Descarbonetação de tubos de aço galvanizado: princípios e contramedidas

A descarbonetação, simplesmente, é a remoção de carbono da superfície do aço.

O aço é essencialmente uma liga de ferro-carbono, e o teor de carbono determina a resistência e a dureza do aço. Quando tubos de aço são expostos a um ambiente-de alta temperatura, os átomos de carbono na superfície reagem com oxigênio, vapor de água, cdióxido de arbo, etc. na atmosfera circundante, transformando-se em gases e escapando, resultando emuma redução significativa no teor de carbono na camada superficial em comparação com a matriz interna. Essa camada de área de baixo{1}}carbono é chamada de camada de descarbonetação.

Por exemplo: É como assar pão; a parte externa queima e perde umidade, enquanto a parte interna ainda está mole - a descarbonetação é quando o "camada superficial do aço é queimada e perde seu carbono".

A descarbonetação de tubos de aço galvanizado ocorre principalmente emdois estágios-de alta temperatura:

Estágio 1: Estágio de produção de tubo preto (tubo de soldagem/tratamento térmico):

Se a tira de aço sofrer aquecimento-de alta temperatura antes da soldagem ou passar por tratamento de recozimento/normalização após a soldagem, em uma atmosfera oxidativa, ocorrerá descarbonetação.

Estágio 2: Estágio de recozimento antes da galvanização a quente (mais crítico):
Nas linhas de produção de galvanização a quente contínua, tiras de aço/tubos de aço entram no pote de zinco após passarem por um forno de recozimento (geralmente a 800-900 graus), com o objetivo de amolecer o aço, eliminar tensões e restaurar o filme de óxido superficial. Se a atmosfera dentro do forno for controlada incorretamente, ocorre aqui a descarbonetação.

Quatro princípios de reação química de descarbonetação:

Lógica central:

Quanto maior a temperatura, mais forte será a atmosfera oxidante (mais O₂/CO₂/H₂O), e quanto maior o tempo de retenção, mais severa será a descarbonetação.O carbono se difunde do interior do material base para a superfície e é então “comido” pela atmosfera, formando um gradiente de descarbonetação que diminui gradativamente da superfície para o interior.

Nota adicional:

A temperatura noprocesso de galvanizaçãoem si (zinco de imersão, aproximadamente 450 graus) é relativamente baixo e geralmente dnão causa diretamente descarbonetação significativa. A maioria dos problemas de descarbonetação em tubos galvanizados está enraizada nos estágios de recozimento ou tubo preto antes da galvanização.

1. Aparência anormal dorevestimento

• A superfície aparece escuro, acinzentado, com brilho irregular,e "manchas cinzentas" podem ocorrer
• O revestimento pode ser muito grosso e ásperoporque a ferrita na camada descarbonetada é abundante e o teor de carbono é baixo, levando ao crescimento descontrolado da camada de liga de ferro-zinco (Fe-Zn intermetálico)
• Em casos graves, o revestimento temmá adesão e descasca

2. Propriedades mecânicas diminuídas

• Oa dureza da superfície diminui(a camada descarbonetada é principalmente ferrita, que é macia e resistente)
• Oa resistência ao desgaste diminui,e é propenso a arranhões durante o uso
• A resistência à tração e o limite de escoamento na superfície diminuem, afetando a capacidade de carga-total

3. Características da estrutura metalográfica

• A perlita na camada descarbonetada diminui ou desaparece, quase todos sendo ferrite
• Da superfície ao núcleo, o teor de carbono aumenta em um gradiente
• Camada descarbonetada completa + Camada descarbonetada parcial (zona de transição)

4. Resistência à corrosão reduzida

• A proteção da camada de zinco em áreas anormais (manchas cinzentas, áreas descamadas) falha
• A atividade eletroquímica da própria camada descarbonetada é diferente do material de base, resultando em comportamento anormal de corrosão

5. Problemas pós{1}}processamento

• A camada descarbonetada é propensa aenrugamento e rachadurasdurante flexão e expansão
• A dureza da superfície é insuficiente durante o processamento da rosca e o formato do dente é irregular

1. Controle a atmosfera do forno de recozimento (mais crucial)

• Use umatmosfera protetora de nitrogênio-hidrogênio(N₂ + 5%~15% H₂), mantendo umreduzindo ligeiramente o ambiente
• Controlar rigorosamente oponto de orvalho(geralmente necessário abaixo de -30 graus), reduzindo o vapor de água
• Controle o teor de oxigênio e a pressão parcial de CO₂ para evitar uma atmosfera oxidativa,

2. Controle a temperatura e o tempo de aquecimento

• Ao atender aos requisitos de recozimento, tente baixar a temperatura(a taxa de descarbonetação aumenta exponencialmente com a temperatura)
• Encurte otempo de permanência em alta-temperaturaseção para reduzir a difusão de carbono e oportunidades de reação

3. Controle as matérias-primas e as condições da superfície

• Ao comprar tiras de aço, exija que a siderúrgicacoControle a profundidade da camada descarbonetada(pode ser estipulado no contrato, como Menor ou igual a 0,05 mm)
• Reduza oescala de óxidona tira de aço, pois a incrustação de óxido catalisará a reação de descarbonetação
• Evite decapagem excessiva, pois a ativação excessiva da superfície também agravará a descarbonetação subsequente

4. Otimize o pré-tratamento antes da galvanização

• Use uma composição razoável do fluxo (fluxo), geralmente ZnCl₂ + NH₄Cl, controle o pH e a concentração
• Use uma temperatura de secagem apropriada para evitar a oxidação da superfície antes que o tubo de aço entre no pote de zinco
   

5. Monitoramento e inspeção de processos

• Use regularmentemétodos metalográficospara detectar a profundidade da camada descarbonetada (de acordo com o padrão GB/T 224)
• Monitore os parâmetros da atmosfera do forno de recozimento (ponto de orvalho, teor de oxigênio, teor de hidrogênio) e registre-os
• Concentre-se no controle do aço com alto-carbono (quanto maior o teor de carbono, mais fácil ele é descarbonetado) com maior atenção

Em resumo, a descarbonetação ocorre quando o carbono da superfície do aço é “comido” pela atmosfera em altas temperaturas.A causa raiz está na atmosfera e no controle de temperatura do forno de recozimento; manifesta-se como revestimento cinza, má adesão e superfície macia; as contramedidas são uma-abordagem tripla deproteção da atmosfera + controle de temperatura + controle de matéria-prima.