Galvanizli Çelik Boru Dekarbürizasyonu: İlkeler ve Karşı Önlemler

Basitçe söylemek gerekirse, dekarbürizasyon karbonun çelik yüzeyinden uzaklaştırılması.

Çelik esas itibarıyla bir demir-karbon alaşımıdır ve karbon içeriği çeliğin gücünü ve sertliğini belirler. Çelik borular yüksek-sıcaklıktaki bir ortama maruz kaldığında yüzeydeki karbon atomları oksijen, su buharı, karbon ile reaksiyona girer.Çevredeki atmosferde arbondioksit vb. gazlara dönüşerek kaçar ve bunun sonucundaiç matrisle karşılaştırıldığında yüzey katmanındaki karbon içeriğinde önemli bir azalma. Bu düşük-karbonlu alan katmanına dekarbürizasyon katmanı adı verilir.

Örneğin: Ekmek pişirmek gibidir; dış kısım yanar ve nemi kaybeder, iç kısım ise hala yumuşaktır - dekarbürizasyon "çeliğin yüzey tabakası yanarak karbonunu kaybeder".

Galvanizli çelik boruların dekarbürizasyonu esas olarak şu şekilde gerçekleşir:iki yüksek-sıcaklık aşaması:

Aşama 1: Siyah boru üretim aşaması (kaynak borusu/ısıl işlem):

Çelik şerit kaynaktan önce yüksek- sıcaklıkta ısıtmaya tabi tutulursa veya kaynak sonrasında oksitleyici bir atmosferde tavlama/normalleştirme işlemine tabi tutulursa, dekarbürizasyon meydana gelecektir.

Aşama 2: Sıcak galvanizleme öncesi tavlama aşaması (en kritik):
Sürekli sıcak galvanizleme üretim hatlarında, çeliği yumuşatmak, stresi ortadan kaldırmak ve yüzey oksit filmini eski haline getirmek amacıyla çelik şeritler/çelik borular bir tavlama fırınından (genellikle 800-900 derecede) geçtikten sonra çinko potaya girer. Fırın içindeki atmosfer uygun şekilde kontrol edilmezse burada dekarbürizasyon meydana gelir.

Dekarbürizasyonun dört kimyasal reaksiyon prensibi:

Çekirdek mantık:

Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, oksitleyici atmosfer o kadar güçlü olur (daha fazla O₂/CO₂/H₂O) ve bekletme süresi ne kadar uzun olursa dekarbürizasyon o kadar şiddetli olur.Karbon, temel malzemenin iç kısmından yüzeye yayılır ve daha sonra atmosfer tarafından "yenilir", böylece yüzeyden içeriye doğru giderek azalan bir dekarbürizasyon eğimi oluşur.

Ek not:

İçindeki sıcaklıkgalvanizleme işlemikendisi (daldırma çinkosu, yaklaşık 450 derece) nispeten düşüktür ve genellikle ddoğrudan önemli dekarburizasyona neden olmaz. Galvanizli borulardaki dekarbürizasyon sorunlarının çoğu, galvanizleme öncesi tavlama veya siyah boru aşamalarından kaynaklanmaktadır.

1. Anormal görünümkaplama

• Yüzey görünür koyu, grimsi, düzensiz parlaklıkta,ve "gri noktalar" oluşabilir
• Kaplama olabilir çok kalın ve kabaçünkü dekarbürize katmandaki ferrit bol ve karbon içeriği düşük, bu da demir-çinko alaşımı katmanının (Fe-Zn intermetalik) kontrolsüz büyümesine yol açıyor
• Ağır vakalarda kaplamazayıf yapışma ve soyulma

2. Azalan mekanik özellikler

• yüzey sertliği azalır(Karbürsüzleştirilmiş katman çoğunlukla yumuşak ve sert olan ferrittir)
• aşınma direnci azalır,ve kullanım sırasında çizilmeye eğilimlidir
• Yüzeydeki çekme mukavemeti ve akma mukavemeti azalarak genel yük-taşıma kapasitesini etkiler

3. Metalografik yapının özellikleri

• Dekarbürize katmandaki perlit azalır veya kaybolurneredeyse tamamı ferrittir
• Yüzeyden çekirdeğe doğru karbon içeriği bir gradyanla artar
• Komple karbonsuzlaştırılmış katman + Kısmi karbonsuzlaştırılmış katman (geçiş bölgesi)

4. Azaltılmış korozyon direnci

• Anormal bölgelerde (gri lekeler, soyulma alanları) çinko tabakasının korunması başarısız olur
• Karbonsuzlaştırılmış tabakanın kendisinin elektrokimyasal aktivitesi ana malzemeden farklıdır, bu da anormal korozyon davranışına neden olur

5. İşlem sonrası-sorunlar

• Dekarburize katman eğilimlidirkırışma ve çatlamabükülme ve genişleme sırasında
• Diş işleme sırasında yüzey sertliği yetersiz, diş şekli düzensiz

1. Tavlama fırınının atmosferini kontrol edin (en önemlisi)

• Bir kullanınnitrojen-hidrojen koruyucu atmosfer(N₂ + 5%~%15 H₂),ortamı biraz azaltıyor
• Kesinlikle kontrol edinçiğ noktası(genellikle -30 derecenin altında gereklidir), su buharını azaltır
• Oksidatif bir atmosferden kaçınmak için oksijen içeriğini ve CO₂ kısmi basıncını kontrol edin,

2. Isıtma sıcaklığını ve süresini kontrol edin

• Tavlama gereksinimlerini karşılarken, sıcaklığı düşür(dekarburizasyon oranı sıcaklıkla birlikte katlanarak artar)
• Kısaltyüksek sıcaklıkta-bekleme süresiKarbon difüzyonunu ve reaksiyon fırsatlarını azaltmaya yönelik bölüm

3. Hammaddeleri ve yüzey durumunu kontrol edin

• Çelik şerit satın alırken çelik fabrikasınınortakdekarbonize tabakanın derinliğini kontrol edin(Sözleşmede 0,05 mm'den az veya eşit gibi belirtilebilir)
• azaltınoksit ölçeğioksit tabakası dekarbürizasyon reaksiyonunu katalize edeceğinden çelik şerit üzerinde
• Aşırı yüzey aktivasyonu aynı zamanda sonraki dekarbürizasyonu da şiddetlendireceğinden aşırı dekapajdan kaçının.

4. Galvanizleme öncesinde-ön işlemi optimize edin

• Akının (akı) makul bir bileşimini (genellikle ZnCl₂ + NH₄Cl) kullanın, pH'ı ve konsantrasyonu kontrol edin
• Çelik boru çinko kaba girmeden önce yüzeyin oksidasyonunu önlemek için uygun bir kurutma sıcaklığı kullanın.
   

5. Proses izleme ve inceleme

• Düzenli olarak kullanınmetalografik yöntemlerdekarbürize katmanın derinliğini tespit etmek için (GB/T 224 standardına uygun olarak)
• Tavlama fırınının atmosfer parametrelerini (çiğ noktası, oksijen içeriği, hidrojen içeriği) izleyin ve kaydedin
• Yüksek-karbonlu çeliği (karbon içeriği ne kadar yüksek olursa karbondan arındırılması o kadar kolay olur) daha dikkatli bir şekilde kontrol etmeye odaklanın

Özetle, dekarburizasyon, çeliğin yüzeyindeki karbonun yüksek sıcaklıklarda atmosfer tarafından "yenilmesi"dir.Temel neden tavlama fırınının atmosferinde ve sıcaklık kontrolünde yatmaktadır.; gri kaplama, zayıf yapışma ve yumuşak yüzey olarak kendini gösterir; karşı önlemler üç yönlü-bir yaklaşımdır:atmosferin korunması + sıcaklık kontrolü + hammadde kontrolü.