Обезвъглеродяване на галванизирани стоманени тръби: принципи и мерки за противодействие

Обезвъглеродяването, просто казано, е отстраняване на въглерод от повърхността на стоманата.

Стоманата е по същество желязо-въглеродна сплав и съдържанието на въглерод определя здравината и твърдостта на стоманата. Когато стоманените тръби са изложени на среда с висока-температура, въглеродните атоми на повърхността реагират с кислород, водна пара,въглероден диоксид и т.н. в заобикалящата атмосфера, превръщайки се в газове и излизайки, което води до ina значително намаляване на въглеродното съдържание на повърхностния слой в сравнение с вътрешната матрица. Този слой с ниско-въглеродна област се нарича обезвъглеродяващ слой.

Например: Това е като печене на хляб; външната страна изгаря и губи влага, докато вътрешната е все още мека - обезвъглеродяването е, когато "повърхностният слой на стоманата се изгаря и губи своя въглерод".

Обезвъглеродяването на поцинковани стоманени тръби се извършва главно вдва високо{0}}температурни етапа:

Етап 1: Етап на производство на черна тръба (тръба за заваряване/топлинна обработка):

Ако стоманената лента претърпи високо{0}}температурно нагряване преди заваряване или претърпи отгряване/нормализация след заваряване в окислителна атмосфера, ще настъпи обезвъглеродяване.

Етап 2: Етап на отгряване преди горещо поцинковане (най-критичен):
В производствените линии за непрекъснато горещо поцинковане стоманени ленти/стоманени тръби влизат в цинковия съд след преминаване през пещ за отгряване (обикновено при 800-900 градуса), с цел омекотяване на стоманата, елиминиране на напрежението и възстановяване на повърхностния оксиден филм. Ако атмосферата вътре в пещта е неправилно контролирана, тук се получава обезвъглеродяване.

Четири принципа на химична реакция на обезвъглеродяване:

Основна логика:

Колкото по-висока е температурата, толкова по-силна е окислителната атмосфера (повече O₂/CO₂/H₂O) и колкото по-дълго е времето на задържане, толкова по-сериозна е декарбуризацията.Въглеродът дифундира от вътрешността на основния материал към повърхността и след това се „изяжда“ от атмосферата, образувайки градиент на обезвъглеродяване, който постепенно намалява от повърхността към вътрешността.

Допълнителна забележка:

Температурата впроцес на поцинкованесамият (цинк при потапяне, приблизително 450 градуса) е относително нисък и като цяло dне причиняват директно значително обезвъглеродяване. Повечето проблеми с обезвъглеродяването на поцинкованите тръби се коренят в етапите на отгряване или черни тръби преди поцинковане.

1. Ненормален външен вид напокритие

• Повърхността се появява тъмен, сивкав, с неравномерен блясък,и могат да се появят "сиви петна".
• Покритието може да бъде твърде дебел и грубтъй като феритът в обезвъглеродения слой е в изобилие и съдържанието на въглерод е ниско, което води до неконтролиран растеж на слоя желязо-цинкова сплав (интерметален Fe-Zn)
• В тежки случаи покритието ималоша адхезия и се отлепва

2. Намалени механични свойства

• Theповърхностната твърдост намалява(обезвъглероденият слой е основно ферит, който е мек и здрав)
• Theустойчивостта на износване намалява,и е склонен към надраскване по време на употреба
• Якостта на опън и границата на провлачване на повърхността намаляват, което се отразява на общата-носеща способност

3. Характеристики на металографската структура

• Перлитът в обезвъглеродения слой намалява или изчезва, като почти всички са феритни
• От повърхността към сърцевината съдържанието на въглерод се увеличава градиентно
• Пълен обезвъглероден слой + частично обезвъглероден слой (преходна зона)

4. Намалена устойчивост на корозия

• Защитата на цинковия слой в необичайни зони (сиви петна, лющене) не работи
• Електрохимичната активност на самия декарбюризиран слой е различна от тази на основния материал, което води до необичайно корозионно поведение

5. Проблеми с -постобработката

• Декарбюризираният слой е склонен къмнабръчкване и напукванепо време на огъване и разширяване
• Твърдостта на повърхността е недостатъчна по време на обработката на резбата и формата на зъба е неправилна

1. Контролирайте атмосферата на пещта за отгряване (най-важното)

• Използвайте aазот-водород защитна атмосфера(N₂ + 5%~15% H₂), поддържайки aлеко намаляваща среда
• Контролирайте стриктноточка на оросяване(обикновено се изисква под -30 градуса), намалявайки водните пари
• Контролирайте съдържанието на кислород и парциалното налягане на CO₂, за да избегнете окислителна атмосфера,

2. Контролирайте температурата и времето за нагряване

• Докато отговаряте на изискванията за отгряване, опитайте се да намалете температурата(скоростта на обезвъглеродяване нараства експоненциално с температурата)
• Съкратетевреме на задържане при висока-температурараздел за намаляване на въглеродната дифузия и възможностите за реакция

3. Контролирайте суровините и състоянието на повърхността

• Когато купувате стоманени ленти, изисквайте стоманодобивната фабрика дакоконтролирайте дълбочината на обезвъглеродения слой(може да бъде посочено в договора, като например По-малко или равно на 0,05 mm)
• Намалетеоксидна скалавърху стоманената лента, тъй като оксидната скала ще катализира реакцията на обезвъглеродяване
• Избягвайте прекомерното ецване, тъй като прекомерното повърхностно активиране също ще влоши последващото обезвъглеродяване

4. Оптимизирайте предварителната -обработка преди поцинковане

• Използвайте разумен състав на потока (поток), обикновено ZnCl₂ + NH₄Cl, контролирайте pH и концентрацията
• Използвайте подходяща температура на сушене, за да избегнете окисляване на повърхността, преди стоманената тръба да влезе в цинковия съд
   

5. Мониторинг и проверка на процеса

• Използвайте редовнометалографски методиза откриване на дълбочината на декарбюризирания слой (в съответствие със стандарта GB/T 224)
• Наблюдавайте параметрите на атмосферата на пещта за отгряване (точка на оросяване, съдържание на кислород, съдържание на водород) и ги записвайте
• Съсредоточете се върху контролирането на високо{0}}въглеродната стомана (колкото по-високо е съдържанието на въглерод, толкова по-лесно се обезвъглеродява) с по-голямо внимание

В обобщение, обезвъглеродяването е, когато въглеродът на повърхността на стоманата е "изяден" от атмосферата при високи температури.Основната причина се крие в атмосферата и температурния контрол на пещта за отгряване; проявява се като сиво покритие, лоша адхезия и мека повърхност; контрамерките представляват три{0}}подход назащитна атмосфера + контрол на температурата + контрол на суровините.