Razogljičenje pocinkanih jeklenih cevi: principi in protiukrepi

Razogljičenje, preprosto povedano, je odstranitev ogljika s površine jekla.

Jeklo je v bistvu zlitina železa-ogljika, vsebnost ogljika pa določa trdnost in trdoto jekla. Ko so jeklene cevi izpostavljene okolju z visoko-temperaturo, ogljikovi atomi na površini reagirajo s kisikom, vodno paro,ogljikov dioksid itd. v okoliški atmosferi, ki se spremeni v pline in uhaja, kar povzroči ina znatno zmanjšanje vsebnosti ogljika na površinski plasti v primerjavi z notranjo matrico. Ta plast z nizko-ogljičnim območjem se imenuje plast za razogljičenje.

Na primer: To je kot peka kruha; zunanja stran se zažge in izgubi vlago, medtem ko je notranjost še mehka - razogljičenje je, ko "površinska plast jekla zgori in izgubi ogljik".

Razogljičenje pocinkanih jeklenih cevi poteka predvsem vdve visoki{0}}temperaturni stopnji:

Faza 1: Faza proizvodnje črne cevi (varjenje cevi/toplotna obdelava):

Če je jekleni trak pred varjenjem podvržen visoko{0}}temperaturnemu segrevanju ali obdelavi z žarjenjem/normalizacijo po varjenju v oksidativni atmosferi, bo prišlo do razogljičenja.

Faza 2: Faza žarjenja pred vročim cinkanjem (najbolj kritična):
V proizvodnih linijah za neprekinjeno vroče cinkanje jekleni trakovi/jeklene cevi vstopajo v cinkov lonec po prehodu skozi žarilno peč (običajno pri 800-900 stopinjah), z namenom mehčanja jekla, odpravljanja napetosti in obnavljanja površinskega oksidnega filma. Če je atmosfera v peči neustrezno nadzorovana, pride tu do razogljičenja.

Štirje principi kemijske reakcije razogljičenja:

Osnovna logika:

Višja kot je temperatura, močnejša je oksidacijska atmosfera (več O₂/CO₂/H₂O) in daljši kot je čas zadrževanja, hujša je razogljičenje.Ogljik difundira iz notranjosti osnovnega materiala na površino in ga nato "požre" atmosfera, tako da tvori gradient razogljičenja, ki se postopoma zmanjšuje od površine proti notranjosti.

Dodatna opomba:

Temperatura vpostopek cinkanjasama (potopni cink, približno 450 stopinj) je relativno nizka in na splošno dne povzroča neposredno znatnega razogljičenja. Večina težav z razogljičenjem v pocinkanih ceveh izvira iz stopenj žarjenja ali črne cevi pred cinkanjem.

1. Nenormalen videzpremazovanje

• Pojavi se površina temno, sivkasto, z neenakomernim leskom,in lahko se pojavijo "sive lise".
• Prevleka je lahko preveč debela in grobaker je ferita v razogljičeni plasti veliko in je vsebnost ogljika nizka, kar vodi do nenadzorovane rasti železove-plasti cinkove zlitine (intermetalni Fe-Zn)
• V hujših primerih ima oblogaslab oprijem in se lušči

2. Zmanjšane mehanske lastnosti

• Thepovršinska trdota se zmanjša(razogljičena plast je večinoma ferit, ki je mehak in žilav)
• Theodpornost proti obrabi se zmanjša,in je nagnjen k praskam med uporabo
• Natezna trdnost in meja tečenja na površini se zmanjšata, kar vpliva na celotno-nosilnost

3. Značilnosti metalografske strukture

• Perlit v razogljičeni plasti se zmanjša ali izgine, skoraj vsi so feritni
• Od površine do jedra se vsebnost ogljika postopoma povečuje
• Popolna razogljičena plast + delno razogljičena plast (prehodno območje)

4. Zmanjšana odpornost proti koroziji

• Zaščita s plastjo cinka na neobičajnih območjih (sive lise, območja luščenja) ne uspe
• Elektrokemična aktivnost same razogljičene plasti se razlikuje od osnovnega materiala, kar povzroči nenormalno korozijsko obnašanje

5. Težave-pri naknadni obdelavi

• Razogljičena plast je nagnjena kgubanje in razpokanjemed upogibanjem in raztezanjem
• Površinska trdota med obdelavo navojev je nezadostna, oblika zob je nepravilna

1. Nadzirajte atmosfero žarilne peči (najbolj ključno)

• Uporabite azaščitna atmosfera za dušik-vodik(N₂ + 5%~15% H₂), ohranjanje anekoliko reducirajoče okolje
• Strogo nadzorujterosišče(običajno zahtevano pod -30 stopinj), zmanjšanje vodne pare
• Nadzorujte vsebnost kisika in parcialni tlak CO₂, da preprečite oksidativno atmosfero,

2. Nadzor temperature in časa ogrevanja

• Medtem ko izpolnjujete zahteve za žarjenje, poskusite znižajte temperaturo(stopnja razogljičenja eksponentno narašča s temperaturo)
• Skrajšajtečas zadrževanja pri visoki-temperaturirazdelek za zmanjšanje difuzije ogljika in reakcijskih možnosti

3. Nadzor surovin in površinskega stanja

• Pri nakupu jeklenih trakov zahtevajte, da jeklarnaconadzor globine razogljičene plasti(lahko je določeno v pogodbi, na primer manj kot ali enako 0,05 mm)
• Zmanjšajteoksidna lestvicana jeklenem traku, saj bo oksidni kamen kataliziral reakcijo razogljičenja
• Izogibajte se pretiranemu luženju, saj bo prekomerna površinska aktivacija poslabšala tudi poznejše razogljičenje

4. Optimizirajte predob-pripravo pred cinkanjem

• Uporabite razumno sestavo toka (fluksa), običajno ZnCl₂ + NH₄Cl, nadzorujte pH in koncentracijo
• Uporabite ustrezno temperaturo sušenja, da se izognete površinski oksidaciji, preden jeklena cev vstopi v cink
   

5. Spremljanje in pregledovanje procesa

• Redno uporabljajtemetalografske metodeza zaznavanje globine razogljičene plasti (v skladu s standardom GB/T 224)
• Spremljajte atmosferske parametre kalilne peči (rosišče, vsebnost kisika, vsebnost vodika) in jih beležite.
• Osredotočite se na nadzorovanje visoko{0}}ogljičnega jekla (višja kot je vsebnost ogljika, lažje se razogljiči) z večjo pozornostjo

Če povzamemo, razogljičenje je, ko ogljik na površini jekla "požre" atmosfera pri visokih temperaturah.Glavni vzrok je v atmosferi in nadzoru temperature kalilne peči; kaže se kot siv nanos, slaba oprijemljivost in mehka površina; protiukrepi so tri{0}}delovni pristopzaščitna atmosfera + nadzor temperature + nadzor surovin.