ייצור פלדות עמידות בפני HIC

סדקים המושרה על ידי מימן (HIC) מייצגים אתגר נפוץ, במיוחד בתעשיית הנפט והזיקוק, שבה טוהר הפלדה ואיכותה הכוללת הם בעלי חשיבות עליונה.

תהליך הייצור של פלדות עמידות ל-HIC כולל טכניקות קריטיות להסרת גופרית, כולל הזרקת מגנזיום וערבוב באמצעות הזרקת ארגון תחתית.

ייצור פלדה נקייה מבוסס על טכנולוגיות לשליטה ו/או הסרת תכלילים בפלדה. לעתים קרובות, לסוגים ולמאפיינים של תכלילים לא מתכתיים בפלדה יש ​​השפעה משמעותית על התכונות המכניות של הפלדה וגם קובעים את ניקיון הפלדה. לכן, יש צורך בניתוח מדויק של מאפיינים אלה כדי לייעל את תהליך ייצור הפלדה לייצור פלדות איכותיות.

סדקים המושרה על ידי מימן (HIC) וסדקים במאמץ גופרתי (SSC) מייצגים שני סוגים של נזק ספציפי המושרה על ידי מימן, אשר נפוצים בתעשיית הנפט והזיקוק. במקרה הראשון (HIC), מקובל בדרך כלל שעמידותן של פלדות תלויה בעיקר בתכונות המיקרו-מבניות שלהן - תכלילים לא מתכתיים ורצועות הפרדה.

סולפידים מנגן מוארכים נחשבים לאתרי ההתחלה המסוכנים ביותר. במקרה השני (SSC), ההנחה היא שעמידות הפלדות יכולה להיות קשורה באופן מועדף לרמת החוזק שלהן, בעוד שמאפייני המיקרו-מבנה פחות חשובים. המאמר המוצג מוקדש לחקר HIC ו-SSC בפלדות פחמן-מנגן, הנבדלות זו מזו בטיפול החום שלהן (מיקרו-מבנה, רמת תכונות מכניות) ובניקיון שלהן.

הכללת MnS היא היוזם המזיק ביותר עבור HIC, לכן, כאמצעי בסיסי, יש להפחית את תכולת הגופרית בפלדות המשמשות בסביבות חומציות. עקב ההתקדמות בתהליך ייצור הפלדה, ניתן להפחית את תכולת הגופרית לרמה נמוכה למדי; מתחת ל-0.0008% משקלי (8ppm).

טיפול בסידן מיושם בדרך כלל על מנת למנוע היווצרות של MnS מוארך ולשלוט בהכלת הסולפיד לצורה כדורית, וכן אם קיימת תכולת סידן מתאימה לעמידות בפני סדקים. אם תכולת הסידן גבוהה יחסית בהשוואה לתכולת הסולפיד, עודף סידן יכול ליצור תחמוצות שיכולות לשמש כמחולל יצירת HIC. הוצגו מספר פרמטרים המייצגים תכולת סידן יעילה, ויש לשלוט בקפידה בתכולת הסידן בטווח צר; לדוגמה, 3

טבלה 1: דרישות הרכב כימי עבור פלדת צינורות בעלת חוזק גבוה, [ppm]

איור 1 מציג את מסלול הייצור של פלדה עמידה בפני HIC. לפני תהליך ה-BOF, המתכת החמה עוברת הסרת גופרית בתחנת הסרת הגופרית של המתכת החמה על ידי הזרקת מגנזיום ו-CaO. ב-BOF, יש לטעון רק גרוטאות בעלות תכולת גופרית נמוכה. האלומיניום לצורך הסרת חמצון וחומרים ליצירת סיגים מוסיפים במהלך ההברגה. גם הסגסוגת העיקרית מעובדת באותו זמן.

לאחר מכן, המצקת מועברת לתחנת הבועות שם ארגון נשאב באמצעות רומח עליון על מנת לערבב מתכת וסיגים לצורך הסרת גופרית. לאחר מכן, המצקת מועברת לטיפול בוואקום. הפלדה עוברת ערבוב באמצעות הזרקת ארגון תחתונה כדי להבטיח הסרת גופרית והסרת גזים עמוקים.