Ovaj dvodijelni članak sažima ključne tačke članka o elektropoliranju i najavljuje Tverbergovu prezentaciju na InterPhexu kasnije ovog mjeseca. Danas, u 1. dijelu, raspravljat ćemo o važnosti elektropoliranja cijevi od nehrđajućeg čelika, tehnikama elektropoliranja i analitičkim metodama. U drugom dijelu predstavljamo najnovija istraživanja o pasiviziranim mehanički poliranim cijevima od nehrđajućeg čelika.
Dio 1: Elektropolirane cijevi od nehrđajućeg čelika Farmaceutskoj i poluprovodničkoj industriji potreban je veliki broj elektropoliranih cijevi od nehrđajućeg čelika. U oba slučaja, nehrđajući čelik 316L je preferirana legura. Ponekad se koriste legure nehrđajućeg čelika sa 6% molibdena; legure C-22 i C-276 su važne za proizvođače poluprovodnika, posebno kada se plinovita klorovodična kiselina koristi kao sredstvo za nagrizanje.
Lako karakterizirajte površinske defekte koji bi inače bili maskirani u lavirintu površinskih anomalija koje se nalaze u uobičajenijim materijalima.
Hemijska inertnost pasivizirajućeg sloja posljedica je činjenice da su i hrom i željezo u oksidacijskom stanju 3+ i nisu nulvalentni metali. Mehanički polirane površine zadržale su visok sadržaj slobodnog željeza u filmu čak i nakon produžene termičke pasivizacije dušičnom kiselinom. Samo ovaj faktor daje elektropoliranim površinama veliku prednost u smislu dugoročne stabilnosti.
Druga važna razlika između dvije površine je prisustvo (kod mehanički poliranih površina) ili odsustvo (kod elektropoliranih površina) legirajućih elemenata. Mehanički polirane površine zadržavaju glavni sastav legirajućih elemenata uz mali gubitak ostalih legirajućih elemenata, dok elektropolirane površine sadrže uglavnom samo hrom i željezo.
Izrada elektropoliranih cijevi Da biste dobili glatku elektropoliranu površinu, potrebno je započeti s glatkom površinom. To znači da počinjemo s vrlo kvalitetnim čelikom, proizvedenim za optimalnu zavarljivost. Kontrola je neophodna pri topljenju sumpora, silicija, mangana i deoksidirajućih elemenata poput aluminija, titana, kalcija, magnezija i delta ferita. Traka mora biti termički obrađena kako bi se otopile sve sekundarne faze koje se mogu formirati tokom skrućivanja taline ili tokom obrade na visokim temperaturama.
Osim toga, vrsta završne obrade trake je najvažnija. ASTM A-480 navodi tri komercijalno dostupne završne obrade hladne trake: 2D (žareno na zraku, kiselo i tupo valjano), 2B (žareno na zraku, kiselo valjano i polirano valjanjem) i 2BA (svijetlo žareno i polirano u štitu). (atmosfera). valjci).
Profiliranje, zavarivanje i podešavanje zavara moraju se pažljivo kontrolirati kako bi se dobila što okruglija cijev. Nakon poliranja, čak i najmanji podrez zavara ili ravna linija zavara bit će vidljivi. Osim toga, nakon elektropoliranja, tragovi valjanja, obrasci valjanja zavara i bilo kakva mehanička oštećenja površine bit će očigledni.
Nakon termičke obrade, unutrašnji promjer cijevi mora se mehanički polirati kako bi se eliminirali površinski nedostaci nastali tokom formiranja trake i cijevi. U ovoj fazi, izbor završne obrade trake postaje ključan. Ako je pregib previše dubok, mora se ukloniti više metala s površine unutrašnjeg promjera cijevi kako bi se dobila glatka cijev. Ako je hrapavost plitka ili je nema, potrebno je ukloniti manje metala. Najbolja elektropolirana završna obrada, obično u rasponu od 5 mikroinča ili glatkija, postiže se uzdužnim poliranjem cijevi trakom. Ova vrsta poliranja uklanja većinu metala s površine, obično u rasponu od 0,001 inča, čime se uklanjaju granice zrna, površinske nesavršenosti i formirani nedostaci. Vrtložno poliranje uklanja manje materijala, stvara "mutnu" površinu i obično proizvodi veći Ra (prosječna hrapavost površine) u rasponu od 10-15 mikroinča.
Elektropoliranje Elektropoliranje je samo obrnuto nanošenje premaza. Otopina za elektropoliranje se pumpa preko unutrašnjeg promjera cijevi dok se katoda provlači kroz cijev. Metal se poželjno uklanja s najviših tačaka na površini. Proces "se nada" da će galvanizirati katodu metalom koji se rastvara iz unutrašnjosti cijevi (tj. anode). Važno je kontrolirati elektrohemiju kako bi se spriječilo katodno premazivanje i održala ispravna valencija za svaki ion.
Tokom elektropoliranja, kisik se formira na površini anode ili nehrđajućeg čelika, a vodik se formira na površini katode. Kisik je ključni sastojak u stvaranju posebnih svojstava elektropoliranih površina, kako za povećanje dubine pasivizacijskog sloja, tako i za stvaranje pravog pasivizacijskog sloja.
Elektropoliranje se odvija ispod takozvanog "Jacquet" sloja, koji je polimerizirani nikl sulfit. Sve što ometa formiranje Jacquet sloja rezultirat će neispravnom elektropoliranom površinom. To je obično ion, poput klorida ili nitrata, koji sprječava formiranje nikl sulfita. Druge ometajuće tvari su silikonska ulja, masti, voskovi i drugi dugolančani ugljikovodici.
Nakon elektropoliranja, cijevi su isprane vodom i dodatno pasivizirane u vrućoj dušičnoj kiselini. Ova dodatna pasivizacija je neophodna za uklanjanje preostalog nikl sulfita i poboljšanje odnosa površinskog kroma i željeza. Naknadno pasivizirane cijevi su isprane procesnom vodom, stavljene u vruću deioniziranu vodu, osušene i zapakirane. Ako je potrebno pakiranje u čistoj sobi, cijevi se dodatno ispiru u deioniziranoj vodi dok se ne postigne specificirana provodljivost, a zatim se suše vrućim dušikom prije pakiranja.
Najčešće metode za analizu elektropoliranih površina su Augerova elektronska spektroskopija (AES) i rendgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) (poznata i kao elektronska spektroskopija hemijske analize). AES koristi elektrone generirane blizu površine za generiranje specifičnog signala za svaki element, što daje distribuciju elemenata s dubinom. XPS koristi meke rendgenske zrake koje stvaraju spektre vezivanja, omogućavajući razlikovanje molekularnih vrsta po oksidacijskom stanju.
Vrijednost hrapavosti površine sa profilom površine sličnim izgledu površine ne znači isti izgled površine. Većina modernih profilera može prijaviti mnogo različitih vrijednosti hrapavosti površine, uključujući Rq (također poznat kao RMS), Ra, Rt (maksimalna razlika između minimalnog donjeg i maksimalnog vrha), Rz (prosječna maksimalna visina profila) i nekoliko drugih vrijednosti. Ovi izrazi su dobijeni kao rezultat različitih proračuna korištenjem jednog prolaza oko površine dijamantskom olovkom. U ovom zaobilaženju, dio nazvan "granica" se elektronski odabire i proračuni se zasnivaju na ovom dijelu.
Površine se mogu bolje opisati korištenjem kombinacija različitih projektnih vrijednosti kao što su Ra i Rt, ali ne postoji jedna funkcija koja može razlikovati dvije različite površine s istom Ra vrijednošću. ASME objavljuje standard ASME B46.1, koji definira značenje svake proračunske funkcije.
Za više informacija kontaktirajte: Johna Tverberga, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Telefon: 262-642-8210.