Produksjon av HIC-bestandige stål

Hydrogenindusert sprekker (HIC) representerer en vanlig utfordring, spesielt i petroleums- og raffineriindustrien der stålets renhet og generelle kvalitet er av største betydning.

Produksjonsprosessen for HIC-resistente ståltyper inkluderer kritiske avsvovlingsteknikker, inkludert injeksjon av magnesium og omrøring ved bunninnsprøytning av argon.

Produksjonen av rent stål er basert på teknologier for å kontrollere og/eller fjerne inneslutninger i stål. Ofte har typene og egenskapene til ikke-metalliske inneslutninger i stål betydelig innflytelse på stålets mekaniske egenskaper og bestemmer også stålets renhet. Nøyaktig analyse av disse egenskapene er derfor nødvendig for å optimalisere stålproduksjonsprosessen for å produsere kvalitetsstål.

Hydrogenindusert sprekkdannelse (HIC) og sulfidspenningssprekkdannelse (SSC) representerer to typer spesifikk hydrogenindusert skade som ofte forekommer i petroleums- og raffineriindustrien. I det første tilfellet (HIC) er det generelt anerkjent at ståls motstand hovedsakelig avhenger av deres mikrostrukturelle egenskaper – ikke-metalliske inneslutninger og segregeringsbånd.

Langstrakte mangansulfider regnes som de farligste initieringsstedene. I det andre tilfellet (SSC) antas det at stålets motstand fortrinnsvis kan relateres til deres styrkenivå, mens mikrostrukturegenskapene er mindre viktige. Den presenterte artikkelen er viet til studiet av HIC og SSC i karbon-manganstål, som varierer i varmebehandling (mikrostruktur, nivå av mekaniske egenskaper) og renhet.

MnS-innholdet er den mest skadelige initiatoren for HIC, derfor må svovelinnholdet som et grunnleggende tiltak reduseres for stål som brukes i sure miljøer. På grunn av fremskrittene i stålproduksjonsprosessen kan svovelinnholdet reduseres ned til et ganske lavt nivå; under 0,0008 vekt% (8 ppm).

Ca-behandling brukes vanligvis for å forhindre dannelse av langstrakt MnS og for å kontrollere sulfidinnlemmelse til en sfærisk form, og for å finne et passende Ca-innhold for sprekkmotstand. Hvis Ca-innholdet er relativt høyt sammenlignet med S-innholdet, kan overflødig Ca danne oksider som kan fungere som en initiator for HIC. Flere parametere som representerer effektivt Ca-innhold ble introdusert, og Ca-innholdet må kontrolleres nøye innenfor et smalt område; for eksempel 3

Tabell 1: Krav til kjemisk sammensetning for høyfast rørstål, [ppm]

Figur 1 viser ruten for produksjon av HIC-resistent stål. Før BOF-prosessen avsvovles det varme metallet ved avsvovlingsstasjonen for varmt metall ved injeksjon av magnesium og CaO. Ved BOF skal kun skrap med lavt svovelinnhold tilsettes. Aluminiumet for deoksidasjon og slaggdannende midler tilsettes under tapping. Hovedlegeringen bearbeides også på dette tidspunktet.

Øsen transporteres deretter til boblestasjonen hvor argon blåses inn ved hjelp av en topplanse for å blande metall og slagg for avsvovling. Deretter overføres øsen til vakuumbehandling. Stålet omrøres ved bunninnsprøytning av argon for å sikre dyp avsvovling og avgassing.