Produktion av HIC-resistenta stål

Väteinducerad sprickbildning (HIC) representerar en vanlig utmaning, särskilt inom petroleum- och raffinaderiindustrin där stålets renhet och övergripande kvalitet är av största vikt.

Produktionsprocessen för HIC-resistenta stål inkluderar kritiska avsvavlingstekniker, inklusive injektion av magnesium och omrörning genom botteninjektion av argon.

Produktionen av rent stål baseras på tekniker för att kontrollera och/eller avlägsna inneslutningar i stål. Ofta har typerna och egenskaperna hos icke-metalliska inneslutningar i stål betydande inverkan på stålets mekaniska egenskaper och avgör även stålets renhet. Noggrann analys av dessa egenskaper behövs därför för att optimera ståltillverkningsprocessen för att producera kvalitetsstål.

Väteinducerad sprickbildning (HIC) och sulfidspänningssprickbildning (SSC) representerar två typer av specifik väteinducerad skada som ofta förekommer inom petroleum- och raffinaderiindustrin. I det första fallet (HIC) är det allmänt erkänt att ståls motståndskraft huvudsakligen beror på deras mikrostrukturella egenskaper – icke-metalliska inneslutningar och segregationsband.

Avlånga mangansulfider anses vara de farligaste initieringsställena. I det andra fallet (SSC) tros det att stålens motståndskraft företrädesvis kan relateras till deras hållfasthetsnivå medan mikrostrukturegenskaper är mindre viktiga. Den presenterade artikeln ägnas åt studien av HIC och SSC i kol-manganstål, vilka skiljer sig åt i sin värmebehandling (mikrostruktur, nivå av mekaniska egenskaper) och sin renhet.

MnS-införseln är den mest skadliga initiatorn för HIC, därför måste svavelhalten som en grundläggande åtgärd minskas för stål som används i sura miljöer. På grund av framstegen i ståltillverkningsprocessen kan svavelhalten minskas ner till en ganska låg nivå; under 0,0008 viktprocent (8 ppm).

Ca-behandling tillämpas vanligtvis för att förhindra bildandet av förlängt MnS och för att kontrollera sulfidinnehållet till en sfärisk form, och för att se om det finns ett lämpligt Ca-innehåll för sprickmotståndskraft. Om Ca-innehållet är relativt högt jämfört med S-innehållet kan överskott av Ca bilda oxider som kan fungera som en initiator av HIC. Flera parametrar som representerar effektivt Ca-innehåll introducerades, och Ca-innehållet måste noggrant kontrolleras inom ett smalt intervall; till exempel 3

Tabell 1: Krav på kemisk sammansättning för höghållfast rörstål, [ppm]

Figur 1 visar processen för produktion av HIC-resistent stål. Före BOF-processen avsvavlas råjärnet vid avsvavlingsstationen för råjärn genom injektion av magnesium och CaO. Vid BOF bör endast skrot med låg svavelhalt tillsättas. Aluminium för desoxidation och slaggbildande medel tillsätts under tappning. Huvudlegeringen bearbetas också vid den tidpunkten.

Skänken transporteras sedan till bubblingsstationen där argon blåses in med hjälp av en topplans för att blanda metall och slagg för avsvavling. Därefter överförs skänken för vakuumbehandling. Stålet omrörs genom botteninjektion av argon för att säkerställa djup avsvavling och avgasning.