[0001] La présente invention concerne les aciers inoxydables amagnétiques à hautes caractéristiques
de résistance mécanique, ainsi que les pièces réalisées en ces aciers et leurs procédés
de fabrication.
[0002] L'invention s'applique typiquement à la réalisation de pièces pour l'industrie pétrolière
de forage, notamment pour les forages en mer (
off-shore), telles que les « masses-tiges » (
drill-collars), qui sont des pièces mécaniques amagnétiques disposées en tête du train de forage
permettant le guidage de l'ensemble de la colonne, cette dernière étant constituée,
pour le reste, par des éléments en acier conventionnel ferromagnétique.
[0003] Ces pièces doivent présenter à la fois des caractéristiques d'amagnétisme, de haute
résistance mécanique et de haute résistance à la corrosion.
[0004] En premier lieu, la perméabilité magnétique de ces pièces doit être la plus faible
possible, dans tous les cas inférieure à 1,01 et généralement inférieure à 1,005.
Cette propriété physique essentielle permet de guider le train de tiges dans sa progression
non rectiligne dans le milieu à forer, en combinant la composante du champ magnétique
créé par un aimant logé dans la masse-tige avec celle du champ magnétique terrestre.
Cette propriété d'amagnétisme est également requise pour d'autres pièces que les masses-tiges,
notamment les « stabilisateurs » ou divers autres équipements de mesure ou de commande
moins critiques sur le plan mécanique, mais devant néammoins être réalisés en acier
amagnétique.
[0005] La seconde exigence est l'aptitude à résister aux sollicitations auxquelles ces pièces
sont soumises pendant le travail, que ces sollicitations soient en flexion, en traction
ou en torsion. A cet égard, des minima imposés (
SPEC 7 du 28 mai 1984) ont été établis par l'API
(American Petroleum Institute), prévoyant notamment, en direction longitudinale, une limite d'élasticité E
p0,2 en traction d'au moins 760 MPa pour les diamètres compris entre 79 mm (3 1/8") et
175,0 mm (6 7/8") et d'au moins 690 MPa pour les diamètres compris entre 178 mm (7")
et 254 mm (10").
[0006] En troisième lieu, et c'est ici que réside la difficulté la plus sérieuse, il est
indispensable que les pièces réalisées offrent la plus grande résistance aux divers
modes de corrosion, compte tenu des milieux agressifs dans lesquels les pièces sont
amenées à travailler.
[0007] En général, le risque encouru le plus important est celui d'une fissuration par corrosion
sous contrainte provoquée par la nature des terrains et des adjuvants ajoutés aux
boues de forage pour accroître les vitesses de forage, qui contiennent en particulier
des proportions importantes de chlorures (de sodium, de magnésium, de potassium, de
calcium, notamment), particulièrement actifs compte tenu notamment des températures
de travail élevées, voisines de 80 à 100°C et quelquefois supérieures, qui exacerbent
tous les mécanismes de corrosion.
[0008] Par nature, la corrosion sous contrainte se localise dans les zones fortement sollicitées
du point de vue mécanique, tout particulièrement dans les alésages des pièces, où
s'ajoutent aux contraintes de travail les contraintes engendrées par l'opération d'usinage
sur le métal écroui ; la résultante de toutes ces contraintes peut alors largement
dépasser localement la valeur de la limite élastique du métal et y provoquer la fissuration.
[0009] En outre, de nombreux puits sont des milieux typiques de corrosion différée par l'hydrogène
au contact de mélanges ClNa + H
2S, le mécanisme de corrosion pouvant être, selon la structure du métal, transgranulaire
et/ou intergranulaire.
[0010] Or un métal sujet à la corrosion intergranulaire (suite à la précipitation de carbures
et carbonitrures de chrome dans les joints de grains qui, associée à une zone appauvrie
en chrome de part et d'autre du joint, « sensibilise le métal à la corrosion intergranulaire)
est également sensible au mécanisme de corrosion sous contrainte, qui prend sa source
dans les joints de grains, et ce mécanisme peut se combiner très rapidement à la corrosion
en mode transgranulaire.
[0011] La résistance à la corrosion doit donc être adaptée aux divers milieux dans lesquels
seront susceptibles de travailler les outillages réalisés au moyen de ces aciers.
[0012] On sait certes réaliser des « superalliages » à base nickel présentant la totalité
des propriétés voulues ; la très forte teneur en nickel (pouvant aller jusqu'à 55
%) y rend l'alliage insensible à la corrosion sous contrainte. Toutefois, en raison
de leur prix très élevé, leur utilisation a été très limitée, excluant en pratique
la réalisation de pièces de grandes dimensions.
[0013] La voie généralement suivie consiste plutôt à réaliser des aciers austénitiques à
base manganèse-chrome contenant des quantités non négligeables (0,2 à 0,6 %) d'azote,
élément durcissant par excellence des austénites et également générateur et stabilisateur
de cette phase. D'autres éléments, tels que le nickel et le molybdène, y sont ajoutés,
mais en moindre quantité.
[0014] Un tel acier est par exemple décrit dans le EP-A-0 277 065, qui décrit un acier comprenant
des proportions massiques d'au plus 0,06 % de carbone, 19 à 26 % de manganèse, 7 à
13 % de chrome, environ 0,3 % d'azote et 0,6 % de silicium, moins de 0,2 % de nickel
et moins de 0,1 % de molybdène.
[0015] Dans tous les cas, quelle que soit la nuance d'acier élaborée, cet acier est durci
par écrouissage à chaud.
[0016] Or cet écrouissage présente l'inconvénient - et ceci pour toutes les nuances d'acier
à base manganèse-chrome connues jusqu'à présent- de provoquer la précipitation de
carbures et carbonitrures de chrome dans les joints de grains induisant, comme on
l'a expliqué plus haut, une sensibilité à la corrosion intergranulaire et, simultanément,
à la corrosion sous contrainte, qui prend naissance également dans les joints de grains.
[0017] Cet inconvénient n'existe pas avec les aciers non écrouis (métaux hypertrempés),
mais ces derniers ne présentent pas les caractéristiques mécaniques suffisantes pour
les utilisations envisagées.
[0018] Pour combattre le risque de fissuration, et donc pour annihiler les effets de la
corrosion consécutifs à l'écrouissage, on procédait jusqu'à présent, pour toutes les
nuances d'acier, à un traitement mécanique de surface aux endroits les plus exposés
aux contraintes.
[0019] Ce traitement était effectué soit par grenaillage
(shot-peening), soit par martelage, cette opération ayant pour effet de mettre en compression la
surface traitée sur une certaine profondeur (jusqu'à 1,5 mm pour le grenaillage et
jusqu'à 5 mm pour le martelage), permettant alors à la pièce de résister convenablement
à la corrosion sous contrainte à l'endroit ainsi traité.
[0020] Cette intervention mécanique pour le traitement de surface induisait cependant un
surcoût non négligeable de la pièce réalisée.
[0021] À l'opposé, la présente invention propose une nuance d'acier qui remédie aux inconvénients
précités et qui, tout en offrant les propriétés requises d'amagnétisme et de hautes
performances mécaniques, soit par nature - et non après traitement de surface - résistante
à la corrosion sous contrainte et à la corrosion intergranulaire. De la sorte, les
pièces réalisées pourront être employées nues, directement après mise en forme, sans
qu'il soit nécessaire de prévoir un traitement superficiel et local des surfaces sensibles.
[0022] En d'autres termes, l'invention propose une nuance d'acier amagnétique qui, une fois
écroui, possède les propriétés mécaniques d'un acier écroui mais résiste aussi bien
à la corrosion sous contrainte et à la corrosion intergranulaire qu'un métal hypertrempé,
non écroui.
[0023] L'invention propose également, comme on le verra, un procédé qui se prête parfaitement
à la réalisation de toute pièce amagnétique et à haute limite élastique, notamment
les masses-tiges amagnétiques et les pièces analogues (stabilisateurs, notamment),
qui sont des pièces typiques devant présenter ces caractéristiques et qui, en outre,
sont les plus difficiles à fabriquer compte tenu de leur très grandes dimensions.
[0024] A cet effet, l'acier de l'invention est un acier à structure austénitique caractérisé
par les proportions massiques respectives des éléments suivants :
| carbone |
≤ 0,025 %, de préférence ≤ 0,020 %, |
| manganèse |
15 à 25 %, |
| chrome |
10 à 15%, |
| nickel |
< 0,25 %, |
| molybdène |
1,0 à 1,3 %, |
| azote |
0,30 à 0,50 %, |
| silicium |
< 1,0 %. |
le solde étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0025] On notera en particulier, dans cette composition, la très faible teneur en carbone
combinée à une faible teneur en nickel et à une forte teneur en molybdène. On exposera
plus bas les raisons et les conséquences de ces choix particuliers.
[0026] En outre, comme on verra également, le choix d'une très faible teneur en carbone
permet de mettre en oeuvre un procédé spécifique, particulièrement avantageux, de
fabrication d'une barre homogène.
[0027] Ce procédé comprend les étapes suivantes :
- élaboration d'un lingot de départ en une nuance d'acier du type que l'on vient d'indiquer,
- premier chauffage homogène, à une température supérieure à la température de recristallisation
de l'acier, typiquement entre 1240 et 1280°C environ,
- ébauchage de la barre par étirage à chaud du lingot,
- éventuellement, élimination des extrémités du lingot,
- premier refroidissement jusqu'à température ambiante,
- second chauffage homogène, à une température typiquement comprise entre 800 et 1000°C
environ (suivant la section de l'ébauche et le diamètre de la pièce à fabriquer),
- mise en forme de la barre par forgeage et dressage à la presse,
- second refroidissement jusqu'à température ambiante, et
- usinage final.
[0028] Les transformations appliquées à la barre écrouissent celle-ci, de préférence, avec
un facteur de corroyage d'au moins 1,5.
[0029] On peut prévoir en outre, après l'étape d'ébauchage ou, le cas échéant, l'étape d'élimination
des extrémités du lingot, une étape supplémentaire de sectionnement du lingot ou,
respectivement, de la partie subsistante du lingot, en une pluralité de longueurs
distinctes, chaque longueur étant ensuite traitée individuellement par les étapes
subséquentes du procédé.
[0030] On verra par ailleurs également que, grâce à la nuance d'acier proposée et le procédé
que l'on vient d'exposer, l'invention permet la réalisation de barres d'acier amagnétique
écroui de grande longueur (typiquement, supérieure à 2 ou 3 m) présentant sur toute
leur longueur des caractéristiques mécaniques homogènes, notamment des caractéristiques
répondant aux valeurs imposées par les recommandations API évoquées plus haut.
[0031] Cette propriété est à opposer notamment au cas des barres obtenues avec la nuance
d'acier et le procédé décrits dans le EP-A-0 277 065 précité, qui ne permettent d'aboutir
qu'à des barres présentant localement les caractéristiques voulues, aux deux extrémités
et non sur la totalité de leur longueur.
[0032] La présente invention a donc également pour objet, à titre de produit industriel
nouveau, une barre d'acier amagnétique écroui de longueur supérieure à 2,5 m, notamment
pour des équipements de forage, présentant, sur toute sa longueur et de façon homogène,
une résistance mécanique, en direction transverse, à la rupture en traction au moins
égale à 830 MPa et une insensibilité à la corrosion intergranulaire et à la corrosion
sous contrainte.
[0033] On peut ainsi obtenir soit un produit final de très grande longueur et de propriétés
homogènes, soit, après coupe de la barre, des tronçons à caractéristiques homogènes,
quelles que soient leur longueur et leur position dans la barre de départ.
Exemple
[0034] On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention.
[0035] On réalise, par des techniques en elles-mêmes classiques, une nuance d'acier présentant
la composition suivante :
| carbone |
≤ 0,020 %, |
| manganèse |
15 à 25 %, |
| chrome |
10 à 15 %, |
| nickel |
< 0,25 %, |
| molybdène |
1,0 à 1,3 %, |
| azote |
0,30 à 0,50 %, |
| silicium |
< 1,0 %, |
| soufre |
≤ 0,010 %, |
| phosphore |
≤ 0,025 %. |
le solde étant du fer et des impuretés résiduelles.
[0036] On notera en particulier, dans cette composition, la faible teneur en nickel (que
l'on recherche la plus basse possible) car cet élément, si on l'ajoutait en quantités
croissantes dans l'acier, détériorerait d'autant la résistance à la corrosion sous
contrainte dans les milieux qui la provoquent.
[0037] En revanche, la teneur en molybdène est choisie élevée car, bien que, comme pour
le nickel, une teneur élevée en molybdène amoindrisse la résistance à la corrosion
sous contrainte, la présence de cet élément est un facteur de résistance à la piqûration
et à la corrosion caverneuse. Les propriétés de la nuance selon l'invention permettent
en effet d'obtenir une résistance si élevée à la corrosion sous contrainte que l'incidence
négative du molybdène sur cette résistance devient négligeable. La présence de molybdène,
auparavant considérée comme néfaste, devient alors avantageuse car elle procure un
supplément de résistance à d'autres formes de corrosion.
[0038] Enfin et surtout, en ce qui concerne la très faible teneur en carbone, il s'agit
là d'une caractéristique très importante car elle est nécessaire pour garantir une
microstructure exempte de précipitations intergranulaires, notamment de précipitations
intergranulaires continues. Une teneur supérieure en carbone amoindrirait la résistance
à la corrosion en provoquant une précipitation excessive de carbures et carbonitrures
déshomogénéisant les zones voisines des joints de grains.
[0039] En outre, cette faible teneur en carbone permet de mettre en oeuvre le procédé que
l'on va maintenant décrire.
[0040] On prendra l'exemple de la réalisation d'une masse-tige de 9,300 m de longueur et
de 203,2 mm de diamètre extérieur (généralement les diamètres de ces pièces varient
de 120,6 à 279,4 mm ; l'exemple choisi correspond à une masse-tige typique, située
dans le milieu de la gamme).
[0041] Ces masses-tiges sont des pièces tubulaires, filetées à leurs deux extrémités et
alésées axialement, sur toute la longueur, à un diamètre compris entre 50,8 et 76,2
mm (cette valeur dépendant du diamètre extérieur).
[0042] Le métal de départ est constitué par un lingot octogonal de 10 t, de section moyenne
60 dm
2 environ (les poids extrêmes de lingot correspondant au plus petit et au plus grand
diamètres sont respectivement de 3,5 et 10 t environ).
[0043] Ce lingot est tout d'abord chauffé dans un four à gaz à une température comprise
entre 1240 et 1280°C pendant une durée comprise entre 16 et 24 heures.
[0044] Le lingot ainsi rendu homogène en température est alors défourné et soumis à une
première transformation thermomécanique consistant en une opération d'ébauchage par
étirage à la presse (presse de 4500 t), permettant d'obtenir une ébauche octogonale
de 290 mm sur plats.
[0045] Cette opération, dont la durée est d'une heure environ, doit nécessairement aboutir
à une barre octogonale dont la longueur est inférieure à 6 m afin d'appliquer ultérieurement
un corroyage minimum de 1,5 sur le produit fini.
[0046] Après ébauchage, on élimine les deux extrémités du lingot (soit environ 15 % du poids
total) et on coupe en deux longueurs le restant de la barre.
[0047] Les deux tronçons ainsi coupés sont posés à terre et refroidis jusqu'à température
ambiante. On fabrique alors deux masses-tiges à partir de ces deux ébauches octogonales
de 290 mm, chacun d'une longueur voisine de 5,8 m.
[0048] A cet effet, on opère une seconde transformation thermomécanique, débutant par un
second chauffage jusqu'à une température (dans le cas de cet exemple) de 980 à 1000°C,
la température étant fonction de la section de l'ébauche et du diamètre de la pièce
à fabriquer. Ce chauffage est effectué dans un four à gaz pendant 8 heures environ,
afin d'obtenir une température homogène sur toute la longueur de la barre et sur toute
l'étendue de la section.
[0049] Les deux ébauches sont alors soumises, en une seule opération, à un forgeage rapide
en étampes avec dressage simultané sur la presse de 4500 tonnes, ceci permettant d'obtenir
une barre d'environ 230 mm de diamètre et 10 m de longueur. La barre est retournée
en fin d'opération pour forger la partie extrême auparavant tenue dans les mors. Pendant
cette opération, la température baisse en peau jusqu'à 750°C.
[0050] La barre est alors posée à terre, refroidie le plus rapidement possible, puis le
dressage est parachevé.
[0051] Les opérations de formage thermomécanique sont alors terminées.
[0052] On peut dès lors procéder aux opérations d'usinage final comportant, de façon en
elle-même classique, la mise en longueur, le dressage des faces et le forage de l'alésage
à 71,4 mm de diamètre, ces différentes étapes étant assorties de contrôles intermédiaires
et finals.
[0053] Les masses-tiges ainsi réalisées se sont révélées parfaitement conformes aux exigences
de résistance à la corrosion aussi bien qu'à celles de tenue mécanique.
[0054] Pour évaluer la résistance à la corrosion sous contrainte, on a prélevé des éprouvettes
sur des masses-tiges fabriquées industriellement comme indiqué ci-dessus.
[0055] En ce qui concerne la corrosion intergranulaire, les éprouvettes de corrosion prélevées
et placées dans un milieu sulfocuprique bouillant (essai selon ASTM A 262) n'ont montré
aucun début de corrosion intergranulaire.
[0056] En ce qui concerne la corrosion sous contrainte, une éprouvette en anneau (éprouvette
C-Ring selon ASTM G 38) a été sollicitée soit en déformation constante soit en sollicitation
constante et placée dans des milieux d'essais propres à provoquer la corrosion sous
contrainte, dont le plus classique est un milieu CL
2Mg, 6H
2O 44% bouillant à 154°C (essai selon ASTM G 36), ou encore en milieu d'essai à la
corrosion différée par l'hydrogène, dont le plus courant est un milieu ClNa à 50 g/l
tamponné par l'acide acétique glacial à pH 3 et saturé par H
2S à température ambiante (essai selon NACE TM 01-77).
[0057] Les éprouvettes, contraintes jusqu'à des sollicitations égales à 80% de la limite
élastique E
p 0,2 n'ont montré aucune rupture après 720 h d'essai, ces essais ayant d'ailleurs même
été prolongés sans autres conséquences jusqu'à 1000 h.
[0058] En ce qui concerne les caractéristiques mécaniques, celles-ci sont conformes aux
minima imposés figurant dans les
SPEC 7 de l'API, à savoir : pour des éprouvettes futures dans le sens longitudinal une limite
élastique E
p0,2 à la traction supérieure à 760 MPa pour les diamètres compris entre 79 et 175 mm
et à 690 MPa pour les diamètres compris entre 178 et 254 mm. La résistance est toujours
supérieure à 830 MPa, l'allongement supérieur à 13 %.
1. Un acier inoxydable amagnétique à structure austénitique à base manganèse-chrome,
caractérisé par les proportions massiques respectives des éléments suivants :
| carbone |
≤ 0,025 %, |
| manganèse |
15 à 25 %, |
| chrome |
10 à 15 %, |
| nickel |
< 0,25 %, |
| molybdène |
1,0 à 1,3 %, |
| azote |
0,30 à 0,50 %, |
| silicium |
< 1,0 %, |
le solde étant du fer et des impuretés résiduelles.
2. L'acier de la revendication 1, dans lequel la proportion du carbone est au plus égale
à 0,020%.
3. Un procédé de fabrication d'une barre, caractérisé par les étapes suivantes :
- élaboration d'un lingot de départ en un acier selon la revendication 1 ou 2,
- premier chauffage homogène, à une température supérieure à la température de recristallisation
de l'acier,
- ébauchage de la barre par étirage à chaud du lingot,
- premier refroidissement jusqu'à température ambiante,
- second chauffage homogène,
- mise en forme de la barre par forgeage et dressage à la presse.
- second refroidissement jusqu'à température ambiante, et
- usinage final.
4. Le procédé de la revendication 3, dans lequel le premier chauffage est à une température
comprise entre 1240 et 1280°C.
5. Le procédé de la revendication 3, dans lequel le second chauffage est à une température
comprise entre 800 et 1000°C.
6. Le procédé de la revendication 3, dans lequel les transformations appliquées à la
barre écrouissent celle-ci avec un facteur de corroyage d'au moins 1,5.
7. Le procédé de la revendication 3, comprenant en outre, après l'étape d'ébauchage,
une étape supplémentaire d'élimination des extrémités du lingot.
8. Le procédé de l'une des revendications 3 ou 7, dans lequel, après l'étape d'ébauchage
ou, le cas échéant, l'étape d'élimination des extrémités du lingot, il est prévu une
étape supplémentaire de sectionnement du lingot ou, respectivement, de la partie subsistante
du lingot, en une pluralité de longueurs distinctes, chaque longueur étant ensuite
traitée individuellement par les étapes subséquentes de procédé.
9. Une barre d'acier amagnétique selon la revendication 1 ou 2, écroui de longueur supérieure
à 2,5 m, notamment pour des équipements de forage, caractérisée en ce qu'elle présente,
sur toute sa longueur et de façon homogène, une limite élastique Ep0,2, en direction longitudinale, au moins égale à 760 MPa pour les produits finis de
diamètres compris entre 79 et 175 mm et à 690 MPa pour les produits finis de diamètres
compris entre 178 et 254 mm, et une insensibilité à la corrosion intergranulaire et
à la corrosion sous contrainte.
10. Une barre d'acier amagnétique selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle
a été élaborée par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications
3 à 8.
1. Nicht magnetischer, nichtoxidierbarer Stahl mit austenitischer Struktur auf Mangan-Chrom-Basis,
gekennzeichnet durch die jeweiligen Massenverhältnisse der folgenden Elemente:
| Kohlenstoff |
≤ 0,025% |
| Mangan |
15 bis 20 % |
| Chrom |
10 bis 15 % |
| Nickel |
< 0,25 % |
| Molybdän |
1,0 bis 1,3 % |
| Stickstoff |
0,30 bis 0,50 % |
| Silicium |
< 1,0%, |
wobei der Rest aus Eisen und restlichen Unreinheiten besteht.
2. Stahl gemäß Anspruch 1, bei dem der Anteil des Kohlenstoffs zumindest gleich 0,020
% ist.
3. Herstellungsverfahren für einen Stab, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- Erschmelzung eines Ausgangsblockes aus einem Stahl gemäß Anspruch 1,
- erste homogene Erhitzung bei einer höheren Temperatur als der Rekristallisationstemperatur
des Stahls,
- Vorformen des Stabes durch Warmziehen des Blockes,
- erstes Abkühlen auf Umgebungstemperatur,
- zweite homogene Erhitzung
- Formgebung des Stabes durch Schmieden und Preßwalzen,
- zweites Abkühlen auf Umgebungstemperatur, und
- Endbearbeitung.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die erste Erhitzung bei einer Temperatur zwischen
1240 und 1280°C stattfindet.
5. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die zweite Erhitzung bei einer Temperatur zwischen
800 und 1000°C stattfindet.
6. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem die Bearbeitungen, denen der Stab unterzogen wird,
diesen mit einem Schweißfaktor von zumindest 1,5 kaltverfestigen.
7. Verfahren gemäß Anspruch 3, das außerdem nach dem Vorformungsschritt einen zusätzlichen
Schritt zum Entfernen der Enden des Blockes aufweist.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem nach dem Vorformungsschritt oder,
gegebenenfalls dem Schritt zum Entfernen der Enden des Blockes, ein zusätzlicher Schritt
der Unterteilung des Blockes oder bzw. des verbleibenden Teils des Blockes in eine
Vielzahl von verschiedenen Längen vorgesehen ist, wobei jede Länge dann einzeln in
den aufeinanderfolgenden Schritten des Verfahrens behandelt wird.
9. Nicht magnetischer Stahlstab gemäß Anspruch 1 oder 2, der mit größerer Länge als 2,5
m kaltverfestigt ist, insbesondere für Bohrausrüstungen, dadurch gekennzeichnet, daß
er auf seiner gesamten Länge in homogener Weise eine Elastizitätsgrenze Ep0,2 in Längsrichtung, die zumindest gleich 760 MPa für Endprodukte mit Durchmessern zwischen
79 und 175 mm und gleich 690 MPa für Endprodukte mit Durchmessern zwischen 178 und
254 mm ist, und eine Unempfindlichkeit gegenüber der interkristallinen Korrosion und
der Spannungskorrosion aufweist.
10. Nicht magnetischer Stahlstab gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet dass dieser
Stab durch Einbringung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8 verarbeitet
wurde.
1. Manganese-chromium-based nonmagnetic stainless steel with austenitic structure, characterized
by the respective mass proportions of the following elements:
| carbon |
≤ 0.025 % |
| manganese |
15 to 25 % |
| chromium |
10 to 15 % |
| nickel |
< 0.25 % |
| molybdenum |
1.0 to 1.3 % |
| nitrogen |
0.30 to 0.50 % |
| silicon |
< 1.0 %, |
the remaining being iron and residual impurities.
2. Steel of Claim 1, in which the proportion of carbon is at most equal to 0.020 %.
3. Process for the manufacture of a bar, characterized by the following stages:
- production of a starting ingot made of a steel according to Claim 1,
- first homogeneous heating, at a temperature higher than the recrystallization temperature
of the steel,
- roughing down of the bar by hot drawing of the ingot,
- first cooling to ambient temperature,
- second homogeneous heating,
- forming the bar by forging and straightening with the press,
- second cooling to ambient temperature, and
- final machining.
4. Process of Claim 3, in which the first heating is at a temperature of between 1240
and 1280°C.
5. Process of Claim 3, in which the second heating is at a temperature of between 800
and 1000°C.
6. Process of Claim 3, in which the conversions applied to the bar cold-work the latter
with a kneading factor of at least 1.5.
7. Process of Claim 3, additionally including, after the roughing-down stage, an additional
stage of removal of the ends of the ingot.
8. Process of either of Claims 3 and 7 in which, after the roughing-down stage or, where
appropriate, the stage of removal of the ends of the ingot, provision is made for
an additional stage of sectioning of the ingot or, respectively, of the remaining
part of the ingot, into a plurality of different lengths, each length being subsequently
treated individually by the subsequent stages of the process.
9. Cold-worked nonmagnetic bar of steel according to Claim 1 or 2, of length greater
than 2.5 m, especially for drilling equipment, characterized in that it has, over
its whole length and homogeneously, a yield point Ep0.2' in lengthwise direction, of at least 760 MPa in the case of the finished products
of diameters of between 79 and 175 mm and 690 MPa in the case of the finished products
of diameters of between 178 and 254 mm, and an insensitivity to intergranular corrosion
and to stress corrosion.
10. Nonmagnetic bar according to claim 9, characterized in that it has been prepared by
carrying out the process according to any of claims 3 to 8.