تتميز الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ ذات الجدران السميكة بالعديد من المزايا، مثل مقاومة الأكسدة لدرجة الحرارة العالية، ومقاومة التآكل القوية، واللدونة الجيدة، وأداء اللحام الممتاز، وما إلى ذلك، وتستخدم على نطاق واسع في مختلف المجالات الصناعية المدنية. ومع ذلك، نظرًا للصلابة المنخفضة ومقاومة التآكل المنخفضة للفولاذ المقاوم للصدأ، فإن تطبيقه في العديد من المناسبات سيكون محدودًا، خاصة في بيئة حيث توجد عوامل متعددة مثل التآكل والتآكل والحمل الثقيل وتؤثر على بعضها البعض، وعمر الخدمة للفولاذ المقاوم للصدأ. سيتم تقصير مواد الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير. إذن، كيف يمكن زيادة صلابة سطح أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ ذات الجدران السميكة؟

توجد الآن طريقة لزيادة صلابة سطح الأنابيب ذات الجدران السميكة عن طريق نيترة الأيونات لتحسين مقاومة التآكل وبالتالي إطالة عمر الخدمة. ومع ذلك، لا يمكن تقوية أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عن طريق تغيير الطور، كما أن نيترة الأيونات التقليدية لديها درجة حرارة نيترة عالية، وهي أعلى من 500 درجة مئوية. سوف تترسب نيتريدات الكروم في طبقة النيترة، مما يجعل مصفوفة الفولاذ المقاوم للصدأ فقيرة بالكروم. في حين أن صلابة السطح تزداد بشكل كبير، فإن مقاومة التآكل السطحي للأنبوب ستضعف أيضًا بشدة، وبالتالي تفقد خصائص الأنابيب الفولاذية المقاومة للصدأ ذات الجدران السميكة.

إن استخدام معدات نيترة الأيونات النبضية DC لمعالجة الأنابيب الفولاذية الأوستنيتي بنيترة الأيونات ذات درجة الحرارة المنخفضة يمكن أن يعزز صلابة السطح للأنابيب الفولاذية ذات الجدران السميكة مع الحفاظ على مقاومة التآكل دون تغيير، وبالتالي زيادة مقاومة التآكل. بالمقارنة مع العينات المعالجة بنيترة الأيونات عند درجة حرارة النيترة التقليدية، فإن مقارنة البيانات واضحة جدًا أيضًا.

تم إجراء التجربة في فرن نيترة الأيونات النبضية بقدرة 30 كيلو وات. معلمات مصدر الطاقة النبضي DC هي الجهد القابل للتعديل 0-1000V، ودورة العمل القابلة للتعديل 15%-85%، والتردد 1 كيلو هرتز. يتم قياس نظام قياس درجة الحرارة بواسطة مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء IT-8. مادة العينة عبارة عن أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 316 سميك الجدران، وتركيبها الكيميائي 0.06 كربون، 19.23 كروم، 11.26 نيكل، 2.67 موليبدينوم، 1.86 منجنيز، والباقي حديد. حجم العينة هو Φ24mm×10mm. قبل التجربة، تم صقل العينات بورق الصنفرة المائي لإزالة بقع الزيت، ثم تنظيفها وتجفيفها بالكحول، ثم وضعها في وسط قرص الكاثود وتنظيفها بالمكنسة الكهربائية إلى أقل من 50 باسكال.

يمكن أن تصل الصلابة الدقيقة للطبقة المنتردة إلى ما يزيد عن 1150 هرتز عند إجراء نيترة الأيونات على الأنابيب الملحومة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 316 عند درجات حرارة منخفضة ودرجات حرارة نيترة تقليدية. تكون الطبقة المنتردة التي يتم الحصول عليها عن طريق نيترة الأيونات ذات درجة الحرارة المنخفضة أرق ولها تدرج عالي الصلابة. بعد نيترة الأيونات ذات درجة الحرارة المنخفضة، يمكن زيادة مقاومة التآكل للفولاذ الأوستنيتي بمقدار 4-5 مرات، وتبقى مقاومة التآكل دون تغيير. على الرغم من أنه يمكن تعزيز مقاومة التآكل بمقدار 4-5 مرات عن طريق نيترة الأيونات عند درجة حرارة النيترة التقليدية، إلا أن مقاومة التآكل للأنابيب ذات الجدران السميكة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ستنخفض إلى حد ما بسبب ترسب نيتريدات الكروم على السطح.