Zorlu Çalışma Ortamlarında Titanyum Plakanın Hizmet Ömrü Nasıl Uzatılır?--(II)

2.1 Demir Kirliliği ve Hidrojen Kırılganlığının Önlenmesi

Demir kirliliği, titanyum bozulmasının en sinsi-ve önlenebilir-nedenlerinden birini temsil eder. İmalat, taşıma veya bakım sırasında demir parçacıkları titanyum yüzeylere gömüldüğünde galvanik bir çift oluşur. Belirli pH koşulları ve 75 derecenin (165 derece F) üzerindeki galvanik korozyon senaryoları altında, bu çift, atomik hidrojeni titanyum matrisine sürerek, sünekliği ciddi şekilde azaltan kırılgan hidrit fazlar oluşturur.
Araştırmalar, titanyum yüzeylerinde demir/nikel kirliliği kaldığında hidrojen emiliminin başladığını doğrulamaktadır. Hidrojen içeriği 500 ppm'i aşarsa bileşenler yük altında ufalanmaya maruz kalır. Tam önleme, kireç koşullandırmadan önce nitrik asitle temizleme yoluyla demir kirliliğinin giderilmesini gerektirir.

Kritik Kontrol Tedbirleri:

• Tüm titanyum işleme için özel paslanmaz çelik veya bakır{0}}alaşımlı takımlar-karbon çeliğiyle temas kesinlikle yasaktır
• Karbon çeliği öğütme tozundan kaynaklanan çapraz-kontaminasyonu önleyen ayrılmış üretim alanları
• Kaynak veya ısıl işlem öncesinde yüzeyin dekontaminasyonu için nitrik asit pasivasyonu (%20–40 HNO₃)
• Oksitlenmenin- neden olduğu kirlenmeyi önlemek için inert gaz arka koruyucularla kaynak sonrası temizleme-

İmalat ve onarım temizliği, titanyumun hidrasyonunu önlemek için hayati öneme sahiptir. Hidrasyon reaksiyonu, süneklik tamamen kayboluncaya kadar devam edebilir ve herhangi bir geçici gerilim, etkilenen bileşenlerin -ister proses aksaklıkları nedeniyle ister bakım işlemleri sırasında kırılmasına neden olabilir.

Yarık korozyonu, yapısal tasarım-flanş bağlantıları, conta yüzeyleri, boru-boru-tabaka genişletmeleri ve cıvatalı bağlantılarda-ya da titanyum yüzeyleri kaplayan kireç birikintilerinin altında bulunan dar boşluklarda meydana gelir. İlk araştırmalar titanyumun deniz suyundaki çatlak korozyonuna karşı dirençli olduğunu öne sürerken, sonraki araştırmalar yüksek-sıcaklıktaki klorür ortamının (deniz suyu ısı eşanjörleri gibi) ve ıslak klor gazı ortamlarının gerçekten de çatlak saldırısını tetikleyebileceğini doğruladı.
Titanyumdaki çatlak korozyonuna duyarlılık şu sırayı takip eder: Cl⁻ > Br⁻ > I⁻-klorür ortamları, titanyumun oyuklanma korozyonu davranışının aksine en yüksek riski oluşturur. Ayrıca, titanyum ile-metalik olmayan malzemeler (PTFE, asbest) arasında oluşan yarıklar, titanyum--titanyum-arayüzlerine göre daha fazla duyarlılık sergiler. Kuluçka dönemi sırasında, yarık içindeki oksijenin tükenmesi, katodik reaksiyonları dışarıya doğru kaydırırken, anodik çözünme dahili olarak ilerler; klorür iyonları yük dengesini korumak için içeriye doğru göç eder ve titanyum iyonu hidrolizi pH'ı düşürür-potansiyel olarak pasif film parçalanmasını hızlandıran 1'in altına düşer.

Azaltma Protokolü:

• PTFE-astarlı veya-metalik olmayan kompozit contalar, yerel elektrokimyasal ortamı dengeler ve çatlak korozyonu olasılığını azaltır
• Hassas işleme yoluyla flanş yüzeyi boşluklarını en aza indirin (yüzey pürüzlülüğü Ra 3,2 μm'den az veya eşit)
• Klorür-yatak hizmetinde 60 dereceyi aşan çalışma sıcaklıkları için, aralık korozyonu direncini artırmak amacıyla TA10'u (Ti-0.3Mo-0.8Ni) belirtin
• Planlanan bakımlar sırasında sızdırmazlık yüzlerinin periyodik olarak sökülmesi ve incelenmesi-aktif çatlak saldırısını gösteren beyaz TiO₂ birikintilerini ortadan kaldırır

Titanyumun nispeten düşük yüzey sertliği (ticari olarak tavlanmış saf kaliteler için yaklaşık 250-350 HV), aşındırıcı aşınma, aşınma ve kayma teması altındaki performansını sınırlar. Yüzey modifikasyon teknolojileri, alt tabakanın mekanik özelliklerinden ödün vermeden bu sınırlamayı giderir.

3.1 Aşınma Direnci için Plazma Nitrürleme

Plazma nitrürleme, titanyum yüzeylerde sert TiN ve Ti₂N bileşik katmanları oluşturarak aşınma direncini önemli ölçüde artırır. 10 saat süreyle 800 derecede nitrürlenen TA7 titanyum alaşımlı plazma için nitrürlenmiş katman kalınlığı yaklaşık 5 μm'ye ulaşır ve yüzey sertliği nitrürlenmemiş alt tabaka sertliğinden 1183,6 HV0,05-2,6 kat daha yüksektir. Daha da önemlisi aşınma oranı, işlenmemiş malzemeye kıyasla %99,3'ün üzerinde azalır.

400 V ön gerilim ve 1,5 Pa çalışma basıncıyla 500 derecede düşük-sıcaklıkta ark plazma nitrürleme, yoğun TiN ve Ti₂N katmanları üretir. Optimum aşınma direnci, proses gazı karışımındaki nitrojen-hidrojen oranının 2:1 olması durumunda ortaya çıkar. Bu teknoloji, matris mikro yapısını veya genel mekanik özellikleri değiştirmeden TC4 (Ti-6Al-4V) yüzey özelliklerini geliştirir; havacılık ve denizcilik mühendisliği uygulamaları için güvenli çalışma sınırlarını genişletir.

3.2 Korozyon Bariyeri Restorasyonu için Anodik Oksidasyon

Eloksallama, titanyum yüzeyler üzerinde kontrollü bir TiO₂ filmi üretir; kalınlığı, uygulanan DC voltajıyla ({0}}tipik olarak 10 ila 100 volt arasında) hassas bir şekilde yönetilir. Oksit tabakası, atomik-düzeyde bağlanma yoluyla doğrudan baz metalden büyür ve uygulanan kaplamalarla ilişkili katmanlara ayrılma risklerini ortadan kaldırır. Film kalınlığı karakteristik girişim renklerini belirler:

Eloksal hem estetik hem de işlevsel amaçlara hizmet eder. Bakım uygulamaları için anodik oksidasyon, titanyum yüzeylerde renk değişikliği veya erken-aşama korozyonu gösteren pasif filmi yeniden oluşturur. İşlem, bileşen değişimi gerektirmeden tam korozyon direncini geri kazandırır. TiO₂ film sertliği HV 300–500 arasında değişir; nitrürlenmiş yüzeylerden daha düşüktür ancak aşındırıcı aşınmanın minimum düzeyde olduğu genel kimyasal hizmet için yeterlidir.

Devam ediyor...

Şimdi iletişime geçin