Producción de aceros resistentes al HIC
El agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) representa un desafío común, especialmente en la industria del petróleo y las refinerías, donde la pureza y la calidad general del acero son de suma importancia.
El proceso de producción de aceros resistentes a HIC incluye técnicas críticas de desulfuración que incluyen la inyección de magnesio y la agitación mediante inyección de argón en el fondo.
La producción de acero limpio se basa en tecnologías para controlar o eliminar las inclusiones. A menudo, los tipos y características de las inclusiones no metálicas en el acero influyen significativamente en sus propiedades mecánicas y determinan su pureza. Por lo tanto, es necesario un análisis preciso de estas características para optimizar el proceso de fabricación de acero y producir aceros de calidad.
El agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) y el agrietamiento por tensión por sulfuro (SSC) representan dos tipos de daño específico provocado por hidrógeno que se observan con frecuencia en la industria petrolera y de refinería. En el primer caso (HIC), se reconoce generalmente que la resistencia de los aceros depende principalmente de sus características microestructurales: inclusiones no metálicas y bandas de segregación.
Los sulfuros de manganeso alargados se consideran los sitios de iniciación más peligrosos. En el segundo caso (SSC), se cree que la resistencia de los aceros puede estar relacionada preferentemente con su nivel de resistencia, mientras que las características microestructurales son menos importantes. El presente artículo se dedica al estudio de HIC y SSC en aceros carbono-manganeso, que difieren en su tratamiento térmico (microestructura, nivel de propiedades mecánicas) y su limpieza.
La inclusión de MnS es el iniciador más perjudicial para la HIC; por lo tanto, como medida fundamental, es necesario reducir el contenido de azufre en los aceros utilizados en entornos ácidos. Gracias a los avances en el proceso de fabricación de acero, el contenido de azufre se puede reducir a un nivel bastante bajo: inferior al 0,0008 % en peso (8 ppm).
El tratamiento con Ca se suele aplicar para prevenir la formación de MnS alargado y controlar la inclusión de sulfuro en una forma esférica, siempre que el contenido de Ca sea adecuado para la resistencia al agrietamiento. Si el contenido de Ca es relativamente alto en comparación con el de S, un exceso de Ca puede formar óxidos que pueden actuar como iniciadores de HIC. Se introdujeron varios parámetros que representan el contenido efectivo de Ca, y este debe controlarse cuidadosamente dentro de un rango estrecho; por ejemplo, 3
Tabla 1: Requisitos de composición química para acero para tuberías de alta resistencia, [ppm]
La Figura 1 muestra la ruta de producción de acero resistente a HIC. Antes del proceso BOF, el metal caliente se desulfuriza en la estación de desulfuración de metal caliente mediante la inyección de magnesio y CaO. En el BOF, solo se carga chatarra con bajo contenido de azufre. El aluminio para la desoxidación y los agentes formadores de escoria se añaden durante el sangrado. La aleación principal también se procesa en ese momento.
La cuchara se transporta a la estación de burbujeo, donde se inyecta argón mediante una lanza superior para mezclar el metal y la escoria para su desulfurización. Posteriormente, la cuchara se transfiere para su tratamiento al vacío. El acero se agita mediante inyección de argón en la parte inferior para asegurar una desulfuración y desgasificación profundas.