Kako produžiti vijek trajanja titanijumske ploče u teškim radnim okruženjima?--(II)

2.1 Kontaminacija gvožđem i prevencija krtosti vodonikom

Kontaminacija gvožđem predstavlja jedan od najpodmuklijih-i spriječivih-uzroka degradacije titana. Kada se čestice gvožđa ugrade u titanijumske površine tokom proizvodnje, rukovanja ili održavanja, formira se galvanski par. Pod određenim pH uslovima i scenarijima galvanske korozije iznad 75 stepeni (165 stepeni F), ovaj par dovodi atomski vodonik u titanijumsku matricu, formirajući krhke hidridne faze koje ozbiljno smanjuju duktilnost.
Istraživanja potvrđuju da apsorpcija vodonika počinje kada na površinama od titanijuma ostane kontaminacija gvožđem/niklom. Ako sadržaj vodika prelazi 500 ppm, komponente se lome pod opterećenjem. Potpuna prevencija zahtijeva uklanjanje kontaminacije gvožđem putem kiseljenja dušičnom kiselinom prije kondicioniranja kamenca.

Kritične mjere kontrole:

• Namjenski alati od nehrđajućeg čelika ili legure bakra-za sve rukovanje titanijumom-ugljični čelik u kontaktu je strogo zabranjen
• Odvojene površine za proizvodnju sprečavaju unakrsnu-kontaminaciju od prašine od ugljičnog čelika
• Pasivacija dušične kiseline (20-40% HNO₃) za dekontaminaciju površine prije zavarivanja ili toplinske obrade
• Naknadno-čišćenje zavarivanja sa zaštitnim štitnicima inertnog plina radi sprječavanja kontaminacije izazvane oksidacijom-

Čistoća proizvodnje i popravke ostaje vitalna za izbjegavanje hidriranja titana. Reakcija hidriranja se može nastaviti sve dok ne dođe do potpunog gubitka duktilnosti, a bilo koje prolazno naprezanje može slomiti zahvaćene komponente-bilo zbog poremećaja u procesu ili tokom operacija održavanja.

Korozija na pukotinu se javlja u uskim prazninama svojstvenim konstrukcijskim{0}}prirubničkim vezama, površinama zaptivki, proširenjima cijevi-na-cijevnim pločama i vijčanim spojevima-ili ispod naslaga kamenca koje pokrivaju površine titanijuma. Dok su rana istraživanja sugerirala da je titan odolijevao koroziji u pukotinama u morskoj vodi, kasnija istraživanja su potvrdila da hloridni mediji visoke{5}}(kao što su izmjenjivači topline morske vode) i vlažna okolina plinovitog hlora zaista mogu izazvati napad pukotina.
Osjetljivost na koroziju u titanijumu slijedi redoslijed Cl⁻ > Br⁻ > I⁻-hloridna okruženja predstavljaju najveći rizik, za razliku od korozivnog ponašanja titana. Nadalje, pukotine formirane između titanijuma i nemetalnih materijala (PTFE, azbest) pokazuju veću osjetljivost nego titan -na- titanij sučelje. Tokom perioda inkubacije, nedostatak kiseonika unutar pukotine pomera katodne reakcije prema spolja, dok se anodno rastvaranje odvija iznutra; joni klorida migriraju prema unutra kako bi održali ravnotežu naboja, a hidroliza jona titanijuma snižava pH-potencijalno pada ispod 1-ubrzavajući raspad pasivnog filma.

Protokol ublažavanja:

• PTFE-obložene ili ne-kompozitne brtve stabiliziraju lokalno elektrohemijsko okruženje i smanjuju vjerovatnoću korozije u pukotinama
• Minimizirajte zazore na prirubnici kroz preciznu mašinsku obradu (hrapavost površine Ra manja ili jednaka 3,2 μm)
• Za radne temperature veće od 60 stepeni u radu sa hloridnim-ležajima, navedite TA10 (Ti-0,3Mo-0,8Ni) da poboljšate otpornost na koroziju u pukotinama
• Periodično rastavljanje i pregled zaptivnih površina tokom planiranih remonta-uklanjaju bijele naslage TiO₂ koje ukazuju na aktivni napad pukotina

Relativno niska površinska tvrdoća titana (otprilike 250–350 HV za žarene komercijalno čiste vrste) ograničava njegove performanse pod abrazivnim habanjem, nagrizanjem i kliznim kontaktom. Tehnologije modifikacije površine rješavaju ovo ograničenje bez ugrožavanja mehaničkih svojstava podloge.

3.1 Nitriranje plazmom za otpornost na habanje

Plazma nitriranje formira čvrste TiN i Ti₂N složene slojeve na titanijumskim površinama, dramatično poboljšavajući otpornost na habanje. Za plazmu od legure titanijuma TA7 nitriranu na 800 stepeni tokom 10 sati, debljina nitrizovanog sloja dostiže približno 5 μm, sa površinskom tvrdoćom koja dostiže 1183,6 HV0,05-2,6 puta većom od tvrdoće nenitrirane podloge. Što je još značajnije, stopa habanja se smanjuje za preko 99,3% u odnosu na neobrađeni materijal.

Nitiranje{0}}lučnim plazma nitriranjem na 500 stepeni sa naponom od 400 V i radnim pritiskom od 1,5 Pa proizvodi guste TiN i Ti₂N slojeve. Optimalna otpornost na habanje javlja se pri omjeru azota-vodonika od 2:1 u mješavini procesnog plina. Ova tehnologija poboljšava svojstva površine TC4 (Ti-6Al-4V) bez modifikacije mikrostrukture matrice ili ukupnih mehaničkih karakteristika-proširujući bezbedne radne granice za aplikacije u vazduhoplovstvu i pomorstvu.

3.2 Anodna oksidacija za obnovu barijere od korozije

Anodizacija proizvodi kontrolirani TiO₂ film na titanijumskim površinama, čija je debljina precizno regulirana primijenjenim istosmjernim naponom-obično 10 do 100 volti. Sloj oksida raste direktno iz osnovnog metala putem vezivanja na atomskom-nivou, eliminirajući rizik od delaminacije povezan s nanesenim premazima. Debljina filma određuje karakteristične boje interferencije:

Anodizacija služi i estetskim i funkcionalnim svrhama. Za primjene održavanja, anodna oksidacija regenerira pasivni film na titanijumskim površinama koji pokazuje promjenu boje ili ranu{1}}koroziju. Proces vraća punu otpornost na koroziju bez potrebe zamjene komponenti. Tvrdoća filma TiO₂ kreće se od HV 300–500 – niža je od nitriranih površina, ali je dovoljna za opće hemijske usluge gdje je abrazivno habanje minimalno.

Nastavlja se...

Kontaktirajte sada