Descarburación de tubos de acero galvanizado: principios y contramedidas

La descarburación, en pocas palabras, es la Eliminación de carbono de la superficie del acero.

El acero es esencialmente una aleación de hierro-carbono, y el contenido de carbono determina la resistencia y dureza del acero. Cuando las tuberías de acero se exponen a un ambiente de alta-temperatura, los átomos de carbono en la superficie reaccionan con oxígeno, vapor de agua, cdióxido de carbono, etc. en la atmósfera circundante, convirtiéndose en gases y escapando, lo que resulta enna reducción significativa del contenido de carbono en la capa superficial en comparación con la matriz interna. Esta capa de área baja-de carbono se llama capa de descarburación.

Por ejemplo: Es como hornear pan; el exterior se quema y pierde humedad, mientras el interior aún está blando - la descarburación es cuando "La capa superficial del acero se quema y pierde su carbono.".

La descarburación de tubos de acero galvanizado se produce principalmente endos etapas de alta-temperatura:

Etapa 1: Etapa de producción de tubos negros (tubo de soldadura/tratamiento térmico):

Si la tira de acero se calienta a alta-temperatura antes de soldar, o se somete a un tratamiento de recocido/normalización después de soldar, en una atmósfera oxidativa, se producirá la descarburación.

Etapa 2: Etapa de recocido antes del galvanizado en caliente (la más crítica):
En las líneas de producción continua de galvanizado en caliente, las tiras de acero/tubos de acero ingresan al recipiente de zinc después de pasar por un horno de recocido (generalmente a 800-900 grados), con el propósito de ablandar el acero, eliminar la tensión y restaurar la película de óxido de la superficie. Si la atmósfera dentro del horno no se controla adecuadamente, aquí se produce la descarburación.

Cuatro principios de reacción química de descarburación:

Lógica central:

Cuanto mayor sea la temperatura, más fuerte será la atmósfera oxidante (más O₂/CO₂/H₂O) y cuanto mayor sea el tiempo de retención, más severa será la descarburación..El carbono se difunde desde el interior del material base hacia la superficie y luego es "devorado" por la atmósfera, formando un gradiente de descarburación que disminuye gradualmente desde la superficie hacia el interior.

Nota adicional:

La temperatura en elproceso de galvanizadoen sí (cinc de inmersión, aproximadamente 450 grados) es relativamente bajo, y generalmente dNo causa directamente una descarburación significativa.. La mayoría de los problemas de descarburación en tuberías galvanizadas tienen su origen en las etapas de recocido o ennegrecimiento de las tuberías antes del galvanizado.

1. Aspecto anormal de larevestimiento

• La superficie aparece oscuro, grisáceo, con brillo desigual,y pueden aparecer "manchas grises"
• El recubrimiento puede ser demasiado grueso y ásperoporque la ferrita en la capa descarburada es abundante y el contenido de carbono es bajo, lo que provoca un crecimiento descontrolado de la capa de aleación de hierro-zinc (Fe-Zn intermetálico)
• En casos severos, el recubrimiento tienemala adherencia y se despega

2. Propiedades mecánicas disminuidas

• Ella dureza de la superficie disminuye(La capa descarburada es principalmente ferrita, que es blanda y resistente)
• Ella resistencia al desgaste disminuye,y es propenso a rayarse durante el uso
• La resistencia a la tracción y el límite elástico en la superficie disminuyen, lo que afecta la capacidad de carga general-

3. Características de la estructura metalográfica.

• La perlita en la capa descarburada disminuye o desaparece., siendo casi todos ferrita
• Desde la superficie hasta el núcleo, el contenido de carbono aumenta en un gradiente
• Capa descarburada completa + Capa descarburada parcial (zona de transición)

4. Resistencia a la corrosión reducida

• La protección de la capa de zinc en zonas anormales (manchas grises, zonas descascaradas) falla
• La actividad electroquímica de la propia capa descarburada es diferente a la del material base, lo que da como resultado un comportamiento anormal de corrosión.

5. Problemas de procesamiento posterior-

• La capa descarburada es propensa aarrugas y grietasdurante la flexión y la expansión
• La dureza de la superficie es insuficiente durante el procesamiento del hilo y la forma del diente es irregular.

1. Controlar la atmósfera del horno de recocido (lo más importante)

• Utilice unatmósfera protectora de nitrógeno-hidrógeno(N₂ + 5%~15% H₂), manteniendo unaentorno ligeramente reductor
• Controlar estrictamente lapunto de rocío(generalmente requerido por debajo de -30 grados), reduciendo el vapor de agua
• Controlar el contenido de oxígeno y la presión parcial de CO₂ para evitar una atmósfera oxidativa.,

2. Controlar la temperatura y el tiempo de calentamiento.

• Mientras cumple con los requisitos de recocido, intente bajar la temperatura(la tasa de descarburación aumenta exponencialmente con la temperatura)
• Acortar eltiempo de retención en temperaturas altas-sección para reducir la difusión de carbono y las oportunidades de reacción

3. Controlar las materias primas y el estado de la superficie.

• Al comprar flejes de acero, exija a la acería quecoControlar la profundidad de la capa descarburada.(se puede estipular en el contrato, como Menos o igual a 0,05 mm)
• Reducir elescala de óxidoen la tira de acero, ya que las incrustaciones de óxido catalizarán la reacción de descarburación
• Evite el decapado excesivo, ya que la activación excesiva de la superficie también exacerbará la descarburación posterior.

4. Optimice el tratamiento previo-antes de galvanizar

• Utilice una composición razonable del fundente (fundente), generalmente ZnCl₂ + NH₄Cl, controle el pH y la concentración.
• Utilice una temperatura de secado adecuada para evitar la oxidación de la superficie antes de que el tubo de acero entre en el recipiente de zinc.
   

5. Seguimiento e inspección de procesos

• utilizar regularmentemétodos metalográficospara detectar la profundidad de la capa descarburada (de acuerdo con la norma GB/T 224)
• Monitorear los parámetros atmosféricos del horno de recocido (punto de rocío, contenido de oxígeno, contenido de hidrógeno) y registrarlos.
• Centrarse en controlar el acero con alto contenido de-carbono (cuanto mayor sea el contenido de carbono, más fácil se descarbura) con mayor atención.

En resumen, la descarburación se produce cuando la atmósfera "devora" el carbono de la superficie del acero a altas temperaturas.La causa fundamental radica en la atmósfera y el control de la temperatura del horno de recocido.; se manifiesta como una capa gris, mala adherencia y superficie blanda; Las contramedidas son un enfoque triple-deatmósfera protectora + control de temperatura + control de materia prima.