Výroba ocelí odolných vůči HIC

Vodíkem indukované krakování (HIC) představuje běžný problém, zejména v ropném a rafinérském průmyslu, kde je čistota a celková kvalita oceli prvořadá.

Výrobní proces ocelí odolných vůči vysokému oxidaci (HIC) zahrnuje kritické techniky odsiřování, včetně vstřikování hořčíku a míchání vstřikováním argonu zespodu.

Výroba čisté oceli je založena na technologiích pro kontrolu a/nebo odstraňování vměstků v oceli. Typy a vlastnosti nekovových vměstků v oceli mají často významný vliv na mechanické vlastnosti oceli a také určují čistotu oceli. Pro optimalizaci procesu výroby oceli a výrobu kvalitních ocelí je proto nutná přesná analýza těchto charakteristik.

Praskání vyvolané vodíkem (HIC) a praskání pod napětím v důsledku sulfidického namáhání (SSC) představují dva druhy specifického poškození vyvolaného vodíkem, které se často vyskytují v ropném a rafinérském průmyslu. V prvním případě (HIC) se obecně uznává, že odolnost ocelí závisí hlavně na jejich mikrostrukturálních vlastnostech – nekovových vměstcích a segregačních pásmech.

Protáhlé sulfidy manganu jsou považovány za nejnebezpečnější iniciační místa. V druhém případě (SSC) se předpokládá, že odolnost ocelí může být přednostně spojena s jejich úrovní pevnosti, zatímco mikrostrukturní charakteristiky jsou méně důležité. Předkládaný článek je věnován studiu HIC a SSC v uhlík-manganových ocelích, které se liší tepelným zpracováním (mikrostruktura, úroveň mechanických vlastností) a čistotou.

Příměs MnS je nejškodlivějším iniciátorem pro HIC, proto je nutné jako základní opatření snížit obsah síry u ocelí používaných v kyselém prostředí. Díky pokroku v procesu výroby oceli lze obsah síry snížit na poměrně nízkou úroveň; pod 0,0008 hmot. % (8 ppm).

Úprava vápníkem se obvykle používá, aby se zabránilo tvorbě protáhlého MnS a aby se kontrolovalo začlenění sulfidů do kulovitého tvaru, a to za předpokladu, že je obsah vápníku vhodný pro odolnost proti praskání. Pokud je obsah vápníku relativně vysoký ve srovnání s obsahem síry, může přebytečný vápník tvořit oxidy, které mohou působit jako iniciátor vysokotlakého uvolňování (HIC). Bylo zavedeno několik parametrů, které představují efektivní obsah vápníku, a obsah vápníku je třeba pečlivě regulovat v úzkém rozmezí; například 3

Tabulka 1: Požadavky na chemické složení vysokopevnostní oceli pro potrubí, [ppm]

Obrázek 1 znázorňuje postup výroby oceli odolné vůči vysokému oxidaci (HIC). Před procesem BOF se tavný kov odsiřuje v odsiřovací stanici tavného kovu vstřikováním hořčíku a CaO. V BOF by se měl vsázet pouze šrot s nízkým obsahem síry. Hliník pro deoxidaci a struskotvorné látky se přidávají během odpichu. Současně se také zpracovává hlavní legování.

Pánev je poté přepravena do probublávací stanice, kde je pomocí horní trysky vháněn argon, aby se kov a struska smíchaly za účelem odsiřování. Poté je pánev přemístěna k vakuovému zpracování. Ocel je míchána spodním vstřikováním argonu, aby se zajistilo hluboké odsiřování a odplynění.