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DE3507124A1 - Durch elektro-widerstandsschweissen geschweisstes oelbohrungsrohr und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Durch elektro-widerstandsschweissen geschweisstes oelbohrungsrohr und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
DE3507124A1
DE3507124A1 DE19853507124 DE3507124A DE3507124A1 DE 3507124 A1 DE3507124 A1 DE 3507124A1 DE 19853507124 DE19853507124 DE 19853507124 DE 3507124 A DE3507124 A DE 3507124A DE 3507124 A1 DE3507124 A1 DE 3507124A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pipe
less
hardness
temperature
resistance welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19853507124
Other languages
English (en)
Other versions
DE3507124C2 (de
Inventor
Zensaku Chano
Hiroshi Murayama
Yasushi Tokai Aichi Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP3955484A external-priority patent/JPS60187664A/ja
Priority claimed from JP3955384A external-priority patent/JPS60187663A/ja
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of DE3507124A1 publication Critical patent/DE3507124A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3507124C2 publication Critical patent/DE3507124C2/de
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein durch
  • Elektro-Widerstandsschweißen geschweißtes (ERW) Ölbohrungsrohr mit geringer Härte und hoher Streckgrenze und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Die Forderung nach Typen von Öl rohren mit hoher Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung und hoher Zusammenbruchsfestigkeit wurde von Jahr zu Jahr gleichzeitig mit den größeren Tiefen, auf die die Gas- oder Ölbohrungen in den letzten Jahren durchgeführt wurden, erhöht. All diese tiefen Ölbohrungen sind wiederholt sauerer Gas-Umgebung ausgesetzt. Z.B. beträgt der hydrostatische Druck bei ei-2 ner Untergrundtiefe von 9000 m ungefähr 900 kg/cm (900 Atmosphären). Entsprechend der Definition von National Association of Chemical Engineers (NACE) ist eine Umge-2 bung, in der der Hydrogensulfid-Partialdruck 0,035 kg/cm (0,05 psi) oder mehr beträgt, "sauer". Folglich macht ein Hydrogensulfidgehalt von 5 ppm oder mehr eine Umgebung sauer, da der Hydrogensulfid-Partialdruck bei einem Druck von 900 kg/cm (900 Atmosphären) 0,00448 kg/cm (0,064 psi) beträgt.
  • Es ist deshalb für Ölbohrungsrohre, die in einer Tiefenbohrung verwendet werden, unerläßlich, sowohl ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung als auch ausgezeichnete Zusammenbruchsbeständigkeit zu haben.
  • Die Beständigkeitgegenüher sauerer Umgebung wird durch Verringerung der Härte und Festigkeit erhöht, während die Zusammenbruchsbeständigkeit erhöht wird durch Erhöhung der Festigkeit insbesondere der Streckgrenze. In der iapanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) No.
  • 53-138 916 wird ein Verfahren zur Herstellung eines ERW-Rohres beschrieben, das ein Abschrecken und Tempern verwendet. In diesem Verfahren wird ein ERW-Rohr mit Schweißungen von einer Temperatur von 800 bis 10000C abgeschreckt und bei einer Temperatur von 550"C zum A -cl Punkt getempert. Es ist jedoch sehr schwierig ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung und Bruchbeständigkeit durch Abschrecken und Tempern miteinander vereinbar zu erhalten. Auch die Deformation der Rohre durch das Abschrecken und Tempern muß durch Richten korrigiert werden, um die Geradheit und Rundheit zu verbessern. Die Deformation der Rohre durch Abschrecken und Tempern macht die Ausbeute an Rohren gering.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ERW-Ölbohrungsrohr zu schaffen, das sowohl verbesserte Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung als auch verbesserte Zusammenbruchbeständigkeit, das heißt eine geringe Härte und eine hohe Streckgrenze aufweist.
  • Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ERW-Ölbohrungsrohr mit einem hohen Streckverhältnis (yield ratio) und einer befriedigenden hohen Festigkeit zu schaffen.
  • Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines ERW-Ölbohrungsrohrs zu schaffen, das von Abschrecken und Tempern verschieden ist.
  • Ein ERW-Ölbohrungsrohr nach der vorliegenden Erfindung besteht aus 0,22t oder weniger Kohlenstoff, 0,50g oder weniger Silicium)von von 1,0 bis 2,0° Mangan, 0,05da oder weniger Niob und einem Rest von Eisen und unvermeidbaren Begleitelementen einschließlich Stickstoff. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß es in einen reckgealterten Zustand versetzt werden kann, um die geforderte Härte und Streckgrenze zu haben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines ERW-Ölbohrungsrohrs umfaßt die Besonderheiten: Ausführen des Warmwalzens bei einer geringen Temperatur, um die Kri-Stall-Körner zu feinen; nach dem Warmwalzen schnelles Abkühlen und Aufrollen bei einer niedrigen Temperatur, um den gelösten Stoff Kohlenstoff und Stickstoff in der Matrix des Stahles stabil zu halten; Einbringen von Formstrecken in das Rohrmaterial während der Bildung des Rohres aus dem Band in einem Ausmaß das größer ist als das im Stand der Technik, um die Anzahl der Versetzungen zu erhöhen; und Fixieren des gelösten Stoffes Kohlenstoff und Stickstoff an die Versetzungen durch Wärmebehandlung während einer kurzen Zeitperiode bei niedriger Temperatur.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines ERW-Ölbohrungsrohrs entsprechend der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch Warmwalzen des Stahles bei einer Endtemperatur von 740"C bis 8300C, Abkiihlen des Stahls bei einer durchschnittlichen Abkühltemperatur von 150C/s oder mehr bis zur Aufrolltemperatur, Aufrollen des Stahles bei einer Temperatur von 5000C oder weniger und; Anwendung einer hohen Reduktion während eines anschließenden ERW-Rohrumformungsverfahrens, um eine 3t-ige oder größere Streckung in Längsrichtung zu bewirken. Das Rohr wird anschließend auf eine Temperatur von 100 bis 550"C während eines Zeitraumes von 30 Sekunden bis 30 Minuten erwärmt.
  • Die beigefügten Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine grafische Darstellung der Streckgrenze auf der Abszisse und der Härte (HRc) auf der Ordinate, Fig. 2 eine grafische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Längsdehnung eines Rohres auf der Abszisse und dem Sc-Wert und dem Zusammenbruchsdruck auf der Ordinate.
  • Die Grundlage der vorliegenden Erfindung liegt in der Reckalterung des ERW-Rohrmaterials, in dem der gelöste Stoff Kohlenstoff und der gelöste Stoff Stickstoff. die in dem ERW-Rohrmaterial verblieben sind, an die Versetzungen anhaften und mit ihnen verbunden sind, die in das Rohrmaterial während der Umformung des Rohres eingebracht wurden.
  • Die Reckalterung schafft miteinander vereinbar ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung und Zusammenbruchsbeständigkeit.
  • Die Reckalterung bezieht sich auf Veränderungen in den mechanischen Eigenschaften der Metalle als ein Ergebnis von Raum- oder gemäßigt erhöhten Temperaturen nach der plastischen Formänderung. Die Reckalterung wird gewönlich für Stahl vermieden, da sie seine mechanischen Eigenschaften stark schädigt, insbesondere die Schlag-Eigenschaften. Reckalterung bedeutet hierbei, daß der gelöste Stoff Kohlenstoff und der gelöste Stoff Stickstoff an die Versetzungen anhaftet und mit ihnen verbunden ist, die in den Stahl eingebracht wurden, was zurückzuführen ist auf das Umformen, insbesondere auf die Kalt-Umformtechnik. Ein reckgealterter Zustand bedeutet hierbei der Zustand des Stahles eines ERW'-Rohres, in dem der gelöste Stoff Kohlenstoff und Stickstoff anhaftet und verbunden ist mit den Versetzunen, die durch die Umformtechnik induziert wurden.
  • Die Reckalterung und der reckgealterte Zustand veranlassen auffallende Veränderungen in dem Verhältnis zwischen der Härte und der Streckgrenze und im Verhältnis zwischen der Zugfestigkeit und der Streckgrenze. Das Verhältnis zwischen der Zugfestigkeit und der Streckgrenze wird häufig durch das Streckverhältnis ausgedrückt, das heißt (Streckgrenze/Zugfestigkeit) x 100 (o). Wenn das Streckverhältnis hoch ist, sind die Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung und die Zusammenbruchsbeständigkeit miteinander vereinbar, da der Zusarrmenbruchsdruck mit einer Erhöhung in der Streckgrenze erhöht wird und darüberhinaus wird die Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung mit einer Verringerung in der Zugfestigkeit vergrößert. Im allgemeinen verändern sich die Härte und die Zugfestigkeit direkt proportional zueinander. Geringe Härte und folglich geringe Zugfestigkeit schaffen eine hohe Säurebeständigkeit. Der Zusammenbruchsdruck hängt nicht von der Zugfestigkeit oder Härte ab, hängt aber weitestgehend von der Streckgrenze ab. Folglich ist ein hohes Streckverhältnis unerläßlich für miteinander vereinbarte Säurebeständigkeit und Zusammenbruchsbeständigkeit. Die Abweichung im Streckverhältnis von ERW-Ölbohrungsrohren sollte wünschenwerterweise so gering wie möglich sein.
  • Stahlmaterialien mit einem hohen Streckverhältnis neigen dazu, geringe Umformbarkeit und Zähigkeit zu zeigen. Die Reckalterung, die mit einer Verschlechterung der Umformbarkeit, insbesondere der Schlagfestigkeit verbunden ist, wird üblicherweise nicht für die Verbesserung der Stahleigenschaften eingesetzt.
  • Die Zusammensetzung eines ERW-Ölbohrungsrohres entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
  • Kohlenstoff, der in der Matrix des Stahles gelöst ist und an den Versetzungen anhaftet, wird verwendet, um sowohl ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung als auch ausgezeichnete Bruchbeständigkeit zu schaffen.
  • Eine Erhöhung im Kohlenstoffgehalt neigt dazu, das Streckverhältnis zu verringern. Deshalb ist der höchste Kohlenstoffgehalt auf 0,22 begrenzt. Kohlenstoff verstärkt effektiv den Stahl, wenn der Kohlenstoffgehalt mindestens 0,08Ca beträgt.
  • Silicium in einem geringen aber effektiven Gehalt verstärkt ebenfalls den Stahl. Wenn der Siliciumgehalt jedoch 0,S0-0 übersteigt, wird das Streckverhältnis verringert.
  • Mangan bei einem Gehalt von mindestens 1,0t festigt ebenfalls den Stahl und erhöht das Streckverhältnis, was zurückzuführen ist auf das Feinen der Ferritkörner. Der höchste Gehalt von Mangan sollte 2,0t betragen und ist so festgesetzt, damit er die Umformbarkeit und Zähigkeit nicht verschlechtert.
  • Niob vergütet die Ferritkörner und erhöht das Streckverhältnis bei einem Höchstgehalt von 0,05. Wenn der Niobgehalt O,050a übersteigt, wird die Auflösung des Niobs in der Matrix schwierig, und folglich können die Ferritkörner durch Ausscheiden des Niobs nicht vergütet werden.
  • Aluminium, Vanadium und Titan sind übliche Legierungselemente und festigen den Stahl infolge von Ausscheidung innerhalb der Ferritkörner und/oder Vergütung der Ferritkörner. Diese Elemente erhöhen die Streckgrenze durch Ausscheidungshärten und/oder Vergütung der Ferritkörner.
  • Der höchste Gehalt beträgt 0,050°e für Aluminium, 0,050% für Vanadium und 0,040 % für Titan. Falls diese Elemente den höchsten Gehalt übersteigen, übersteigen sie die Löslichkeitsgrenze.
  • Die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen ERW-Ölbohrungsrohres sind in Fig. 1 gezeigt. Entsprechend Fig. 1 bezieht sich die Linie AB auf y = 2x + 33, Linie AD auf y = 55, Linie A'D> auf y = 70, Linie BC auf y = 80 Linie DD' auf y = 2,14x + 40 und Linie D"C auf y = 2x + 41. Das erfindungsgemäße ERW-Ölbohrungsrohr, d.h. das reckgealterte Rohr hat eine Härte und eine Streckgrenze, die in das Bereich fällt, das durch die Punkte A, A>, B, C, D", D> und D definiert ist. Die schwarzen Punkte oberhalb dieses Bereiches zeigen die Härte und die Streckgrenze eines herkömmlich abgeschreckten und getemperten ERW-Ölbohrungsrohres. Aus diesem Vergleich der mechanischen Eigenschaften von abgeschreckten und getemperten ERW-Ulbohrungsrohren mit dem reckgealterten Rohr wird deutlich, daß eine geringe Härte und eine hohe Streckgrenze genauso wie ein hohes Streckverhältnis durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden.
  • Das ERW-Ölbohrungsrohr mit der Härte und der Streckgrenze, die in das Bereich fällt, das durch die Punkte A, A', D' und D definiert ist (hier weiter bezeichnet als 562,4 N/mm²-(80 ksi-)ERW-Ölbohrungsrohr) und das ERW-Ölbohrungsrohr mit der Härte und der Streckgrenze, die in das Bereich fällt, das durch die Punkte A>, B, C und D defi-2 niert ist (hier weiter bezeichnet als 667,85 N/mm -&5 ksijERW-Ulbohrungsrohr) werden hergestellt durch Einstellen der chemischen Zusammensetzung und Produktionsbedingungen wie folgt.
  • 2 562,4 N/mm -ERW-Olbohrungsrohr (80 ksi) Der Kohlenstoffgehalt beträgt von 0,08 bis 0,19t und die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit beim Warmwalzen beträgt von 15 bis 35"C/s.
  • 2 667,85 N/mm -ERW-Ölbohrungsrohr (95 ksi) Der Kohlenstoffgehalt beträgt von 0,12 bis 0,22cm und die durchschnittliche Abkühlgeschwindigke it beim Warmwalzen beträgt von 25 bis 45"C/s.
  • Der oben beschriebene Kohlenstoffgehalt und die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit werden in Abhängigkeit von der Dicke und dem äußeren Durchmesser des ERW-Ulboh-2 rungsrohres eingestellt. Zur Herstellung des 562,4 N/mm -ERW-Ölbohrungsrohres sollte der Kohlenstoffgehalt so gering wie möglich sein, im Bereich von 0,08 bis 0,12.
  • Mindestens 0,12% Kohlenstoff sind für die Herstellung des 667,85 N/mm²-ERW-Ölbohrungsrohres erforderlich. Wenn der Kohlenstoffgehalt bestimmt wurde, wird danach die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit beim Warmwalzen bestimmt.
  • Wie es oben beschrieben wurde, resultiert die Reckalterung in einem hohen Streckverhältnis, d.h. einergeringen Differenz zwischen der Zugfestigkeit und der Streckgrenze. In anderen Worten, die Zugfestigkeit wird relativ gering. Dies ist vom Gesichtspunkt der Verfestigung des Stahles nicht von Vorteil. In der vorliegenden Erfindung können jedoch Kohlenstoff, Silicium und Mangan in dem oben festgesetzten Gehalt den Stahl befriedigend verfestigen. Zusätzlich wird der Stahl ebenfalls durch Ferritvergütung gefestigt. Die Ferritkorngröße des erfindungsgemäßen ERW-Ölbohrungsrohres liegt gewöhnlich im Bereich von ASTM- Nr. 13 bis 14.
  • Die Herstellung eines erfindungsgemäßen ERW-Ölbohrungsrohres wird nun beschrieben.
  • Entweder durch das Blockherstellungs- und das Brammenbildungsverfahren oder durch das Stranggußverfahren werden Brammen hergestellt. Vom Standpunkt des feinen Körnens ist das Stranggußverfahren bevorzugt.
  • Beim Warmwalzen der Brammen, wobei die Endtemperatur so gering wie möglich sein sollte, 830"C als Maximum, da die Austenitkörner durch Niedrigtemperaturwalzen vergütet werden, ergibt sich mit geringer Wahrscheinlichkeit eine Zwischenstruktur, die das Streckverhältnis verringert.
  • Zusätzlich ermöglicht das Niedrig-Temperatur-Glühen die Erzeugung von feinen Ferritkörnern und gewalzten Produkten mit einem hohen Streckverhältnis. Wenn jedoch die Endtemperatur des Warmwalzens niedriger als 7400C ist, vergröbern sich die Ferritkörner und folglich wird das Streckverhältnis erhöht.
  • Die Abkühlbedingungen nach dem Warmwalzen sind für die Minimierung der Streuung der Festigkeit und für das Aufrechterhalten des gelösten Stoffes Kohlenstoff und des gelösten Stoffes Stickstoff in der Matrix des Stahles von Bedeutung. Die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit in einer Periode zwischen dem Endwalzen und dem Aufrollen sollte 15"C/s oder mehr betragen. Solch eine durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit bewirkt, daß sich die Perlit-Umformung mit einer gegebenen hohen Geschwindigkeit vervollständigt, während sich der Bandstahl auf dem Auslaufgang bewegt. Die Vervollständigung der Ferrit-Umwandlung mit einer gegebenen hohen Geschwindigkeit auf dem Auslaufgang resultiert in einer geringen Streuung der Festigkeit. Zusätzlich resultiert die oben genannte Abkühlgeschwindigkeit in einer schnellen Austenit-Ferritumformung, so daß der gelöste Stoff Kohlenstoff und der gelöste Stoff Stickstoff der Austenitphase im Ferrit verbleiben. Die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit sollte im allgemeinen hoch (gering) für die Herstellung 2 2 von 667,85 N/mm (562,4 N/mm )-ERW-Ölbohrungsrohre sein.
  • Die Aufrolltemperatur sollte 5000C oder weniger betragen, um ein stabiles Verbleiben des gelösten Stoffes Kohlenstoff und des gelösten Stoffes Stickstoff in der Ferritphase zu sichern. Wenn die Aufrolltemperatur 5000C übersteigt, scheiden sich Kohlenstoff und Stickstoff durch das Altern während des Aufrollens aus und werden inaktiv, was das Reckaltern betrifft.
  • Nun wird das Umformverfahren beschrieben. "Umform"-Verfahren bezieht sich hierbei nicht nur auf das Umformen oder Formen des gewalzten Produktes, d.h. eines Bandes in eine runde Form, sondern auch auf das induzierende Dehnen, in einer Menge die für das Reckaltern angemessen ist, das später durchgeführt wird als das Umformverfahren. Das Dehnen ist hierbei eines in der Längsrichtung des ERW-Ölbohrungsrohres. Bezüglich Fig. 2 werden der Sc-Wert und der Zusammenbruchsdruck durch Längsdehnen des Rohres erhöht. Der Sc-Wert drückt den Haltbarkeits-Berechnungs-Wert in einem Shell-Biegeversuch (Shell Bent Beam Test) aus. Ein Längsdehnen eines Rohres von mindestens 3t ist zum Induzieren einer Anzahl von Versetzungen effektiv, an die der gelöste Stoff Kohlenstoff und Stickstoff anhaften, um die Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung und die Zusammenbruchsbeständigkeit zu verbessern.
  • Die Längsdehnung wird durch den Dehnungs-Prozentsatz eines ERW-Ulbohrungsrohres in der Längsrichtung bestimmt, hier als Längs-Dehnung e bezeichnet. Die Längsdehnung E 3 3 wird durch die Bandbreite W bestimmt. Die Bandbreite W 0 0 für die Schaffung einer 3zeigen oder größeren Längsdehnung £ 3 wird unterVerwendung' der folgenden Formeln berechnet.
  • In diesen Formeln ist g die Größenverringerung in der kreisförmigen Umfangsrichtung des Rohres, t2 das Anwach-2 sen der Dicke in der Richtung quer zur Rohrwand, D der Durchmesser des Rohres, t die Dicke der Rohrwand und W 0 die Bandbreite. Die Formeln (1) und (3) sind theoretische Formeln, während die Formel (2) eine empirische Formel einschließlich der Eigenkonstanten einer ERW-Anlage ist.
  • Die Längsdehnung wird induziert durch Bearbeiten des Bandes durch eine ERW-Anlage, einschließlich Vorstreckwalzen, Maßwalzwerken, Grat-Durchgangs-Walzen (fin-pass rolls) und Abquetschrollen.
  • Beim Reckalterungsverfahren verändern sich die Bedingungen der Reckalterungsbehandlung in Abhängigkeit von der Menge des gelösten Stoffes Kohlenstoff und Stickstoff und der Längsdehnung e 3. Eine Temperatur von 100 bis 550"C und eine Zeit von 30 Sekunden bis 30 Minuten sind bevorzugt. Eine niedrige Temperatur und eine lange Zeit in den oben genannten Bereichen sind bevorzugt. Die Bedingungen der Reckalterungs-Behandlung müssen zweifelsfrei innerhalb der oben genannten Temperatur- und Zeitbereiche eingestellt werden, so daß in Abhängigkeit von der Menge des gelösten Stoffes Kohlenstoff und Stickstoff und der Längsdehnung & 3 die Spannung, die in Beziehung steht mit und hervorgerufen wird durch die Dehnung, nicht durch die Wärmeaktivierung beträchtlich verringert wird. Zusätzlich sollten die Bedingungen für die Reckalterungsbehandlung vom ökonomischen Gesichtspunkt eingestellt werden und so eingestellt werden, daß sie die Rundheit und Geradheit des ERW-Ulbohrungsrohres nicht verschlechtert.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen erläutert.
  • Beispiel 1 (562,4 N/mm²-(80 ksi)ERW-Ölbohrungsrohr) ERW-Olbohrungsrohre mit 13,97 cm Außendurchmesser und 0,92 cm Wanddicke werden unter den in Tabelle 1 aufgezeigten Bedingungen hergestellt. Die Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt. Wie aus Tabelle 1 deutlich wird, sind sowohl die Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung als auch die Zusammenbruchsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Rohre ausgezeichnet im Vergleich mit vergleichbaren ERW-Ölbohrungsrohren.
  • TABELLE 1 chem. Zusammensetzung End- # Ab- Auf- # Deh- Wärmebe- Zusam- Sc-Wert Streck- Härte Nr. (Gew.-%) tempe- kühl- roll- nung in handl. -Bed. menbruchs- (N/mm²)/ grenze (HRC) Bemerkungen C Si Mn Nb V Ti ratur ge- tem- Längs- Tempe- Zeit festigkeit. (ksi) (N/mm²) (°C) schwin- pers- richtung ratur (kg/cm²)/ (kgf/mm²) digk. tur d.Rohres °C (psi) (°C/s) (°C) (%) 1 0,19 0,25 1,65 0,042 ----- ----- 780 28 480 4 450 30min 885,78 91,39 690 660 16,5 15,5 Erfind.
  • 126000 13 69 66 2 " " " " ----- ----- " 28 480 3 500 10min 892,81 98,42 680 690 14,5 15,5 " 127000 14 68 69 3 " " " " ----- ----- " 28 480 3 550 1min 885,78 105,45 660 670 14,0 14,5 " 127000 15 66 67 4 0,18 0,19 1,60 0,038 ----- ----- 790 30 500 5 450 10min 885,78 98,42 620 650 13,0 15,0 " 122000 14 62 65 5 " " " " ----- ----- 790 30 500 3 500 1min 857,66 105,45 650 640 14,5 15,0 " 12200 15 60 64 6 " " " " ----- ----- 790 30 500 3 550 30sec 857,66 105,45 600 600 11,0 11,5 " 12200 15 60 60 7 0,15 0,17 1,70 0,020 0.040 0,015 800 33 490 4 450 10min 864,69 105,45 590 580 9,5 8,5 " 12200 15 59 58 8 " " " " " " 800 33 490 4 500 1min 857,66 103,45 600 610 10,0 10,3 " 12200 15 60 61 9 " " " " " " 800 33 490 4 550 30sec 878,75 105,45 610 600 10,0 10,0 " 12200 15 61 60 10 0,12 0,20 1,70 0,042 ----- 0,015 780 29 480 5 450 30min 857,66 105,57 570 560 10,0 10,0 " 12200 15 57 56 11 " " " " ---- " 780 29 480 5 500 10min 857,66 112,48 590 590 9,5 9,0 12200 16 59 59 12 " " " " ---- " 780 29 480 5 550 30sec 850,63 112,48 580 570 8,5 8,0 12200 16 58 57 13 " " " " ---- " 780 27 500 5 450 1min 857,66 105,45 560 550 8,5 8,0 12200 15 56 55 14 " " " " ----- " 780 27 500 5 500 30 sec 864,69 119,51 570 560 10,0 9,5 12300 17 57 56 TABELLE 1 chem. Zusammensetzung End- # Ab- Auf- # Deh- Wärmebe- Zusam- Sc-Wert Streck- Härte Nr. (Gew.-%) tempe- kühl- roll- nung in handl.-Bed menbruchs- (N/mm²)/ grenze (HRC) Bemerkungen C Si Mn Nb V Ti ratur ge- tem- Längs- Tempe- Zeitfestigk. (ksi) (N/mm²) (°C) schwin- pera- richtung ratur (kg/cm²)/ (kgf/mm²) digk. tur d. Rohres °C (psi) (°C/s) (°C) (%) 15 " " " " ----- " 780 27 500 5 550 30sec 857,66 119,51 550 560 8,5 10,0 " 12000 17 55 56 16 0,08 0,26 1,84 0,046 ----- 0,017 800 33 480 3 500 1min 857,66 126,34 600 610 13,0 13,0 Vergl.-12200 18 60 61 beispiel 17 " " " " ----- " 800 15 650 5 450 60min 759,24 91,39 490 500 8,5 7,0 " x10800 o 13 49 50 18 " " " " ----- " 780 29 480 2 450 30min 773,30 77,33 550 560 8,5 8,5 " x11000 x 11 55 56 19 " " " " ----- " 780 29 480 4 keine keine 731,12 56,24 520 560 8,5 10,0 " x10400 x 8 52 56 20 " " " " ----- " 780 29 480 4 keine keine 688,94 84,361 480 490 7,0 7,5 " x9800 0 12 48 49 21 " " " " ----- " 780 29 480 4 600 1min 695,97 70,30 490 490 8,0 8,0 " x9900 x10 49 49 Bemerkungen: Sc-Wert ist eine Kennziffer zur Bewertung der Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung und ergibt sich als Ergebnis des "Shell Bent-Beam Test".
  • Beispiel 2 (667,85 N/mm² - (95 ksi)-ERW-Ölbohrungsrohr ERW-Ölbohrungsrohre mit 13,97 cm (5-1/2") Außendurchmesser und 0,92 cm (0,361 ") Wanddicke wurden unter den Bedingungen, die in Tabelle 2 dargestellt sind, hergestellt. Alle Eigenschaften sind ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt. Wie aus Tabelle 2 deutlich wird, sind sowohl die Beständigkeit gegenüber sauerer Umgebung als auch die Zusammenbruchsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Rohre ausgezeichnet im Vergleich mit vergleichbaren ERW-Ölbohrungsrohren.
  • TABELLE 2 chem. Zusammensetzung End- # Ab- Auf- # Deh- Wärmebe- Zusam- Sc-Wert Streck- Härte Nr. (Gew.-%) tempe- kühl- roll- nung in handl.-Bed menbruchs- (N/mm²)/ grenze (HRC) Bemerkungen C Si Mn Nb V Ti ratur ge- tem- Längs- Tempe- Zeitfestigk. (ksi) (N/mm²) (°C) schwin- pera- richtung ratur (kg/cm²)/ (kgf/mm²) digk. tur d. Rohres °C (psi) (°C/s) (°C) (%) 1 0,19 0,25 1,65 0,042 ----- ----- 780 27 500 5 450 10min 956,08 105,45 700 720 15,5 16,0 Erfind 13600 15 70 72 2 " " " " ----- ----- 780 27 500 5 500 1min 942,02 98,42 710 710 16,0 16,0 " 13400 14 71 71 3 " " " " ----- ----- 780 27 500 5 550 30sec 963,11 91,39 730 740 18,5 18,5 " 13700 13 73 74 4 " " " " ----- ----- 780 33 450 4 450 10min 934,99 91,39 740 740 19,0 18,0 " 13300 13 74 74 5 " " " " ----- ----- 780 33 450 4 500 1min 977,17 98,42 740 750 18,0 18,5 " 13900 14 74 75 6 " " " " ----- ----- 780 33 450 4 550 30sec 91,39 98,42 750 740 18,0 18,0 " 1300 14 75 74 7 0,21 0,19 1,70 0,041 ----- 0,015 800 32 490 4 450 1min 977,17 98,42 780 800 18,5 19,5 " 13900 14 78 80 8 " " " " ----- ----- 800 32 490 4 500 1min 927,96 98,42 750 750 17,5 20,3 " 13200 14 75 75 9 " " " " ----- ----- 800 32 490 4 550 1min 977,17 98,42 760 770 19,5 20,0 " 13900 14 76 77 10 " " " " ----- ----- 800 34 470 4 450 30min 970,14 91,39 800 790 21,5 21,5 " 13800 13 80 79 11 " " " " ----- ----- 800 34 470 4 500 1min 977,14 91,39 800 790 23,5 19,0 " 13900 13 80 79 12 " " " " ----- ----- 800 34 470 4 550 1min 984,20 91,39 780 790 22,5 19,5 " 14000 13 78 79 13 0,17 0,25 1,80 0,040 0,025 0,015 770 32 480 3 450 30min 913,90 91,39 740 740 18,5 18,5 " 13000 13 74 74 14 " " " " " " 770 32 480 3 500 10min 920,93 91,39 740 750 19,0 19,5 " 12000 13 74 75 TABELLE 2 chem. Zusammensetzung End- # Ab- Auf- # Deh- Wärmebe- Zusam- Sc-Wert Streck- Härte Nr. (Gew.-%) tempe- kühl- roll- nung in handl.-Bed menbruchs- (N/mm²)/ grenze (HRC) Bemerkungen C Si Mn Nb V Ti ratur ge- tem- Längs- Tempe- Zeitfestigk. (ksi) (N/mm²) (°C) schwin- pera- richtung ratur (kg/cm²)/ (kgf/mm²) digk. tur d. Rohres °C (psi) (°C/s) (°C) (%) 15 0,17 0,25 1,80 0,040 0,025 0,015 770 32 480 3 550 30sec 920,93 91,39 740 730 17,5 17,0 " 13100 13 74 73 16 " " " " " " 900 40 480 3 450 60min 836,57 56,24 690 680 25,0 26,0 Vergl.-x11900 x 8 69 68 beispiel 17 " " " " " " 800 14 650 3 450 60min 759,24 84,36 650 640 17,0 18,0 " x10800 12 65 64 18 " " " " " " 770 32 480 2 450 1min 843,60 70,30 720 730 18,5 19,0 " x12000 10 72 73 19 " " " " " " 770 32 480 3 600 30sec 794,39 84,36 680 670 18,0 18,5 " x11300 12 68 67 20 " " " " " " 770 32 480 3 keine 822,51 77,33 670 660 19,0 18,5 " x11700 x11 67 66 -L e e r s e i t e-

Claims (8)

  1. Durch Elekto-Wiederstandsschweißen geschweißtes Olbohrungsrohr und Verfahren zu dessen Herstellung Patentansprüche 1. Durch Elektrowiederstandsschweißen geschweißtes Ölbohrungsrohr, das aus 0,22t oder weniger Kohlenstoff, O,S00-0 oder weniger Silicium, von 1,0 bis 2,02 Mangan, 0,05t oder weniger Niob und einem Rest von Eisen und unvermeidbaren Begleitelementen einschließlich Stickstoff besteht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß es in einem reckgealterten Zustand ist und eine Härte und eine Streckgrenze hat, die in den Bereich fällt, der durch die Punkte A, A', B, C, D", D' und D gekennzeichnet ist, die in der beigefügten Fig. 1 gezeigt sind.
  2. 2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es mindestens ein Teil enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Aluminium in einer Menge von 0,050% oder weniger, Vanadium in einer Menge von 0,050t oder weniger, und Titan in einer Menge von 0,040t oder weniger.
  3. 3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß es eine Härte und eine Streckgrenze hat, die in das Bereich fällt, das durch die Punkte A, A', D', D definiert ist.
  4. 4. Rohr nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kohlenstoffgehalt 0,19t oder weniger beträgt.
  5. 5. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß es eine Härte und eine Streckgrenze hat, die in die Punkte A', B, C und D" fällt.
  6. 6. Rohr nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kohlenstoffgehalt von 0,12 bis 0,22t beträgt.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines Rohres nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t durch Warmwalzen von Stahl bei einer Endtemperatur von 740 bis 830" C, Abkühlen des Stahls bei einer durchschnittlichen Abkühltemperatur von 150C/s oder mehr bis zur Aufrolltemperatur, Aufrollen des Stahles bei einer Temperatur von 500°C oder weniger und, während des nachfolgenden Umformverfahrens des Rohres, Erzeugen einer 3zeigen oder größeren Dehnung in Längsrichtung des Rohres während des Umformens des Rohres und nachfolgendes Erwärmen des Rohres auf eine Temperatur von 100 bis 550"C während eines Zeitraumes von 30 Sekunden bis 30 Minuten.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das durch Elektrowiderstandsschweißen geschweißte Ölbohrungsrohr eine Härte und eine Streckgrenze hat, die in das Bereich fällt, das durch die Punkte A, A', D', D definiert ist, und einen Kohlenstoffgehalt von 0,08 bis 0.19% hat und daß die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit von 15 bis 350C/s beträgt.
    q Verfahren nach Anspruch 7,.dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß das Elektrowiderstandsschweißen geschweißte Ölbohrungsrohr eine Härte und eine Streckgrenze hat, die in die Punkte A', B, C und D" fällt und einen Kohlenstoffgehalt von 0,12 bis 0,22t und die durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeit von 25 bis 45°C/s beträgt.
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