Brevet FR2643648A1 — publié le 19900831

La présente invention concerne un procédé pour réaliser des oléoducs ou analogues sans soudure de qualité 80 ou 95 ksi en acier au chrome calmé à l'aluminium ayant la composition suivante: C 0,17-0,23 % Si 0,20-0,50 % Mn 0,40-1,00 % P max. 0,02 % S max. 0,01 % Al 0,010-0,035 % Cr 12-14 % Ni max. 0,50 % V max. 0,10 % N 0,020-0,060 % le restant étant du fer et des impuretés habituelles. Il est connu de laminer des lingots en cet acier au chrome, après échauffement à une température dans la plage de 1150-1250'C, en plusieurs étapes en tubes sans soudure. Après la dernière étape de formage, les tubes sont refroidis à l'air jusqu'à la température ambiante. Ensuite, ils sont, le cas échéant, soumis à un recuit léger de détensionnement pour éviter la corrosion sous contrainte. Pour ajuster les propriétés mécaniques nécessaires, les tubes subissent un traitement thermique spécial, selon la norme de l'American Petroleum Institute valable pour de tels oléoducs, traitement qui se compose d'une trempe à l'air avec revenu ultérieur. De plus, on prévoit, pour la trempe à l'air, un échauffement à au moins 95Q0 C. La température de revenu est ajustée selon la qualité de l'acier et s'élève, pour la qualité 80 ksi, de façon habituelle à 715 C et, pour la qualité 95 ksi, à 6900C, le refroidissement ayant-lieu, de nouveau, à l'air. Les propriétés mécaniques existant après le traitement thermique doivent satisfaire les exigences suivantes: 1 Qualité 80 ksi 95 ksi Limite élastique Rpo,5t 552655 mégapascals 655-758 mégapascals Résistance à la traction Rm >655 mégapascals >.724 mégapascals Allongement à la rupture A2 > 17 % >. 15 % (selon la formule API) Dureté 12,7 mm 4 HRC 4 HRC jusqu'à 25,4 mm Energie de choc A valeur la plus petite >. 35 J pas exigée valeur moyenne >, 45 J Le traitement thermique à effectuer après le laminage des tubes rend nécessaire, en plus de prévoir des dispositifs appropriés pour les opérations nécessaires d'échauffement et de refroidissement, l'utilisation de quantités d'énergie importantes, ce qui augmente fortement les coûts de fabri- cation. En conséquence, l'invention a pour objet de développer un procédé, du type indiqué, pour réaliser des oléoducs ou analogues sans soudure en acier au chrome, dans le sens que la fabrication des tubes a lieu en particulier avec une dépense d'énergie moindre et, ainsi, à un meilleur coût, sans que des inconvénients en ce qui concerne les propriétés mécaniques des tubes n'apparaissent. A cet effet, le procédé pour réaliser des oléoducs ou analogues sans soudure de qualité 80 ou 95 ksi par laminage à chaud en plusieurs étapes de lingots qui ont été chauffés à une température dans la plage de 1150-1250 C et présen- tent la composition indiquée ci-dessus, les tubes laminés étant soumis ensuite à un traitement thermique qui inclut un revenu, est remarquable, selon l'invention, en ce que 1 les tubes, après avoir quitté la dernière étape de laminage à chaud, sont refroidis d'une température dans la plage de 960-990 C à une vitesse de refroidissement de 0,5-5 K/s jusqu'à la température ambiante et, ensuite, sont soumis au revenu sans transition par une trempe spéciale, le revenu étant effectué à une température supérieure de 10-30 K à la température de revenu habituelle pour la qualité respective. Dans le domaine de la fabrication des tubes d'acier, on sait, en vérité, qu'un état de traitement thermique particulier peut être obtenu après trempe des tubes à partir de la température de laminage par un revenu ultérieur spécial. Cependant, cela pose des problèmes à cause de la détérioration des propriétés de ténacité, constatée en règle générale par rapport au traitement thermique habituel et, ainsi, cela n'est souvent pas possible. Une trempe spéciale conduit en fait à une structure plus appropriée pour les propriétés de ténacité à cause de la finesse des grains, liée à la transition. En conséquence, il est tout à fait surprenant que, pour les tubes d'acier réalisés conformément à l'invention, en dépit de l'absence de transition lors de la trempe à partir de la température de laminage, on obtient, comparativement au traitement thermique habituel, à côté des propriétés de résistance mécanique espérées, des propriétés de ténacité non seulement identiques, mais même clairement améliorées. Pour cela, il est nécessaire, pour l'acier prédéfini, en plus de respecter une distribution de températures dans la plage de 960-9900 C au début du refroidissement à partir de la température de laminage, d'augmenter les températures de revenu, par rapport au traitement thermique habituel, de -30 K. Les températures de revenu, selon l'invention, s'élèvent, selon la composition chimique pour la qualité 80 ksi dans la plage de 725 à 745 C et pour la qualité 95 ksi dans la plage de 700 à 720 C. 1 Les deux exemples de réalisation suivants illustrent l'invention plus en détail. Dans les deux cas, on utilise un acier de même composition chimique: - C 0,18 % Si 0,26 % Mn 0,49 % P 0,016 % S 0,003 % Al 0,022 % Cr 12,73 % Ni 0,10 % V 0,08 % N 0,05 % Les lingots sont portés à 1220 C et laminés, de façon connue, en tubes sans soudure ayant un diamètre de 88,9 mm et une épaisseur de paroi de., 24 min. A la fin du laminage, les tubes présentent, chacun sur la longueur du tube, une distribution de températures dans la plage de 960- 980 C, et se trouvent, ainsi, dans le domaine étroit de températures de 960-990'C que l'on doit respecter, selon l'invention, con-ne point de départ pour le refroidissement. Le refroi- dissement est contr6ôlé sur un lit refroidisseur et est effectué à une vitesse de refroidissement moyenne de 1,5 K/s. Pour établir la qualité 80 ksi, une première partie des tubes a subi un revenu à 730 C pendant 60 minutes et a été, ensuite, refroidie à l'air. Puis, on a déterminé, pour ces tubes, les propriétés mécaniques suivantes: RP St= 555-648 mégapascals (valeur moyenne 623 mégapascals) Rm = 793-832 mégapascals (valeur moyenne 813 mégapascais) A2 = 17-25 % (valeur moyenne 21 %) Dureté = 20-23 HRC Av-10 c = 87-205 J (valeur moyenne 155 J) (Lors du test, on a utilisé des échantillons aux 2/3, qui ont été convertis en échantillons entiers par le facteur 0,67>. Une seconde partie, qui, pour établir la qualité 95 ksi, a subi un revenu à 720 C pendant 60 minutes, présente, après refroidissement à l'air, les propriétés mécaniques suivantes: RpO 5t = 659-698 mégapascals (valeur moyenne 682 mégapascals) RpO,5t R = 818-851 mégapascals (valeur moyenne 838 mégapascals) m A2 = 15-23 % (valeur moyenne 19 %) Dureté = 23-26 HRC Comme, pour la qualité 95 ksi, les valeurs d'énergie de choc n'ont pas été encore exigées, celles-ci n'ont pas été mesurées. La valeur trouvée pour l'allongement à la rupture d'en moyenne 19% est bien au-dessus de la valeur minimale de % et traduit de très bonnes propriétés de ténacité. Le procédé de réalisation de l'invention permet non seulement une diminution importante des coûts de fabrication par suite de l'absence d'une étape spéciale de durcissement ou de trempe, mais permet également des améliorations des propriétés mécaniques des tubes fabriqués. REVENDICATIONS 1 1 - Procédé pour réaliser des oléoducs ou analogues sans soudure de qualité 80 ou 95 ksi par laminage à chaud en plusieurs étapes de lingots qui ont été chauffés à une température dans la plage de 1150-1250 C et présentent la composition suivante: C 0,17-0,23 % Si 0,20-0,50 % Mn 0,40-1,00 % P max. 0,02 % S max. 0,01 % Al 0,010-0,035 % Cr 12-14 % Ni max. 0,50 % V max. 0,10 % N 0,020-0,060 % le restant étant du fer et des impuretés habituelles, les tubes laminés étant soumis ensuite à un traitement thermique qui inclut un revenu, caractérisé en ce que les tubes, après avoir quitté la dernière étape de laminage à chaud, sont refroidis d'une température dans la plage de 960990 C à une vitesse de refroidissement de 0,5-5 K/s jusqu'à la température ambiante et, ensuite, sont soumis au revenu sans transition par une trempe spéciale, le revenu étant effectué à une température supérieure de 10-30 K à la température de revenu habituelle pour la qualité respective. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de revenu pour la qualité 80 ksi est dans la plage de 725 à 745 C. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de revenu pour la qualité 95 ksi est dans la plage de 700 à 720 C.