کربن زدایی لوله های فولادی گالوانیزه: اصول و اقدامات متقابل

کربن زدایی، به زبان ساده، این است حذف کربن از سطح فولاد

فولاد اساساً یک آلیاژ کربن-آهن است و محتوای کربن استحکام و سختی فولاد را تعیین می‌کند. هنگامی که لوله های فولادی در معرض محیطی با دمای بالا قرار می گیرند، اتم های کربن روی سطح با اکسیژن، بخار آب و ... واکنش نشان می دهند.دی اکسید آربن و غیره در اتمسفر اطراف به گاز تبدیل شده و فرار می کند و در نتیجه iکاهش قابل توجهی در محتوای کربن در لایه سطحی در مقایسه با ماتریس داخلی. این لایه از ناحیه کم کربن، لایه کربن زدایی نامیده می شود.

مثلاً: مثل پختن نان است; بیرون می‌سوزد و رطوبت را از دست می‌دهد، در حالی که داخل هنوز نرم است - کربن‌زدایی زمانی است که "لایه سطحی فولاد می سوزد و کربن خود را از دست می دهد".

کربن زدایی لوله های فولادی گالوانیزه عمدتاً در آن اتفاق می افتددو مرحله-درجه حرارت بالا:

مرحله 1: مرحله تولید لوله سیاه (لوله جوش / عملیات حرارتی):

اگر نوار فولادی قبل از جوشکاری تحت حرارت{0}درجه حرارت بالا قرار گیرد، یا پس از جوشکاری تحت عملیات بازپخت و نرمال شدن قرار گیرد، در یک فضای اکسیداتیو، کربن زدایی رخ خواهد داد.

مرحله 2: مرحله بازپخت قبل از گالوانیزه گرم (بسیار حیاتی):
در خطوط تولید گالوانیزه گرم پیوسته، نوارهای فولادی/لوله های فولادی پس از عبور از کوره آنیلینگ (معمولاً در دمای 800-900 درجه)، با هدف نرم کردن فولاد، از بین بردن تنش و احیای لایه اکسیدی سطح، وارد دیگ روی می شوند. اگر جو داخل کوره به درستی کنترل نشود، کربن زدایی در اینجا اتفاق می افتد.

چهار اصل واکنش شیمیایی کربن زدایی:

منطق اصلی:

هر چه دما بالاتر باشد، جو اکسید کننده قوی تر است (O2/CO2/H2O بیشتر)، و هر چه زمان نگهداری طولانی تر باشد، کربن زدایی شدیدتر می شود..کربن از داخل ماده پایه به سطح پخش می شود و سپس توسط اتمسفر "خورده" می شود و یک گرادیان کربن زدایی را تشکیل می دهد که به تدریج از سطح به داخل کاهش می یابد.

یادداشت تکمیلی:

درجه حرارت درفرآیند گالوانیزه کردنخود (روی غوطه ور، تقریباً 450 درجه) نسبتاً کم است و به طور کلی dبه طور مستقیم باعث کربن زدایی قابل توجهی نمی شود. بیشتر مشکلات کربن زدایی در لوله های گالوانیزه ریشه در مراحل آنیل یا لوله سیاه قبل از گالوانیزه شدن دارد.

1. ظاهر غیر طبیعی ازپوشش

• سطح ظاهر می شود تیره، خاکستری، با درخشش ناهموار،و "لکه های خاکستری" ممکن است رخ دهد
• پوشش ممکن است باشد خیلی ضخیم و خشنزیرا فریت در لایه کربن زدایی فراوان و محتوای کربن کم است که منجر به رشد کنترل نشده لایه آلیاژ آهن-روی (Fe-بین فلزی روی) می‌شود.
• در موارد شدید، پوشش دارایچسبندگی ضعیف و کنده شدن

2. کاهش خواص مکانیکی

• اینسختی سطح کاهش می یابد(لایه بدون کربن عمدتاً فریت است که نرم و سخت است)
• اینمقاومت در برابر سایش کاهش می یابد،و در حین استفاده مستعد خراشیدن است
• استحکام کششی و استحکام تسلیم در سطح کاهش می‌یابد که بر ظرفیت باربری کلی- تأثیر می‌گذارد.

3. مشخصات ساختار متالوگرافی

• پرلیت در لایه بدون کربوهیدرات کاهش یا ناپدید می شود، تقریباً همه فریت هستند
• از سطح به هسته، محتوای کربن در یک گرادیان افزایش می یابد
• لایه کربن‌زدایی کامل + لایه کربن‌زدایی جزئی (ناحیه انتقال)

4. کاهش مقاومت در برابر خوردگی

• محافظت از لایه روی در نواحی غیر طبیعی (لکه های خاکستری، مناطق لایه برداری) با شکست مواجه می شود
• فعالیت الکتروشیمیایی خود لایه کربوره شده با ماده پایه متفاوت است و در نتیجه رفتار خوردگی غیرعادی ایجاد می کند.

5. ارسال{1}}مشکلات پردازش

• لایه کربوره شده مستعد ابتلا بهچروک شدن و ترک خوردندر طول خم شدن و انبساط
• سختی سطح در طول پردازش نخ کافی نیست و شکل دندان نامنظم است

1. جو کوره آنیلینگ را کنترل کنید (مهمترین)

• استفاده از aاتمسفر محافظ نیتروژن-هیدروژن(N₂ + 5%~15% H2)، حفظ aمحیط کمی کاهش دهنده
• به شدت کنترل کنیدنقطه شبنم(معمولاً زیر 30- درجه مورد نیاز است)، بخار آب را کاهش می دهد
• محتوای اکسیژن و فشار جزئی CO2 را کنترل کنید تا از یک جو اکسیداتیو جلوگیری کنید,

2. کنترل دما و زمان گرمایش

• در حالی که الزامات آنیلینگ را برآورده می کنید، سعی کنید دما را کاهش دهید(نرخ کربن زدایی با دما به طور تصاعدی افزایش می یابد)
• را کوتاه کنیدنگه داشتن زمان در دمای{0}بالابخش برای کاهش انتشار کربن و فرصت های واکنش

3. کنترل مواد خام و وضعیت سطح

• هنگام خرید نوارهای فولادی، به کارخانه فولاد نیاز داریدشرکتعمق لایه دکربوره شده را کنترل کنید(می تواند در قرارداد قید شود، مانند کمتر یا مساوی 0.05 میلی متر)
• را کاهش دهیدمقیاس اکسیدروی نوار فولادی، زیرا مقیاس اکسید واکنش کربورسازی را کاتالیز می کند
• از ترشی بیش از حد خودداری کنید، زیرا فعال شدن بیش از حد سطح نیز باعث تشدید کربن زدایی بعدی می شود.

4. قبل از گالوانیزه کردن، عملیات پیش{1} را بهینه کنید

• از ترکیب معقولی از شار (شار)، معمولاً ZnCl2 + NH4Cl، pH و غلظت را کنترل کنید.
• قبل از اینکه لوله فولادی وارد دیگ روی شود، از دمای خشک کردن مناسب برای جلوگیری از اکسیداسیون سطح استفاده کنید
   

5. نظارت و بازرسی فرآیند

• به طور منظم استفاده کنیدروش های متالوگرافیبرای تشخیص عمق لایه بدون کربن (مطابق با استاندارد GB/T 224)
• پارامترهای جوی کوره بازپخت (نقطه شبنم، محتوای اکسیژن، محتوای هیدروژن) را پایش کرده و آنها را ثبت کنید.
• با توجه بیشتر روی کنترل{0}فولاد با کربن بالا (هرچه محتوای کربن بیشتر باشد، راحت‌تر کربن‌زدایی می‌کند) تمرکز کنید.

به طور خلاصه، کربن زدایی زمانی است که کربن روی سطح فولاد توسط اتمسفر در دماهای بالا "خورده" می شود.علت اصلی در کنترل اتمسفر و دمای کوره آنیلینگ نهفته است; به صورت پوشش خاکستری، چسبندگی ضعیف و سطح نرم ظاهر می شود. اقدامات متقابل یک رویکرد سه-جانبه استحفاظت از جو + کنترل دما + کنترل مواد خام.