Odwęglanie rur stalowych ocynkowanych: zasady i środki zaradcze

Odwęglenie, mówiąc najprościej, to usuwanie węgla z powierzchni stali.

Stal jest zasadniczo stopem żelaza-i węgla, a zawartość węgla określa wytrzymałość i twardość stali. Kiedy rury stalowe są wystawione na działanie środowiska-o wysokiej temperaturze, atomy węgla na powierzchni reagują z tlenem, parą wodną, ​​cdwutlenek węgla itp. w otaczającej atmosferze, zamieniając się w gazy i ulatniając się, w wyniku czego m.inna znaczne zmniejszenie zawartości węgla w warstwie wierzchniej w stosunku do osnowy wewnętrznej. Ta warstwa obszaru o niskiej-emisyjności nazywana jest warstwą odwęglania.

Na przykład: To jak pieczenie chleba; strona zewnętrzna ulega spaleniu i utracie wilgoci, natomiast wnętrze jest nadal miękkie. - odwęglanie następuje, gdy „wierzchnia warstwa stali spala się i traci węgiel".

Odwęglanie rur stalowych ocynkowanych odbywa się głównie wdwa etapy-wysokotemperaturowe:

Etap 1: Etap produkcji rury czarnej (spawanie rury/obróbka cieplna):

Jeśli taśma stalowa zostanie poddana-nagrzewaniu w wysokiej temperaturze przed spawaniem lub zostanie poddana obróbce wyżarzania/normalizowania po spawaniu, w atmosferze utleniającej, nastąpi odwęglenie.

Etap 2: Etap wyżarzania przed cynkowaniem ogniowym (najbardziej krytyczny):
Na liniach produkcyjnych do ciągłego cynkowania ogniowego taśmy stalowe/rury stalowe wchodzą do garnka cynkowego po przejściu przez piec do wyżarzania (zwykle w temperaturze 800–900 stopni) w celu zmiękczenia stali, wyeliminowania naprężeń i przywrócenia powierzchniowej warstwy tlenku. Jeśli atmosfera wewnątrz pieca nie jest odpowiednio kontrolowana, następuje tutaj odwęglenie.

Cztery zasady reakcji chemicznej odwęglenia:

Rdzeń logiki:

Im wyższa temperatura, tym silniejsza atmosfera utleniająca (więcej O₂/CO₂/H₂O) i im dłuższy czas przetrzymywania, tym silniejsze odwęglanie.Węgiel dyfunduje z wnętrza materiału bazowego na powierzchnię, a następnie jest „pochłaniany” przez atmosferę, tworząc gradient odwęglenia, który stopniowo maleje od powierzchni do wnętrza.

Dodatkowa uwaga:

Temperatura wproces cynkowaniasam w sobie (cynk zanurzeniowy, około 450 stopni) jest stosunkowo niski i ogólnie does nie powodują bezpośrednio znaczącego odwęglenia. Większość problemów z odwęglaniem rur ocynkowanych ma swoje źródło w etapach wyżarzania lub czernienia rur przed cynkowaniem.

1. Nienormalny wyglądpowłoka

• Pojawia się powierzchnia ciemny, szarawy, o nierównym połysku,i mogą pojawić się „szare plamy”.
• Powłoka może być zbyt gruby i szorstkiponieważ ferryt w warstwie odwęglonej jest obfity, a zawartość węgla niska, co prowadzi do niekontrolowanego wzrostu warstwy stopu żelaza-cynku (międzymetaliczny Fe-Zn)
• W ciężkich przypadkach powłoka masłaba przyczepność i odkleja się

2. Obniżone właściwości mechaniczne

• Thetwardość powierzchni maleje(warstwa odwęglona składa się głównie z ferrytu, który jest miękki i wytrzymały)
• Thezmniejsza się odporność na zużycie,i jest podatny na zarysowania podczas użytkowania
• Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności na powierzchni zmniejszają się, co wpływa na ogólną nośność-

3. Charakterystyka struktury metalograficznej

• Perlit w warstwie odwęglonej zmniejsza się lub zanika, prawie wszystkie są ferrytowe
• Od powierzchni do rdzenia zawartość węgla wzrasta stopniowo
• Całkowita warstwa odwęglona + Częściowa warstwa odwęglona (strefa przejściowa)

4. Zmniejszona odporność na korozję

• Ochrona warstwy cynku w obszarach nieprawidłowych (szare plamy, obszary złuszczania) nie działa
• Aktywność elektrochemiczna samej odwęglonej warstwy różni się od aktywności materiału podstawowego, co powoduje nieprawidłowe zachowanie się korozji

5. Problemy-po przetworzeniu

• Warstwa odwęglona jest podatna namarszczenie i pękaniepodczas zginania i rozszerzania
• Twardość powierzchni podczas obróbki gwintu jest niewystarczająca, a kształt zęba jest nieregularny

1. Kontroluj atmosferę pieca do wyżarzania (najważniejsze)

• Użyjazot-wodorowa atmosfera ochronna(N₂ + 5%~15% H₂), utrzymując alekko redukujące środowisko
• Ściśle kontrolujpunkt rosy(zwykle wymagane poniżej -30 stopni), redukując parę wodną
• Kontroluj zawartość tlenu i ciśnienie cząstkowe CO₂, aby uniknąć atmosfery utleniającej,

2. Kontroluj temperaturę i czas ogrzewania

• Spełniając wymagania dotyczące wyżarzania, spróbuj obniżyć temperaturę(szybkość odwęglania rośnie wykładniczo wraz z temperaturą)
• Skróćutrzymywania czasu w wysokiej-temperaturzesekcja mająca na celu ograniczenie możliwości dyfuzji węgla i reakcji

3. Kontroluj surowce i stan powierzchni

• Kupując taśmy stalowe, wymagaj od huty staliwspółkontrolować głębokość warstwy odwęglonej(można określić w umowie, na przykład mniejsze lub równe 0,05 mm)
• Zmniejszskala tlenkowana taśmie stalowej, ponieważ kamień tlenkowy będzie katalizować reakcję odwęglenia
• Unikaj nadmiernego wytrawiania, ponieważ nadmierna aktywacja powierzchni również zaostrzy późniejsze odwęglenie

4. Zoptymalizuj-obróbkę wstępną przed cynkowaniem

• Zastosuj rozsądny skład topnika (topnika), zwykle ZnCl₂ + NH₄Cl, kontroluj pH i stężenie
• Zastosuj odpowiednią temperaturę suszenia, aby uniknąć utleniania powierzchni, zanim rura stalowa wejdzie do zbiornika cynkowego
   

5. Monitorowanie i kontrola procesu

• Regularnie używajmetody metalograficznedo wykrywania głębokości warstwy odwęglonej (zgodnie z normą GB/T 224)
• Monitoruj parametry atmosfery pieca do wyżarzania (punkt rosy, zawartość tlenu, zawartość wodoru) i zapisuj je
• Skoncentruj się na kontrolowaniu stali-wysokowęglowej (im wyższa zawartość węgla, tym łatwiej się odwęgla) z większą uwagą

Podsumowując, odwęglanie ma miejsce wtedy, gdy węgiel znajdujący się na powierzchni stali jest „zjadany” przez atmosferę w wysokich temperaturach.Podstawową przyczyną jest atmosfera i kontrola temperatury pieca do wyżarzania; objawia się szarym nalotem, słabą przyczepnością i miękką powierzchnią; środki zaradcze obejmują trzy-podejścieatmosfera ochronna + kontrola temperatury + kontrola surowców.