Cijevi od nehrđajućeg čelika debelih stijenki imaju mnoge prednosti, kao što su otpornost na oksidaciju pri visokim temperaturama, jaka otpornost na koroziju, dobra plastičnost, odlične performanse zavarivanja, itd., I naširoko se koriste u raznim civilnim industrijskim područjima. Međutim, zbog niske tvrdoće i niske otpornosti na habanje nehrđajućeg čelika, njegova primjena u mnogim prilikama će biti ograničena, posebno u okruženju gdje postoji više faktora kao što su korozija, habanje i veliko opterećenje i utiču jedni na druge, na vijek trajanja materijali od nerđajućeg čelika će biti značajno skraćeni. Dakle, kako povećati tvrdoću površine cijevi od nehrđajućeg čelika debelih stijenki?

Sada postoji metoda za povećanje površinske tvrdoće cijevi debelih stijenki ionskim nitriranjem kako bi se poboljšala otpornost na habanje i time produžio vijek trajanja. Međutim, austenitne cijevi od nehrđajućeg čelika ne mogu se ojačati promjenom faze, a konvencionalno ionsko nitriranje ima visoku temperaturu nitriranja, koja je viša od 500°C. Nitridi hroma će se taložiti u sloju za nitriranje, čineći matricu od nerđajućeg čelika siromašnom hromom. Dok je površinska tvrdoća značajno povećana, otpornost na površinsku koroziju cijevi će također biti ozbiljno oslabljena, čime će se izgubiti karakteristike cijevi od nehrđajućeg čelika debelih stijenki.

Upotreba DC pulsne opreme za ionsko nitriranje za tretiranje austenitnih čeličnih cijevi niskotemperaturnim ionskim nitriranjem može poboljšati površinsku tvrdoću čeličnih cijevi debelih stijenki uz zadržavanje nepromijenjene otpornosti na koroziju, čime se povećava njihova otpornost na habanje. U poređenju sa uzorcima tretiranim ionskim nitriranjem na konvencionalnoj temperaturi nitriranja, poređenje podataka je takođe vrlo očigledno.

Eksperiment je izveden u 30kW DC pulsnoj ionskoj peći za nitriranje. Parametri DC impulsnog napajanja su podesivi napon 0-1000V, podesivi radni ciklus 15%-85% i frekvencija 1kHz. Sistem mjerenja temperature mjeri se infracrvenim termometrom IT-8. Materijal uzorka je austenitna cijev od nehrđajućeg čelika debljine 316, a njegov hemijski sastav je 0,06 ugljika, 19,23 hroma, 11,26 nikla, 2,67 molibdena, 1,86 mangana, a ostatak je željezo. Veličina uzorka je Φ24mm×10mm. Prije eksperimenta, uzorci su naizmjence polirani vodenim brusnim papirom kako bi se uklonile mrlje od ulja, zatim su očišćeni i osušeni alkoholom, a zatim stavljeni u centar katodnog diska i usisavani do ispod 50Pa.

Mikrotvrdoća nitriranog sloja može doseći čak i iznad 1150HV kada se ionsko nitriranje izvodi na austenitnim zavarenim cijevima od nehrđajućeg čelika 316 na niskim temperaturama i konvencionalnim temperaturama nitriranja. Nitrirani sloj dobijen niskotemperaturnim ionskim nitriranjem je tanji i ima visok gradijent tvrdoće. Nakon niskotemperaturnog ionskog nitriranja, otpornost na habanje austenitnog čelika može se povećati za 4-5 puta, a otpornost na koroziju ostaje nepromijenjena. Iako se otpornost na habanje može povećati za 4-5 puta ionskim nitriranjem na konvencionalnoj temperaturi nitriranja, otpornost na koroziju austenitnih cijevi od nehrđajućeg čelika s debelim stijenkama će biti smanjena do određene mjere jer će se kromni nitridi taložiti na površini.