Ta dvodelni članek povzema ključne točke članka o elektropoliranju in napoveduje Tverbergovo predstavitev na InterPhexu pozneje ta mesec. Danes bomo v 1. delu razpravljali o pomenu elektropoliranja cevi iz nerjavečega jekla, tehnikah elektropoliranja in analitičnih metodah. V drugem delu predstavljamo najnovejše raziskave o pasiviziranih mehansko poliranih ceveh iz nerjavečega jekla.
1. del: Elektropolirane cevi iz nerjavečega jekla Farmacevtska in polprevodniška industrija potrebujeta veliko število elektropoliranih cevi iz nerjavečega jekla. V obeh primerih je nerjavno jeklo 316L prednostna zlitina. Včasih se uporabljajo zlitine nerjavečega jekla s 6 % molibdena; zlitine C-22 in C-276 so pomembne za proizvajalce polprevodnikov, zlasti kadar se kot jedkalno sredstvo uporablja plinasta klorovodikova kislina.
Z lahkoto označite površinske napake, ki bi bile sicer skrite v labirintu površinskih anomalij, ki jih najdemo v bolj običajnih materialih.
Kemična inertnost pasivacijske plasti je posledica dejstva, da sta tako krom kot železo v oksidacijskem stanju 3+ in nista ničvalentni kovini. Mehansko polirane površine so ohranile visoko vsebnost prostega železa v filmu tudi po dolgotrajni termični pasivizaciji z dušikovo kislino. Že ta dejavnik daje elektropoliranim površinam veliko prednost glede dolgoročne stabilnosti.
Druga pomembna razlika med obema površinama je prisotnost (pri mehansko poliranih površinah) ali odsotnost (pri elektropoliranih površinah) legirnih elementov. Mehansko polirane površine ohranijo glavno legirno sestavo z majhno izgubo drugih legirnih elementov, medtem ko elektropolirane površine vsebujejo večinoma le krom in železo.
Izdelava elektropoliranih cevi Za gladko elektropolirano površino morate začeti z gladko površino. To pomeni, da začnemo z zelo kakovostnim jeklom, izdelanim za optimalno varivost. Pri taljenju žvepla, silicija, mangana in deoksidacijskih elementov, kot so aluminij, titan, kalcij, magnezij in delta ferit, je potreben nadzor. Trak je treba toplotno obdelati, da se raztopijo morebitne sekundarne faze, ki lahko nastanejo med strjevanjem taline ali med obdelavo pri visoki temperaturi.
Poleg tega je vrsta površinske obdelave trakov najpomembnejša. ASTM A-480 navaja tri komercialno dostopne površinske obdelave hladno valjanih trakov: 2D (žarjeno na zraku, dekapirano in topo valjano), 2B (žarjeno na zraku, dekapirano in valjano polirano) in 2BA (svetlo žarjeno in polirano v zaščitni atmosferi). zvitki).
Profiliranje, varjenje in nastavitev zvara je treba skrbno nadzorovati, da se doseže čim bolj okrogla cev. Po poliranju bo viden že najmanjši spodrez zvara ali ravna linija zvara. Poleg tega bodo po elektropoliranju očitne sledi valjanja, vzorci valjanja zvarov in morebitne mehanske poškodbe površine.
Po toplotni obdelavi je treba notranji premer cevi mehansko polirati, da se odpravijo površinske napake, ki nastanejo med oblikovanjem traku in cevi. Na tej stopnji postane izbira zaključka traku ključnega pomena. Če je pregib preglobok, je treba s površine notranjega premera cevi odstraniti več kovine, da dobimo gladko cev. Če je hrapavost plitva ali je ni, je treba odstraniti manj kovine. Najboljši elektropolirani zaključek, običajno v območju 5 mikropalcev ali bolj gladek, se doseže z vzdolžnim poliranjem cevi s trakom. Ta vrsta poliranja odstrani večino kovine s površine, običajno v območju 0,001 palca, s čimer se odstranijo meje zrn, površinske nepravilnosti in nastale napake. Vrtinčasto poliranje odstrani manj materiala, ustvari "motno" površino in običajno proizvede višjo Ra (povprečna hrapavost površine) v območju 10–15 mikropalcev.
Elektropoliranje Elektropoliranje je le obratno nanašanje premaza. Raztopina za elektropoliranje se črpa po notranjem premeru cevi, medtem ko se katoda vleče skozi cev. Kovina se po možnosti odstrani z najvišjih točk na površini. Postopek "upa", da bo katodo galvaniziral s kovino, ki se raztopi iz notranjosti cevi (tj. anode). Pomembno je nadzorovati elektrokemijo, da preprečimo katodni premaz in ohranimo pravilno valenco za vsak ion.
Med elektropoliranjem se na površini anode ali nerjavečega jekla tvori kisik, na površini katode pa vodik. Kisik je ključna sestavina pri ustvarjanju posebnih lastnosti elektropoliranih površin, tako za povečanje globine pasivacijske plasti kot za ustvarjanje prave pasivacijske plasti.
Elektropoliranje poteka pod tako imenovano »Jacquetovo« plastjo, ki je polimeriziran nikljev sulfit. Karkoli ovira nastanek Jacquetove plasti, bo povzročilo okvarjeno elektropolirano površino. To je običajno ion, kot je klorid ali nitrat, ki preprečuje nastanek nikljevega sulfita. Druge moteče snovi so silikonska olja, masti, voski in drugi dolgoverižni ogljikovodiki.
Po elektropoliranju so bile cevi oprane z vodo in dodatno pasivizirane v vroči dušikovi kislini. Ta dodatna pasivizacija je potrebna za odstranitev morebitnega ostanka nikljevega sulfita in za izboljšanje razmerja med površinskim kromom in železom. Naknadno pasivizirane cevi so bile oprane s procesno vodo, postavljene v vročo deionizirano vodo, posušene in zapakirane. Če je potrebno pakiranje v čistih prostorih, se cevi dodatno sperejo v deionizirani vodi, dokler ni dosežena določena prevodnost, nato pa se pred pakiranjem posušijo z vročim dušikom.
Najpogostejši metodi za analizo elektropoliranih površin sta Augerjeva elektronska spektroskopija (AES) in rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS) (znana tudi kot elektronska spektroskopija za kemijsko analizo). AES uporablja elektrone, ki nastanejo blizu površine, za ustvarjanje specifičnega signala za vsak element, kar daje porazdelitev elementov po globini. XPS uporablja mehke rentgenske žarke, ki ustvarjajo vezavne spektre, kar omogoča razlikovanje molekularnih vrst glede na oksidacijsko stanje.
Vrednost hrapavosti površine s profilom površine, podobnim videzu površine, ne pomeni enakega videza površine. Večina sodobnih profilerjev lahko poroča o številnih različnih vrednostih hrapavosti površine, vključno z Rq (znan tudi kot RMS), Ra, Rt (največja razlika med najmanjšim dolino in največjim vrhom), Rz (povprečna največja višina profila) in številnimi drugimi vrednostmi. Ti izrazi so bili pridobljeni kot rezultat različnih izračunov z uporabo enega samega prehoda po površini z diamantnim peresom. Pri tem obvodu se elektronsko izbere del, imenovan »odsek«, in izračuni temeljijo na tem delu.
Površine je mogoče bolje opisati z uporabo kombinacij različnih konstrukcijskih vrednosti, kot sta Ra in Rt, vendar ni ene same funkcije, ki bi lahko razlikovala med dvema različnima površinama z enako vrednostjo Ra. ASME objavlja standard ASME B46.1, ki opredeljuje pomen vsake računske funkcije.
Za več informacij se obrnite na: Johna Tverberga, Trent Tube, 2015 Energy Dr., PO Box 77, East Troy, WI 53120. Telefon: 262-642-8210.