilling av et sømløst stålrør, omfattende de følgende
trinnene:
(a) varmperforering av en stålblokk som innehar den kjemiske sammensetningen
angitt i krav 1 og en Cekv-verdi oppnådd ved den følgende formelen (1) på 0.65
eller mer;
(b) strekkvalsing; som produserer et rør ved en sluttvalsetemperatur på 800 til
1100°C;
(c) supplerende oppvarming av det resulterende stålrøret in-line i et temperaturområde
fra Ar 3 -overgangspunktet til 1000°C;
(d) avkjøling av røret fra en temperatur på Ar 3 -overgangspunktet eller høyere; og
så
(e) temperering av røret ved temperaturen på Ac 1 -overgangspunktet eller lavere.
30
Cekv = C+(Mn/6) + (Cr+Mo+V)/5 formel (1)
hvor C, Mn, Cr, Mo og V i formelen (1) betegner innholdet av de respektive grunnstoffene
(vekt%).