HIC-kestävien terästen tuotanto
Vetyperäinen krakkaus (HIC) on yleinen haaste, erityisesti öljy- ja jalostamoteollisuudessa, missä teräksen puhtaus ja yleinen laatu ovat ensiarvoisen tärkeitä.
HIC-kestävien terästen tuotantoprosessiin kuuluu kriittisiä rikinpoistotekniikoita, kuten magnesiumin injektointi ja sekoitus pohja-argoninjektiolla.
Puhtaan teräksen tuotanto perustuu teknologioihin, joilla hallitaan ja/tai poistetaan teräksen sulkeumia. Usein teräksen ei-metallisten sulkeumien tyypit ja ominaisuudet vaikuttavat merkittävästi teräksen mekaanisiin ominaisuuksiin ja määräävät myös teräksen puhtauden. Näiden ominaisuuksien tarkka analysointi on siksi tarpeen teräksenvalmistusprosessin optimoimiseksi laadukkaiden terästen tuottamiseksi.
Vetyperäinen halkeilu (HIC) ja sulfidijännityshalkeilu (SSC) edustavat kahdenlaisia vedyn aiheuttamia vaurioita, joita esiintyy usein öljy- ja jalostamoteollisuudessa. Ensimmäisessä tapauksessa (HIC) on yleisesti tunnustettua, että terästen kestävyys riippuu pääasiassa niiden mikrorakenteellisista ominaisuuksista – epämetallisista sulkeumista ja erottumisvyöhykkeistä.
Pitkänomaisia mangaanisulfideja pidetään vaarallisimpina aloituskohtina. Toisessa tapauksessa (SSC) uskotaan, että terästen kestävyys liittyy ensisijaisesti niiden lujuustasoon, kun taas mikrorakenneominaisuudet ovat vähemmän tärkeitä. Tämä artikkeli on omistettu HIC:n ja SSC:n tutkimukselle hiili-mangaaniteräksissä, jotka eroavat toisistaan lämpökäsittelynsä (mikrorakenne, mekaanisten ominaisuuksien taso) ja puhtautensa suhteen.
MnS-sisulouma on haitallisin HIC-inhibitioaine, joten perustoimenpiteenä rikkipitoisuutta on vähennettävä happamissa ympäristöissä käytettävissä teräksissä. Teräksenvalmistusprosessin edistymisen ansiosta rikkipitoisuutta voidaan vähentää melko alhaiselle tasolle, alle 0,0008 painoprosenttiin (8 ppm).
Ca-käsittelyä käytetään yleensä pitkänomaisen MnS:n muodostumisen estämiseksi ja sulfidin sisällyttämisen hallitsemiseksi pallomaiseen muotoon, ja jos kalsiumpitoisuus on sopiva halkeamien kestävyyden kannalta. Jos kalsiumpitoisuus on suhteellisen korkea verrattuna S-pitoisuuteen, ylimääräinen kalsium voi muodostaa oksideja, jotka voivat toimia HIC:n initiaattorina. Useita tehokasta kalsiumpitoisuutta edustavia parametreja otettiin käyttöön, ja kalsiumpitoisuutta on valvottava huolellisesti kapealla alueella; esimerkiksi 3
Taulukko 1: Suurlujuusteräsputkien kemiallisen koostumuksen vaatimukset, [ppm]
Kuva 1 esittää HIC-kestävän teräksen tuotantoreitin. Ennen happipurkausprosessia kuumasta metallista poistetaan rikinpoisto kuuman metallin rikinpoistoasemalla injektoimalla magnesiumia ja kalsiumoksidia. Happipurkausprosessiin tulisi syöttää vain vähärikkistä romua. Hapettumisenestoaine ja kuonanmuodostajat lisätään laskennan aikana. Myös pääseostus käsitellään samaan aikaan.
Senkka kuljetetaan sitten kuplitusasemalle, jossa senkkiin puhalletaan argonia yläputken avulla metallin ja kuonan sekoittamiseksi rikinpoistoa varten. Sitten senkka siirretään tyhjiökäsittelyyn. Terästä sekoitetaan alapäästä ruiskuttamalla argonia syvän rikinpoiston ja kaasunpoiston varmistamiseksi.