Ovaj dvodijelni članak sažima ključne točke članka o elektropoliranju i najavljuje Tverbergovu prezentaciju na InterPhexu kasnije ovog mjeseca. Danas ćemo u 1. dijelu raspravljati 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 poluvodičkoj 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 važne su za proizvođače poluvodiča, posebno kada se plinovita klorovodična kiselina koristi kao sredstvo za jetkanje.
Lako karakterizirajte površinske nedostatke koji bi inače bili maskirani u labirintu površinskih anomalija koje se nalaze u uobičajenijim materijalima.
Kemijska inertnost pasivizirajućeg sloja posljedica je činjenice da su i krom i željezo u oksidacijskom stanju 3+ i nisu nulavalentni metali. Mehanički polirane površine zadržale su visok sadržaj slobodnog željeza u filmu čak i nakon dulje termičke pasivizacije dušičnom kiselinom. Samo taj faktor daje elektropoliranim površinama veliku prednost u smislu dugoročne stabilnosti.
Druga važna razlika između dvije površine je prisutnost (kod mehanički poliranih površina) ili odsutnost (kod elektropoliranih površina) legirajućih elemenata. Mehanički polirane površine zadržavaju glavni sastav legirajućeg elementa uz mali gubitak ostalih legirajućih elemenata, dok elektropolirane površine sadrže uglavnom samo krom i željezo.
Izrada elektropoliranih cijevi Da biste dobili glatku elektropoliranu površinu, morate započeti s glatkom površinom. To znači da počinjemo s vrlo kvalitetnim čelikom, proizvedenim za optimalnu zavarljivost. Kontrola je potrebna pri taljenju sumpora, silicija, mangana i deoksidirajućih elemenata poput aluminija, titana, kalcija, magnezija i delta ferita. Traka se mora toplinski obraditi kako bi se otopile sve sekundarne faze koje mogu nastati tijekom skrućivanja taline ili tijekom 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 valjcima i polirano valjcima) 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, vidljiv će biti čak i najmanji podrez zavara ili ravna linija zavara. Osim toga, nakon elektropoliranja bit će vidljivi tragovi valjanja, obrasci valjanja zavara i bilo kakva mehanička oštećenja površine.
Nakon toplinske obrade, unutarnji promjer cijevi mora se mehanički polirati kako bi se uklonili površinski nedostaci nastali tijekom oblikovanja trake i cijevi. U ovoj fazi, izbor završne obrade trake postaje ključan. Ako je pregib predubok, s površine unutarnjeg promjera cijevi mora se ukloniti više metala 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 nastali 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 premazivanje. Otopina za elektropoliranje pumpa se preko unutarnjeg promjera cijevi dok se katoda uvlači kroz cijev. Metal se poželjno uklanja s najviših točaka na površini. Proces "nada se" galvanizirati katodu metalom koji se otapa iznutra cijevi (tj. anode). Važno je kontrolirati elektrokemiju kako bi se spriječilo katodno premazivanje i održala ispravna valencija za svaki ion.
Tijekom elektropoliranja, kisik se stvara na površini anode ili nehrđajućeg čelika, a vodik 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 „Jacquetovog“ sloja, koji je polimerizirani nikal sulfit. Sve što ometa stvaranje Jacquetovog sloja rezultirat će neispravnom elektropoliranom površinom. To je obično ion, poput klorida ili nitrata, koji sprječava stvaranje nikal sulfita. Druge tvari koje ometaju 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 potrebna za uklanjanje preostalog nikal sulfita i poboljšanje omjera površinskog kroma i željeza. Naknadno pasivizirane cijevi su isprane procesnom vodom, stavljene u vruću deioniziranu vodu, osušene i pakirane. Ako je potrebno pakiranje u čistoj sobi, cijevi se dodatno ispiru u deioniziranoj vodi dok se ne postigne specificirana vodljivost, a zatim se suše vrućim dušikom prije pakiranja.
Najčešće metode za analizu elektropoliranih površina su Augerova elektronska spektroskopija (AES) i rendgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) (također poznata kao kemijska analiza elektrona). AES koristi elektrone generirane blizu površine za generiranje specifičnog signala za svaki element, što daje raspodjelu elemenata s dubinom. XPS koristi meke rendgenske zrake koje stvaraju spektre vezanja, omogućujući razlikovanje molekularnih vrsta prema oksidacijskom stanju.
Vrijednost hrapavosti površine s 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 doline i maksimalnog vrha), Rz (prosječna maksimalna visina profila) i nekoliko drugih vrijednosti. Ovi izrazi dobiveni su kao rezultat različitih izračuna korištenjem jednog prolaza oko površine dijamantnom olovkom. U ovom zaobilaženju, dio nazvan "granica" elektronički se odabire i izračuni se temelje na tom dijelu.
Površine se mogu bolje opisati kombinacijama 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.