HIC-kindlate teraste tootmine
Vesiniku poolt esile kutsutud pragunemine (HIC) on levinud probleem, eriti nafta- ja rafineerimistööstuses, kus terase puhtus ja üldine kvaliteet on ülimalt olulised.
HIC-resistentsete teraste tootmisprotsess hõlmab kriitilisi väävlitustamise tehnikaid, sealhulgas magneesiumi sissepritsimist ja segamist põhjaargooni sissepritsega.
Puhta terase tootmine põhineb tehnoloogiatel, mis kontrollivad ja/või eemaldavad terases sisalduvaid lisandeid. Sageli mõjutavad terases sisalduvate mittemetalliliste lisandite tüübid ja omadused oluliselt terase mehaanilisi omadusi ja määravad ka terase puhtuse. Seetõttu on kvaliteetsete teraste tootmiseks terasetootmisprotsessi optimeerimiseks vaja nende omaduste täpset analüüsi.
Vesiniku poolt esile kutsutud pragunemine (HIC) ja sulfiidpingepragunemine (SSC) on kaks tüüpi vesinikust põhjustatud kahjustusi, mida nafta- ja rafineerimistööstuses sageli esineb. Esimesel juhul (HIC) on üldiselt teada, et teraste vastupidavus sõltub peamiselt nende mikrostruktuurilistest omadustest – mittemetallilistest sulustustest ja eraldusvöönditest.
Piklikud mangaansulfiidid peetakse kõige ohtlikumateks initsiatsioonikohtadeks. Teisel juhul (SSC) arvatakse, et teraste vastupidavus on eelistatavalt seotud nende tugevustasemega, samas kui mikrostruktuuri omadused on vähem olulised. Käesolev artikkel on pühendatud HIC ja SSC uurimisele süsinik-mangaanterastes, mis erinevad oma kuumtöötluse (mikrostruktuur, mehaaniliste omaduste tase) ja puhtuse poolest.
MnS-i lisamine on HIC kõige kahjulikum initsiaator, seega tuleb happelises keskkonnas kasutatavate teraste puhul põhimeetmena vähendada väävlisisaldust. Tänu terasetootmisprotsessi edusammudele saab väävlisisaldust vähendada üsna madalale tasemele; alla 0,0008 massiprotsendi (8 ppm).
Ca-töötlust rakendatakse tavaliselt pikliku MnS-i moodustumise vältimiseks ja sulfiidi kaasamise kontrollimiseks sfäärilisse kuju, ning kui on olemas sobiv Ca-sisaldus pragunemiskindluse omaduse jaoks. Kui Ca-sisaldus on S-sisaldusega võrreldes suhteliselt kõrge, võib liigne Ca moodustada oksiide, mis võivad toimida HIC initsiaatorina. Kasutusele võeti mitu parameetrit, mis esindavad efektiivset Ca-sisaldust, ja Ca-sisaldust tuleb hoolikalt kontrollida kitsas vahemikus; näiteks 3
Tabel 1: Kõrgtugeva toruterase keemilise koostise nõuded, [ppm]
Joonis 1 näitab HIC-kindla terase tootmise protsessi. Enne hapnikreaktori protsessi väävlitutatakse kuum metall kuummetalli väävlitusjaamas magneesiumi ja CaO sissepritse teel. Hapnikreaktorisse tuleks laadida ainult madala väävlisisaldusega metallijäätmeid. Deoksüdeerimiseks mõeldud alumiinium ja räbu moodustavad ained lisatakse tühjendamise ajal. Samal ajal töödeldakse ka peamist legeermaterjali.
Seejärel transporditakse kulp mullitusjaama, kus ülemise piigi abil puhutakse argooni, et segada metalli ja räbu väävlitustamiseks. Seejärel viiakse kulp vaakumtöötlusse. Terast segatakse alumise argooni sissepritsega, et tagada sügav väävlitustamine ja degaseerimine.