مزایا و مضرات اضافه کردن تیتانیوم به لوله فولادی
هنگامی که فولاد ضد زنگ آستنیتی کروم – نیکل (chromium – nickel austenitic stainless steel) در محدوده دمای ۴۵۰-۸۰۰ درجه سانتیگراد گرم می شود ، اغلب در امتداد مرز دانه خوردگی (corrosion) رخ می دهد ، که به آن خوردگی بین دانه ای (intergranular corrosion) گفته می شود.
به طور کلی ، خوردگی بین دانه ای در واقع عنصر کربن رسوب شده از Cr23C6 در ساختار متالوگرافی آستنیت اشباع است ، و در نتیجه در مرزهای دانه ساختار آستنیت ضعیف ایجاد می شود. بنابراین یک روش مؤثربرای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای درفولاد ضد زنگ جلوگیری از ضعف کروم از مرز دانه است.
عناصر موجود در لوله فولادی ضدزنگ
عناصر موجود در فولاد ضد زنگ با توجه به میزان میل کردن به کربن طبقه بندی شده اند و ترتیب آن تیتانیوم (titanium) ، نیوبیوم (niobium) ، مولیبدن (molybdenum)، کروم (chromium) و منگنز (manganese) است. دیده می شود که میل بین تیتانیوم و کربن بیشتر از کروم است.
افزودن تیتانیوم به لوله فولادی
با افزودن تیتانیوم به فولاد ، کربن اولویت را به پیوند تیتانیوم برای تشکیل کاربید تیتانیوم (titanium carbide) می دهد که می تواند از تشکیل کاربید کروم و رسوب به طور مؤثر جلوگیری کند و در نتیجه باعث کاهش مرز کروم دانه می شود ، که می تواند به طورقابل ملاحضه ای از خوردگی بین دانه ای جلوگیری کند.
از آنجا که تیتانیوم و نیتروژن می توانند برای تشکیل نیترید تیتانیوم (titanium nitride) ترکیب شوند ، تیتانیوم و اکسیژن می توانند دی اکسید تیتانیوم (titanium dioxide) را تشکیل دهند. بنابراین درمقدار تیتانیوم اضافه شده محدودیت وجوود دارد. به منظور جلوگیری از خوردگی بین دانه ای در تولید واقعی فولاد ضد زنگ ، مقدار تیتانیوم عمدتا حدود ۰٫۸٪ است.
برای جلوگیری از خوردگی بین دنده ای ، پس از تصفیه محلول جامد تیتانیوم حاوی فولاد ضد زنگ ، باید تثبیت شود. پس از تصفیه محلول فولاد ضد زنگ آستنیتی برای آستنیت تک فاز (single-phase austenite) ، اما حالت پایدار نیست ، هنگامی که درجه حرارت به بیش از ۴۵۰ درجه سانتی گراد افزایش می یابد.
مزایای افزودن تیتانیوم به لوله فولادی
محلول جامد کربن به شکل رسوب کاربید به تدریج انجام می شود که شکل گیری Cr23C6 ودر ۶۵۰درجه سانتیگراد است ودر دمای ۹۰۰درجه کاربید تیتانیوم تشکیل میشود. برای جلوگیری از خوردگی بین دانه ای ، محتوای Cr23C6 کاهش می یابد ، به طوری که کاربید کاملاً به شکل کاربید تیتانیوم است. زیرا پایداری کاربید تیتانیوم بالاتر از کاربید کروم است.
هنگامی که فولاد ضد زنگ تا ۷۰۰ درجه گرم شود ، کاربید کروم شروع می کند به تبدیل شدن به کاربید تیتانیوم.زمان تثبیت فولاد زد زنگ به مدت یک ساعت و دردمای
۸۵۰-۹۳۰ درجه است. در این زمان ، کاربید کروم برای تشکیل کاربید تیتانیوم خاکستری یا سیاه پایدار کاملاً تجزیه می شود و مقاومت به خوردگی بین دانه ای از فولاد ضد زنگ را می توان بهینه کند.
علاوه بر این ، افزودن تیتانیوم در فولاد ضد زنگ همچنین می تواند موجب پراکنده شدن و رسوب ترکیبات فلزی Fe2Ti شود که مقاومت فولاد ضد زنگ دردمای بالا و در شرایط خاص بهبود بخشد.
مضرات افزودن تیتانیوم به لوله فولادی
با این حال ، تیتانیوم در فولاد ضدزنگ کاملاً بی ضرر نیست و بعضی اوقات تیتانیوم به خواص فولاد ضدزنگ نیز آسیب می رساند. به عنوان مثال ، TiO2 و TiN محتوای بالای اجزاء آنها هستند و توزیع ناهموار ، تا حدی باعث کاهش خلوص فولاد ضد زنگ و درنتیجه باعث کاهش کیفیت سطح شمش فولاد ضد زنگ می باشد.
روند فرایند سنگ زنی فولاد افزایش می یابد ، که موجب اتلاف انرژی میشود .سطح جلای محصول نهایی خیلی خوب نیست ، پروسه تولید در ابعاد وسیع گسترده مشکل و سطح دقت بالایی نیازدارد.
