HIC Dayanıklı Çeliklerin Üretimi

Hidrojen kaynaklı çatlama (HÇK), özellikle çeliğin saflığının ve genel kalitesinin büyük önem taşıdığı petrol ve rafineri endüstrisinde yaygın bir zorluk teşkil etmektedir.

HIC dirençli çeliklerin üretim süreci, magnezyum enjeksiyonu ve alt argon enjeksiyonu ile karıştırma gibi kritik kükürt giderme tekniklerini içerir.

Temiz çelik üretimi, çelikteki kalıntıları kontrol altına alma ve/veya giderme teknolojilerine dayanmaktadır. Çelikteki metalik olmayan kalıntıların türleri ve özellikleri, genellikle çeliğin mekanik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olup aynı zamanda çeliğin temizliğini de belirler. Bu nedenle, kaliteli çelikler üretmek için çelik üretim sürecini optimize etmek amacıyla bu özelliklerin hassas bir şekilde analiz edilmesi gerekir.

Hidrojen kaynaklı çatlama (HIC) ve sülfür gerilim çatlaması (SSC), petrol ve rafineri endüstrisinde sıklıkla karşılaşılan iki tür hidrojen kaynaklı hasarı temsil eder. İlk durumda (HIC), çeliklerin direncinin esas olarak mikroyapısal özelliklerine -metalik olmayan kapanımlar ve segregasyon bantları- bağlı olduğu genel olarak kabul edilmektedir.

Uzamış manganez sülfürleri en tehlikeli başlatma bölgeleri olarak kabul edilir. İkinci durumda (SSC), çeliklerin direncinin mukavemet seviyeleriyle öncelikli olarak ilişkili olabileceği, mikro yapı özelliklerinin ise daha az önemli olduğu düşünülmektedir. Sunulan makale, ısıl işlem (mikro yapı, mekanik özellik seviyesi) ve temizlik açısından farklılık gösteren karbon-manganez çeliklerinde HIC ve SSC'nin incelenmesine ayrılmıştır.

MnS inklüzyonu, HIC için en zararlı başlatıcı olduğundan, asidik ortamlarda kullanılan çeliklerde temel bir önlem olarak kükürt içeriğinin azaltılması gerekir. Çelik üretim sürecindeki ilerlemeler sayesinde, kükürt içeriği oldukça düşük bir seviyeye, ağırlıkça %0,0008'in (8ppm) altına düşürülebilmektedir.

Ca muamelesi genellikle uzunlamasına MnS oluşumunu önlemek ve sülfür kapanımını küresel bir şekle sokmak için ve çatlama direnci özelliği için uygun bir Ca içeriği varsa uygulanır. Ca içeriği S içeriğine kıyasla nispeten yüksekse, fazla Ca, HIC başlatıcısı olarak işlev görebilecek oksitler oluşturabilir. Etkin Ca içeriğini temsil eden çeşitli parametreler sunulmuştur ve Ca içeriğinin dar bir aralıkta dikkatlice kontrol edilmesi gerekir; örneğin, 3

Tablo 1: Yüksek mukavemetli boru çeliği için kimyasal bileşim gereksinimleri, [ppm]

Şekil 1, HIC dirençli çelik üretim sürecini göstermektedir. BOF işleminden önce, sıcak metal, sıcak metal desülfürizasyon istasyonunda magnezyum ve CaO enjeksiyonu ile desülfürize edilir. BOF'da, yalnızca düşük kükürt içerikli hurdalar şarj edilmelidir. Deoksidasyon için alüminyum ve cüruf oluşturucu maddeler, döküm sırasında eklenir. Ana alaşımlama da bu sırada işlenir.

Daha sonra kepçe, kükürt giderme amacıyla metal ve cürufu karıştırmak için üstten bir mızrak vasıtasıyla argon üflenen köpürtme istasyonuna taşınır. Ardından kepçe, vakum işlemi için transfer edilir. Çelik, derin kükürt giderme ve gaz giderme sağlamak için alttan argon enjeksiyonuyla karıştırılır.