Brevet FR2005802A1 — publié le 19691219

La présente invention concerne un acier économique faible** ment allié résistant à la corrosion et présentant une résistance à la corrosion et une résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte suffisantes dans des types d'environnements con-5 tenant du gaz H^S et similaire. Il est bien connu qu'une fissuration par corrosion sous contrainte se produit couramment dans certains domaines tels que l'industrie pétrolifère. En conséquence, on doit porter une attention particulière pour empêcher les tubages des puits, les vannes, 10 les boulons, les écrous et similaires qui sont utilisés dans les champs pétroliers contenant du gaz H^S, d'être détruits par la fissuration par corrosion sous contrainte ci-dessus. En fait, on réétudie l*acier à 9 % de nickel et les aciers similaires avec lesquels sont réalisées les parties ci**dessus et de nombreuses 15 études ont porté sur la manière dont la composition exerce une influence sur la qualité des dites parties et sur le taux d'appa» rition de la fissuration par corrosion sous contrainte. Cependant les moyens pour résoudre de façon décisive le dit problème ne sont pas encore déterminés et on s© borne à fixer des limites pour la 20 contrainte de mise en oeuvre« En fait on est actuellement obligé d'utiliser des moyens passifs tels que ceux mentionnés ci«dessus. La fissuration par corrosion sous contrainte au droit des soudures avec l'acier à haute résistance ci-dessus pose également un problème particulier. 25 La sensibilité à la fissuration ci-dessus, au droit des soudures, est très élevée et est difficile â éviter même si l'on procède à un traitement thermique convenable après la soudure. Comme men» tionné ci-dessus, la conservation de la résistance de l'acier à la dite fissuration par la corrosion sous contrainte, qui est due à 30 des inclusions du type du sulfure se produisant dans la soudure n* a pas encore pu être obtenue9 La présente invention a pour objet via acier faiblement allié ayant une composition du type Cu=Cr®AX qui est constitué principalement par 0,2 % à 0#6 % de Cu, 0,3 % à 1 % de Cr et jus» 35 quJà 0,20 % d'Al. Un objet de la présente invention est de fournir un acier présentant une résistance à la corrosion, plus spécialement une résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte dans un type d'environnement contenant du gaz H^S et similaire» 40 Un autre objet de la présente invention est de fournir un * bniJ ORIGNAL 69 10740 2 2005802 acier économique avec lequel il est possible d'obtenir une réduction d'environ moitiède3aperte par fragilisation par corrosion par comparaison à celle des aciers à haute résistance ordinaire* Un objet supplémentaire de la présente invention est de 5 fournir un acier ayant à la fois une résistance mécanique très élevée avec une excellente résistance â la corrosion, sans mettre en oeuvre des éléments d'accroissement de la résistance spéciaux par exemple le titane, le niobium, le vanadium et similaires* D'autres objets de la présents invention apparaîtront à la lO lecture de la description de différents exemples faite ci-après avec référence au dessin ci-annexé qui est un graphique montrant la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte des aciers conformes à l'inventio-i par - comparaison kvac celle des aciers résistant à la corrosion ordinaires* 15 Conformément à la présente invention, la composition chi mique spécifique (en % en poids) est la suivantes Q,04 à 0,I;i % C 0,2 à 1,0 % SI 0,3 à 0,8 % Mil jusqu'à 0,03 % p jusqu'à 0,03 % a 0,2 à 0,6 % Os 0,3 à 1,0 % Ce jusqu®à 0,2 % Al 25 le reste étant du fer et.les impuretés inévitables. Les raisons pour lesquelles, dans la présente invention, la composition chimique a été fixes somme aen'iionaé ci«dessus seront exposées ci»après, La lisait© supérieure pour la teneur en carbone, à savoir 0,15 % est basée sur le fait qu*une teneur sn 30 carbone supérieure à 0,15 % réduit la résistance à la corrosion et . la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte ®t, également, détériore l'aptitude à-la soudure* Des teneurs de Ot2 % de siliciua et 0,3 % de manganèse. "eosat respectivement des teneurs-limites inférieures pour conserver"une limite élastique et une 35 résistance Â la traction suffisamment élevées et une teneur en manganèse supérieure à Oa8 % dégrade la résistance à la corrosion tandis qu'une teneur en silicium supérieure à 0,6 % accroît la fragilité* La raison pour laquelle le phosphore et le soufre sont limités à.moins de 0,03 % respectivement est dâs au fait que des 40 teneurs supérieures accélèrent la fissuration par corrosion sous BAD ORIGINAL 69 10740 3 2005802 contrainte. Le cuivre est un élément qui accroît la résistance à la corrosion et qui élève la résistance mécanique de l'acier, Toutefois} on ne peut obtenir ces effets dans le cas où la teneur en cuivre est inférieure à 0,2 % et une teneur en cuivre supérieure 5 à 0,6 % conduit à des difficultés pour une fabrication d'un bon acier et, simultanément, porte atteinte à la résistance à la fis» suration par corrosion sous contrainte et à l'aptitude à la sou» dure* Le chrome confère également une bonne résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte avec une amélioration de la 10 résistance à la corrosion» Toutefois, si la teneur en chrome est inférieure à 0,2 %9 il est difficile d'escompter les effets ci-dessus et une teneur en chrome supérieure à 1 % a une mauvaise influence à la fois sur l'aptitude à la déformation et sur ^aptitude à la soudure de l'acier. Une grande quantité d'aluminium, qui 15 serait possible pour améliorer la dite résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte de l'acier, rend la peau du lingot plus grossière et abaisse le rendement. En conséquence, la teneur en aluminium est limitée à moins de 0,2 %, Dans le tableau 1 ci-après, on donne la composition de 20 différents aciers basés sur la composition ci-dessus. Dans ce tableau les aciers A, B et C correspondent à la présente invention et les aciers D, E et F sont diverses nuances d'aciers ordinaires* TABLEAU 1 C Si Mn P S Cu Cr Al L.E R.T Ail Aciers de la présente invention» A 0,08 0,22 0,56 0,023 0,016 0,28 0,48 0,010 42,5 51,2 38 B o,io 0,23 3,67 0,018 0,021 0,30 0,47 0,015 33,6 50, 3 38 C 0,13 0,34 0,55 0,022 0,020 0,35 0,43 0,190 32,3 50,6 37 Aciers comparatifs D 0,17 tr 0,46 0,010 0,020 — «M 26,2 41,5 47 E 0,14 0,25 0,62 0,078 0,024 0,30 mmi 0,04 34,6 49,O 38 F 0,16 0,38 1,18 .0,022 0,020 «M M**- «« 31,5 45,4 37 > L.E = limite élastique K»T = résistance â la traction Ail » allongement» 35 Les aciers ci-dessus (Tableau 1) ont été immergés pendant 50 jours dans une solution saturée en gaz H^S et CO^ et on a recherché dans ces aciers la perte par fragilisation à la corrosion» Le tableau 2 donne ces résultats. 69 10740 2005802 TABLEAU 2 Acier essayé Perte par fragilisation à la corrosion mg/cm Aciers de la présente invention * A B 7,6 8,2 lç 7,8 15,1 Aciers comparatifs ^ E 12,9 if 19,6 Conformément au Tableau 2 ci«dessus, on observe nettement ÎO que la dite perte par fragilisation à la corrosion des aciers conformes à l'invention est réduite de moitié par rapport à celle des aciers comparatifs. On a ensuite effectué des essais à la fissuration par corrosion sous contrainte sur les aciers ci«dessus, les résultats en étant donnés dans la figure ci«jointe. En se réfé-15 rant maintenant à cette figure, la résistance mécanique des aciers de l'invention après l'essai ci-dessus conserve encore une valeur élevée après 200 heures, valeur qui est d'environ 40 kg/mm . D* autre part, la résistance des aciers comparatifs s'est rapidement abaissée à environ 20 kg/mm » Il est évident que ces résultats cor-20 respondent à des propriétés excellentes des aciers conformes à 1* invention soumis à des environnements contenant du gaz H^S et si» milaire. Conformément à la présente invention, il s'est de plus avéré qu'un traitement -thermique convenable, par exemple un trai-25 tement de trempe et de revenu, peut être effectué librement du fait que certains éléments accroissant la résistance tels que le titane, le niobium, le vanadium et similaires, ne figurent pas dans l'acier. Les exemples de l'invention ci-dessus décrits sont donnés 30 à titre illustratif et sont susceptibles de nombreuses modifications • 69 10740 2005802 REVENDICATIONS 1.«* Un acier faiblement allié résistant à la corrosion ayant la composition chimique suivante (% en poids) 0,04 à 0,15 % C 5 0,20 à 0,6 % Si 0,30 à 0,8 % Mn Jusqu'à 0,03 % P jusqu'à 0,03 % S 0,2 à 0,6 % Cu 10 0,3 à 1,0 % Cr jusqu'à 0,20 % Al le reste étant du fer et les impuretés inévitables. 2.« Un acier faiblement allié résistant à la corrosion selon la revendication 1 caractérisé en ce que la teneur en alu« 15 ainium est comprise entre 0,01 et 0,19 %•