Produção de Aços Resistentes a HIC
O craqueamento induzido por hidrogênio (HIC) representa um desafio comum, especialmente na indústria de petróleo e refinaria, onde a pureza e a qualidade geral do aço são de suma importância.
O processo de produção de aços resistentes a HIC inclui técnicas críticas de dessulfuração, incluindo a injeção de magnésio e agitação por injeção de argônio no fundo.
A produção de aço limpo baseia-se em tecnologias para controlar e/ou remover inclusões no aço. Frequentemente, os tipos e características das inclusões não metálicas no aço têm influência significativa nas propriedades mecânicas do aço e também determinam sua pureza. Portanto, a análise precisa dessas características é necessária para otimizar o processo de fabricação do aço e produzir aços de qualidade.
A trinca induzida por hidrogênio (HIC) e a trinca por tensão de sulfeto (SSC) representam dois tipos específicos de danos provocados por hidrogênio, frequentemente encontrados na indústria de petróleo e refinarias. No primeiro caso (HIC), é geralmente reconhecido que a resistência dos aços depende principalmente de suas características microestruturais – inclusões não metálicas e bandas de segregação.
Sulfetos de manganês alongados são considerados os sítios de iniciação mais perigosos. No segundo caso (SSC), acredita-se que a resistência dos aços pode estar preferencialmente relacionada ao seu nível de resistência, enquanto as características microestruturais são menos importantes. O presente artigo dedica-se ao estudo de HIC e SSC em aços carbono-manganês, que diferem em seu tratamento térmico (microestrutura, nível de propriedades mecânicas) e em sua limpeza.
A inclusão de MnS é o iniciador mais prejudicial para HIC, portanto, como medida básica, o teor de enxofre deve ser reduzido para os aços utilizados em ambientes ácidos. Devido ao progresso no processo de fabricação do aço, o teor de enxofre pode ser reduzido a um nível bastante baixo: abaixo de 0,0008% em peso (8 ppm).
O tratamento com Ca é geralmente aplicado para prevenir a formação de MnS alongado e controlar a inclusão de sulfeto em formato esférico, desde que haja um teor de Ca adequado para a propriedade de resistência a trincas. Se o teor de Ca for relativamente alto em comparação com o teor de S, o excesso de Ca pode formar óxidos que podem atuar como iniciadores de HIC. Vários parâmetros que representam o teor efetivo de Ca foram introduzidos, e o teor de Ca precisa ser cuidadosamente controlado em uma faixa estreita; por exemplo, 3
Tabela 1: Requisitos de composição química para tubos de aço de alta resistência, [ppm]
A Figura 1 mostra a rota de produção de aço resistente a HIC. Antes do processo BOF, o gusa líquido é dessulfurado na estação de dessulfuração de gusa líquido por meio da injeção de magnésio e CaO. Na BOF, apenas sucata com baixo teor de enxofre deve ser carregada. O alumínio para desoxidação e os agentes formadores de escória são adicionados durante o vazamento. A liga principal também é processada nesse momento.
A panela é então transportada para a estação de borbulhamento, onde o argônio é injetado por meio de uma lança superior para misturar o metal e a escória, visando à dessulfuração. Em seguida, a panela é transferida para tratamento a vácuo. O aço é agitado por injeção de argônio na parte inferior para garantir uma dessulfuração e desgaseificação profundas.