Brevet FR2543461A1 — publié le 19841005

'43 '61 1 La présente invention concerne un procédé pour fabriquer des tubes d'acier sans soudure avec une limite d'élasticité d'au moins o 00 106 Pa et une résistance aux chocs d'au moins 210 J à 00 C pour des éprouvettes oblongues, en particulier pour l'industrie pétrolière, à partir de barres laminées ou coulées en continu, par échauffement, par préformage en une ou plusieurs étapes de fabrication d'un corps creux ayant sensiblement l'épaisseur de paroi du tube fini, par réchauffement, par laminage longitudinal avec une défor- mation d'au moins 6 % par rapport au tube fini et par un refroidissement consécutif par eau et/ou par air à la tempé- rature ambiante. Des tubes sans soudure, possédant les propriétés de résistance mentionnées sont fabriqués à partir d'aciers comportant environ 0,4 % C et, le cas échéant, des éléments d'alliages pour en augmenter la dureté, et ils subissent un traitement thermique lorsqu'ils sont finis La fabrication, à cause des éléments d'alliages et du traitement thermique, est onéreuse et dispendieuse en énergie. Selon une autre proposition, les tubes fabriqués dans un acier ayant la même haute teneur en carbone et en manganèse doivent être normalisés entre le préfaçonnage et le façonnage final et ils doivent être trempés, après le façonnage final effectué à environ 1000 C, à une température inférieure à Ar 1 Ce mode de fabrication est, à vrai dire, moins onéreux, mais il ne permet pas la fabrication de tubes possédant d'aussi grandes propriétés de dureté que celles visées dans la présente demande. L'objet de la présente invention est de simplifier la fabrication de tubes d'acier sans soudure et en même temps, d'en améliorer aussi la qualité Cette amélioration est atteinte par la structure obtenue et qui est à grains 1 particulièrement fins. A cette fin, selon l'invention, le procédé est caractérisé en ce que l'acier contient: 0,02 1,3 0, 001 0,01 0,02 0,003 0,03 0,12 % 2,2 % 0,01 % 0,4 % 0,6 % o O 008 % 0,05 % Carbone Manganèse Soufre Titane Niobium Azote Aluminium, des restes d'impuretés usuelles et isolées, ou en combi- naison à volonté: jusqu'à jusqu'à 0,001 du fer, 0,3 % Molybdène, 0,5 % Nickel, 0,003 % Bore et et en ce que le produit est amené au préformage à une température d'étirage comprise entre 11500 et 12200 C, chauffé par compensation à,partir de la température de préformage, pendant 5 à 20 minutes à une température comprise entre 700 et 8500 C etest amené au formage final et ensuite refroidi. Le procédé peut être exécuté sur toutes les installations appropriées pour la fabrication de tubes sans soudure La perforation des tubes peut être réalisée dans le laminoir perceur ou dans la presse à mandriner à la température d'étirage donnée L'allongement de la pièce brute percée se produit à la même température dans un train en continu ou un laminoir à mandrin. Il est possible également de réaliser l'allongement dans un laminoir à pas de pélerin L'allongement, au cours duquel 9 avant tout, l'épaisseur de la paroi est réduite alors que le diamètre intérieur du tube reste sensiblement le même, produit un corps creux plus long que la pièce brute Dans tous les cas, on peut affirmer que l'on parvient à une déformation de 40 % Dans le laminage longitudinal qui suit, le diamètre, en règlegénérale, est réduit alors-que l'épaisseur de la paroi reste à peu près la même L'extru- deuse est également appropriée pour le procédé, lorsque la ligne de tubes produite doit encore être laminée longitudi- nalement. Le respect des températures et des limites d'analyse sont des conditions absolues pour le procédé Rien que des écarts relativement petits peuvent entraîner des modifications sensibles de fabrication. La température d'allongement est valable pour une utili- sation à froid Le temps de pose doit être choisi en fonction de l'épaisseur des barres Il faut accorder une importance particulière au réchauffement. On se propose que la formation de perlite, après le préformage, ne se réalise pas complètement et que le carbone non soluble dans le ferrite soit égalisé dans l'austénite restante pendant la période de réchauffement et qu'avec cela on réussisse les préparatifs pour obtenir une structure à grains très fins lors du refroidissement, après le laminage longitudinal En outre, la température de réchauffement est une température de formage avantageuse pour le laminage longitudinal en tant que contribution supplémentaire pour la production d'une structure à grains fins après le laminage longitudinal. 2543 61 Pour cela, une importance particulière revient aussi au refroidissement, après le finissage au laminoir accompli à une température comprise entre 700 el 8500 C Le refroidis- sement doit se produire avec une vitesse minimale. Toutefois, celle-ci cependant n'est pas si élevée, qu'il faille absolument tremper avec de l'eau Avec un refroidis- sement à l'air calme, on ne peut atteindre que des qualités qui se trouvent dans le bas de gamme du domaine visé Ainsi il est garanti qu'en conservant les valeurs d'analyse, il se I O forme de la bainite à grains très fins. Le refroidissement à partir d'une température comprise entre 600 et 4500 C peut se produire à volonté A cause de la faible teneur de l'alliage en carbone, il n'y a aucun danger qu'il se produise de la martensite, lorsqu'on refroidit jusqu'à la température ambiante; mais le refroidissement par air est à préférer, à cause de son coût peu élevé. Le procédé est encore développé et les propriétés de résistance des tubes sans soudure encore améliorées par le fait que les tubes, directement après le laminage de finition sont refroidis à une température comprise entre 600 et 450 C, avec une vitesse d'au moins 6 OC/s, par exemple, par de l'eau et ensuite à l'air. Directement après le laminage de finition, le tube est refroidi à l'air, à la température ambiante. Avantageusement, après refroidissement à la température ambiante, on ramène le produit à une température comprise entre 400 et 6500 C et on le maintient dans cette fourchette déterminée de températures pendant 20 minutes. 2543461 1 Les propriétés des tubes produits selon le procédé sont décrites dans les exemples de réalisation ci-après. Un bloc de coulée continue, avec un diamètre extérieur de mm et ayant la composition suivante 0,032 % C; 1,92 % Mn; 0,0024 % S; 0,043 % Al; 0,021 % Ti; 0,27 % Mo; 0,0023 % B; 0,051 % Nb; 0,0056 % N plus'des impuretés usuelles et du fer résiduel est introduit froid dans un four tournant et il en est retiré, après un réchauffement à coeur suffisant à 11500 C Il est ensuite percé dans un laminoir oblique et étiré sur une tige cylindrique dans ce que l'on appelle le laminoir en continu, jusqu'à mesurer 152 mm de diamètre extérieur, pour une épaisseur de paroi de 14 mm Ceci est un préformage de 75 % et le formage doit être accompli rapidement, de sorte que le corps creux refroidisse le moins possible en dessous de Ar 1, mais soit au contraire introduit à une température un peu plus élevée dans le four d'égalisation Le corps creux est porté à incandescence pour égalisation à 7800 C pendant 12 minutes A cette température, se produit également le laminage de finition dans un laminoir réducteur, aux mesures de finition de 110,6 mm de diamètre extérieur, pour une épaisseur de paroi de 16 mm Le formage de finition est de %. Dans l'exemple A, le refroidissement s'accomplit à l'air. Aussitôt après, on ramène pendant 30 minutes à 550 C. Dans l'exemple B, le refroidissement s'accomplit avec de l'eau à une vitesse d'environ 150 C/s, à 5000 C, et ensuite à l'air, à la température ambiante: Limite d'élasticité Pa Résistance à la traction Pa Déformation permanente à la rupture % Energie de choc J à O C Exemple A 605 106 : 749 106 : 22 : 230 Exemple B 693 106 828 106 Dans les deux exemples, la structure est de nature totalement bainitique. REVENDICATIONS 1 Procédé pour fabriquer des tubes d'acier sans soudure avee une limite d'élasticité d'au moins 600 O 16 Pa et une résistance aux chocs d'au moins 210 J à O C pour des éprouvettes oblongues, en particulier pour l'industrie pétrolière, à partir de barres laminées ou coulées en continu, par échauffement, par préformage en une ou plusieurs étapes de fabrication d'un corps creux ayant sensiblement l'épaisseur de paroi du tube fini, par réchauffement, par laminage longitudinal avee une défor= o mation d'au moins 6 5 par rapport au tube fini et par un refroidissement consécutif par eau et/ou par air à la température ambiante, caractérisé en ee que l'acier contient: 0,02 1,3 0,00 1 0,02 0,003 O,03 0,12 9 2,2 e) o 0,01 09008 % 0,05 des restes d'impuretes usuelles et isolees, naison à volonté: jusqu'A Jusqu'à 0,001 et du fer 0 o 3 F F 3 0,003 53 Carbone Manganès( soufre Titane Niobium Azote Aluminiug, ou en Combi- Molybd-ne Doer 8 2543461 et en ce que le produit est amené au préformage à une température d'étirage comprise entre 11500 et 12200 C, chauffé par compensation à partir de la température de préformage, pendant 5 à 20 minutes à une température comprise entre 700 et 8500 C etest amené au formage final et ensuite refroidi. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que directement après le laminage de finition, le tube fini est refroidi à une température comprise entre 600 et 4500 C, avec une vitesse d'au moins C/s, par exemple, par de l'eau et ensuite à l'air. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, directement après le laminage de finition, le tube est refroidi à l'air, à la température ambiante. 4 Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, après refroidissement à la tempé- rature ambiante, on ramène le produit à une température comprise entre 400 et 6500 C et on le maintient dans cette fourchette déterminée de températures pendant 20 minu- tes.