Titano vamzdžių jungiamosios detalės, veikiamos aukštesnės temperatūros, sukuria kietą, deguonies turtingą paviršiaus sluoksnį, visuotinai žinomą kaipalfa{0}}atvejis. Ši užteršimo zona susidaro, kai deguonis difunduoja į metalines groteles esant maždaug 540 laipsnių (1000 laipsnių F) temperatūrai, stabilizuodamas šešiakampę uždarą alfa fazę ir sudarydamas trapų, mažo -plastiškumo apvalkalą. Alfa-dėklo storis įprastų gamybos ciklų metu retai viršija kelias dešimtąsias milimetro, tačiau net negilus užterštas sluoksnis veikia kaip įtrūkimo atsiradimo vieta, veikiant tempimui ar ciklinei apkrovai. Visiškas, vienodas pašalinimas atkuria paviršiaus vientisumą, atsparumą lūžiams ir atsparumą korozijai bei apsaugo nuo uždelsto gedimų, kurie dažnai klaidingai diagnozuojami kaip medžiagos defektai.
Gaminant titano vamzdžius, dominuoja alfa{0}}dėklo ir oksido nuosėdų šalinimo būdai:mechaninis šlifavimas, rūgštinis marinavimas ir cheminis malimas.Kiekvienas metodas užima vietą gamyboje, atsižvelgiant į geometriją, partijos dydį ir priėmimo kriterijus. Tačiau efektyvumo klausimo negalima susiaurinti iki vien atsargų pašalinimo greičio. Tikras efektyvumas subalansuoja pašalinimo vienodumą, matmenų toleranciją, vandenilio paėmimo riziką ir sudėtingų vidinių paviršių, būdingų alkūnėms, reduktoriams ir šakų išvadams, perdirbimo greitį.
mechaninis šlifavimas
Mechaniniam šlifavimui naudojami abrazyviniai diržai, atvartiniai ratai arba karbido šlifavimas, kad būtų fiziškai pašalintas užterštas sluoksnis. Ant tiesių vamzdžių išorės arba flanšų paviršių šis metodas suteikia tiesioginį matomumą. Operatoriai gali pašalinti spalvos pasikeitimą ir patikrinti eigą atlikdami dažų įsiskverbimo tikrinimą. Tačiau mažas titano šilumos laidumas sutelkia trinties šilumą šlifavimo zonoje. Jei vietinė temperatūra vėl viršija 540 laipsnių oksidacijos slenkstį, po šviežiai atidengtu metalu gali susidaryti naujas deguonies prisodrintas sluoksnis. Be to, rankinis šlifavimas retai pašalina vienodą storį; likutinis alfa{7}}dėklas dažnai lieka plyšiuose, šaknų-suvirinimo pirštuose ir siauruose-spindulio posūkiuose, kurių ratas negali pasiekti. 3D vamzdžių jungtims, pavyzdžiui, trišakiui su užpakalinėmis įdubomis, mechaninis šlifavimas neužtikrina visiško užterštumo pašalinimo. Tai daug darbo reikalaujanti{13}}, geometrija-ribota ir į titano paviršių gali įterpti aliuminio oksido arba silicio karbido fragmentų, o tai yra nepriimtinas rezultatas puslaidininkių ar kosmoso skysčių sistemoms.
Rūgštinis marinavimas
Rūgšties marinavimui naudojamas azoto -vandenilio fluorido rūgšties mišinys, paprastai 20–40 % HNO₃ ir 1–5 % HF, kontroliuojamoje temperatūroje nuo 25 iki 50 laipsnių. HF tirpdo oksidą ir kai kuriuos titano metalus, o HNO₃ apsaugo nuo pernelyg didelio vandenilio absorbcijos, išlaikydamas pasyvųjį oksidavimo potencialą. Marinavimo greitis gali viršyti 0,02 mm per minutę, greitai pašalinant alfa{10}}dėklą ir karščio atspalvį ant pasiekiamų paviršių. Procesas taip pat pašalina tramdytą geležį ir kitus suteptus teršalus. Pagrindinis trūkumas yra vandenilio įsisavinimas. Kai HNO₃:HF santykis nukrenta per žemas arba padidėja vonios temperatūra, atominis vandenilis difunduoja į titaną, suardydamas grotelę. Net ir gerai-kontroliuojama marinavimo vonia gali patekti į vandenilį, viršijantį 0,015 % masės ribą, jei panardinimo laikas pailgėja. Vakuuminis atkaitinimas po ėsdinimo-dažnai yra privalomas, norint išsklaidyti vandenilį atgal ir taip papildyti visą terminį ciklą. Be to, rūgštinis ėsdinimas vienodai paveikia visą atvirą metalą tik matymo linijoje; gali atsirasti šešėlių vidinių kanalų arba srieginių jungčių po-pamarinuotų arba išplonėjusių matmenų. Rūgščių atliekų tvarkymas ir titano jonų užterštumo ribos padidina aplinkos tvarkymo išlaidas.
Cheminis malimas
Cheminis frezavimas{0}}kartais vadinamas cheminiu arba kontroliuojamu cheminiu apdirbimu-siūlomas iš esmės kitoks mechanizmas. Vietoj agresyvaus ėsdinimo jis naudoja paruoštas pastas arba mažesnio -aktyvumo tirpalus su tiksliais maskuokliais ir laiku panardina, kad pašalintų iš anksto-apskaičiuotą metalo storį. Ši technika yra standartinė aviacijos ir erdvėlaivių titano slėginiuose induose ir lėktuvų korpusų apvalkaluose, kur alfa{6}}dėklo pašalinimo gylis turi būti patvirtintas stebint kuponus. Cheminis frezavimas vienodai pašalina metalą net iš sudėtingų vidinių geometrijų ir aklinų ertmių, jei tirpalo srautas gali jas pasiekti. Šiuolaikiniai titano cheminiai malimo tirpalai dažnai yra nitratų -pagrindo su fluoro priedais ir patentuotais inhibitoriais, kurie sumažina metalo tirpimo greitį ir katodiškai riboja vandenilio susidarymą. Greitis yra lėtesnis nei ėsdinant neapdorota rūgštimi, paprastai 0,01–0,03 mm per valandą, tačiau pašalinimas yra izotropinis ir matmenų stabilumas. Vandenilio absorbcija sumažinama išlaikant elektrocheminį potencialą pasyvioje srityje; Vandenilio kiekis po-malimo paprastai išlieka mažesnis nei 0,005 %, jei tirpalo kontrolė yra tiksli. Pagrindinės inžinerinės išlaidos yra maskuojančios medžiagos uždėjimas ir pašalinimas, taip pat analitinė vonios chemijos priežiūra. Kritinių titano vamzdžių jungiamųjų detalių, kurių vidiniai spinduliai yra maži, cheminis frezavimas yra vienintelis procesas, kuriuo galima patikimai pašalinti 100 % alfa{20}}dėklo mechaniškai nepažeidžiant plonos sienelės arba nepaliekant nuovargio{21}}įpjovos profilio.
Griežtai lyginant efektyvumą pagal laiką-iš-pasirenkamas rūgštingumas. Marinavimo vonia iš suvirinimo alkūnės nuima bendrą alfa-alkūnę per 15–30 minučių, o cheminiam frezavimui gali prireikti kelių valandų. Tačiau kai efektyvumo veiksniai apima atliekų kiekį, perdirbimą, papildomą vakuuminį degazavimą ir ilgalaikį -paslaugų patikimumą, cheminis frezavimas nuolat yra geresnis. Mechaninis šlifavimas yra žemiausias, jei jungiamoji detalė turi vidinius kontūrus arba kuriai reikalinga atsekama proceso kontrolė. Jis išlieka naudingas didelių, paprastų komponentų kosmetiniam taisymui, po kurio storio patikrinimas ultragarsu gali patvirtinti užterštumo pašalinimą.
Proceso pasirinkimas priklauso nuo priėmimo standarto. AMS 2700, ISO 8080 ir ASTM B600 pateikia titano cheminio pašalinimo ir pasyvavimo gaires. Veiksminga operacija apibrėžia tinkamumą / nesėkmę ne pagal spalvos pasikeitimą, o patvirtinimą, kad trapus alfa{5} dėklo sluoksnis yra pakeistas tvirtu metalu, kurio vandenilio kiekis padidėja mažiau nei 200 ppm. Taikomoms programoms, kurioms reikalingas visiškas alfa{8}}dėklo tarpas ant visų paviršių-didelio nuovargio{10}}ciklo nuovargio erdvėlaivių linijos, povandeninės pavaros arba medicininiai izotopų perdavimo vamzdžiai-cheminiai frezavimo stendai yra patikimiausias, patikrinamas ir medžiagų{12}}saugiausias pasirinkimas. Vonios chemija, temperatūra ir tirpalo analizė turi būti griežtai kontroliuojama statistiškai, todėl rekomenduojamas po-malimo drėgmės{15}}kepimo ciklas, kad būtų pašalintas bet koks adsorbuotas vandenilis. Esant tokioms sąlygoms, cheminis frezavimas užtikrina aukščiausią bendrą proceso efektyvumą: vienodą paviršiaus kokybę, griežtą vandenilio kontrolę ir nulinį vėlesnio mechaninio mišinio taisymo poreikį.
