Proizvodnja jekel, odpornih proti HIC
Vodikovo povzročeno razpokanje (HIC) predstavlja pogost izziv, zlasti v naftni in rafinerijski industriji, kjer sta čistost in splošna kakovost jekla izjemnega pomena.
Proizvodni proces za jekla, odporna proti HIC, vključuje kritične tehnike razžvepljevanja, vključno z vbrizgavanjem magnezija in mešanjem z vbrizgavanjem argona od spodaj.
Proizvodnja čistega jekla temelji na tehnologijah za nadzor in/ali odstranjevanje vključkov v jeklu. Pogosto imajo vrste in značilnosti nekovinskih vključkov v jeklu pomemben vpliv na mehanske lastnosti jekla in določajo tudi čistočo jekla. Zato je za optimizacijo procesa proizvodnje jekla za proizvodnjo kakovostnih jekel potrebna natančna analiza teh značilnosti.
Vodikovo povzročeno razpokanje (HIC) in napetostno razpokanje zaradi sulfidov (SSC) predstavljata dve vrsti specifičnih poškodb, ki jih povzroča vodik, in ki se pogosto srečata v naftni in rafinerijski industriji. V prvem primeru (HIC) je splošno znano, da je odpornost jekel odvisna predvsem od njihovih mikrostrukturnih značilnosti – nekovinskih vključkov in segregacijskih pasov.
Podolgovati manganovi sulfidi veljajo za najnevarnejša iniciacijska mesta. V drugem primeru (SSC) se domneva, da je odpornost jekel lahko prednostno povezana z njihovo stopnjo trdnosti, medtem ko so mikrostrukturne značilnosti manj pomembne. Predstavljeni članek je posvečen študiji HIC in SSC v ogljikovo-manganovih jeklih, ki se razlikujejo po toplotni obdelavi (mikrostruktura, raven mehanskih lastnosti) in čistoči.
Vsebnost MnS je najbolj škodljiv iniciator HIC, zato je treba kot osnovni ukrep zmanjšati vsebnost žvepla pri jeklih, ki se uporabljajo v kislem okolju. Zaradi napredka v procesu proizvodnje jekla je mogoče vsebnost žvepla zmanjšati na dokaj nizko raven; pod 0,0008 mas. % (8 ppm).
Obdelava s kalcijem se običajno uporablja za preprečevanje nastajanja podolgovatega MnS in za nadzor vključitve sulfida v kroglasto obliko, če je vsebnost Ca ustrezna za lastnost odpornosti proti razpokam. Če je vsebnost Ca relativno visoka v primerjavi z vsebnostjo S, lahko presežek Ca tvori okside, ki lahko delujejo kot iniciator HIC. Uvedenih je bilo več parametrov, ki predstavljajo učinkovito vsebnost Ca, vsebnost Ca pa je treba skrbno nadzorovati v ozkem območju; na primer 3
Tabela 1: Zahteve glede kemične sestave visokotrdnostnega jekla za cevi, [ppm]
Slika 1 prikazuje postopek proizvodnje jekla, odpornega proti HIC. Pred postopkom BOF se vroča kovina na postaji za razžveplanje vroče kovine razžvepli z vbrizgavanjem magnezija in CaO. V BOF se dodajajo le odpadki z nizko vsebnostjo žvepla. Aluminij za deoksidacijo in sredstva za tvorbo žlindre se dodajajo med odvzemom naliva. Takrat se izvaja tudi glavno legiranje.
Lonček se nato prenese do postaje za mehurčke, kjer se z zgornjo sulico vpihuje argon, da se kovina in žlindra zmešata za razžveplanje. Nato se lonček prenese na vakuumsko obdelavo. Jeklo se meša z vbrizgavanjem argona od spodaj, da se zagotovi globoko razžveplanje in odplinjevanje.