Ang dalawang-bahaging artikulong ito ay nagbubuod ng mga pangunahing punto ng artikulo tungkol sa electropolishing at ipapakita ang presentasyon ni Tverberg sa InterPhex sa huling bahagi ng buwang ito. Ngayon, sa Bahagi 1, tatalakayin natin ang kahalagahan ng electropolishing sa mga tubo na hindi kinakalawang na asero, mga pamamaraan ng electropolishing, at mga pamamaraan ng pagsusuri. Sa ikalawang bahagi, ipapakita natin ang pinakabagong pananaliksik sa mga passived mechanically polished stainless steel pipe.
Bahagi 1: Mga Tubong Hindi Kinakalawang na Bakal na Ginawa Gamit ang Elektropolish Ang mga industriya ng parmasyutiko at semiconductor ay nangangailangan ng maraming bilang ng mga tubo na hindi kinakalawang na bakal na ginawa gamit ang elektropolish. Sa parehong mga kaso, ang 316L na hindi kinakalawang na bakal ang mas mainam na haluang metal. Minsan ginagamit ang mga haluang metal na hindi kinakalawang na bakal na may 6% molybdenum; ang mga haluang metal na C-22 at C-276 ay mahalaga sa mga tagagawa ng semiconductor, lalo na kapag ang gaseous hydrochloric acid ay ginagamit bilang isang etchant.
Madaling makilala ang mga depekto sa ibabaw na kung hindi man ay natatakpan sa gitna ng maraming anomalya sa ibabaw na matatagpuan sa mas karaniwang mga materyales.
Ang kemikal na inertness ng passivating layer ay dahil sa ang katunayan na ang chromium at iron ay parehong nasa 3+ oxidation state, at hindi zerovalent metals. Ang mga mekanikal na pinakintab na ibabaw ay nagpapanatili ng mataas na nilalaman ng libreng bakal sa film kahit na matapos ang matagal na thermal passivation gamit ang nitric acid. Ang salik na ito lamang ay nagbibigay sa mga electropolish na ibabaw ng isang malaking kalamangan sa mga tuntunin ng pangmatagalang katatagan.
Ang isa pang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang ibabaw ay ang presensya (sa mga mekanikal na pinakintab na ibabaw) o kawalan (sa mga electropolished na ibabaw) ng mga elemento ng haluang metal. Ang mga mekanikal na pinakintab na ibabaw ay nagpapanatili ng pangunahing komposisyon ng haluang metal na may kaunting pagkawala ng iba pang mga elemento ng haluang metal, habang ang mga electropolish na ibabaw ay kadalasang naglalaman lamang ng chromium at iron.
Paggawa ng mga tubo na pinakintab gamit ang electropolish Upang makakuha ng makinis na ibabaw na pinakintab gamit ang electropolish, kailangan mong magsimula sa isang makinis na ibabaw. Nangangahulugan ito na magsisimula tayo sa napakataas na kalidad ng bakal, na ginawa para sa pinakamainam na kakayahang magweld. Kinakailangan ang kontrol kapag tinutunaw ang sulfur, silicon, manganese at mga elementong deoxidizing tulad ng aluminum, titanium, calcium, magnesium at delta ferrite. Ang strip ay dapat na heat treated upang matunaw ang anumang pangalawang phase na maaaring mabuo sa panahon ng melt solidification o mabuo sa panahon ng pagproseso sa mataas na temperatura.
Bukod pa rito, ang uri ng stripe finish ang pinakamahalaga. Ang ASTM A-480 ay naglilista ng tatlong komersyal na makukuhang cold strip surface finishes: 2D (air annealed, pickled, at blunt rolled), 2B (air annealed, roll pickled, at roll polished), at 2BA (bright annealed at shield polished). atmosphere). mga roll).
Ang pag-profile, pag-welding, at pagsasaayos ng bead ay dapat na maingat na kontrolin upang makuha ang pinakamaraming bilog na tubo hangga't maaari. Pagkatapos ng pagpapakintab, kahit ang pinakamaliit na undercut ng weld o isang patag na linya ng bead ay makikita. Bukod pa rito, pagkatapos ng electropolishing, ang mga bakas ng paggulong, paggulong na mga pattern ng mga weld at anumang mekanikal na pinsala sa ibabaw ay magiging halata.
Pagkatapos ng heat treatment, ang panloob na diyametro ng tubo ay dapat na mekanikal na pinakintab upang maalis ang mga depekto sa ibabaw na nabuo habang binubuo ang strip at tubo. Sa yugtong ito, ang pagpili ng stripe finish ay nagiging kritikal. Kung ang tupi ay masyadong malalim, mas maraming metal ang dapat tanggalin mula sa ibabaw ng panloob na diyametro ng tubo upang makakuha ng makinis na tubo. Kung ang pagkamagaspang ay mababaw o wala, mas kaunting metal ang kailangang tanggalin. Ang pinakamahusay na electropolished finish, karaniwang nasa 5 micro-inch range o mas makinis, ay nakukuha sa pamamagitan ng longitudinal band polishing ng mga tubo. Ang ganitong uri ng polishing ay nag-aalis ng halos lahat ng metal mula sa ibabaw, karaniwang nasa 0.001 inch range, sa gayon ay inaalis ang mga hangganan ng butil, mga imperpeksyon sa ibabaw, at mga nabuo na depekto. Ang whirling polishing ay nag-aalis ng mas kaunting materyal, lumilikha ng "maulap" na ibabaw, at karaniwang gumagawa ng mas mataas na Ra (average surface roughness) sa hanay na 10-15 microinch.
Electropolishing Ang electropolishing ay isang reverse coating lamang. Ang isang electropolishing solution ay ibinobomba sa inner diameter ng tubo habang ang cathode ay hinihila palabas ng tubo. Ang metal ay mas mainam na alisin mula sa pinakamataas na punto sa ibabaw. Ang proseso ay "umaasa" na gawing galvanized ang cathode gamit ang metal na natutunaw mula sa loob ng tubo (ibig sabihin, ang anode). Mahalagang kontrolin ang electrochemistry upang maiwasan ang cathodic coating at mapanatili ang tamang valency para sa bawat ion.
Sa panahon ng electropolishing, nabubuo ang oxygen sa ibabaw ng anode o stainless steel, at ang hydrogen naman ay nabubuo sa ibabaw ng cathode. Ang oxygen ay isang mahalagang sangkap sa paglikha ng mga espesyal na katangian ng mga electropolished na ibabaw, kapwa upang mapataas ang lalim ng passivation layer at upang lumikha ng isang tunay na passivation layer.
Ang electropolishing ay nagaganap sa ilalim ng tinatawag na "Jacquet" layer, na isang polymerized nickel sulfite. Anumang bagay na nakakasagabal sa pagbuo ng Jacquet layer ay magreresulta sa isang depektibong electropolished surface. Ito ay karaniwang isang ion, tulad ng chloride o nitrate, na pumipigil sa pagbuo ng nickel sulfite. Ang iba pang nakakasagabal na sangkap ay mga silicone oil, grease, wax at iba pang long chain hydrocarbons.
Pagkatapos ng electropolishing, ang mga tubo ay hinugasan ng tubig at idinagdag ang passivation sa mainit na nitric acid. Ang karagdagang passivation na ito ay kinakailangan upang maalis ang anumang natitirang nickel sulfite at upang mapabuti ang ratio ng chromium sa iron sa ibabaw. Ang mga kasunod na passivated na tubo ay hinugasan ng process water, inilagay sa mainit na deionized na tubig, pinatuyo at binalot. Kung kinakailangan ang clean room packaging, ang mga tubo ay karagdagang binabanlawan sa deionized na tubig hanggang sa maabot ang tinukoy na conductivity, pagkatapos ay pinatuyo gamit ang mainit na nitrogen bago ibalot.
Ang pinakakaraniwang mga pamamaraan para sa pagsusuri ng mga electropolish na ibabaw ay ang Auger electron spectroscopy (AES) at X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) (kilala rin bilang chemical analysis electron spectroscopy). Gumagamit ang AES ng mga electron na nabuo malapit sa ibabaw upang makabuo ng isang partikular na signal para sa bawat elemento, na nagbibigay ng distribusyon ng mga elemento nang may lalim. Gumagamit ang XPS ng malalambot na X-ray na lumilikha ng mga binding spectra, na nagpapahintulot sa mga molecular species na makilala sa pamamagitan ng oxidation state.
Ang halaga ng surface roughness na may surface profile na katulad ng hitsura ng surface ay hindi nangangahulugang pareho ang hitsura ng surface. Karamihan sa mga modernong profiler ay maaaring mag-ulat ng maraming iba't ibang halaga ng surface roughness, kabilang ang Rq (kilala rin bilang RMS), Ra, Rt (maximum na pagkakaiba sa pagitan ng minimum trough at maximum peak), Rz (average maximum profile height), at ilan pang mga halaga. Ang mga ekspresyong ito ay nakuha bilang resulta ng iba't ibang kalkulasyon gamit ang isang pagdaan sa paligid ng surface gamit ang diamond pen. Sa bypass na ito, isang bahagi na tinatawag na "cutoff" ang pinipili nang elektroniko at ang mga kalkulasyon ay batay sa bahaging ito.
Mas mainam na mailarawan ang mga ibabaw gamit ang mga kombinasyon ng iba't ibang halaga ng disenyo tulad ng Ra at Rt, ngunit walang iisang punsiyon na makakapagpakilala sa pagitan ng dalawang magkaibang ibabaw na may parehong halaga ng Ra. Inilalathala ng ASME ang pamantayang ASME B46.1, na tumutukoy sa kahulugan ng bawat punsiyon sa pagkalkula.
Para sa karagdagang impormasyon, makipag-ugnayan kay: John Tverberg, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Telepono: 262-642-8210.