Décarburation des tuyaux en acier galvanisé : principes et contre-mesures

En termes simples, la décarburation est la élimination du carbone de la surface de l'acier.

L'acier est essentiellement un alliage de fer-carbone, et la teneur en carbone détermine la résistance et la dureté de l'acier. Lorsque les tuyaux en acier sont exposés à un environnement à haute température-, les atomes de carbone à la surface réagissent avec l'oxygène, la vapeur d'eau, etc.dioxyde d'arbon, etc. dans l'atmosphère environnante, se transformant en gaz et s'échappant, ce qui entraîne ina réduction significative de la teneur en carbone de la couche superficielle par rapport à la matrice interne. Cette couche de zone à faible-carbone est appelée couche de décarburation.

Par exemple : c'est comme faire du pain ; l'extérieur brûle et perd de l'humidité, tandis que l'intérieur est encore mou - la décarburation se produit lorsque le "la couche superficielle de l'acier est brûlée et perd son carbone".

La décarburation des tubes en acier galvanisé se produit principalement dansdeux étapes à haute-température :

Étape 1 : Étape de production de tuyaux noirs (tuyau de soudage/traitement thermique) :

Si la bande d'acier subit un chauffage à haute température-avant le soudage, ou subit un traitement de recuit/normalisation après le soudage, dans une atmosphère oxydante, une décarburation se produira.

Étape 2 : Étape de recuit avant galvanisation à chaud (la plus critique) :
Dans les lignes de production de galvanisation à chaud en continu, les bandes/tuyaux d'acier entrent dans le pot de zinc après avoir traversé un four de recuit (généralement à 800-900 degrés), dans le but de ramollir l'acier, d'éliminer les contraintes et de restaurer le film d'oxyde de surface. Si l'atmosphère à l'intérieur du four n'est pas correctement contrôlée, une décarburation se produit ici.

Quatre principes de réaction chimique de décarburation :

Logique de base:

Plus la température est élevée, plus l'atmosphère oxydante est forte (plus de O₂/CO₂/H₂O), et plus le temps de maintien est long, plus la décarburation est sévère..Le carbone se diffuse de l'intérieur du matériau de base vers la surface et est ensuite « mangé » par l'atmosphère, formant un gradient de décarburation qui diminue progressivement de la surface vers l'intérieur.

Remarque complémentaire:

La température dans leprocessus de galvanisationlui-même (zinc d'immersion, environ 450 degrés) est relativement faible, et généralement dne provoque pas directement une décarburation significative. La plupart des problèmes de décarburation des tuyaux galvanisés trouvent leur origine dans les étapes de recuit ou de noircissement des tuyaux avant la galvanisation.

1. Aspect anormal durevêtement

• La surface apparaît sombre, grisâtre, avec un éclat inégal,et des « points gris » peuvent apparaître
• Le revêtement peut être trop épais et rugueuxparce que la ferrite dans la couche décarburée est abondante et la teneur en carbone est faible, conduisant à une croissance incontrôlée de la couche d'alliage de fer-zinc (fer intermétallique Fe-Zn)
• Dans les cas graves, le revêtement amauvaise adhérence et se décolle

2. Diminution des propriétés mécaniques

• Lela dureté de la surface diminue(la couche décarburée est principalement de la ferrite, qui est molle et résistante)
• Lela résistance à l'usure diminue,et il est sujet aux rayures pendant l'utilisation
• La résistance à la traction et la limite d'élasticité en surface diminuent, affectant la capacité portante globale-

3. Caractéristiques de la structure métallographique

• La perlite dans la couche décarburée diminue ou disparaît, presque tous étant en ferrite
• De la surface au noyau, la teneur en carbone augmente selon un gradient
• Couche décarburée complète + Couche décarburée partielle (zone de transition)

4. Résistance réduite à la corrosion

• La protection de la couche de zinc dans les zones anormales (taches grises, zones de desquamation) échoue
• L'activité électrochimique de la couche décarburée elle-même est différente de celle du matériau de base, ce qui entraîne un comportement anormal à la corrosion.

5. Problèmes de post-traitement

• La couche décarburée est sujette àrides et craquelureslors de la flexion et de l'expansion
• La dureté de la surface est insuffisante lors du traitement du filetage et la forme des dents est irrégulière

1. Contrôler l’atmosphère du four de recuit (le plus crucial)

• Utilisez unatmosphère protectrice d'azote-hydrogène(N₂ + 5 % ~ 15 % H₂), en maintenant unenvironnement légèrement réducteur
• Contrôler strictement lepoint de rosée(généralement requis en dessous de -30 degrés), réduisant la vapeur d'eau
• Contrôler la teneur en oxygène et la pression partielle de CO₂ pour éviter une atmosphère oxydante,

2. Contrôler la température et le temps de chauffage

• Tout en répondant aux exigences de recuit, essayez de baisser la température(le taux de décarburation augmente de façon exponentielle avec la température)
• Raccourcir letemps de maintien à haute-températuresection pour réduire la diffusion du carbone et les opportunités de réaction

3. Contrôler les matières premières et l’état de surface

• Lors de l'achat de bandes d'acier, exiger de l'aciérie qu'ellecoContrôler la profondeur de la couche décarburée(peut être stipulé dans le contrat, comme Inférieur ou égal à 0,05 mm)
• Réduisez letartre d'oxydesur la bande d'acier, car la calamine d'oxyde catalysera la réaction de décarburation
• Évitez un décapage excessif, car une activation excessive de la surface aggravera également la décarburation ultérieure.

4. Optimiser le pré-traitement avant la galvanisation

• Utiliser une composition raisonnable du flux (flux), généralement ZnCl₂ + NH₄Cl, contrôler le pH et la concentration
• Utilisez une température de séchage appropriée pour éviter l'oxydation de la surface avant que le tuyau en acier n'entre dans le pot de zinc
   

5. Surveillance et inspection des processus

• Utiliser régulièrementméthodes métallographiquespour détecter la profondeur de la couche décarburée (conformément à la norme GB/T 224)
• Surveiller les paramètres de l'atmosphère du four de recuit (point de rosée, teneur en oxygène, teneur en hydrogène) et les enregistrer
• Concentrez-vous sur le contrôle de l'acier-à haute teneur en carbone (plus la teneur en carbone est élevée, plus il se décarbure facilement) avec une plus grande attention

En résumé, la décarburation se produit lorsque le carbone à la surface de l'acier est « rongé » par l'atmosphère à haute température.La cause fondamentale réside dans l’atmosphère et le contrôle de la température du four de recuit.; il se manifeste par un revêtement gris, une mauvaise adhérence et une surface molle ; les contre-mesures sont une approche en trois -volontairesatmosphère protectrice + contrôle de la température + contrôle des matières premières.