Παραγωγή χαλύβων ανθεκτικών σε HIC

Η πυρόλυση που προκαλείται από υδρογόνο (HIC) αποτελεί μια κοινή πρόκληση, ειδικά στη βιομηχανία πετρελαίου και διυλιστηρίων, όπου η καθαρότητα και η συνολική ποιότητα του χάλυβα είναι ύψιστης σημασίας.

Η διαδικασία παραγωγής χαλύβων ανθεκτικών σε HIC περιλαμβάνει κρίσιμες τεχνικές αποθείωσης, όπως η έγχυση μαγνησίου και η ανάδευση με έγχυση αργού στον πυθμένα.

Η παραγωγή καθαρού χάλυβα βασίζεται σε τεχνολογίες για τον έλεγχο ή/και την αφαίρεση των εγκλεισμάτων στον χάλυβα. Συχνά, οι τύποι και τα χαρακτηριστικά των μη μεταλλικών εγκλεισμάτων στον χάλυβα έχουν σημαντική επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα και καθορίζουν επίσης την καθαρότητά του. Επομένως, απαιτείται ακριβής ανάλυση αυτών των χαρακτηριστικών για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής χάλυβα για την παραγωγή ποιοτικών χαλύβων.

Η ρωγμάτωση που προκαλείται από υδρογόνο (HIC) και η ρωγμάτωση από θειούχα καταπονήσεις (SSC) αντιπροσωπεύουν δύο είδη συγκεκριμένης βλάβης που προκαλείται από υδρογόνο και συναντώνται συχνά στη βιομηχανία πετρελαίου και διυλιστηρίων. Στην πρώτη περίπτωση (HIC), είναι γενικά αναγνωρισμένο ότι η αντοχή των χαλύβων εξαρτάται κυρίως από τα μικροδομικά τους χαρακτηριστικά - μη μεταλλικά εγκλείσματα και ζώνες διαχωρισμού.

Τα επιμήκη σουλφίδια μαγγανίου θεωρούνται οι πιο επικίνδυνες θέσεις έναρξης. Στη δεύτερη περίπτωση (SSC), πιστεύεται ότι η αντοχή των χαλύβων μπορεί να σχετίζεται κατά προτίμηση με το επίπεδο αντοχής τους, ενώ τα χαρακτηριστικά της μικροδομής είναι λιγότερο σημαντικά. Η παρούσα εργασία αφιερώνεται στη μελέτη του HIC και του SSC σε χάλυβες άνθρακα-μαγγανίου, οι οποίοι διαφέρουν ως προς τη θερμική τους επεξεργασία (μικροδομή, επίπεδο μηχανικών ιδιοτήτων) και την καθαρότητά τους.

Η συμπερίληψη MnS είναι ο πιο επιβλαβής παράγοντας για την HIC, επομένως, ως βασικό μέτρο, η περιεκτικότητα σε θείο πρέπει να μειωθεί για τους χάλυβες που χρησιμοποιούνται σε όξινα περιβάλλοντα. Λόγω της προόδου στη διαδικασία παραγωγής χάλυβα, η περιεκτικότητα σε θείο μπορεί να μειωθεί σε αρκετά χαμηλό επίπεδο, κάτω από 0,0008 wt. % (8 ppm).

Η επεξεργασία με Ca εφαρμόζεται συνήθως για την πρόληψη του σχηματισμού επιμήκους MnS και για τον έλεγχο της συμπερίληψης σουλφιδίων σε σφαιρικό σχήμα, και εφόσον υπάρχει κατάλληλη περιεκτικότητα σε Ca για την ιδιότητα αντοχής στις ρωγμές. Εάν η περιεκτικότητα σε Ca είναι σχετικά υψηλή σε σύγκριση με την περιεκτικότητα σε S, η περίσσεια Ca μπορεί να σχηματίσει οξείδια που μπορούν να λειτουργήσουν ως εκκινητής του HIC. Εισήχθησαν αρκετές παράμετροι που αντιπροσωπεύουν την αποτελεσματική περιεκτικότητα σε Ca και η περιεκτικότητα σε Ca πρέπει να ελέγχεται προσεκτικά σε ένα στενό εύρος. Για παράδειγμα, 3

Πίνακας 1: Απαιτήσεις χημικής σύνθεσης για χάλυβα σωλήνων υψηλής αντοχής, [ppm]

Το Σχήμα 1 δείχνει τη διαδρομή για την παραγωγή χάλυβα ανθεκτικού σε HIC. Πριν από τη διαδικασία BOF, το θερμό μέταλλο αποθείώνεται στον σταθμό αποθείωσης θερμού μετάλλου με την έγχυση μαγνησίου και CaO. Στη BOF, θα πρέπει να προστίθενται μόνο σκραπ με χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο. Το αλουμίνιο για αποξείδωση και οι παράγοντες σχηματισμού σκωρίας προστίθενται κατά την εκτόξευση. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης γίνεται επίσης επεξεργασία του κύριου κράματος.

Στη συνέχεια, η κουτάλα μεταφέρεται στον σταθμό φυσαλίδων όπου διοχετεύεται αργόν μέσω μιας άνω λόγχης για την ανάμειξη μετάλλου και σκωρίας με σκοπό την αποθείωση. Στη συνέχεια, η κουτάλα μεταφέρεται για επεξεργασία κενού. Ο χάλυβας αναδεύεται με έγχυση αργού από τον πυθμένα για να εξασφαλιστεί η βαθιά αποθείωση και η απαέρωση.