L80-13Cr

Tubería L80-13Cr

Con el desarrollo de la industria petrolera mundial, las condiciones para la explotación de pozos petroleros se están volviendo cada vez más duras, y la corrosión del CO2 sobre las tuberías de revestimiento para petróleo también es muy grave, lo que ha provocado un aumento en la tasa de corrosión de las tuberías de acero y una corrosión localizada severa, e incluso picaduras y perforaciones que han dejado inutilizables las tuberías de revestimiento. La corrosión por CO2 se ha convertido en un problema mundial y en uno de los factores importantes que amenazan la seguridad de la producción en campos petroleros. En la actualidad, las aleaciones con alto contenido de Cr presentan una buena resistencia a la corrosión por CO2; entre ellas, las aleaciones 13Cr y super 13Cr se han convertido en los materiales recomendados para productos de tuberías de revestimiento debido a su excelente resistencia a la corrosión por CO2.

La tubería L80-13Cr es un producto con alto contenido de Cr que cuenta con la mayor demanda en la industria petrolera, y sus extremos generalmente se procesan para obtener roscas especiales con un buen rendimiento de sellado y alta resistencia en la conexión. En comparación con las tuberías engrosadas API, las tuberías engrosadas con uniones roscadas especiales requieren un extremo engrosado más grueso y más largo, lo que plantea grandes desafíos en cuanto a la conformación de los extremos y al control de las propiedades mecánicas. Solo unas pocas empresas, tanto nacionales como internacionales, pueden producir tuberías engrosadas con rosca especial L80-13Cr.

Características de la tubería de acero L80-13Cr  
● Composición química y características de procesamiento
Acero L80-13Cr utilizado en la prueba y GB/T 1220—2007 «Acero inoxidable»

La composición química del acero inoxidable martensítico 20Cr13 en «Barras de acero» es similar, lo que cumple con los requisitos de la norma API Spec 5CT-2011 «Especificaciones para revestimientos y tubos». La composición química del acero L80-13Cr se muestra en la Tabla 1.

Composición química (fracción en masa) del acero de la tabla 1L80-13Cr

80-13Cr es un acero de alta aleación con un contenido de aleación cercano al 15%. La resistencia a la deformación de este tipo de acero a alta temperatura es aproximadamente 1,5 veces mayor que la del acero al carbono. Para mejorar las propiedades de procesamiento y conformado de los metales, generalmente se reduce la resistencia de los materiales durante el proceso de deformación plástica aumentando la temperatura de procesamiento térmico.

● Propiedades mecánicas
En la prueba, la muestra L80-13Cr se austenitizó en un horno de mufla a 1000 °C durante 30 min. Una vez que la muestra salió del horno, se enfrió al aire hasta alcanzar la temperatura ambiente, y luego las muestras se revenieron en un horno de mufla a 650-750 °C durante 60 min. Las propiedades de tracción y de impacto del cuerpo de tubería gruesa con roscas especiales L80-13Cr se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Propiedades de tracción y de impacto del cuerpo de tubería engrosado con rosca especial L80-13Cr

● Proceso de producción
El proceso de producción de la tubería especial para aceite con engrosamiento de rosca L80-13Cr es: tubo de acero con tamaño calificado → engrosamiento del extremo de la tubería → tratamiento térmico → enderezado por calor → inspección de rendimiento → detección ultrasónica de defectos → inspección de tamaño y apariencia de la tubería de acero → prueba hidráulica → torneado del extremo de la tubería hasta el tamaño del dibujo → detección de defectos en el extremo engrosado y en la zona ciega del extremo de la tubería → chorro de arena en las superficies interna y externa de la tubería de acero → etiquetado → embalaje y almacenamiento.
● El extremo de la tubería
Para garantizar que el tamaño del extremo engrosado y la estructura metalográfica cumplan los requisitos, la temperatura de calentamiento se controla estrictamente por debajo de 1280℃. A fin de reducir la resistencia a la deformación del material 13 Cr debido al calentamiento a baja temperatura, se emplea un proceso de engrosamiento con múltiples deformaciones pequeñas para obtener el extremo engrosado. Mediante un cálculo y una distribución razonables de la deformación de engrosamiento en cada canal, y diseñando el molde para el engrosamiento del extremo de la tubería, se asegura que el tamaño del extremo de la tubería cumpla los requisitos de diseño.

● y el tratamiento térmico
La tubería de aceite engrosada con rosca especial L80-13 Cr se somete a tratamiento térmico en un horno de tratamiento térmico por etapas. La temperatura de austenita es de 980℃, y se enfría hasta por debajo de 50℃ en aire. La dureza del cuerpo de la tubería y de los extremos engrosados de la rosca L80-13 Cr se muestra en la Tabla 3. De acuerdo con la especificación API Spec 5CT-2011, la fórmula de dureza HRC correspondiente al contenido de martensita del 95% después del temple del material de acero es:
HRC = 59xw(C) + 29 (1)
El valor de dureza Rockwell del HRC —— material templado, en la ecuación.
El horno de tratamiento térmico de tipo paso se utiliza para recargar la tubería de aceite engrosada con rosca especial L80-13 Cr después del enfriamiento al aire. Se selecciona un calentamiento a 723℃; el tiempo de control de la tubería de acero en el horno es de 200 minutos, tras lo cual se enfría al aire hasta alcanzar la temperatura ambiente.

● Productos físicos: Mediante el proceso de taladrado interno, torneado externo y tratamiento de cabeza plana del L80-13 Cr, se procesan el diámetro exterior, el diámetro interior y la longitud del extremo engrosado del L80-13 Cr hasta las dimensiones especificadas en el plano. Las tuberías de aceite especiales con rosca engrosada L80-13 Cr calificadas son marcadas mediante pulverización y luego embaladas con soporte para evitar impactos. La imagen en la Figura 5 muestra el embalaje del L80-13 Cr listo para su envío.

Mediante un diseño razonable del proceso de engrosamiento, se evita la presencia de ferrita δ en el tubo de aceite engrosado con rosca especial L80-13Cr; el tamaño del extremo de la tubería del producto cumple con los requisitos del cliente.
Mediante el diseño del proceso de tratamiento térmico, se ha solucionado el problema de que las propiedades mecánicas de los productos 13Cr son difíciles de controlar, y se ha logrado obtener un rendimiento óptimo en el cuerpo y el extremo engrosados de la tubería con rosca especial L80-13Cr.