Entkohlung von verzinkten Stahlrohren: Grundsätze und Gegenmaßnahmen

Entkohlung ist, vereinfacht gesagt, das Entfernung von Kohlenstoff von der Stahloberfläche.

Stahl ist im Wesentlichen eine Eisen-{0}}Kohlenstofflegierung, und der Kohlenstoffgehalt bestimmt die Festigkeit und Härte des Stahls. Wenn Stahlrohre einer Umgebung mit hohen Temperaturen ausgesetzt werden, reagieren die Kohlenstoffatome an der Oberfläche mit Sauerstoff, Wasserdampf uswKohlendioxid usw. gelangen in die umgebende Atmosphäre, werden gasförmig und entweichen, was zna deutliche Reduzierung des Kohlenstoffgehalts auf der Oberflächenschicht im Vergleich zur inneren Matrix. Diese Schicht mit einem kohlenstoffarmen Bereich wird als Entkohlungsschicht bezeichnet.

Zum Beispiel: Es ist wie Brotbacken; die Außenseite verbrennt und verliert Feuchtigkeit, während die Innenseite noch weich ist - Entkohlung liegt vor, wenn die „Die Oberflächenschicht des Stahls verbrennt und verliert seinen Kohlenstoff".

Die Entkohlung von verzinkten Stahlrohren erfolgt hauptsächlich inzwei Hochtemperaturstufen:

Stufe 1: Produktionsstufe für schwarze Rohre (Schweißrohr/Wärmebehandlung):

Wenn das Stahlband vor dem Schweißen einer Hochtemperaturerwärmung oder nach dem Schweißen einer Glüh-/Normalglühbehandlung in einer oxidativen Atmosphäre unterzogen wird, kommt es zu einer Entkohlung.

Stufe 2: Glühphase vor der Feuerverzinkung (am kritischsten):
In Produktionslinien für die kontinuierliche Feuerverzinkung gelangen Stahlbänder/Stahlrohre nach dem Durchlaufen eines Glühofens (normalerweise bei 800–900 Grad) in den Zinkkessel, um den Stahl zu erweichen, Spannungen zu beseitigen und den Oberflächenoxidfilm wiederherzustellen. Wenn die Atmosphäre im Ofen nicht ordnungsgemäß kontrolliert wird, kommt es hier zur Entkohlung.

Vier chemische Reaktionsprinzipien der Entkohlung:

Kernlogik:

Je höher die Temperatur, desto stärker die oxidierende Atmosphäre (mehr O₂/CO₂/H₂O) und je länger die Haltezeit, desto stärker ist die Entkohlung.Kohlenstoff diffundiert aus dem Inneren des Grundmaterials an die Oberfläche und wird dann von der Atmosphäre „aufgefressen“, wodurch ein Entkohlungsgradient entsteht, der von der Oberfläche zum Inneren hin allmählich abnimmt.

Zusätzlicher Hinweis:

Die Temperatur imVerzinkungsprozessselbst (Eintauchzink, etwa 450 Grad) ist relativ niedrig und im Allgemeinen does verursachen nicht direkt eine signifikante Entkohlung. Die meisten Entkohlungsprobleme bei verzinkten Rohren haben ihren Ursprung in der Glüh- oder Schwarzrohrphase vor dem Verzinken.

1. Anormales Aussehen desBeschichtung

• Die Oberfläche erscheint dunkel, gräulich, mit ungleichmäßigem Glanz,und es können „graue Flecken“ auftreten
• Die Beschichtung kann sein zu dick und rauweil das Ferrit in der entkohlten Schicht reichlich vorhanden und der Kohlenstoffgehalt niedrig ist, was zu einem unkontrollierten Wachstum der Eisen-Zink-Legierungsschicht (Fe-Zn intermetallisch) führt.
• In schweren Fällen hat die Beschichtungschlechte Haftung und löst sich ab

2. Verminderte mechanische Eigenschaften

• DerDie Oberflächenhärte nimmt ab(Die entkohlte Schicht besteht hauptsächlich aus Ferrit, das weich und zäh ist)
• Derdie Verschleißfestigkeit nimmt ab,und es ist anfällig für Kratzer während des Gebrauchs
• Die Zugfestigkeit und Streckgrenze an der Oberfläche nehmen ab, was sich auf die Gesamttragfähigkeit auswirkt

3. Eigenschaften der metallografischen Struktur

• Der Perlit in der entkohlten Schicht nimmt ab oder verschwindet, fast alle aus Ferrit
• Von der Oberfläche bis zum Kern nimmt der Kohlenstoffgehalt in einem Gradienten zu
• Vollständig entkohlte Schicht + teilweise entkohlte Schicht (Übergangszone)

4. Reduzierte Korrosionsbeständigkeit

• Der Schutz der Zinkschicht in anormalen Bereichen (graue Flecken, abblätternde Bereiche) versagt
• Die elektrochemische Aktivität der entkohlten Schicht selbst unterscheidet sich vom Grundmaterial, was zu einem abnormalen Korrosionsverhalten führt

5. Post-Verarbeitungsprobleme

• Die entkohlte Schicht ist anfällig fürFalten und Rissebeim Biegen und Dehnen
• Bei der Gewindebearbeitung ist die Oberflächenhärte unzureichend und die Zahnform unregelmäßig

1. Kontrollieren Sie die Atmosphäre des Glühofens (am wichtigsten)

• Verwenden Sie aStickstoff-Wasserstoff-Schutzatmosphäre(N₂ + 5%~15% H₂), Aufrechterhaltung einesleicht reduzierende Umgebung
• Kontrollieren Sie die strengTaupunkt(normalerweise unter -30 Grad erforderlich), reduziert den Wasserdampf
• Kontrollieren Sie den Sauerstoffgehalt und den CO₂-Partialdruck, um eine oxidative Atmosphäre zu vermeiden,

2. Kontrollieren Sie die Heiztemperatur und -zeit

• Versuchen Sie, die Glühanforderungen zu erfüllen die Temperatur senken(die Entkohlungsrate steigt exponentiell mit der Temperatur)
• Verkürzen Sie dieHaltezeit bei hohen-TemperaturenAbschnitt zur Reduzierung der Kohlenstoffdiffusion und der Reaktionsmöglichkeiten

3. Kontrollieren Sie Rohstoffe und Oberflächenzustand

• Beim Kauf von Stahlbändern ist dies vom Stahlwerk zu verlangencoSteuern Sie die Tiefe der entkohlten Schicht(kann im Vertrag festgelegt werden, z. B. kleiner oder gleich 0,05 mm)
• Reduzieren Sie dieOxidschichtauf dem Stahlband, da der Oxidbelag die Entkohlungsreaktion katalysiert
• Vermeiden Sie übermäßiges Beizen, da eine übermäßige Oberflächenaktivierung auch die nachfolgende Entkohlung verschlimmert

4. Optimieren Sie die Vorbehandlung vor dem Verzinken

• Verwenden Sie eine angemessene Zusammensetzung des Flussmittels (Flussmittel), normalerweise ZnCl₂ + NH₄Cl, kontrollieren Sie den pH-Wert und die Konzentration
• Verwenden Sie eine geeignete Trocknungstemperatur, um eine Oberflächenoxidation zu vermeiden, bevor das Stahlrohr in den Zinktopf gelangt
   

5. Prozessüberwachung und -inspektion

• Regelmäßig verwendenmetallographische Methodenzur Erkennung der Tiefe der entkohlten Schicht (gemäß GB/T 224-Standard)
• Überwachen Sie die Atmosphärenparameter des Glühofens (Taupunkt, Sauerstoffgehalt, Wasserstoffgehalt) und zeichnen Sie diese auf
• Konzentrieren Sie sich stärker auf die Kontrolle von kohlenstoffreichem Stahl (je höher der Kohlenstoffgehalt, desto leichter entkohlt er).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Entkohlung der Kohlenstoff auf der Stahloberfläche bei hohen Temperaturen von der Atmosphäre „weggefressen“ wird.Die Ursache liegt in der Atmosphäre und Temperaturführung des Glühofens; es äußert sich in grauer Beschichtung, schlechter Haftung und weicher Oberfläche; Bei den Gegenmaßnahmen handelt es sich um einen dreistufigen AnsatzSchutzatmosphäre + Temperaturkontrolle + Rohstoffkontrolle.