تولید فولادهای مقاوم در برابر HIC

ترک خوردگی ناشی از هیدروژن (HIC) یک چالش رایج است، به خصوص در صنعت نفت و پالایشگاه که خلوص و کیفیت کلی فولاد از اهمیت بالایی برخوردار است.

فرآیند تولید فولادهای مقاوم در برابر HIC شامل تکنیک‌های گوگردزدایی بحرانی از جمله تزریق منیزیم و هم زدن با تزریق آرگون از پایین است.

تولید فولاد تمیز مبتنی بر فناوری‌هایی برای کنترل و/یا حذف آخال‌ها در فولاد است. اغلب، انواع و ویژگی‌های آخال‌های غیرفلزی در فولاد تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی فولاد دارند و همچنین تمیزی فولاد را تعیین می‌کنند. بنابراین، تجزیه و تحلیل دقیق این ویژگی‌ها برای بهینه‌سازی فرآیند فولادسازی جهت تولید فولادهای با کیفیت مورد نیاز است.

ترک خوردگی ناشی از هیدروژن (HIC) و ترک خوردگی ناشی از تنش سولفیدی (SSC) دو نوع آسیب خاص ناشی از هیدروژن هستند که اغلب در صنعت نفت و پالایشگاه با آنها مواجه می‌شویم. در مورد اول (HIC)، به طور کلی مشخص شده است که مقاومت فولادها عمدتاً به ویژگی‌های ریزساختاری آنها - آخال‌های غیرفلزی و نوارهای جدایش - بستگی دارد.

سولفیدهای منگنز کشیده به عنوان خطرناک‌ترین محل‌های شروع خوردگی در نظر گرفته می‌شوند. در مورد دوم (SSC)، اعتقاد بر این است که مقاومت فولادها می‌تواند به طور ترجیحی به سطح استحکام آنها مرتبط باشد در حالی که ویژگی‌های ریزساختار اهمیت کمتری دارند. مقاله ارائه شده به مطالعه HIC و SSC در فولادهای کربنی-منگنزی اختصاص دارد که در عملیات حرارتی (ریزساختار، سطح خواص مکانیکی) و تمیزی آنها متفاوت است.

ناخالصی MnS مضرترین آغازگر برای HIC است، بنابراین، به عنوان یک اقدام اساسی، باید میزان گوگرد برای فولادهای مورد استفاده در محیط‌های اسیدی کاهش یابد. به دلیل پیشرفت در فرآیند ساخت فولاد، میزان گوگرد را می‌توان تا سطح بسیار پایینی کاهش داد؛ کمتر از 0.0008 درصد وزنی (8ppm).

عملیات کلسیم معمولاً به منظور جلوگیری از تشکیل MnS کشیده و کنترل تشکیل سولفید به شکل کروی و در صورت وجود محتوای کلسیم مناسب برای خاصیت مقاومت در برابر ترک، اعمال می‌شود. اگر محتوای کلسیم در مقایسه با محتوای گوگرد نسبتاً زیاد باشد، کلسیم اضافی می‌تواند اکسیدهایی تشکیل دهد که می‌توانند به عنوان آغازگر HIC عمل کنند. چندین پارامتر که نشان دهنده محتوای کلسیم مؤثر هستند، معرفی شدند و محتوای کلسیم باید در یک محدوده باریک به دقت کنترل شود. به عنوان مثال، 3

جدول ۱: الزامات ترکیب شیمیایی برای لوله‌های فولادی با استحکام بالا، [ppm]

شکل ۱ مسیر تولید فولاد مقاوم در برابر HIC را نشان می‌دهد. قبل از فرآیند BOF، فلز داغ در ایستگاه گوگردزدایی فلز داغ با تزریق منیزیم و CaO گوگردزدایی می‌شود. در BOF، فقط قراضه با محتوای گوگرد کم باید شارژ شود. آلومینیوم برای اکسیداسیون و عوامل تشکیل دهنده سرباره در حین استخراج اضافه می‌شوند. آلیاژسازی اصلی نیز در آن زمان انجام می‌شود.

سپس پاتیل به ایستگاه حباب‌زنی منتقل می‌شود که در آنجا آرگون توسط یک نیزه بالایی دمیده می‌شود تا فلز و سرباره برای گوگردزدایی مخلوط شوند. سپس، پاتیل برای عملیات خلاء منتقل می‌شود. فولاد با تزریق آرگون از پایین هم زده می‌شود تا گوگردزدایی و گاززدایی عمیق تضمین شود.