Framleiðsla á HIC-þolnum stáli

Vetnisframkallað sprungumyndun (HIC) er algeng áskorun, sérstaklega í olíu- og olíuhreinsunariðnaði þar sem hreinleiki og heildargæði stálsins eru afar mikilvæg.

Framleiðsluferlið fyrir HIC-þolið stál felur í sér mikilvægar afsúlfurunaraðferðir, þar á meðal innspýtingu magnesíums og hræringu með botninnspýtingu argons.

Framleiðsla á hreinu stáli byggist á tækni til að stjórna og/eða fjarlægja innifalin efni í stáli. Oft hafa gerðir og eiginleikar ómálmkenndra innifalinna efna í stáli veruleg áhrif á vélræna eiginleika stálsins og ákvarða einnig hreinleika stálsins. Því er nauðsynlegt að greina þessa eiginleika nákvæmlega til að hámarka stálframleiðsluferlið til að framleiða gæðastál.

Vetnissprungur (e. vetnisvaldandi sprungur, HIC) og súlfíðspennusprungur (e. sulphide stress cramps, SSC) eru tvær tegundir af vetnisvöldum skemmdum sem oft koma fyrir í olíu- og olíuhreinsunariðnaði. Í fyrra tilvikinu (e. pitching) er almennt viðurkennt að viðnám stáls fer aðallega eftir örbyggingareiginleikum þess – málmlausum innfellingum og aðskilnaðarröndum.

Ílangar mangansúlfíð eru taldar hættulegustu upphafsstaðirnir. Í seinna tilvikinu (SSC) er talið að viðnám stáls geti frekar tengst styrkleika þeirra en örbyggingareiginleikar séu minna mikilvægir. Þessi grein fjallar um rannsóknir á HIC og SSC í kolefnis-mangan stáli, sem eru ólík hvað varðar hitameðferð (örbyggingu, vélræna eiginleika) og hreinleika.

MnS-innihaldið er skaðlegasti upphafsefnið fyrir HIC, þess vegna verður að lækka brennisteinsinnihald stáls sem notað er í súru umhverfi, sem grundvallarráðstöfun. Vegna framfara í stálframleiðsluferlinu er hægt að lækka brennisteinsinnihald niður í nokkuð lágt stig; undir 0,0008 þyngdarprósent (8 ppm).

Kalsíummeðferð er venjulega beitt til að koma í veg fyrir myndun aflangs MnS og til að stjórna súlfíðinnfellingu í kúlulaga lögun, og ef viðeigandi kalsíuminnihald er til staðar fyrir sprunguþol. Ef kalsíuminnihaldið er tiltölulega hátt samanborið við S-innihald, getur umfram kalsíum myndað oxíð sem geta virkað sem upphafsefni fyrir hýdroxíð-innihald (HIC). Nokkrir breytur sem tákna virkt kalsíuminnihald voru kynntir og þarf að stjórna kalsíuminnihaldi vandlega innan þröngs bils; til dæmis, 3

Tafla 1: Kröfur um efnasamsetningu hástyrktar stálpípa, [ppm]

Mynd 1 sýnir framleiðsluferlið fyrir HIC-þolið stál. Áður en BOF-ferlið hefst er heitmálmurinn afsúlfúreraður í heitmálmsafsúlfunarstöðinni með innspýtingu magnesíums og CaO. Í BOF-stöðinni ætti aðeins að bæta við álúrgangi með lágu brennisteinsinnihaldi. Álið til afoxunar og gjallmyndandi efni eru bætt við við tappinguna. Aðalmálmblöndunni er einnig unnið á þeim tíma.

Ausan er síðan flutt í loftbólunarstöðina þar sem argoni er blásið með efri lansa til að blanda saman málmi og gjall til að afbrennisteinshreinsunar. Síðan er ausan flutt í lofttæmismeðferð. Stálið er hrært með argonsprautun að neðan til að tryggja djúpa afbrennisteinshreinsun og loftgösun.