耐HIC鋼の製造

水素誘起割れ (HIC) は、特に鋼の純度と全体的な品質が最も重要である石油および精製業界において、共通の課題です。

HIC 耐性鋼の製造プロセスには、マグネシウムの注入や底部アルゴン注入による撹拌などの重要な脱硫技術が含まれます。

清浄鋼の製造は、鋼中の介在物を制御および／または除去する技術に基づいています。鋼中の非金属介在物の種類と特性は、鋼の機械的特性に大きな影響を与えるだけでなく、鋼の清浄度も決定します。したがって、高品質の鋼を生産するための製鋼プロセスを最適化するには、これらの特性を正確に分析する必要があります。

水素誘起割れ（HIC）と硫化物応力割れ（SSC）は、石油・精製業界で頻繁に発生する、水素によって引き起こされる特定の損傷の2種類です。前者（HIC）の場合、鋼の耐性は主にミクロ組織特性、すなわち非金属介在物と偏析帯に依存することが一般的に認識されています。

最も危険な起点と考えられるのは、細長いマンガン硫化物です。後者（SSC）の場合、鋼の耐腐食性は主に強度レベルと関連しており、ミクロ組織特性はそれほど重要ではないと考えられています。本論文は、熱処理（ミクロ組織、機械的特性レベル）と清浄度が異なる炭素マンガン鋼におけるHICとSSCに関する研究です。

MnS介在物はHICの最も有害な誘起因子であるため、基本的な対策として、酸性環境で使用される鋼の硫黄含有量を低減する必要があります。製鋼プロセスの進歩により、硫黄含有量は0.0008重量%（8ppm）未満という非常に低いレベルまで低減することが可能です。

Ca処理は通常、細長いMnSの形成を抑制し、硫化物系介在物を球形に制御するために行われますが、耐割れ性の観点から適切なCa含有量が求められます。Ca含有量がS含有量に比べて比較的高い場合、過剰なCaはHICの起点となる酸化物を形成する可能性があります。有効なCa含有量を表すいくつかのパラメータが導入されており、Ca含有量は狭い範囲、例えば3

表1：高強度鋼管の化学成分要件、[ppm]

図1は、耐HIC鋼の製造工程を示しています。BOFプロセスの前に、溶銑脱硫ステーションでマグネシウムとCaOを吹き込み、溶銑を脱硫します。BOFでは、硫黄含有量の低いスクラップのみを装入します。脱酸用のアルミニウムとスラグ形成剤は、出銑時に添加されます。同時に、主合金化処理も行われます。

取鍋はバブリングステーションに搬送され、そこで上吹きランスからアルゴンが吹き込まれ、金属とスラグが混合されて脱硫されます。その後、取鍋は真空処理工程に移されます。鋼は底部からのアルゴン注入によって撹拌され、深部脱硫と脱ガスを確実に行います。