Тази двучастна статия обобщава ключовите моменти от статията за електрополирането и представя презентацията на Тверберг на InterPhex по-късно този месец. Днес, в част 1, ще обсъдим значението на електрополирането на тръби от неръждаема стомана, техниките за електрополиране и аналитичните методи. Във втората част представяме най-новите изследвания върху пасивирани, механично полирани тръби от неръждаема стомана.
Част 1: Електрополирани тръби от неръждаема стомана Фармацевтичната и полупроводниковата промишленост се нуждаят от голям брой електрополирани тръби от неръждаема стомана. И в двата случая неръждаемата стомана 316L е предпочитаната сплав. Понякога се използват сплави от неръждаема стомана с 6% молибден; сплавите C-22 и C-276 са важни за производителите на полупроводници, особено когато газообразна солна киселина се използва като ецващ агент.
Лесно характеризирайте повърхностни дефекти, които иначе биха били маскирани в лабиринта от повърхностни аномалии, срещани в по-често срещаните материали.
Химическата инертност на пасивиращия слой се дължи на факта, че както хромът, така и желязото са в окислително състояние 3+ и не са нулевалентни метали. Механично полираните повърхности запазват високо съдържание на свободно желязо във филма дори след продължителна термична пасивация с азотна киселина. Само този фактор дава на електрополираните повърхности голямо предимство по отношение на дългосрочната стабилност.
Друга важна разлика между двете повърхности е наличието (при механично полирани повърхности) или отсъствието (при електрополирани повърхности) на легиращи елементи. Механично полираните повърхности запазват основния легиращ състав с малка загуба на други легиращи елементи, докато електрополираните повърхности съдържат предимно само хром и желязо.
Изработка на електрополирани тръби За да получите гладка електрополирана повърхност, трябва да започнете с гладка повърхност. Това означава, че започваме с много висококачествена стомана, произведена за оптимална заваряемост. Необходим е контрол при топене на сяра, силиций, манган и дезоксидиращи елементи като алуминий, титан, калций, магнезий и делта ферит. Лентата трябва да бъде термично обработена, за да се разтворят всички вторични фази, които могат да се образуват по време на втвърдяването на стопилката или да се образуват по време на обработка при висока температура.
Освен това, видът на покритието на лентите е най-важен. ASTM A-480 изброява три търговски достъпни вида повърхностно покритие на студено валцуваните ленти: 2D (отгрявана на въздух, декапирана и валцувана с тъп валц), 2B (отгрявана на въздух, декапирана с валц и полирана с валц) и 2BA (ярко отгрявана и полирана с щит). (атмосфера). валци).
Профилирането, заваряването и регулирането на шлифовъчния шев трябва да бъдат внимателно контролирани, за да се получи възможно най-кръглата тръба. След полиране, дори най-малкото подрязване на заваръчния шев или равна линия на шлифовъчния шев ще бъдат видими. Освен това, след електрополиране, следи от валцоване, валцоване на заваръчните шевове и всякакви механични повреди по повърхността ще бъдат очевидни.
След термична обработка, вътрешният диаметър на тръбата трябва да бъде механично полиран, за да се елиминират повърхностните дефекти, образувани по време на формирането на лентата и тръбата. На този етап изборът на покритие на лентата става критичен. Ако сгъвката е твърде дълбока, трябва да се отстрани повече метал от повърхността на вътрешния диаметър на тръбата, за да се получи гладка тръба. Ако грапавостта е плитка или липсва, трябва да се отстрани по-малко метал. Най-доброто електрополирано покритие, обикновено в диапазона 5 микроинча или по-гладко, се получава чрез надлъжно лентово полиране на тръбите. Този вид полиране премахва по-голямата част от метала от повърхността, обикновено в диапазона 0,001 инча, като по този начин се премахват границите на зърната, повърхностните несъвършенства и образуваните дефекти. Вихровото полиране премахва по-малко материал, създава „мътна“ повърхност и обикновено води до по-висока Ra (средна грапавост на повърхността) в диапазона 10–15 микроинча.
Електрополиране Електрополирането е просто обратно покритие. Разтвор за електрополиране се изпомпва по вътрешния диаметър на тръбата, докато катодът се изтегля през тръбата. Металът за предпочитане се отстранява от най-високите точки на повърхността. Процесът „се надява“ да поцинкова катода с метал, който се разтваря от вътрешността на тръбата (т.е. анода). Важно е да се контролира електрохимията, за да се предотврати катодно покритие и да се поддържа правилната валентност за всеки йон.
По време на електрополиране, кислород се образува върху повърхността на анода или неръждаемата стомана, а водород се образува върху повърхността на катода. Кислородът е ключова съставка за създаването на специалните свойства на електрополираните повърхности, както за увеличаване на дълбочината на пасивационния слой, така и за създаване на истински пасивационен слой.
Електрополирането се извършва под така наречения слой „Жакет“, който представлява полимеризиран никелов сулфит. Всичко, което пречи на образуването на слоя Жаке, ще доведе до дефектна електрополирана повърхност. Това обикновено е йон, като хлорид или нитрат, който предотвратява образуването на никелов сулфит. Други пречещи вещества са силиконови масла, греси, восъци и други дълговерижни въглеводороди.
След електрополиране, тръбите бяха измити с вода и допълнително пасивирани в гореща азотна киселина. Тази допълнителна пасивация е необходима за отстраняване на остатъчния никелов сулфит и за подобряване на съотношението хром към желязо на повърхността. Последващите пасивирани тръби бяха измити с технологична вода, поставени в гореща дейонизирана вода, изсушени и опаковани. Ако се изисква опаковане в чисто помещение, тръбите се изплакват допълнително в дейонизирана вода, докато се достигне зададената проводимост, след което се изсушават с горещ азот преди опаковане.
Най-разпространените методи за анализ на електрополирани повърхности са Ожерова електронна спектроскопия (AES) и рентгенова фотоелектронна спектроскопия (XPS) (известна също като електронна спектроскопия за химичен анализ). AES използва електрони, генерирани близо до повърхността, за да генерира специфичен сигнал за всеки елемент, което дава разпределение на елементите в дълбочина. XPS използва меки рентгенови лъчи, които създават спектри на свързване, позволяващи разграничаване на молекулните видове по степен на окисление.
Стойност на грапавостта на повърхността с профил на повърхността, подобен на външния вид на повърхността, не означава същия външен вид на повърхността. Повечето съвременни профилометри могат да отчитат много различни стойности на грапавостта на повърхността, включително Rq (известен също като RMS), Ra, Rt (максимална разлика между минималното дъно и максималния пик), Rz (средна максимална височина на профила) и няколко други стойности. Тези изрази са получени в резултат на различни изчисления, използващи еднократно преминаване около повърхността с диамантена писалка. При този байпас електронно се избира част, наречена „гранична точка“, и изчисленията се базират на тази част.
Повърхностите могат да бъдат по-добре описани, използвайки комбинации от различни проектни стойности, като например Ra и Rt, но няма единична функция, която да може да различи две различни повърхности с еднаква стойност на Ra. ASME публикува стандарта ASME B46.1, който определя значението на всяка изчислителна функция.
За повече информация се свържете с: Джон Тверберг, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Телефон: 262-642-8210.