إنتاج الفولاذ المقاوم للـ HIC

يمثل التكسير الناتج عن الهيدروجين (HIC) تحديًا شائعًا، وخاصة في صناعة البترول والتكرير حيث تعد نقاء وجودة الفولاذ بشكل عام ذات أهمية قصوى.

تتضمن عملية إنتاج الفولاذ المقاوم لـ HIC تقنيات إزالة الكبريت الهامة بما في ذلك حقن المغنيسيوم والتحريك عن طريق حقن الأرجون السفلي.

يعتمد إنتاج الفولاذ النظيف على تقنيات للتحكم في الشوائب و/أو إزالتها في الفولاذ. غالبًا ما تؤثر أنواع وخصائص الشوائب غير المعدنية في الفولاذ بشكل كبير على خصائصه الميكانيكية، كما تُحدد نظافته. لذلك، يلزم إجراء تحليل دقيق لهذه الخصائص لتحسين عملية تصنيع الفولاذ لإنتاج فولاذ عالي الجودة.

يُمثل التشقق الناتج عن الهيدروجين (HIC) والتشقق الناتج عن إجهاد الكبريتيد (SSC) نوعين من الأضرار الناتجة عن الهيدروجين، والتي تُصادف بكثرة في صناعة البترول والتكرير. في الحالة الأولى (HIC)، من المُسلّم به عمومًا أن مقاومة الفولاذ تعتمد بشكل أساسي على خصائصه البنيوية الدقيقة - الشوائب غير المعدنية وأشرطة الفصل.

تُعتبر كبريتيدات المنغنيز المطولة أخطر مواقع البدء. في الحالة الثانية (SSC)، يُعتقد أن مقاومة الفولاذ ترتبط بشكل تفضيلي بمستوى قوته، بينما تكون خصائص البنية الدقيقة أقل أهمية. تُخصص هذه الورقة لدراسة HIC وSSC في فولاذ الكربون والمنغنيز، اللذين يختلفان في معالجتهما الحرارية (البنية الدقيقة، ومستوى الخواص الميكانيكية) ونظافتهما.

يُعدّ إدراج كبريتيد المنغنيز (MnS) أكثر العوامل المسببة لـ HIC ضررًا، لذا، كإجراء أساسي، يجب خفض محتوى الكبريت في الفولاذ المستخدم في البيئات الحمضية. وبفضل التقدم في صناعة الفولاذ، يُمكن خفض محتوى الكبريت إلى مستوى منخفض جدًا؛ أقل من 0.0008% وزنيًا (8 جزء في المليون).

عادةً ما تُطبَّق معالجة الكالسيوم لمنع تكوُّن كبريتيد المنغنيز المُستطيل، وللتحكم في تكوُّن الكبريتيد في شكل كروي، وللتأكد من وجود محتوى كالسيوم مناسب لخاصية مقاومة التشقق. إذا كان محتوى الكالسيوم مرتفعًا نسبيًا مقارنةً بمحتوى الكبريت، فقد يُشكِّل الكالسيوم الزائد أكاسيدًا تُمثِّل مُحفِّزًا لـ HIC. وقد تمَّ تحديد العديد من المعايير التي تُمثِّل محتوى الكالسيوم الفعال، ويجب التحكم في محتوى الكالسيوم بدقة ضمن نطاق ضيق؛ على سبيل المثال، 3

الجدول 1: متطلبات التركيب الكيميائي لأنابيب الفولاذ عالية القوة، [جزء في المليون]

يوضح الشكل 1 مسار إنتاج الفولاذ المقاوم للـ HIC. قبل عملية BOF، يُزال الكبريت من المعدن الساخن في محطة إزالة الكبريت عن طريق حقن المغنيسيوم وأكسيد الكالسيوم. في BOF، تُشحن فقط الخردة منخفضة الكبريت. يُضاف الألومنيوم لإزالة الأكسدة وعوامل تشكيل الخبث أثناء عملية الصب. تُعالج أيضًا عملية السبائك الرئيسية في تلك المرحلة.

تُنقل المغرفة بعد ذلك إلى محطة الفقاعات، حيث يُنفَّخ الأرجون بواسطة فوهة علوية لخلط المعدن والخبث لإزالة الكبريت. ثم تُنقل المغرفة للمعالجة بالتفريغ. يُحرَّك الفولاذ عن طريق حقن الأرجون من الأسفل لضمان إزالة الكبريت والغازات بعمق.