این مقاله دو قسمتی، خلاصه‌ای از نکات کلیدی مقاله در مورد الکتروپولیش و پیش‌نمایشی از ارائه Tverberg در InterPhex در اواخر این ماه را ارائه می‌دهد. امروز، در بخش اول، در مورد اهمیت الکتروپولیش لوله‌های فولادی ضد زنگ، تکنیک‌های الکتروپولیش و روش‌های تحلیلی بحث خواهیم کرد. در بخش دوم، جدیدترین تحقیقات در مورد لوله‌های فولادی ضد زنگ پسیو شده با پرداخت مکانیکی را ارائه می‌دهیم.
قسمت ۱: لوله‌های فولادی ضد زنگ الکتروپولیش شده صنایع داروسازی و نیمه‌رساناها به تعداد زیادی لوله فولادی ضد زنگ الکتروپولیش شده نیاز دارند. در هر دو مورد، فولاد ضد زنگ ۳۱۶L آلیاژ ترجیحی است. گاهی اوقات از آلیاژهای فولاد ضد زنگ با ۶٪ مولیبدن استفاده می‌شود؛ آلیاژهای C-۲۲ و C-۲۷۶ برای تولیدکنندگان نیمه‌رساناها مهم هستند، به خصوص زمانی که از اسید هیدروکلریک گازی به عنوان ماده‌ی اچ‌کننده استفاده می‌شود.
به راحتی نقص‌های سطحی را که در غیر این صورت در پیچ و خم ناهنجاری‌های سطحی موجود در مواد رایج‌تر پنهان می‌شوند، مشخص کنید.
بی‌اثر بودن شیمیایی لایه غیرفعال‌کننده به این دلیل است که هم کروم و هم آهن در حالت اکسیداسیون ۳+ هستند و فلزات صفر ظرفیتی نیستند. سطوح صیقل‌کاری‌شده مکانیکی، حتی پس از غیرفعال‌سازی حرارتی طولانی‌مدت با اسید نیتریک، مقدار زیادی آهن آزاد در لایه محافظ حفظ کردند. همین عامل به تنهایی به سطوح الکتروپولیش‌شده از نظر پایداری طولانی‌مدت، مزیت بزرگی می‌دهد.
تفاوت مهم دیگر بین این دو سطح، وجود (در سطوح صیقل داده شده مکانیکی) یا عدم وجود (در سطوح الکتروپولیش شده) عناصر آلیاژی است. سطوح صیقل داده شده مکانیکی ترکیب آلیاژی اصلی را با از دست دادن اندک سایر عناصر آلیاژی حفظ می‌کنند، در حالی که سطوح الکتروپولیش شده عمدتاً فقط حاوی کروم و آهن هستند.
ساخت لوله‌های الکتروپولیش شده برای داشتن یک سطح صاف الکتروپولیش شده، باید با یک سطح صاف شروع کنید. این بدان معناست که ما با فولاد بسیار باکیفیتی شروع می‌کنیم که برای جوشکاری بهینه تولید شده است. کنترل هنگام ذوب گوگرد، سیلیکون، منگنز و عناصر اکسیدزدا مانند آلومینیوم، تیتانیوم، کلسیم، منیزیم و دلتا فریت ضروری است. نوار باید تحت عملیات حرارتی قرار گیرد تا هرگونه فاز ثانویه‌ای که ممکن است در حین انجماد مذاب یا در طول پردازش در دمای بالا تشکیل شود، حل شود.
علاوه بر این، نوع پرداخت نواری مهم‌ترین عامل است. استاندارد ASTM A-480 سه نوع پرداخت سطح نوار سرد موجود در بازار را فهرست می‌کند: 2D (آنیل شده در هوا، اسیدشویی شده و نورد صاف)، 2B (آنیل شده در هوا، اسیدشویی شده و پرداخت شده با غلتک) و 2BA (آنیل شده براق و پرداخت شده با غلتک).
پروفیل‌بندی، جوشکاری و تنظیم مهره‌ها باید با دقت کنترل شود تا گردترین لوله ممکن به دست آید. پس از پولیش، حتی کوچکترین بریدگی زیر جوش یا یک خط صاف از مهره قابل مشاهده خواهد بود. علاوه بر این، پس از الکتروپولیش، آثار غلتش، الگوهای غلتش جوش‌ها و هرگونه آسیب مکانیکی به سطح، آشکار خواهد بود.
پس از عملیات حرارتی، قطر داخلی لوله باید به صورت مکانیکی صیقل داده شود تا عیوب سطحی ایجاد شده در طول تشکیل نوار و لوله از بین برود. در این مرحله، انتخاب نوع پرداخت نواری بسیار مهم می‌شود. اگر چین خوردگی خیلی عمیق باشد، باید فلز بیشتری از سطح قطر داخلی لوله برداشته شود تا لوله‌ای صاف به دست آید. اگر زبری کم عمق یا وجود نداشته باشد، فلز کمتری نیاز به برداشتن دارد. بهترین پرداخت الکتروپولیش شده، معمولاً در محدوده 5 میکرواینچ یا صاف‌تر، با صیقل دادن نوار طولی لوله‌ها به دست می‌آید. این نوع صیقل دادن، بیشتر فلز را از سطح، معمولاً در محدوده 0.001 اینچ، برمی‌دارد و در نتیجه مرزهای دانه، عیوب سطحی و عیوب ایجاد شده را از بین می‌برد. صیقل دادن چرخشی، مواد کمتری را برمی‌دارد، سطحی "ابری" ایجاد می‌کند و معمولاً Ra (میانگین زبری سطح) بالاتری در محدوده 10 تا 15 میکرواینچ ایجاد می‌کند.
الکتروپولیش الکتروپولیش فقط یک پوشش معکوس است. یک محلول الکتروپولیش روی قطر داخلی لوله پمپ می‌شود در حالی که کاتد از طریق لوله کشیده می‌شود. فلز ترجیحاً از بالاترین نقاط روی سطح برداشته می‌شود. این فرآیند "امیدوار" است که کاتد را با فلزی که از داخل لوله حل می‌شود (یعنی آند) گالوانیزه کند. کنترل الکتروشیمی برای جلوگیری از پوشش کاتدی و حفظ ظرفیت صحیح برای هر یون مهم است.
در طول الکتروپولیش، اکسیژن روی سطح آند یا فولاد ضد زنگ و هیدروژن روی سطح کاتد تشکیل می‌شود. اکسیژن یک ماده کلیدی در ایجاد خواص ویژه سطوح الکتروپولیش شده است، هم برای افزایش عمق لایه غیرفعال سازی و هم برای ایجاد یک لایه غیرفعال سازی واقعی.
الکتروپولیش زیر لایه‌ای به نام «ژاکت» انجام می‌شود که یک سولفیت نیکل پلیمریزه شده است. هر چیزی که در تشکیل لایه ژاکت اختلال ایجاد کند، منجر به یک سطح الکتروپولیش شده معیوب خواهد شد. این معمولاً یونی مانند کلرید یا نیترات است که از تشکیل سولفیت نیکل جلوگیری می‌کند. سایر مواد مزاحم عبارتند از روغن‌های سیلیکونی، گریس‌ها، واکس‌ها و سایر هیدروکربن‌های زنجیره بلند.
پس از الکتروپولیش، لوله‌ها با آب شسته شده و علاوه بر آن در اسید نیتریک داغ غیرفعال شدند. این غیرفعال‌سازی اضافی برای حذف هرگونه سولفیت نیکل باقیمانده و بهبود نسبت کروم به آهن سطحی ضروری است. لوله‌های غیرفعال‌شده بعدی با آب فرآیند شسته شدند، در آب دیونیزه داغ قرار داده شدند، خشک و بسته‌بندی شدند. در صورت نیاز به بسته‌بندی در اتاق تمیز، لوله‌ها علاوه بر این در آب دیونیزه تا رسیدن به رسانایی مشخص شده، شسته می‌شوند و سپس قبل از بسته‌بندی با نیتروژن داغ خشک می‌شوند.
رایج‌ترین روش‌ها برای تجزیه و تحلیل سطوح الکتروپولیش‌شده، طیف‌سنجی الکترون اوژه (AES) و طیف‌سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS) (که با نام طیف‌سنجی الکترونی تجزیه شیمیایی نیز شناخته می‌شود) هستند. AES از الکترون‌های تولید شده در نزدیکی سطح برای تولید سیگنال خاصی برای هر عنصر استفاده می‌کند که توزیع عناصر با عمق را نشان می‌دهد. XPS از اشعه ایکس نرم استفاده می‌کند که طیف‌های اتصال ایجاد می‌کند و امکان تشخیص گونه‌های مولکولی را بر اساس حالت اکسیداسیون فراهم می‌کند.
مقدار زبری سطح با پروفیل سطح مشابه ظاهر سطح، به معنای ظاهر سطح یکسان نیست. اکثر پروفیل‌سازهای مدرن می‌توانند مقادیر زبری سطح مختلفی از جمله Rq (همچنین به عنوان RMS شناخته می‌شود)، Ra، Rt (حداکثر اختلاف بین حداقل فرورفتگی و حداکثر پیک)، Rz (میانگین حداکثر ارتفاع پروفیل) و چندین مقدار دیگر را گزارش دهند. این عبارات در نتیجه محاسبات مختلف با استفاده از یک بار عبور از سطح با قلم الماس به دست آمده‌اند. در این بای‌پس، قسمتی به نام "قطع" به صورت الکترونیکی انتخاب می‌شود و محاسبات بر اساس این قسمت انجام می‌شود.
سطوح را می‌توان با استفاده از ترکیبی از مقادیر طراحی مختلف مانند Ra و Rt بهتر توصیف کرد، اما هیچ تابع واحدی وجود ندارد که بتواند بین دو سطح مختلف با مقدار Ra یکسان تمایز قائل شود. ASME استاندارد ASME B46.1 را منتشر می‌کند که معنای هر تابع محاسباتی را تعریف می‌کند.
برای اطلاعات بیشتر با جان توربرگ، ترنت تیوب، خیابان انرژی ۲۰۱۵، صندوق پستی ۷۷، ایست تروی، ویسکانسین ۵۳۱۲۰ تماس بگیرید. تلفن: ۲۶۲-۶۴۲-۸۲۱۰.