Anforderungen an Bleche für den Sauergaseinsatz

Verfasser/Dokument
Anforderungen an Bleche
für den Sauergaseinsatz
1
Sauergas
Verfasser/Dokument
eine Einführung in die Welt
der
wasserstoffinduzierten
Korrosion
2
Sauergasschädigung ist kein neues Phänomen !
ƒ bereits vor über 60 Jahren wurde über sauergasinduzierte Schädigung von
Stählen berichtet
ƒ noch heute arbeiten viele Organisationen (wie NACE oder EFC), Öl- und
Gasgesellschaften sowie Ingenieursgesellschaften an verbesserten
Vorschriften
Sauergaseinsatz wird immer stärker anerkannt
ƒ die Förderung saurer Gase und aus sauren Ölquellen nimmt zu. Häufig
versauern ‘süße’ Quellen
3
Verfasser/Dokument
ƒ die Bedeutung und Präsenz von Wasserstoffschädigung durch
Warum diese Sensibilität gegenüber Sauergasschädigung ?
ƒ Saure Medien verhalten sich aggressiv gegenüber Stahlstrukturen.
ƒ Schädigungen sind nicht leicht erkennbar
ƒ Daher sind Gesundheit und Sicherheit von Belegschaft und Öffentlichkeit in
Gefahr, wenn keine Vorsichtsmaßnahmen bei der Überwachung und bei der
Materialauswahl getroffen werden.
ƒ Auch schwere Umweltverschmutzung kann als Folge solcher Schädigungen
auftreten.
ƒ Anlagenschließungen aufgrund von Materialversagen und der Ersatz von
Druckbehältern können zu schwerwiegenden wirtschaftlichen Verlusten führen
Verfasser/Dokument
ƒ ein bekanntes Beispiel: Unfall in einer Raffinerie in Chicago 1984;
17 Tote.
Viele gute Gründe für erhöhte Aufmerksamkeit
4
Verfasser/Dokument
Union Oil Absorber-Versagen durch wachsende Risse in der WEZ ohne PWHT
5
Aus Sicht des Stahlherstellers :
ƒ Aus eingehenden Blechanfragen lässt sich ein steigender Bedarf an Blechen mit
verbesserten Eigenschaften für den Sauergaseinsatz ableiten.
ƒ breites Anforderungsspektrum:
- viele Spezifikationen basieren auf veröffentlichten Empfehlungen oder Testmethoden (z.B. NACE MR 0175, TM0284...)
- in Kombination mit eigenen Erfahrungen der Kunden und Vorschriften
ƒ Ziel dieses Vortrags:
Verfasser/Dokument
- Überblick über die Schädigungsmechanismen
- allgemeiner Überblick über gängige spezifizierte Anforderungen für Bleche
- Überblick über die Möglichkeiten von Dillinger Hütte GTS Bleche mit
verbesserten Eigenschaften zu liefern
6
Verfasser/Dokument
Schädigungsmechanismen
7
Sauergasschädigungsmechanismen
Wasserstoffinduzierte Rissbildung - Hydrogen-Induced
Cracking (HIC) & Hydrogen Blistering
Sulfide Stress Cracking (SSC)
evtl. zu betrachten:
Verfasser/Dokument
Stress-Oriented Hydrogen-Induced Cracking (SOHIC)
8
Rissmechanimus im Stahl beim H2S -Korrosionsprozess
Saueres, schwefelwasserstoffhaltiges Medium
Sulfidionen
Schwefelwasserstoff
Proton
Wasserstoffatom
Metall mit Defekten
Verfasser/Dokument
Elektronen
molekularer Wasserstoff
9
Korrosionsreaktion
H2S → 2 H+ + S2Fe + 2 H+ → Fe2+ + 2 Had
Fe2+ + S2- → FeS
H2S + Fe → FeS + 2 Hab
Verfasser/Dokument
2 Hab → H2
10
Schematische Darstellung der Schädigungsmechanismen im
Sauergaseinsatz
SSC
Blistering
Verfasser/Dokument
HIC / SWC
SOHIC
11
Korrosion an spannungsfreien
prismatischen Proben
Verfasser/Dokument
HIC
Hydrogen Induced Cracking
12
Labor - HIC - Testmethode NACE TM 0284
Proben
H2S
Verfasser/Dokument
20
0
10
Testlösung
Testdauer: 96h
Testlösung: H2S-gesättigt
13
Proben im HIC-Test
Verfasser/Dokument
HIC - Testgefäß
14
Verfasser/Dokument
HIC oder SWC - Schädigung
15
A516 GR70 Amine Contactor1
Verfasser/Dokument
Hydrogen Blistering
1: Nace RP0296
16
Verfasser/Dokument
Hydrogen Blistering
A516 GR70 Amin-Contactor1
1: Nace RP0296
17
Verfasser/Dokument
Blister Cracking
Amin-Contactor/Wasserreinigungsturm1
1: Nace RP0296
18
Korrosion an Proben unter Spannung
Verfasser/Dokument
SSC
Sulfide Stress Cracking
19
Verfasser/Dokument
SSC Vier-Punkt Biege-Versuch
20
Verfasser/Dokument
SSC Zugversuch
21
Verfasser/Dokument
Sulfide Stress Cracking
22
Sulfide Stress Cracking
WEZ
Grundwerkstoff
Verfasser/Dokument
Schweißgut
SSC in der WEZ einer Boden-Mantelschweißung eines FCC Absorberturms.
23
Korrosion an gekerbten Proben unter
Spannung
Verfasser/Dokument
SOHIC
Stress Orientated Stress Cracking
24
Stress-Oriented Hydrogen Induced Cracking (SOHIC)
Neues Phänomen im Bereich der Sauergaskorrosion
ƒ Sporadische Dokumentation an spiralgeschweißten
ƒ Kombination von rechtwinkligen (SSC-Typ) und
parallelen Rissen (HIC-Typ) im Bereich eines
mehrdimensionalen Spannungsfelds
Typischer SOHIC-Riss unterhalb
eines Risses (entstanden im 4Punkt-Biegeversuch)
25
Verfasser/Dokument
Rohren und Rissen in Druckbehältern
SOHIC Auswertung der Querschnitte der 4-Punkt-Biegeproben
CCL - ununterbrochene Risse (senkrecht) im am stärksten
belasteten Bereich nahe des Kerbsumpfs
DCL - unterbrochene (parallele) Risse unterhalb der CCL in dem
weniger beanspruchten Bereich
Verfasser/Dokument
TCL - Länge des gesamten mit Rissen befallenen Bereichs
26
SOHIC-Riss an Reparaturschweißnaht
ohne PWHT an einem Primärabsorber
(Entethaner)1.
Verfasser/Dokument
Stress-Oriented Hydrogen Induced Cracking (SOHIC)
1: Nace RP0296
27
Stress-Oriented Hydrogen Induced Cracking (SOHIC)
Thema noch immer heftig diskutiert
Mechanismus nicht völlig bekannt
Mischung von SSC- und HIC-Typ-Rissbildung
Verfasser/Dokument
Lage nahe der Schweißnähte
28
Verfasser/Dokument
Dillinger Hütte GTS’ Versuchslabor
zur Messung der Sauergasanfälligkeit
29
HIC Testlabor
ƒ
8 Labor-Abzugshauben (7 für Versuche, 1 zum Reinigen)
ƒ
insgesamt 39 Anschlüsse für Versuchsbehälter
ƒ
12 Anschlüsse für SSC Zugversuche (CorTest-Ringe) ausgestattet mit
computerunterstützter Überwachung des Probenversagens
ƒ
3 unabhängige Gasversorgungssysteme zur parallelen Nutzung von 3
verschiedenen Testgas-Typen
ƒ
Temperaturregelungs- und Kontrollsystem
Zusätzliche Gesundheitsschutz- und Sicherheitseinrichtungen:
Gasspürsysteme, Flammenschutzsystem zur Sicherung der H2S -Verbrennung,
aktivierte Kohlenstoffilter im Abluftabzug, Sammeltanks für alle Prozess-Abwässer
30
Verfasser/Dokument
Ausstattung:
Verfasser/Dokument
Prüfnormen
HIC
31
NACE TM 0284-2003
“Evaluation of Pipeline and Pressure Vessel Steels
for Resistance to Hydrogen-Induced Cracking”
ƒ
Ursprung:
1984, für Auswertung und Vergleich des Testergebnisses
ƒ
Testlösung:
pH 3 (Lösung A) und pH 5 (Lösung B) H2S-gesättigt
ƒ
Dauer:
96 h
ƒ
Auswertung:
- metallographische Auswertung der Schliffe
- kein Akzeptanzkriterium definiert
- zwischen Käufer und Lieferant zu vereinbaren
Dokumentation:
CLR, CTR, CSR - Werte je Schliff, Probe, Test
Verfasser/Dokument
ƒ
32
Probenlage nach NACE TM 0284
Hauptwalzrichtung
Hauptwalzrichtung
T = Dicke
Probenlage für Blechdicken bis 30 mm einschließlich
(alle Abmessungen in mm)
Probenlage für Blechdicken von 30 bis 88 mm einschließlich
(alle Abmessungen in mm)
Verfasser/Dokument
Hauptwalzrichtung
Probenlage für Blechdicken über 88 mm
(alle Abmessungen in mm)
33
Unterteilung der Proben
Untersuchung der Schliffe:
b
a
T
zu untersuchende
2
2
a
W
m
m
5
CLR =
20
mm
25
mm
un
25
t
h
mm lzric
a
W
g
∑ a ⋅100%
W
∑ (a ⋅ b) ⋅100%
CSR =
CTR =
∑ b ⋅100%
T
Verfasser/Dokument
Flächen
b
m
m
5
W ⋅T
a = Risslänge
W = Probenlänge
b = Rissbreite
T = Probendicke
Rissabstand < 0.5 mm => Einzelriss
34
Verfasser/Dokument
Prüfnormen
SSC
35
NACE MR0175 – 2003
“Metals for Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking Resistance
in Sour Oilfield Environments”
SSC:
Korrosionsrissbildung (unter Korrosion) in Präsenz von
H2S und Beanspruchung (Spannung); gleichzeitig
Wasserstoffversprödung v.a. in Stahl mit hoher Härte oder
Festigkeit
Verfasser/Dokument
SSC und SCC - Empfindlichkeit hängt ab von:
- Stahl: chemische Zusammensetzung, Wärmebehandlung, Mikrostruktur,
Kaltverformung
- Wasserstoffaktivität (pH-Wert)
- Gesamt-Zugspannung (inkl. Restspannung)
- Temperatur, Dauer, ...
anzuwenden wenn H2S-Konzentration / Druck von Gas & Öl ≥ 0.0003 MPa
keine absolute Resistenz, Material kann in SSC-Tests versagen!
36
NACE MR0175 – 2003
Kohlenstoffstähle & niedriglegierte Stähle:
- wärmebehandelt (kontrolliert gewalzt, N, N+T, Q+T);
- Ni < 1% wt
- Härte < 22 HRC (Durchschnitt) < 24 HRC (Einzelwert)
Verarbeitungsbedingungen:
* Beim Schweißen und PWHT muss die 22HRC - Begrenzung auch in WEZ
und Schweißgut beachtet werden
* > 5% Kaltverformung Ö Spannungsarmglühung erforderlich
Anmerkung des Stahlherstellers:
NACE MR0175 soll SSC-Rissbildung vorbeugen, hat jedoch sehr wenig Einfluss auf
die Stahlherstellung (Ö kein Einfluss auf HIC-Resistenz!!)
37
Verfasser/Dokument
Bemerkung: NACE MR0175 sowie EFC 16 & 17 wurden in der ISO 15156
zusammen gefasst ( veröffentlicht im Dezember 2003)
NACE TM0177
„Laboratory Testing of Metals for Resistance to Specific Forms of Environmental Cracking in H2S
Environments”
Ursprung:
4 Testmethoden:
1977, revidiert 1986, 1990 und 1996
Zugversuch (Lösung A); bevorzugt von DH-GTS1
Bent-Beam Test (Lösung B)
C-Ring Test (Lösung A)
Double-Cantilever-Beam Test (DCB) (Lösung A)
2 Testlösungen:
A: pH: 2.7; B: pH: 3.5, H2S gesättigt
Testdauer:
720 h oder bis zum Versagen; was zuerst eintritt
Ergebnisbericht:
Spannung über Zeit (Zeit bis zum Versagen bzw. 720h)
Bemerkung DH-GTS: Bei DICREST nur inkl. PWHT. Dann keine
Mikrolegierungselemente zu verwenden.
Verfasser/Dokument
alternativ 4-Punkt-Biegetest nach ASTM G39, Lösung A (typ. Linepipe)
38
Verfasser/Dokument
Prüfnormen
SOHIC
39
SOHIC Test nach NACE TM0103 / 2003
ƒ SOHIC -Test
- 4 - Punkt-Biegeversuch
- Testdauer 168 h
- metallographische Untersuchung der Proben
- sinnvolle Abnahmekriterien für CCL (Continuous Crack Length), DCL
(Discontinuous Crack Length) and TCL (Total Crack Length) sind noch
Verfasser/Dokument
nicht bekannt
40
Verfasser/Dokument
SOHIC Test-Anordnung nach NACE TM0103 / 2003
NACE TM0103 – Full Size Double-Beam Test Specimen Design
41
SOHIC -Probe nach NACE TM0103 / 2003
Kerbabmessungen: Tiefe = 2mm, r = 0.13mm
Trennlinie
5c
Kerb
m
zu
untersuchende
Flächen
t1
nit
h
c
s
t2
nit
Ab
h
c
s
l
Ab
fal
Ab
Verfasser/Dokument
Unterteilung durch
den Kerb in
Querabschnitte
(zentriert)
42
SOHIC-Testergebnis bei Dillinger Hütte GTS (1)
obwohl die Versuche mit HIC-resistentem DICREST - Material durchgeführt wurden, traten bei
einer Spannung von weniger als 50% der Streckgrenze erste SOHIC-Typ - Risse auf
Erhöhung der Spannung verstärkt das Auftreten dieser Risse
bei Versuchen in der pH5-Lösung werden keine SOHIC-Risse gefunden
Verfasser/Dokument
das Kerben der Proben erzeugt einen sehr (zu sehr ?) schädlich belasteten Bereich
43
SOHIC Testergebniss bei Dillinger Hütte GTS (2)
es sollte überlegt werden, ob ein solcher Kerb generell für Druckbehälter zulässig ist
dies könnte erklären, warum sogar HIC- und SSC- resistente Stähle (DICREST) mit der
vorgeschlagenen Testmethode zahlreiche SOHIC-Risse aufweisen
nach Meinung von DH-GTS ist diese Testmethode als SOHIC-Test nicht geeignet
Verfasser/Dokument
SOHIC-resistentes Material (nach dieser Methode) kann nicht mit normalisierten Stählen
hergestellt werden. Es scheint, dass Q+T-Material diese Anforderungen erfüllt
44
Guidelines RP + MR
Verfasser/Dokument
HIC + SSC
45
NACE RP0472 – 2000
ƒ
betrifft HIC, SSC, SOHIC, ASCC (Alkaline Stress C.C.)
ƒ
anwendbar für bestehendes Equipment aus Kohlenstoffstahl in Raffinerien
ƒ
gültig wenn H2S-Konzentration > 50 ppm (keine Schwellenkonzentration definiert)
ƒ
berichtet über Parameter für jeden Schädigungsmechansimus
ƒ
berichtet über umfangreiche Studie (1990) an 5000 (!) untersuchten Druckbehältern
ƒ
26% aller Behälter zeigten Rissvorkommen (Risstiefe von 1,6 mm bis über 25 mm)
ƒ
Empfehlungen zur Inspektion
Verfasser/Dokument
“Guidelines for Detection, Repair and Mitigation of Cracking of Existing Petroleum Refinery
Pressure Vessels in Wet H2S Environments”
46
NACE RP0472 – 2000 (2)
“Guidelines for Detection, Repair and Mitigation of Cracking of Existing Petroleum Refinery Pressure
Vessels in Wet H2S Environments”
ƒ
Definition einer für HIC, SOHIC oder Blistering anfälligeren Umgebung
- Prozesstemperatur: Raumtemperatur bis 150 °C
> 2000ppm
+
pH > 7.8
- H2S:
> 50 ppm +
pH < 5
- H2S:
- Präsenz von HCN
+
anderen
Reparaturempfehlungen:
- Härte der Produktionsschweißungen < 200 HB
- Schweißprozess-Qualifizierungshärte < 248 HV10 für WEZ und Schweißnaht
- PWHT zu erwägen
Verfasser/Dokument
ƒ
47
NACE MR0103 – 2003
„Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining
environments“
NACE MR0175:
NACE MR0103:
für Öl- und Gasbehandlungssysteme
für den Raffineriebetrieb; basiert auf Erfahrung mit
MR0175 und anderen NACE-Veröffentlichungen
Spezifische Prozessbedingungen:
Verfasser/Dokument
> 50 ppm H2S gelöst in H2O oder wenn
pH < 4
+ etwas H2S oder wenn
pH > 7.6 + 20 ppm HCN
+ etwas H2S oder wenn
> 0.05 PSIA H2S in Gasphase
Auch Bezug zu Anforderungen nach NACE RP0472
48
NACE MR0103 – 2003 (2)
„Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining
environments“
Verantwortung des Anwenders:
- WEZ - Härte
- Restspannungen
- Rm-Anstieg Ö Risikoanstieg
Verfasser/Dokument
Härte am Grundwerkstoff < 22 HRC (oder auch 248 HV 10)
Kaltverformung < 5% ansonsten spannungsarmgeglüht
49
Verfasser/Dokument
Normen
HIC + SSC
50
EFC 16
“Guidelines on Materials Requirements for Carbon and Low alloy Steels for H2S-Containing Environments
in Oil and Gas Production Combined specification for test methods of HIC and SSC”
betrifft:
C-Stähle - und niedriglegierte Stähle in der Öl- und Gasproduktion
(nicht im Raffineriebetrieb); Schlussfolgerung aus NACE-Testmethoden
veröffentlicht:
1995, Rev. 2: 2002
HIC
- niedriger S-Gehalt, Einschlussmodifikation, geringe Seigerungen,
niedriges CEQ
- Test nach NACE TM0284, Lösung A
- Akzeptanzkriterium: CLR ≤ 15%, CTR ≤ 5%, CSR ≤ 1.5%
Verfasser/Dokument
1.
51
EFC 16 (2)
1.
HIC
- Test nach NACE TM0284, Lösung A
- Akzeptanzkriterium: CLR ≤ 15%, CTR ≤ 5%, CSR ≤ 1.5%
2.
SSC
- im Fall von Sauergaseinsatz: siehe Richtlinien
* Härtebegrenzung in WEZ max. 250 HV30 außer Decklage
* eingeschränkte Kaltverforumung (5% für Druckbehälter) oder PWHT >
620°/650°C
- verschiedene Testmethoden zur Auswertung der SSC-Resistenz
- Spannung und Dauer des Test sind zu vereinbaren; verschiedene Vorschläge
werden gemacht
Empfehlung von DH-GTS z.B.: Spannung: 0.72 SMYS; Dauer: 720 h
SOHIC/ SZC (Soft zone cracking)
- PWHT empfohlen
- evtl. Prüfung auf Empfindlichkeit im 4-Punkt-Biegeversuch als Option, jedoch
keine Akzeptanzkriterien definiert
Verfasser/Dokument
3.
52
ISO 15156-2
“Petroleum and natural gas industries - Materials for use in H2S-containing environments in
oil and gas production”
Behandelte Werkstoffe:
Kohlenstoff-Stähle, niedrig legierte Stähle, Gusseisen
Veröffentlicht:
Dezember 2003
1. HIC
- geringer Schwefelgehalt ( < 0,003 %)
Verfasser/Dokument
- Prüfung nach NACE TM0284
- Akzeptanzkriterien (Lösung A: CLR ≤ 15%, CTR ≤ 5%, CSR ≤ 2%)
- andere Bedingungen können nach Tabelle B.3 für spezifischen oder
weniger schweren Einsatz vereinbart werden
53
2.
SSC
- weniger als 1% Nickel
- Härte bis 22 HRC (250 HV)
* Härteprofile werden definiert
* Härte in der WEZ bis max. 250 HV außer Decklage
Decklagen bis 275 HV (t > 9 mm) wenn der Betreiber zustimmt
* > 5% Kaltumformung ->PWHT bei min. 595°C
- verschiedene SSC Tests, pH= 3;
- Beanspruchung: 80% (Lösung A)oder 90% (Lösung B) der Steckgrenze
abhängig von den Einsatzbedingungen
54
Verfasser/Dokument
ISO 15156-2 (2)
ISO 15156-2 (3)
SOHIC / SZC
- SSC-Test vor SOHIC/SZC Prüfung
- Kleinproben:
nicht gebrochene uniaxiel Zug (Z)- und 4-Punkt-Biegeproben (4PB) werden
metallografisch untersucht
UT-Proben:
- keine leiterartigen HIC-Anzeigen oder Risse größer als 0,5mm
in Dickenrichtung erlaubt
- nach Wasserstoffeffusion soll Zugfestigkeit mindestens 80%
der Zugfestigkeit unbenutzter Probe haben
4PB-Proben:
- keine leiterartigen HIC-Anzeigen oder Risse größer als 0,5mm
in Dickenrichtung erlaubt
- Blister weniger als 1 mm unter der Oberfläche und Blister
durch Kompression unabhängig von der Größe sind zu
vernachlässigen
- Großringproben können benutzt werden, Test methode und Akzeptanzkriterien
sind in HSE OTI-95-635 beschrieben
55
Verfasser/Dokument
3.
Verfasser/Dokument
Herstellung sauergasresistenter Bleche
56
Wie produziert man HIC und SSC-resistente Bleche?
Basis:
gut entwickeltes Know How (Dillinger Hütte GTS ist seit über 20
Jahren in diesem Bereich aktiv)
Adäquate Produktionseinrichtungen
Ständiger Austausch mit Endverbrauchern
Verfasser/Dokument
Begleitung internationaler Entwicklungsprojekte
57
Anforderungen an Dillinger Bleche mit homogener Rissbeständigkeit: die
DICREST-Route
ƒ Roheisenentschwefelung
ƒ Tief-Vakuumentgasung
ƒ Reinheitsgradspülung mit Argon
ƒ besondere chemische Analyse (C, Mn, S, P)
ƒ kontrollierte Gießparameter (Gießgeschwindigkeit, Überhitzung)
Verfasser/Dokument
ƒ intensivierter QS-Prozess
ƒ besondere Sorgfalt zur Vermeidung unakzeptabler Seigerungen
ƒ High Shape Factor Rolling (hoher Verformungsgrad pro Walzstich)
58
DICREST-Produktionsroute im Stahlwerk
Roheisenentschwefelung
BOFKonverter
Argonspülung
Erhitzen
Entgasung
Gießen
O2
CaC 2
Mg
Ar
O2
Ar
Ar/N 2
Ar
Ar
Roheisenentschwefelung
Entphosphorung
Entkohlung
Entstickung
Schlackenoptimierung
Stahlentschwefelung
Temperatureinstellung
Entfernung von:
Kohlenstoff
Schwefel
Stickstoff
Wasserstoff
Reinheitsgrad
Vermeidung von
Sauerstoff- und
Schwefelaufnahme
Analyseeinstellung
59
Verfasser/Dokument
Ziele:
60
Verfasser/Dokument
Einfluss des Ca/S-Verhältnisses auf die CLR-Werte
X65, TMCP, Blechdicke: 21mm, 748 Werte
A516 Gr. 60, Gr. 65, Gr. 70, N, Blechdicke: 8-80 mm, 197 Werte
40
30
20
10
0
0
>
<
0,5
1
1,5
1,5
2
2,5
2,5
3
3,5
3,5
4
4,5
4,5
5
5,5
5,5
6
6,5
6,5
7
7,5
7,5
8
8,5
Verfasser/Dokument
Häufigkeit von CLR > 3% [%]
50
9
Ca/S-Verhältnis
Einfluss des Ca/S-Verhältnisses auf CLR für Bleche mit S-Gehalten < 10 ppm
(HIC-Test: NACE TM 0284-96, Lösung A (pH 3)
61
Zielfenster für Ca- und S-Gehalte für Stähle mit niedrigem S-Gehalt
50
45
Ca/S = 5
Camax = 40 ppm
Ca-Gehalt [ppm]
40
35
30
25
Ca/S = 1,5
20
15
Camin = 10 ppm
10
5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Verfasser/Dokument
Smax = 10 ppm
0
20
S-Gehalt [ppm]
Für Stähle mit niedrigem S-Gehalt (S < 10 ppm) ist ein bestimmtes Ca/SVerhältnis schwer einzustellen und “straft” den Stahlhersteller für das
Entschwefeln
62
Einschlussverteilung für verschiedene Anlagenformen
Kreisbogenanlage
Kreisbogenanlage
Senkrechtanlage
Abstand von der Losseite in %
Losseite
Festseite
63
Verfasser/Dokument
Sauerstoffgehalt in ppm
Senkrechtanlage
Optimierte Produktionsschritte im Walzwerk für DICREST-Bleche
Erwärmen
Walzen
Warmabstapeln
Normalisieren
Anlassen oder
simuliertes S-Glühen
(an Proben)
Metallurg.
Mechanismus
Homogenisierung
High Shape
Factor Rolling
Angepaßte
H-Effusion
Verbesserung
der Mikrostruktur
Optimierung der
Mikrostruktur
64
Verfasser/Dokument
Produktionsschritt
Verfasser/Dokument
Einfluss des High Shape Factor Rolling (Walzen mit hoher Stichabnahme)
65
100 %
> 96%
HIC-resistenter Stahl
80
60
40
~ 75% der Stranglänge
20
0
nichtSauergas
nichtSauergas
Stranglänge
Anfang
Ende
Ergebnisse aus HIC Test nach NACE TM 0284-96 für eine Schmelze als Funktion der Stranglänge
für DICREST 15 Druckbehälterstahl; Testlösung nach TM 0284-96: A (pH3).
66
Verfasser/Dokument
Häufigkeit für CLR (Ø von 9 Schliffen) < 15%
Aspekte der Qualitätssicherung: HIC-Eigenschaften und Stranglänge
Qualitätssicherungssystem für HIC-resistente Stähle
betroffener Bereich
Zusatzprüfung
gesperrt
Zusatzprüfung
Freigabe
Anforderung
Verfasser/Dokument
Erwartete HIC-Ergebnisse
Freigabe
Stranglänge
Beispiel für Abweichungen in der Gießparameterkombination
67
Sauergas
Verfasser/Dokument
Was kann DH anbieten?
68
Dillinger Hütte GTS´ Standardangebot für HIC-resistente Bleche: DICREST
max.
Blechdicke
Testlösung
nach
TM 0284-96
DICREST 5
80 mm
DICREST 10
80 mm
Qualität
DICREST 15 1)
CLR
CTR
CSR
A
(pH 3)
≤5
≤ 1,5
≤ 0,5
A
(pH 3)
≤ 10
≤3
≤1
A
(pH 3)
≤ 15
≤5
≤2
B
(pH 5)
≤ 0,5
≤ 0,1
≤ 0,05
Für DICREST 15 ist die gewünschte Prüflösung bei der Bestellung anzugeben.
CLR =
∑ a ⋅100%
CTR =
W
Bem.:
∑ b ⋅100%
T
CSR =
∑ (a ⋅ b) ⋅100%
W ⋅T
Abnahmekriterien sind definiert als Durchschnitt aller Schliffe aller Proben je Blech
ETC
=
Ausmaß der Querrisse
=
bmax
ELC
=
Ausmaß der Längsrisse
= a max
69
Verfasser/Dokument
1)
150 mm
Abnahmekriterien
Anzahl Schliffe
1
3
9
bzw. 15*
Blechdicke
CLR ≤
CTR ≤
CSR ≤
t ≤ 30mm
15%
5%
0,5%
30mm < t ≤ 40mm
15%
3%
0,5%
40mm < t ≤ 110mm
15%
3%
0,1%
t ≤ 30mm
10%
3%
0,5%
30mm < t ≤ 110mm
10%
2%
0,1%
t ≤ 15mm
5%
1,5%
0,5%
15mm < t ≤ 30mm
5%
1,5%
0,5%
30mm < t ≤ 110mm
5%
1%
0,1%
Verfasser/Dokument
Zusagbare Anforderungsniveaus, die ausserhalb der DICREST
Standardwerte liegen. pH3-Lösung, f(Mittelwerte - Anzahl Schliffe)
* Anzahl der Schliffe nach NACE TM0284-03 für t > 88mm = 15
Anmerkung: Alle anderen Anforderungen auf Anfrage
70
Angeforderte Dicken und Stahlsorten
Requested thicknesses
> 80mm
< 40mm
Nur rund 5% der gesamten DICREST-Tonnage wird in anderen als SA516-Güten bestellt
71
Verfasser/Dokument
40 - 80mm
Pseudo-HIC
Verfasser/Dokument
Blech im Sauergaseinsatz, die nicht
speziell für diesen Einsatzzweck
produziert wurden.
72
Risikobetrachung für HIC und Pseudo-HIC - Bleche
90
HIC-resistent
80
Pseudo-HIC
70
60
50
40
30
20
0
<2
>2≤4
>4≤6
>6≤8
> 8 ≤ 10
> 10 ≤ 20 > 20 ≤ 40
Verfasser/Dokument
10
> 40
Optimierung der CLR-Werte in NACE TM 0284-96, Lösung A durch Anwendung der
speziellen DICREST-Produktionsroute (Stahlsorten: A 516 Gr. 60, 65 und 70;
Blechdicken: 6-80 mm) im Vergleich zu Pseudo HIC-Blechen mit einer Anzahl von
Pseudo-HIC-Maßnahmen
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Verfasser/Dokument
DICREST ex mill and ex stock
Verfasser/Dokument
www.ancoferwaldram.nl
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Specification details of DICREST stock plates (AWS)
ƒ thickness: 8 -80 mm
ƒ grades SA 516 grade 60, 65 or 70
ƒ delivery condition: normalised
ƒ toughness requirements acc. SA20-S5
ƒ HIC testing frequency: per heat on the thinnest and thickest plate
ƒ HIC test per NACE TM0284-2003, solution A (pH3)
ƒ hot tensile test at 400°C
ƒ ultrasonic testing: acc. A578 (ed. 2001) S 2.2
Verfasser/Dokument
ƒ additionally: - conformity in harness and Ni-content to NACE MR0175
- banding check acc. to E 1268 once per heat for
information
ƒ DiME specification is more customized especially for Middle Eastern
market in thickness range from 10 to 50 mm
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Schlussfolgerung
ƒ Sauergaseinsatz nimmt an Bedeutung zu; Bemühungen in Forschung und
Standardisierung gehen weiter.
ƒ HIC-resistente Stähle erfordern eine spezielle Produktionsroute und umfangreiche Erfahrung und Know-How
ƒ Haupt-Ausfallmechanismen sind HIC, SSC (und möglicherweise SOHIC).
ƒ SSC-Vorschriften zur Materialauswahl haben wenig Einfluss auf die
Stahlherstellung. Das Phänomen tritt hauptsächlich in harten WEZ oder hartem
Grundwerkstoff auf. DH-GTS wendet die DICREST-Route an.
Verfasser/Dokument
ƒ SOHIC ist noch weitgehend nicht untersucht. Die meisten bekannten Fehler
sind mit Schäden in der WEZ verbunden; keine geeignete Testmethode;
Forschung geht weiter. Q+T - Stähle weisen möglicherweise Vorteile auf.
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Dillinger Hütte GTS - gut gerüstet für Sauergasanforderungen
ƒ
Produktion 2003:
ƒ
ein Teil von Dillinger Blechen von Lagerhaltern als “Pseudo-HIC” benutzt
HIC-resistente Linepipes aus Dillinger Blechen
1
: mit bescheinigter HIC-Resistenz
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Verfasser/Dokument
LPG-Tanks aus DICREST 15
400.000 t HIC resistente1 Linepipe- und Druckbehälterbleche.