Productie van HIC-bestendige staalsoorten
Waterstofgeïnduceerd kraken (HIC) vormt een veelvoorkomende uitdaging, vooral in de petroleum- en raffinaderijsector, waar de zuiverheid en algehele kwaliteit van het staal van het grootste belang zijn.
Het productieproces voor HIC-bestendige staalsoorten omvat kritische ontzwavelingstechnieken, waaronder de injectie van magnesium en roeren door middel van bodemargoninjectie.
De productie van schoon staal is gebaseerd op technologieën om insluitsels in staal te beheersen en/of te verwijderen. Vaak hebben de soorten en kenmerken van niet-metalen insluitsels in staal een aanzienlijke invloed op de mechanische eigenschappen van het staal en bepalen ze ook de reinheid ervan. Nauwkeurige analyse van deze kenmerken is daarom noodzakelijk om het staalproductieproces te optimaliseren en kwaliteitsstaal te produceren.
Waterstofscheuren (HIC) en sulfidespanningsscheuren (SSC) vertegenwoordigen twee soorten specifieke waterstofschade die vaak voorkomen in de petroleum- en raffinaderij-industrie. In het eerste geval (HIC) wordt algemeen erkend dat de sterkte van staalsoorten voornamelijk afhangt van hun microstructurele kenmerken – niet-metalen insluitsels en segregatiebanden.
Langwerpige mangaansulfiden worden beschouwd als de gevaarlijkste initiatieplaatsen. In het tweede geval (SSC) wordt aangenomen dat de weerstand van staalsoorten voornamelijk gerelateerd kan worden aan hun sterkteniveau, terwijl microstructuurkenmerken minder belangrijk zijn. Deze paper is gewijd aan de studie van HIC en SSC in koolstof-mangaanstaal, die verschillen in warmtebehandeling (microstructuur, niveau van mechanische eigenschappen) en reinheid.
De MnS-insluiting is de meest schadelijke initiator voor HIC. Daarom moet als basismaatregel het zwavelgehalte worden verlaagd voor staalsoorten die in zure omgevingen worden gebruikt. Dankzij de vooruitgang in het staalproductieproces kan het zwavelgehalte worden verlaagd tot een zeer laag niveau: minder dan 0,0008 gew.% (8 ppm).
Ca-behandeling wordt meestal toegepast om de vorming van langwerpig MnS te voorkomen en de sulfide-insluiting in een bolvorm te beheersen, en indien er een geschikt Ca-gehalte is voor scheurbestendigheid. Als het Ca-gehalte relatief hoog is in vergelijking met het S-gehalte, kan overtollig Ca oxiden vormen die kunnen fungeren als initiator van HIC. Er zijn verschillende parameters geïntroduceerd die het effectieve Ca-gehalte weergeven, en het Ca-gehalte moet zorgvuldig binnen een nauw bereik worden gecontroleerd; bijvoorbeeld 3
Tabel 1: Chemische samenstellingsvereisten voor hoogsterkte pijpstaal, [ppm]
Figuur 1 toont de route voor de productie van HIC-bestendig staal. Vóór het BOF-proces wordt het ruwijzer ontzwaveld in de ruwijzerontzwavelingsinstallatie door injectie van magnesium en CaO. Bij de BOF mag alleen schroot met een laag zwavelgehalte worden toegevoegd. Het aluminium voor deoxidatie en de slakvormende middelen worden toegevoegd tijdens het tappen. Ook de hoofdlegering vindt op dat moment plaats.
De gietpan wordt vervolgens naar het borrelstation getransporteerd, waar argon met een bovenlans wordt geblazen om metaal en slak te mengen voor ontzwaveling. Vervolgens wordt de gietpan overgebracht voor vacuümbehandeling. Het staal wordt geroerd door middel van argoninjectie aan de onderkant om diepe ontzwaveling en ontgassing te garanderen.