Galvanoidun teräsputkien hiilenpoisto: periaatteet ja vastatoimenpiteet

Hiilenpoisto on yksinkertaisesti sanottuna hiilen poistaminen teräksen pinnalta.

Teräs on pohjimmiltaan rauta{0}}hiiliseos, ja hiilipitoisuus määrää teräksen lujuuden ja kovuuden. Kun teräsputket altistetaan korkealle-lämpöiselle ympäristölle, pinnalla olevat hiiliatomit reagoivat hapen, vesihöyryn, c.hiilidioksidi ym. ympäröivässä ilmakehässä, muuttuen kaasuiksi ja karkaa, jolloin seurauksena on ina pintakerroksen hiilipitoisuuden merkittävä väheneminen verrattuna sisäiseen matriisiin. Tätä vähähiilisen alueen-kerrosta kutsutaan hiilenpoistokerrokseksi.

Esimerkiksi: Se on kuin leivän leipominen; ulkopuoli palaa ja menettää kosteutta, kun taas sisäpuoli on vielä pehmeää - hiilenpoisto tapahtuu, kun "teräksen pintakerros palaa ja menettää hiilensä".

Galvanoitujen teräsputkien hiilenpoisto tapahtuu pääasiassakaksi korkean lämpötilan{0}}vaihetta:

Vaihe 1: Mustan putken valmistusvaihe (hitsausputki/lämpökäsittely):

Jos teräsnauhaa kuumennetaan korkeassa-lämpötilassa ennen hitsausta tai hehkutetaan/normalisoidaan hitsauksen jälkeen hapettavassa ilmakehässä, tapahtuu hiilenpoisto.

Vaihe 2: Hehkutusvaihe ennen kuumasinkitystä (kriittisin):
Jatkuvassa kuumasinkitystuotantolinjoissa teräsnauhat/teräsputket tulevat sinkkiastiaan hehkutusuunin läpi kulkemisen jälkeen (yleensä 800-900 asteessa) tarkoituksena pehmentää terästä, poistaa jännitystä ja palauttaa pinnan oksidikalvo. Jos uunin sisäilmaa säädellään väärin, hiilenpoisto tapahtuu tässä.

Hiilenpoiston neljä kemiallisen reaktion periaatetta:

Ydin logiikka:

Mitä korkeampi lämpötila, sitä vahvempi hapettava ilmakehä (enemmän O2/CO₂/H2O) ja mitä pidempi pitoaika, sitä ankarampi hiilenpoisto on.Hiili diffundoituu pohjamateriaalin sisältä pintaan ja sitten ilmakehä "syö" sen muodostaen hiilenpoistogradientin, joka vähenee vähitellen pinnasta sisäpuolelle.

Lisähuomautus:

Lämpötila sisällägalvanointiprosessiitse (upotussinkki, noin 450 astetta) on suhteellisen alhainen ja yleensä deivät suoraan aiheuta merkittävää hiilenpoistoa. Useimmat galvanoitujen putkien hiilenpoisto-ongelmat juontavat juurensa hehkutusvaiheessa tai mustassa putkessa ennen galvanointia.

1. Epänormaali ulkonäköpinnoite

• Pinta näkyy tumma, harmahtava, epätasainen kiilto,ja "harmaita pisteitä" voi esiintyä
• Pinnoite voi olla liian paksu ja karkeakoska ferriittiä hiilenpoistokerroksessa on runsaasti ja hiilipitoisuus on alhainen, mikä johtaa rauta{0}}sinkkiseoskerroksen (Fe-Zn intermetallic) hallitsemattomaan kasvuun
• Vaikeissa tapauksissa pinnoitteella onhuono tarttuvuus ja irtoaminen

2. Heikentyneet mekaaniset ominaisuudet

• Thepinnan kovuus laskee(hiilenpoistettu kerros on pääasiassa ferriittiä, joka on pehmeää ja sitkeää)
• Thekulutuskestävyys heikkenee,ja se on herkkä naarmuuntumaan käytön aikana
• Vetolujuus ja myötölujuus pinnalla heikkenevät, mikä vaikuttaa kokonaiskuorman{0}}kantokykyyn

3. Metallografisen rakenteen ominaisuudet

• Hiilenpoistokerroksen perliitti vähenee tai katoaa, melkein kaikki ovat ferriittiä
• Pinnasta ytimeen hiilipitoisuus kasvaa gradientissa
• Täydellinen hiilenpoistokerros + osittainen hiilenpoistokerros (siirtymäalue)

4. Alennettu korroosionkestävyys

• Sinkkikerroksen suojaus epänormaaleilla alueilla (harmaat täplät, hilseilevät alueet) epäonnistuu
• Itse hiilenpoistokerroksen sähkökemiallinen aktiivisuus eroaa perusmateriaalista, mikä johtaa epänormaaliin korroosiokäyttäytymiseen

5. Jälkikäsittelyongelmat-

• Hiilenpoistettu kerros on altisrypistymistä ja halkeiluataivutuksen ja laajenemisen aikana
• Pintakovuus on riittämätön kierteen käsittelyssä ja hampaan muoto on epäsäännöllinen

1. Hallitse hehkutusuunin ilmaa (tärkein)

• Käytä atyppi-vetyä suojaava ilmakehä(N₂ + 5% ~ 15 % H₂), säilyttäen ahieman heikentävä ympäristö
• Hallitse tiukastikastepiste(tavallisesti vaaditaan alle -30 astetta), vähentää vesihöyryä
• Säädä happipitoisuutta ja CO₂:n osapainetta välttääksesi hapettavan ilmakehän,

2. Säädä lämmityslämpötilaa ja -aikaa

• Yritä samalla täyttää hehkutusvaatimukset laske lämpötilaa(hiilenpoistonopeus kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan myötä)
• Lyhennäpitoaika korkeassa-lämpötilassahiilen diffuusio- ja reaktiomahdollisuuksien vähentämiseksi

3. Valvo raaka-aineita ja pinnan kuntoa

• Kun ostat teräsnauhoja, vaadi terästehtaaltacontroll decarburized kerroksen syvyyttä(voidaan määrätä sopimuksessa, kuten pienempi tai yhtä suuri kuin 0,05 mm)
• Vähennäoksidiasteikkoteräsnauhalla, koska oksidihilse katalysoi hiilenpoistoreaktiota
• Vältä liiallista peittausta, sillä liiallinen pinnan aktivointi pahentaa myös myöhempää hiilenpoistoa

4. Optimoi esikäsittely ennen galvanointia

• Käytä kohtuullista juoksutteen koostumusta, yleensä ZnCl₂ + NH4Cl, kontrolloi pH:ta ja pitoisuutta
• Käytä sopivaa kuivauslämpötilaa pinnan hapettumisen välttämiseksi ennen kuin teräsputki menee sinkkiastiaan
   

5. Prosessin seuranta ja tarkastus

• Käytä säännöllisestimetallografiset menetelmätilmaista hiilenpoistokerroksen syvyyttä (GB/T 224 -standardin mukaisesti)
• Tarkkaile hehkutusuunin ilmakehän parametreja (kastepiste, happipitoisuus, vetypitoisuus) ja tallenna ne
• Keskity korkean{0}}hiiliteräksen hallintaan (mitä korkeampi hiilipitoisuus, sitä helpompi se poistaa hiiltä) kiinnittäen enemmän huomiota

Yhteenvetona voidaan todeta, että hiilenpoisto tarkoittaa sitä, että ilmakehä "syö pois" teräksen pinnalla olevan hiilen korkeissa lämpötiloissa.Perimmäinen syy on hehkutusuunin ilmakehän ja lämpötilan säätö; se ilmenee harmaana pinnoitteena, huonona adheesiona ja pehmeänä pinnana; vastatoimet ovat kolmiosaisia{0}}lähestymistapojasuojaava ilmapiiri + lämpötilan säätö + raaka-aineiden hallinta.