Proizvodnja HIC otpornih čelika
Pukotine izazvane vodonikom (HIC) predstavljaju čest izazov, posebno u naftnoj i rafinerijskoj industriji gdje su čistoća i ukupni kvalitet čelika od najveće važnosti.
Proizvodni proces za čelike otporne na HIC uključuje kritične tehnike desumporizacije, uključujući ubrizgavanje magnezijuma i miješanje ubrizgavanjem argona na dnu.
Proizvodnja čistog čelika zasniva se na tehnologijama za kontrolu i/ili uklanjanje inkluzija u čeliku. Često vrste i karakteristike nemetalnih inkluzija u čeliku imaju značajan utjecaj na mehanička svojstva čelika, a također određuju i čistoću čelika. Stoga je potrebna precizna analiza ovih karakteristika kako bi se optimizirao proces proizvodnje čelika i proizveli kvalitetni čelici.
Pukotine izazvane vodonikom (HIC) i naponske pukotine izazvane sulfidima (SSC) predstavljaju dvije vrste specifičnih oštećenja izazvanih vodonikom koje se često susreću u naftnoj i rafinerijskoj industriji. U prvom slučaju (HIC), opšte je poznato da otpornost čelika uglavnom zavisi od njihovih mikrostrukturnih karakteristika - nemetalnih inkluzija i segregacijskih pojaseva.
Izduženi manganovi sulfidi smatraju se najopasnijim mjestima inicijacije. U drugom slučaju (SSC), smatra se da otpornost čelika može biti preferencijalno povezana s njihovim nivoom čvrstoće, dok su karakteristike mikrostrukture manje važne. Predstavljeni rad posvećen je proučavanju HIC i SSC u ugljik-manganskim čelicima, koji se razlikuju po svojoj termičkoj obradi (mikrostruktura, nivo mehaničkih svojstava) i svojoj čistoći.
Uključivanje MnS je najštetniji inicijator za HIC, stoga se, kao osnovna mjera, sadržaj sumpora mora smanjiti kod čelika koji se koriste u kiselim sredinama. Zbog napretka u procesu proizvodnje čelika, sadržaj sumpora može se smanjiti na prilično nizak nivo; ispod 0,0008 težinskih % (8 ppm).
Tretman Ca se obično primjenjuje kako bi se spriječilo stvaranje izduženog MnS i kontroliralo uključivanje sulfida u sferni oblik, te ako postoji odgovarajući sadržaj Ca za svojstvo otpornosti na pucanje. Ako je sadržaj Ca relativno visok u poređenju sa sadržajem S, višak Ca može formirati okside koji mogu djelovati kao inicijator HIC-a. Uvedeno je nekoliko parametara koji predstavljaju efektivni sadržaj Ca, a sadržaj Ca treba pažljivo kontrolirati u uskom rasponu; na primjer, 3
Tabela 1: Zahtjevi za hemijski sastav čelika za cijevi visoke čvrstoće, [ppm]
Slika 1 prikazuje postupak proizvodnje čelika otpornog na HIC. Prije BOF procesa, vrući metal se desumporizira u stanici za desumporizaciju vrućeg metala ubrizgavanjem magnezija i CaO. U BOF-u treba dodavati samo otpad sa niskim sadržajem sumpora. Aluminij za deoksidaciju i sredstva za stvaranje troske dodaju se tokom procesa narezivanja. Glavno legiranje se također obrađuje u tom trenutku.
Lijevački lonac se zatim transportuje do stanice za mjehuriće gdje se argon upuhuje pomoću gornje cijevi kako bi se metal i troska pomiješali u svrhu odsumporavanja. Nakon toga se liječki lonac prenosi na vakuumsku obradu. Čelik se miješa ubrizgavanjem argona s donje strane kako bi se osigurala dubinska desumporizacija i degasifikacija.