Гэты артыкул, які складаецца з дзвюх частак, коратка апісвае ключавыя моманты артыкула пра электрапаліраванне і прадстаўляе анонс прэзентацыі Цверберга на выставе InterPhex у канцы гэтага месяца. Сёння, у частцы 1, мы абмяркуем важнасць электрапаліравання труб з нержавеючай сталі, метады электрапаліравання і аналітычныя метады. У другой частцы мы прадстаўляем найноўшыя даследаванні пасіваваных механічна паліраваных труб з нержавеючай сталі.
Частка 1: Электрапаліраваныя трубы з нержавеючай сталі. Фармацэўтычнай і паўправадніковай прамысловасці патрэбна вялікая колькасць электрапаліраваных труб з нержавеючай сталі. У абодвух выпадках пераважным сплавам з'яўляецца нержавеючая сталь 316L. Часам выкарыстоўваюцца сплавы нержавеючай сталі з 6% малібдэна; сплавы C-22 і C-276 важныя для вытворцаў паўправаднікоў, асабліва калі ў якасці травільнага агента выкарыстоўваецца газападобная саляная кіслата.
Лёгка характарызуйце паверхневыя дэфекты, якія ў адваротным выпадку былі б замаскіраваныя ў лабірынце паверхневых анамалій, якія сустракаюцца ў больш распаўсюджаных матэрыялах.
Хімічная інертнасць пасівуючага слоя абумоўлена тым, што і хром, і жалеза знаходзяцца ў ступені акіслення 3+ і не з'яўляюцца нулявалентнымі металамі. Механічна паліраваныя паверхні захоўвалі высокае ўтрыманне свабоднага жалеза ў плёнцы нават пасля працяглай тэрмічнай пасівацыі азотнай кіслатой. Адзін гэты фактар ​​дае электрапаліраваным паверхням вялікую перавагу з пункту гледжання доўгатэрміновай стабільнасці.
Яшчэ адно важнае адрозненне паміж гэтымі двума паверхнямі — наяўнасць (у механічна паліраваных паверхнях) або адсутнасць (у электрапаліраваных паверхнях) легіруючых элементаў. Механічна паліраваныя паверхні захоўваюць асноўны легіруючы склад з невялікімі стратамі іншых легіруючых элементаў, у той час як электрапаліраваныя паверхні ўтрымліваюць у асноўным толькі хром і жалеза.
Выраб электрапаліраваных труб Каб атрымаць гладкую электрапаліраваную паверхню, трэба пачынаць з гладкай паверхні. Гэта азначае, што мы пачынаем з вельмі высакаякаснай сталі, вырабленай для аптымальнай зварвальнасці. Кантроль неабходны пры плаўленні серы, крэмнію, марганцу і раскісляльных элементаў, такіх як алюміній, тытан, кальцый, магній і дэльта-ферыт. Паласа павінна быць тэрмічна апрацавана, каб растварыць любыя другасныя фазы, якія могуць утварыцца падчас зацвярдзення расплаву або ўтварыцца падчас апрацоўкі пры высокай тэмпературы.
Акрамя таго, найбольш важным з'яўляецца тып аздаблення паласы. У стандарты ASTM A-480 пералічаны тры камерцыйна даступныя тыпы аздаблення паверхні халоднай паласы: 2D (адпал на паветры, травленне і тупая пракатка), 2B (адпал на паветры, травленне ў валках і паліроўка ў валках) і 2BA (яркі адпал і паліроўка ў ахоўнай атмасферы).
Прафіляванне, зварка і падгонка швоў павінны старанна кантралявацца, каб атрымаць максімальна круглую форму трубы. Пасля паліроўкі будзе бачны нават найменшы падрэз зварнога шва або роўная лінія шва. Акрамя таго, пасля электрапаліроўкі будуць відавочныя сляды вальцавання, малюнкі вальцавання зварных швоў і любыя механічныя пашкоджанні паверхні.
Пасля тэрмічнай апрацоўкі ўнутраны дыяметр трубы павінен быць механічна адпаліраваны, каб ліквідаваць паверхневыя дэфекты, якія ўтварыліся падчас фармавання паласы і трубы. На гэтым этапе выбар аздаблення паласы становіцца вырашальным. Калі згін занадта глыбокі, з паверхні ўнутранага дыяметра трубы неабходна выдаліць больш металу, каб атрымаць гладкую трубу. Калі шурпатасць неглыбокая або адсутнічае, трэба выдаліць менш металу. Найлепшая электрапаліраваная аздабленне, звычайна ў дыяпазоне 5 мікрацаляў або больш гладкая, атрымліваецца шляхам падоўжнай стужкавай паліроўкі труб. Гэты тып паліроўкі выдаляе большую частку металу з паверхні, звычайна ў дыяпазоне 0,001 цалі, тым самым выдаляючы межы зерняў, паверхневыя дэфекты і ўтвораныя дэфекты. Віхравое паліраванне выдаляе менш матэрыялу, стварае «каламутную» паверхню і звычайна дае больш высокі Ra (сярэдняя шурпатасць паверхні) у дыяпазоне 10–15 мікрацаляў.
Электрапаліраванне Электрапаліраванне — гэта проста адваротнае пакрыццё. Электрапаліравальны раствор перапампоўваецца па ўнутраным дыяметры трубкі, у той час як катод прасоўваецца праз трубку. Метал пажадана выдаляць з самых высокіх кропак паверхні. Працэс «спадзяецца» ацынкаваць катод металам, які раствараецца ўнутры трубкі (г.зн. анода). Важна кантраляваць электрахімію, каб прадухіліць катоднае пакрыццё і падтрымліваць правільную валентнасць для кожнага іона.
Падчас электрапаліроўкі на паверхні анода або нержавеючай сталі ўтвараецца кісларод, а на паверхні катода — вадарод. Кісларод з'яўляецца ключавым інгрэдыентам у стварэнні асаблівых уласцівасцей электрапаліраваных паверхняў, як для павелічэння глыбіні пасівацыйнага пласта, так і для стварэння сапраўднага пасівацыйнага пласта.
Электрапаліраванне адбываецца пад так званым пластом «Жаке», які ўяўляе сабой палімерызаваны сульфіт нікеля. Усё, што перашкаджае ўтварэнню пласта Жаке, прывядзе да дэфектнай электрапаліраванай паверхні. Звычайна гэта іён, напрыклад, хларыд або нітрат, які перашкаджае ўтварэнню сульфіту нікеля. Іншымі рэчывамі, якія перашкаджаюць гэтаму, з'яўляюцца сіліконавыя алеі, тлушчы, воск і іншыя вуглевадароды з доўгім ланцугом.
Пасля электрапаліроўкі трубкі прамывалі вадой і дадаткова пасівавалі ў гарачай азотнай кіслаце. Гэтая дадатковая пасівацыя неабходная для выдалення рэшткавага сульфіту нікеля і паляпшэння суадносін хрому і жалеза на паверхні. Пасля гэтага пасіваваныя трубкі прамывалі тэхнічнай вадой, змяшчалі ў гарачую дэіянізаваную ваду, сушылі і ўпакоўвалі. Калі патрабуецца ўпакоўка ў чыстым памяшканні, трубкі дадаткова прамывалі ў дэіянізаванай вадзе да дасягнення зададзенай праводнасці, а затым сушылі гарачым азотам перад упакоўкай.
Найбольш распаўсюджанымі метадамі аналізу электрапаліраваных паверхняў з'яўляюцца электронная спектраскапія Ожэ (AES) і рэнтгенаўская фотаэлектронная спектраскапія (XPS) (таксама вядомая як электронная спектраскапія хімічнага аналізу). AES выкарыстоўвае электроны, якія ўтвараюцца паблізу паверхні, для генерацыі спецыфічнага сігналу для кожнага элемента, што дае размеркаванне элементаў па глыбіні. XPS выкарыстоўвае мяккія рэнтгенаўскія прамяні, якія ствараюць спектры звязвання, што дазваляе адрозніваць малекулярныя часціцы па ступені акіслення.
Значэнне шурпатасці паверхні з профілем паверхні, падобным да яе знешняга выгляду, не азначае аднолькавы знешні выгляд паверхні. Большасць сучасных прафіляграфістаў могуць паведамляць пра мноства розных значэнняў шурпатасці паверхні, у тым ліку Rq (таксама вядомы як RMS), Ra, Rt (максімальная розніца паміж мінімальнай западзінай і максімальным пікам), Rz (сярэдняя максімальная вышыня профілю) і некалькі іншых значэнняў. Гэтыя выразы былі атрыманы ў выніку розных разлікаў з выкарыстаннем аднаго праходу па паверхні алмазным пяром. У гэтым абходзе электронна выбіраецца частка пад назвай «абрэз», і разлікі праводзяцца на аснове гэтай часткі.
Паверхні можна лепш апісаць, выкарыстоўваючы камбінацыі розных разліковых значэнняў, такіх як Ra і Rt, але не існуе адзінай функцыі, якая магла б адрозніць дзве розныя паверхні з аднолькавым значэннем Ra. ASME публікуе стандарт ASME B46.1, які вызначае значэнне кожнай разліковай функцыі.
Каб атрымаць дадатковую інфармацыю, звяртайцеся: Джон Тверберг, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Тэлефон: 262-642-8210.