Декарбонизација поцинкованих челичних цеви: принципи и противмере

Декарбонизација, једноставно речено, је уклањање угљеника са површине челика.

Челик је у суштини легура гвожђа{0}}угљеника, а садржај угљеника одређује чврстоћу и тврдоћу челика. Када су челичне цеви изложене високој{2}}температури, атоми угљеника на површини реагују са кисеоником, воденом паром, цугљен-диоксид, итд. у околној атмосфери, претварајући се у гасове и излазећи, резултирајућина значајно смањење садржаја угљеника на површинском слоју у поређењу са унутрашњим матриксом. Овај слој са мало-угљеничним површинама назива се слој декарбонизације.

На пример: То је као печење хлеба; споља изгоре и губи влагу, док је унутрашњост још мека - разугљичење је када се "површински слој челика сагорева и губи угљеник".

Декарбонизација поцинкованих челичних цеви се углавном дешава удва степена-високе температуре:

Фаза 1: Фаза производње црне цеви (цев за заваривање/термичка обрада):

Ако се челична трака подвргне високо-загревању пре заваривања или се подвргне третману жарења/нормализације након заваривања, у оксидативној атмосфери, доћи ће до разугљиковања.

Фаза 2: Фаза жарења пре топлог цинковања (најкритичније):
У континуираним производним линијама за топло цинковање, челичне траке/челичне цеви улазе у лонац цинка након проласка кроз пећ за жарење (обично на 800-900 степени), са циљем омекшавања челика, елиминисања напрезања и обнављања површинског оксидног филма. Ако је атмосфера унутар пећи непрописно контролисана, долази до декарбонизације.

Четири принципа хемијске реакције декарбонизације:

Основна логика:

Што је температура виша, оксидациона атмосфера је јача (више О₂/ЦО₂/Х₂О), а што је дуже време задржавања, то је интензивнија декарбонизација.Угљеник дифундује из унутрашњости основног материјала до површине, а затим га "поједе" атмосфера, формирајући градијент декарбонизације који се постепено смањује од површине ка унутрашњости.

Додатна напомена:

Температура упроцес галванизацијесам (имерзиони цинк, приближно 450 степени) је релативно низак, и генерално до не изазивају директно значајну разугљичење. Већина проблема са декарбонизацијом у поцинкованим цевима је укорењена у фазама жарења или црне цеви пре цинковања.

1. Ненормалан изгледпремазивање

• Појављује се површина тамна, сивкаста, неуједначеног сјаја,а могу се појавити и „сиве мрље“.
• Премаз може бити прегуста и грубајер је ферит у декарбозираном слоју у изобиљу, а садржај угљеника низак, што доводи до неконтролисаног раста слоја легуре гвожђа-цинка (Фе-Зн интерметални)
• У тешким случајевима, премаз имаслабо приањање и љушти се

2. Смањена механичка својства

• Тхеповршинска тврдоћа се смањује(декарбонизовани слој је углавном ферит, који је мекан и жилав)
• Тхеотпорност на хабање се смањује,и склона је гребању током употребе
• Затезна чврстоћа и граница течења на површини се смањују, што утиче на укупну{0}}носивост

3. Карактеристике металографске структуре

• Перлит у декарбозираном слоју се смањује или нестаје, скоро сви су феритни
• Од површине до језгра, садржај угљеника расте у градијенту
• Комплетан декарбонизовани слој + Делимично разугљенични слој (прелазна зона)

4. Смањена отпорност на корозију

• Заштита слоја цинка у абнормалним областима (сиве мрље, области љуштења) не успева
• Електрохемијска активност самог разугљиченог слоја се разликује од основног материјала, што доводи до абнормалног понашања корозије

5. Проблеми са накнадном обрадом

• Декарбонизовани слој је склонгужвање и пуцањеприликом савијања и ширења
• Површинска тврдоћа при обради навоја је недовољна, а облик зубаца је неправилан

1. Контролишите атмосферу у пећи за жарење (најважније)

• Користите аазот-водоник заштитна атмосфера(Н₂ + 5%~15% Х₂), одржавајући аблаго редукујуће окружење
• Строго контролишитетачка росе(обично је потребно испод -30 степени), смањујући водену пару
• Контролишите садржај кисеоника и парцијални притисак ЦО₂ да бисте избегли оксидативну атмосферу,

2. Контролишите температуру и време грејања

• Док испуњавате услове за жарење, покушајте да снизити температуру(стопа декарбонизације експоненцијално расте са температуром)
• Скратитевреме држања на високој{0}температуриодељак за смањење могућности дифузије угљеника и реакције

3. Контролисати сировине и стање површине

• Када купујете челичне траке, захтевајте од челичане дацоконтролишите дубину декарбозираног слоја(може бити предвиђено у уговору, као што је мање од или једнако 0,05 мм)
• Смањитеоксидна скалана челичној траци, пошто ће оксидна скала катализирати реакцију декарбонизације
• Избегавајте прекомерно кисељење, јер ће прекомерна површинска активација такође погоршати накнадну декарбонизацију

4. Оптимизујте пред{1}}третман пре цинковања

• Користите разуман састав флукса (флукса), обично ЗнЦл₂ + НХ₄Цл, контролишите пХ и концентрацију
• Користите одговарајућу температуру сушења да бисте избегли површинску оксидацију пре него што челична цев уђе у посуду за цинк
   

5. Праћење и инспекција процеса

• Редовно користитиметалографске методеда открије дубину декарбозираног слоја (у складу са ГБ/Т 224 стандардом)
• Пратите параметре атмосфере у пећи за жарење (тачка росе, садржај кисеоника, садржај водоника) и забележите их
• Усредсредите се на контролу високо{0}}угљеничног челика (што је већи садржај угљеника, лакше се разугљиче) са већом пажњом

Укратко, декарбонизација је када се угљеник на површини челика "поједе" атмосфером на високим температурама.Основни узрок лежи у атмосфери и контроли температуре пећи за жарење; манифестује се као сиви премаз, слабо приањање и мекана површина; противмере су троструки{0}}приступ одзаштита атмосфере + контрола температуре + контрола сировина.