Dekarburizacija pocinčanih čeličnih cijevi: principi i protumjere

Dekarburizacija, jednostavno rečeno, je uklanjanje ugljika s površine čelika.

Čelik je u biti legura željeza-ugljika, a sadržaj ugljika određuje čvrstoću i tvrdoću čelika. Kada su čelične cijevi izložene okolini visoke-temperature, atomi ugljika na površini reagiraju s kisikom, vodenom parom, cugljikov dioksid, itd. u okolnoj atmosferi, pretvarajući se u plinove i izlazeći, što rezultira ina značajno smanjenje sadržaja ugljika na površinskom sloju u usporedbi s unutarnjom matricom. Ovaj sloj niske-ugljične površine naziva se sloj dekarburizacije.

Na primjer: Kao da pečete kruh; izvana izgori i gubi vlagu, dok je iznutra još mekano - dekarburizacija je kada "površinski sloj čelika izgara i gubi ugljik".

Dekarburizacija pocinčanih čeličnih cijevi uglavnom se odvija udva stupnja-visoke temperature:

Faza 1: Faza proizvodnje crne cijevi (zavarivanje cijevi/toplinska obrada):

Ako se čelična traka podvrgne visoko{0}}temperaturnom zagrijavanju prije zavarivanja ili podvrgne tretmanu žarenja/normalizacije nakon zavarivanja, u oksidativnoj atmosferi, doći će do dekarburizacije.

Faza 2: Faza žarenja prije vrućeg cinčanja (najkritičnija):
U proizvodnim linijama kontinuiranog vrućeg pocinčavanja, čelične trake/čelične cijevi ulaze u posudu za cink nakon prolaska kroz peć za žarenje (obično na 800-900 stupnjeva), sa svrhom omekšavanja čelika, uklanjanja naprezanja i vraćanja površinskog oksidnog filma. Ako se atmosfera unutar peći nepravilno kontrolira, ovdje dolazi do dekarburizacije.

Četiri načela kemijske reakcije dekarburizacije:

Temeljna logika:

Što je viša temperatura, to je jača oksidirajuća atmosfera (više O₂/CO₂/H₂O), a što je duže vrijeme zadržavanja, to je ozbiljnija dekarburizacija.Ugljik difundira iz unutrašnjosti osnovnog materijala na površinu i zatim ga "pojede" atmosfera, tvoreći gradijent dekarburizacije koji se postupno smanjuje od površine prema unutrašnjosti.

Dodatna napomena:

Temperatura upostupak galvanizacijesam po sebi (imerzioni cink, približno 450 stupnjeva) je relativno nizak, i općenito dne uzrokuju izravno značajnu dekarburizaciju. Većina problema s dekarburizacijom u pocinčanim cijevima ukorijenjena je u fazama žarenja ili crnih cijevi prije pocinčavanja.

1. Abnormalan izgledpremazivanje

• Pojavljuje se površina tamna, sivkasta, neujednačenog sjaja,a mogu se pojaviti i "sive mrlje".
• Premaz može biti predebeo i grubjer je ferit u dekarburiziranom sloju obilan, a sadržaj ugljika nizak, što dovodi do nekontroliranog rasta sloja legure željeza-cinka (intermetalni Fe-Zn)
• U teškim slučajevima, prevlaka imaslabo prianja i ljušti se

2. Smanjena mehanička svojstva

• Thepovršinska tvrdoća se smanjuje(dekarburizirani sloj je uglavnom ferit, koji je mekan i žilav)
• Theotpornost na trošenje se smanjuje,i sklona je grebanju tijekom uporabe
• Vlačna čvrstoća i granica tečenja na površini se smanjuju, što utječe na ukupnu nosivost-opterećenja

3. Značajke metalografske strukture

• Perlit u dekarburiziranom sloju se smanjuje ili nestaje, gotovo svi su feritni
• Od površine prema jezgri, sadržaj ugljika raste u gradijentu
• Potpuni dekarburizirani sloj + djelomično dekarburizirani sloj (prijelazna zona)

4. Smanjena otpornost na koroziju

• Zaštita slojem cinka na abnormalnim područjima (sive mrlje, područja ljuštenja) ne funkcionira
• Elektrokemijska aktivnost samog dekarburiziranog sloja razlikuje se od osnovnog materijala, što rezultira abnormalnim korozijskim ponašanjem

5. Problemi s naknadnom-obradom

• Dekarburizirani sloj sklon jeboranje i pucanjetijekom savijanja i širenja
• Pri obradi navoja površinska tvrdoća je nedovoljna, a oblik zuba je nepravilan

1. Kontrolirajte atmosferu u peći za žarenje (najvažnije)

• Koristite azaštitna atmosfera za dušik-vodik(N₂ + 5%~15% H₂), održavanje ablago reducirajuće okruženje
• Strogo kontrolirajtetočka rosišta(obično je potrebno ispod -30 stupnjeva), smanjujući vodenu paru
• Kontrolirajte sadržaj kisika i parcijalni tlak CO₂ kako biste izbjegli oksidativnu atmosferu,

2. Kontrolirajte temperaturu i vrijeme grijanja

• Dok ispunjavate zahtjeve za žarenje, pokušajte sniziti temperaturu(stopa dekarburizacije eksponencijalno raste s temperaturom)
• Skratitevrijeme držanja na visokoj-temperaturiodjeljak za smanjenje difuzije ugljika i mogućnosti reakcije

3. Kontrolirajte stanje sirovina i površine

• Kada kupujete čelične trake, zahtijevajte od čeličane dacokontrolirati dubinu dekarburiziranog sloja(može biti navedeno u ugovoru, kao što je manje od ili jednako 0,05 mm)
• Smanjiteoksidni kamenacna čeličnoj traci, jer će kamenac oksida katalizirati reakciju dekarburizacije
• Izbjegavajte prekomjerno dekapiranje jer će prekomjerna površinska aktivacija također pogoršati kasniju dekarburizaciju

4. Optimizirajte pred-tretman prije pocinčavanja

• Koristite razumni sastav fluksa (fluksa), obično ZnCl₂ + NH4Cl, kontrolirajte pH i koncentraciju
• Upotrijebite odgovarajuću temperaturu sušenja kako biste izbjegli površinsku oksidaciju prije nego što čelična cijev uđe u posudu s cinkom
   

5. Praćenje i inspekcija procesa

• Redovito koristitimetalografske metodeza otkrivanje dubine dekarburiziranog sloja (u skladu sa standardom GB/T 224)
• Pratiti parametre atmosfere peći za žarenje (rosište, sadržaj kisika, sadržaj vodika) i bilježiti ih
• Usredotočite se na kontrolu-čelika s visokim udjelom ugljika (što je veći sadržaj ugljika, to se lakše razugljičuje) s većom pozornošću

Ukratko, dekarburizacija je kada ugljik na površini čelika "pojede" atmosfera na visokim temperaturama.Glavni uzrok leži u atmosferi i kontroli temperature u peći za žarenje; manifestira se kao siva prevlaka, slabo prianjanje i meka površina; protumjere su-trostrani pristupzaštitna atmosfera + kontrola temperature + kontrola sirovina.