چگونه عمر سرویس صفحه تیتانیوم را در محیط های عملیاتی سخت افزایش دهیم؟--(II)

2.1 جلوگیری از آلودگی آهن و تردی هیدروژنی

آلودگی آهن یکی از موذی‌ترین-و قابل پیشگیری‌ترین-علل تخریب تیتانیوم است. هنگامی که ذرات آهن در طول ساخت، جابجایی یا نگهداری در سطوح تیتانیوم قرار می گیرند، یک جفت گالوانیکی تشکیل می شود. تحت شرایط pH خاص و سناریوهای خوردگی گالوانیکی بالاتر از 75 درجه (165 درجه فارنهایت)، این زوج هیدروژن اتمی را به درون ماتریس تیتانیوم هدایت می کند و فازهای هیدرید شکننده را تشکیل می دهد که شکل پذیری را به شدت کاهش می دهد.
تحقیقات تأیید می کند که جذب هیدروژن زمانی آغاز می شود که آلودگی آهن/نیکل روی سطوح تیتانیوم باقی بماند. اگر محتوای هیدروژن از 500 ppm بیشتر شود، قطعات تحت بار دچار خرد شدن می شوند. پیشگیری کامل مستلزم حذف آلودگی آهن از طریق ترشی اسید نیتریک قبل از تهویه مطبوع است.

اقدامات کنترل بحرانی:

• فولاد ضد زنگ یا مس اختصاص داده شده-ابزار آلیاژی برای همه جابجایی تیتانیوم-تماس فولاد کربنی اکیداً ممنوع است
• مناطق ساخت جدا شده از آلودگی متقابل-از گرد و غبار سنگ زنی فولاد کربن جلوگیری می کند
• غیرفعال سازی اسید نیتریک (20-40% HNO3) برای آلودگی سطحی قبل از جوشکاری یا عملیات حرارتی
• برای جلوگیری از آلودگی ناشی از اکسیداسیون-جوشکاری را با حفاظهای عقب گاز خنثی انجام دهید

تمیزی ساخت و تعمیر برای جلوگیری از هیدریداسیون تیتانیوم حیاتی است. واکنش هیدریدینگ ممکن است تا زمان از دست دادن کامل شکل‌پذیری ادامه یابد و هر تنش گذرا می‌تواند باعث شکستگی اجزای آسیب‌دیده شود{1}}چه در اثر اختلالات فرآیند یا در طول عملیات تعمیر و نگهداری.

خوردگی شکافی در شکاف‌های محکم مربوط به طراحی ساختاری-اتصالات فلنج، سطوح واشر، انبساط لوله-به-لوله به ورق لوله، و اتصالات پیچ‌دار-یا زیر رسوبات رسوبی که سطوح تیتانیوم را می‌پوشانند، رخ می‌دهد. در حالی که تحقیقات اولیه نشان می‌دهد که تیتانیوم در برابر خوردگی شکاف در آب دریا مقاومت می‌کند، تحقیقات بعدی تأیید کرد که محیط‌های کلرید با دمای بالا (مانند مبدل‌های حرارتی آب دریا) و محیط‌های گاز کلر مرطوب واقعاً می‌توانند باعث حمله شکاف شوند.
حساسیت به خوردگی شکاف در تیتانیوم از ترتیب Cl- > Br- > I--کلرید پیروی می کند، برخلاف رفتار خوردگی حفره ای تیتانیوم. علاوه بر این، شکاف‌های ایجاد شده بین تیتانیوم و مواد غیر فلزی (PTFE، آزبست) حساسیت بیشتری نسبت به رابط‌های تیتانیوم-به-تیتانیوم نشان می‌دهند. در طول دوره انکوباسیون، کاهش اکسیژن در شکاف، واکنش‌های کاتدی را به بیرون تغییر می‌دهد در حالی که انحلال آندی در داخل انجام می‌شود. یون‌های کلرید برای حفظ تعادل بار به سمت داخل مهاجرت می‌کنند و هیدرولیز یون تیتانیوم pH را کاهش می‌دهد{6}}به طور بالقوه به زیر 1-شتاب‌دهنده تجزیه غیرفعال فیلم می‌رسد.

پروتکل کاهش:

• واشرهای کامپوزیت PTFE{0}}روکش دار یا غیر فلزی- محیط الکتروشیمیایی محلی را تثبیت می‌کنند و احتمال خوردگی شکاف را کاهش می‌دهند.
• به حداقل رساندن شکاف های سطح فلنج از طریق ماشینکاری دقیق (زبری سطح Ra کمتر یا مساوی 3.2 میکرومتر)
• برای دمای کار بیش از 60 درجه در سرویس بلبرینگ کلرید، TA10 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) را برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی شکاف مشخص کنید.
• جداسازی دوره‌ای و بازرسی سطوح آب‌بندی در طول چرخش‌های برنامه‌ریزی‌شده-حذف رسوبات سفید TiO2 که نشان‌دهنده حمله شکاف فعال است

سختی سطح نسبتاً پایین تیتانیوم (تقریباً 250 تا 350 HV برای گریدهای تجاری خالص آنیل شده) عملکرد آن را در شرایط سایش ساینده، فرسایش و تماس لغزشی محدود می کند. فن آوری های اصلاح سطح این محدودیت را بدون به خطر انداختن خواص مکانیکی بستر برطرف می کند.

3.1 نیتریدینگ پلاسما برای مقاومت در برابر سایش

نیتریدینگ پلاسما لایه‌های ترکیبی سخت TiN و Ti2N را روی سطوح تیتانیوم تشکیل می‌دهد که مقاومت به سایش را به طور چشمگیری بهبود می‌بخشد. برای پلاسمای آلیاژ تیتانیوم TA7 که در دمای 800 درجه به مدت 10 ساعت نیترید شده است، ضخامت لایه نیترید شده تقریباً به 5 میکرومتر می رسد، با سختی سطح به 1183.6 HV0.05-2.6 برابر بیشتر از سختی زیرلایه نیترید نشده می رسد. به طور قابل توجهی، نرخ سایش بیش از 99.3٪ در مقایسه با مواد تصفیه نشده کاهش می یابد.

نیتریدینگ پلاسمای قوس{0}در دمای پایین در 500 درجه با ولتاژ بایاس 400 ولت و فشار کاری 1.5 پاسکال، لایه‌های TiN و Ti2N متراکمی تولید می‌کند. مقاومت بهینه در برابر سایش در نسبت نیتروژن-هیدروژن 2:1 در مخلوط گاز فرآیند رخ می‌دهد. این فناوری ویژگی‌های سطح TC4 (Ti{{-6Al-4V) را بدون تغییر ریزساختار ماتریس یا ویژگی‌های مکانیکی کلی افزایش می‌دهد و محدودیت‌های عملیاتی ایمن را برای کاربردهای مهندسی هوافضا و دریایی افزایش می‌دهد.

3.2 اکسیداسیون آندی برای بازسازی سد خوردگی

آندایز کردن یک لایه TiO2 کنترل شده روی سطوح تیتانیوم تولید می کند که ضخامت آن دقیقاً توسط ولتاژ DC اعمال می شود-معمولاً 10 تا 100 ولت. لایه اکسید مستقیماً از فلز پایه از طریق پیوند سطح اتمی{4}} رشد می‌کند و خطرات لایه‌لایه‌سازی مرتبط با پوشش‌های اعمال شده را از بین می‌برد. ضخامت فیلم مشخصه رنگ های تداخلی را تعیین می کند:

آنودایز کردن هم اهداف زیبایی شناختی و هم عملکردی دارد. برای کاربردهای تعمیر و نگهداری، اکسیداسیون آندی لایه غیرفعال را روی سطوح تیتانیوم بازسازی می کند که تغییر رنگ یا خوردگی اولیه- را نشان می دهد. این فرآیند مقاومت کامل در برابر خوردگی را بدون نیاز به تعویض جزء بازیابی می کند. سختی فیلم TiO2 از HV 300-500 کمتر از سطوح نیترید شده است، اما برای خدمات شیمیایی عمومی که در آن سایش ساینده حداقل است، کافی است.

ادامه...

اکنون تماس بگیرید