Τα εξαρτήματα σωλήνων τιτανίου που εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες αναπτύσσουν ένα σκληρό,-πλούσιο σε οξυγόνο επιφανειακό στρώμα γνωστό παγκοσμίως ωςάλφα-περίπτωση. Αυτή η ζώνη μόλυνσης σχηματίζεται όταν το οξυγόνο διαχέεται στο μεταλλικό πλέγμα σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν περίπου τους 540 βαθμούς (1000 βαθμοί F), σταθεροποιώντας την εξαγωνική κλειστή-άλφα φάση και δημιουργώντας ένα εύθραυστο, χαμηλής-ολκιμότητας κέλυφος. Το πάχος άλφα-σπάνια ξεπερνά τα μερικά δέκατα του χιλιοστού σε κανονικούς κύκλους κατασκευής, ωστόσο ακόμη και ένα ρηχό μολυσμένο στρώμα λειτουργεί ως σημείο έναρξης ρωγμών υπό εφελκυσμό ή κυκλικό φορτίο. Η πλήρης, ομοιόμορφη αφαίρεση αποκαθιστά την ακεραιότητα της επιφάνειας, την αντοχή σε θραύση και την αντοχή στη διάβρωση και αποτρέπει τις καθυστερημένες αστοχίες που συχνά λανθασμένα διαγιγνώσκονται ως ελαττώματα υλικού.
Στην κατασκευή σωλήνων τιτανίου κυριαρχούν τρεις τεχνικές αφαίρεσης άλφα-περιβλήματος και οξειδίου:μηχανική άλεση, οξίνιση και χημική άλεση.Κάθε μέθοδος διεκδικεί μια θέση στην παραγωγή ανάλογα με τη γεωμετρία, το μέγεθος της παρτίδας και τα κριτήρια αποδοχής. Το ζήτημα της αποτελεσματικότητας, ωστόσο, δεν μπορεί να περιοριστεί μόνο στο ποσοστό αφαίρεσης αποθεμάτων. Η πραγματική απόδοση εξισορροπεί την ομοιομορφία αφαίρεσης, την ανοχή διαστάσεων, τον κίνδυνο συλλογής{2}}υδρογόνου και τον ρυθμό επανάληψης επεξεργασίας σε πολύπλοκες εσωτερικές επιφάνειες τυπικές για αγκώνες, μειωτήρες και εξόδους διακλαδώσεων.
μηχανική λείανση
Η μηχανική λείανση χρησιμοποιεί λειαντικές ζώνες, τροχούς με πτερύγια ή γρέζια καρβιδίου για την φυσική απογύμνωση του μολυσμένου στρώματος. Σε ευθείες εξωτερικές πλευρές σωλήνων ή όψεις φλάντζας, αυτή η μέθοδος προσφέρει άμεση ορατότητα. Οι χειριστές μπορούν να συνδυάσουν τον αποχρωματισμό και να ελέγξουν την πρόοδο με επιθεώρηση διεισδυτικού χρώματος. Ωστόσο, η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του τιτανίου συγκεντρώνει τη θερμότητα τριβής στη ζώνη λείανσης. Εάν οι τοπικές θερμοκρασίες υπερβούν ξανά το όριο οξείδωσης των 540 μοιρών, μπορεί να σχηματιστεί ένα νέο-εμπλουτισμένο με οξυγόνο στρώμα κάτω από το πρόσφατα εκτεθειμένο μέταλλο. Επίσης, η χειροκίνητη λείανση σπάνια προκαλεί αφαίρεση ομοιόμορφου πάχους. Η υπολειπόμενη θήκη άλφα-παραμένει συχνά μέσα σε ρωγμές, ρίζες-διέλευσης των δακτύλων συγκόλλησης και σφιχτές-κάμψεις ακτίνας όπου ο τροχός δεν μπορεί να φτάσει. Για ένα τρισδιάστατο εξάρτημα σωλήνων όπως ένα μπλουζάκι με οπές στο πίσω μέρος, η μηχανική λείανση δεν εγγυάται την πλήρη απομάκρυνση της μόλυνσης. Είναι-έντονη εργασία, γεωμετρία-περιορισμένη και μπορεί να ενσωματώσει θραύσματα οξειδίου του αλουμινίου ή καρβιδίου του πυριτίου στην επιφάνεια του τιτανίου-ένα απαράδεκτο αποτέλεσμα για συστήματα ημιαγωγών-και αεροδιαστημικών ρευστών.
Οξύ τουρσί
Το όξινο τουρσί χρησιμοποιεί ένα μείγμα νιτρικού-υδροφθορικού οξέος, τυπικά 20–40% HNO3 και 1–5% HF, σε ελεγχόμενες θερμοκρασίες μεταξύ 25 βαθμών και 50 βαθμών . Το HF διαλύει το οξείδιο και κάποιο μέταλλο τιτανίου, ενώ το HNO3 εμποδίζει την υπερβολική απορρόφηση υδρογόνου διατηρώντας ένα παθητικό οξειδωτικό δυναμικό. Οι ρυθμοί τουρσίματος μπορεί να υπερβούν τα 0,02 mm ανά λεπτό, εξαλείφοντας γρήγορα την άλφα{10}}απόχρωση και τη θερμότητα σε προσβάσιμες επιφάνειες. Η διαδικασία αφαιρεί επίσης το σίδερο και άλλους λερωμένους ρύπους. Η κύρια παγίδα είναι η πρόσληψη υδρογόνου. Όταν η αναλογία HNO3:HF πέφτει πολύ χαμηλή ή αυξάνεται η θερμοκρασία του μπάνιου, το ατομικό υδρογόνο διαχέεται στο τιτάνιο, θραύοντας το πλέγμα. Ακόμη και ένα καλά ελεγχόμενο λουτρό αποστράγγισης μπορεί να εισάγει υδρογόνο πάνω από το όριο μάζας 0,015% εάν παραταθεί ο χρόνος βύθισης. Η ανόπτηση σε κενό αέρος μετά την{18}}αποξίδωση είναι συχνά υποχρεωτική για τη διάχυση του υδρογόνου προς τα έξω, προσθέτοντας έναν πλήρη θερμικό κύκλο. Επιπλέον, η όξινη αποξήρανση προσβάλλει όλα τα εκτεθειμένα μέταλλα ομοιόμορφα μόνο στην οπτική γωνία. σκιασμένες εσωτερικές διόδους ή συνδέσεις με σπείρωμα μπορεί να προκύψουν-με τουρσί ή αραιωμένες διαστάσεις. Η διαχείριση των αποβλήτων οξέων και τα όρια μόλυνσης με ιόντα τιτανίου προσθέτουν περιβαλλοντικό κόστος χειρισμού.
Χημική άλεση
Η χημική άλεση-μερικές φορές ονομάζεται χημική άλεση ή ελεγχόμενη χημική κατεργασία-προσφέρει έναν θεμελιωδώς διαφορετικό μηχανισμό. Αντί για επιθετική χάραξη, χρησιμοποιεί διαμορφωμένες πάστες ή διαλύματα χαμηλότερης-δραστικότητας που εφαρμόζονται με ακριβείς μάσκες και χρονομετρημένη βύθιση για την αφαίρεση ενός προ-υπολογισμένου πάχους μετάλλου. Αυτή η τεχνική είναι τυπική σε δοχεία πίεσης τιτανίου αεροδιαστημικής και επιφάνειες σκελετού αεροσκαφών όπου τα βάθη αφαίρεσης άλφα{6}}θα πρέπει να πιστοποιούνται μέσω παρακολούθησης κουπονιών. Η χημική άλεση αφαιρεί το μέταλλο ομοιόμορφα ακόμη και από πολύπλοκες εσωτερικές γεωμετρίες και τυφλές κοιλότητες, με την προϋπόθεση ότι μπορεί να φτάσει η ροή του διαλύματος. Τα σύγχρονα χημικά διαλύματα άλεσης τιτανίου είναι συχνά βασισμένα σε νιτρικά-με προσθήκες φθορίου και ιδιόκτητους αναστολείς που ρυθμίζουν τον ρυθμό διάλυσης του μετάλλου ενώ περιορίζουν καθοδικά τον σχηματισμό υδρογόνου. Ο ρυθμός είναι πιο αργός από την αποξήρανση με ακατέργαστο οξύ, συνήθως 0,01–0,03 mm την ώρα, αλλά η απομάκρυνση είναι ισότροπη και διαστατικά σταθερή. Η απορρόφηση υδρογόνου ελαχιστοποιείται με τη διατήρηση ενός ηλεκτροχημικού δυναμικού στην παθητική περιοχή. Η περιεκτικότητα σε υδρογόνο μετά το{14}}άλεσμα παραμένει γενικά κάτω από 0,005% εάν ο έλεγχος του διαλύματος είναι ακριβής. Το κύριο κόστος μηχανικής είναι η εφαρμογή και η αφαίρεση της μάσκας, καθώς και η αναλυτική συντήρηση της χημείας του μπάνιου. Για κρίσιμα εξαρτήματα σωλήνων τιτανίου με εσωτερικές ακτίνες μικρής-οπής, η χημική άλεση είναι η μόνη διαδικασία που μπορεί να αφαιρέσει αξιόπιστα το 100% της θήκης άλφα-χωρίς να υπονομεύσει μηχανικά το λεπτό τοίχωμα ή να αφήσει ένα προφίλ εγκοπής σε κόπωση.
Η αυστηρά χρονική σύγκριση της απόδοσης-από-εν μέρει ευνοεί το όξινο τουρσί. Ένα λουτρό τουρσί αφαιρεί τη γενική θήκη άλφα-από τον αγκώνα συγκόλλησης σε 15–30 λεπτά, ενώ η χημική άλεση μπορεί να απαιτήσει αρκετές ώρες. Ωστόσο, όταν οι παράγοντες απόδοσης περιλαμβάνουν το ποσοστό σκραπ, την επανεπεξεργασία, την πρόσθετη απαέρωση υπό κενό και την αξιοπιστία μακροπρόθεσμης υπηρεσίας, η χημική άλεση έχει σταθερά καλύτερη απόδοση. Η μηχανική λείανση κατατάσσεται στη χαμηλότερη θέση για οποιοδήποτε εξάρτημα που περιέχει εσωτερικά περιγράμματα ή απαιτεί ανιχνεύσιμο έλεγχο της διαδικασίας. Παραμένει χρήσιμο για την καλλυντική επισκευή μεγάλων, απλών εξαρτημάτων, μετά τα οποία η επαλήθευση του πάχους με υπερηχητική μέτρηση μπορεί να τεκμηριώσει την απομάκρυνση της μόλυνσης.
Η επιλογή της διαδικασίας εξαρτάται από το πρότυπο αποδοχής. Τα AMS 2700, ISO 8080 και ASTM B600 παρέχουν καθοδήγηση σχετικά με την αφαίρεση και την παθητικοποίηση χημικών τιτανίου. Μια αποτελεσματική λειτουργία ορίζει το πέρασμα/αποτυχία όχι με την εξαφάνιση του αποχρωματισμού, αλλά με την επιβεβαίωση ότι η εύθραυστη στρώση άλφα-θήκης αντικαθίσταται από ηχητικό μέταλλο με λιγότερη από 200 ppm αυξητική αύξηση του υδρογόνου. Για εφαρμογές που απαιτούν πλήρη διάκενο άλφα{8}}σε όλες τις επιφάνειες-υψηλές-αεροδιαστημικές γραμμές κόπωσης κύκλου, υποθαλάσσιους ενεργοποιητές ή σωληνώσεις μεταφοράς ιατρικών ισοτόπων{11}}το χημικό φρεζάρισμα είναι η πιο αξιόπιστη, επαληθεύσιμη και ασφαλής επιλογή υλικού{{12}. Η χημεία του λουτρού, η θερμοκρασία και η ανάλυση διαλύματος πρέπει να παραμένουν υπό αυστηρό στατιστικό έλεγχο της διαδικασίας και συνιστάται ένας κύκλος{14}}υγρασίας μετά το άλεσμα-για την απομάκρυνση τυχόν προσροφημένου υδρογόνου. Υπό αυτές τις συνθήκες, η χημική άλεση προσφέρει την υψηλότερη συνολική απόδοση της διαδικασίας: ομοιόμορφη ποιότητα επιφάνειας, αυστηρός έλεγχος υδρογόνου και μηδενική ανάγκη για επακόλουθη μηχανική επισκευή του μείγματος.
