การลดปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวท่อเหล็กในระหว่างการอบชุบความร้อนและมาตรการป้องกัน

การลดปริมาณคาร์บอน (Decarburization) คือปรากฏการณ์ที่ปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวของท่อเหล็กจะลดลงระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน สาระสำคัญของการลดปริมาณคาร์บอนคืออะตอมของคาร์บอนในท่อเหล็กทำปฏิกิริยากับบรรยากาศในเตาเผา เช่น ไฮโดรเจนหรือออกซิเจนที่อุณหภูมิสูง ทำให้เกิดมีเทนหรือคาร์บอนมอนอกไซด์

การลดปริมาณคาร์บอนเป็นผลมาจากการแพร่ของอะตอมระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ในด้านหนึ่ง ออกซิเจนแพร่เข้าไปในเหล็ก ในอีกด้านหนึ่ง คาร์บอนในเหล็กแพร่ออกไปด้านนอก ชั้นลดปริมาณคาร์บอนจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออัตราการลดปริมาณคาร์บอนสูงกว่าอัตราการเกิดออกซิเดชัน เมื่ออัตราการเกิดออกซิเดชันสูงมาก อาจไม่เกิดปรากฏการณ์ลดปริมาณคาร์บอนที่ชัดเจน นั่นคือ เหล็กจะถูกออกซิไดซ์เพื่อสร้างชั้นออกไซด์หลังจากที่ชั้นลดปริมาณคาร์บอนเกิดขึ้นแล้ว ดังนั้น ในบรรยากาศที่มีออกซิเดชันค่อนข้างอ่อน ชั้นลดปริมาณคาร์บอนที่ลึกกว่าจึงสามารถเกิดขึ้นได้

ชั้นลดคาร์บอนของท่อเหล็กประกอบด้วยสองส่วน คือ ชั้นลดคาร์บอนสมบูรณ์ และชั้นลดคาร์บอนบางส่วน (ชั้นเปลี่ยนผ่าน) ชั้นลดคาร์บอนบางส่วนหมายถึงโครงสร้างที่เปลี่ยนจากชั้นลดคาร์บอนสมบูรณ์ไปสู่ปริมาณคาร์บอนปกติของเหล็ก ในกรณีที่การลดคาร์บอนไม่รุนแรงมากนัก บางครั้งอาจพบเพียงชั้นลดคาร์บอนบางส่วนโดยไม่มีชั้นลดคาร์บอนสมบูรณ์

ความลึกของชั้นที่ลดปริมาณคาร์บอนสามารถกำหนดได้ด้วยวิธีการต่างๆ โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบ โครงสร้าง และคุณสมบัติของชั้นที่ลดปริมาณคาร์บอน ในการผลิตทางความร้อนจริง วิธีการทางโลหะวิทยาเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการกำหนดความลึกของชั้นที่ลดปริมาณคาร์บอนในเหล็ก

การลดคาร์บอนที่ผิวหน้าของท่อเหล็กหลังการอบชุบความร้อน
มาตรการป้องกันการลดปริมาณคาร์บอนส่วนใหญ่มีดังต่อไปนี้:
1) เมื่อให้ความร้อนแก่ชิ้นงาน ควรลดอุณหภูมิความร้อนและระยะเวลาที่คงอยู่ที่อุณหภูมิสูงให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และเลือกอัตราการให้ความร้อนอย่างเหมาะสมเพื่อลดระยะเวลาการให้ความร้อนโดยรวม
2) ควบคุมสภาพแวดล้อมในการให้ความร้อนให้เหมาะสมเพื่อให้เป็นกลาง หรือใช้ระบบให้ความร้อนด้วยแก๊สป้องกัน
3) ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปด้วยความร้อนและแรงดันสูง หากการผลิตหยุดชะงักเนื่องจากปัจจัยที่ไม่คาดคิด อุณหภูมิของเตาหลอมควรลดลงเพื่อรอให้การผลิตกลับมาดำเนินต่อ หากระยะเวลาหยุดชะงักนานมาก ควรนำชิ้นงานออกจากเตาหลอมหรือทำให้เย็นตัวลงพร้อมกับเตาหลอม
4) เมื่อทำการขึ้นรูปเย็น ควรลดจำนวนการอบอ่อนขั้นกลางและลดอุณหภูมิการอบอ่อนขั้นกลางให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หรือใช้การอ่อนตัวและการอบคืนตัวแทนการอบอ่อนที่อุณหภูมิสูง เมื่อทำการอบอ่อนขั้นกลางหรือการอ่อนตัวและการอบคืนตัว ควรให้ความร้อนในตัวกลางป้องกัน
5) เมื่อให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง ควรปกป้องพื้นผิวของเหล็กด้วยวัสดุปิดคลุมและสารเคลือบเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการสูญเสียคาร์บอน
6) ดำเนินการกระบวนการอบชุบความร้อนอย่างถูกต้อง และเพิ่มระยะเผื่อการกลึงของชิ้นงาน เพื่อให้สามารถกำจัดชั้นคาร์บอนที่เสื่อมสภาพออกไปได้อย่างสมบูรณ์ในระหว่างการกลึง