Οι σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα με παχύ τοίχωμα έχουν πολλά πλεονεκτήματα, όπως αντοχή στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία, ισχυρή αντοχή στη διάβρωση, καλή πλαστικότητα, εξαιρετική απόδοση συγκόλλησης κ.λπ., και χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της πολιτικής βιομηχανίας. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής σκληρότητας και της χαμηλής αντοχής στη φθορά του ανοξείδωτου χάλυβα, η εφαρμογή του σε πολλές περιπτώσεις θα είναι περιορισμένη, ειδικά σε ένα περιβάλλον όπου υπάρχουν πολλοί παράγοντες όπως διάβρωση, φθορά και βαρύ φορτίο και επηρεάζουν ο ένας τον άλλον, τη διάρκεια ζωής του τα υλικά από ανοξείδωτο χάλυβα θα βραχυνθούν σημαντικά. Λοιπόν, πώς να αυξήσετε τη σκληρότητα της επιφάνειας των σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα με παχύ τοίχωμα;

Τώρα υπάρχει μια μέθοδος για την αύξηση της επιφανειακής σκληρότητας των σωλήνων με παχύ τοίχωμα με νιτρίωση ιόντων για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά και την επέκταση της διάρκειας ζωής τους. Ωστόσο, οι σωλήνες από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα δεν μπορούν να ενισχυθούν με αλλαγή φάσης και η συμβατική νιτροποίηση ιόντων έχει υψηλή θερμοκρασία νιτρώσεως, η οποία είναι υψηλότερη από 500°C. Τα νιτρίδια του χρωμίου θα καθιζάνουν στο στρώμα νιτροποίησης, καθιστώντας τη μήτρα από ανοξείδωτο χάλυβα φτωχή σε χρώμιο. Ενώ η σκληρότητα της επιφάνειας αυξάνεται σημαντικά, η αντίσταση στη διάβρωση της επιφάνειας του σωλήνα θα εξασθενήσει επίσης σοβαρά, χάνοντας έτσι τα χαρακτηριστικά των σωλήνων από ανοξείδωτο χάλυβα με παχύ τοίχωμα.

Η χρήση εξοπλισμού εναζώτου παλμικού ιόντος συνεχούς ρεύματος για την επεξεργασία σωλήνων από ωστενιτικό χάλυβα με νιτροποίηση ιόντων χαμηλής θερμοκρασίας μπορεί να βελτιώσει τη σκληρότητα της επιφάνειας των χαλύβδινων σωλήνων με παχύ τοίχωμα διατηρώντας αμετάβλητη την αντίσταση στη διάβρωση, αυξάνοντας έτσι την αντίστασή τους στη φθορά. Σε σύγκριση με τα επεξεργασμένα δείγματα με νιτρίωση ιόντων σε συμβατική θερμοκρασία νιτρίωσης, η σύγκριση των δεδομένων είναι επίσης πολύ προφανής.

Το πείραμα διεξήχθη σε κλίβανο εναζώτου παλμικού ιόντος 30 kW DC. Οι παράμετροι του παλμικού τροφοδοτικού DC είναι ρυθμιζόμενη τάση 0-1000V, ρυθμιζόμενος κύκλος λειτουργίας 15%-85% και συχνότητα 1kHz. Το σύστημα μέτρησης θερμοκρασίας μετριέται με ένα υπέρυθρο θερμόμετρο IT-8. Το υλικό του δείγματος είναι ωστενιτικός σωλήνας από ανοξείδωτο χάλυβα με παχύ τοίχωμα 316 και η χημική του σύσταση είναι 0,06 άνθρακας, 19,23 χρώμιο, 11,26 νικέλιο, 2,67 μολυβδαίνιο, 1,86 μαγγάνιο και το υπόλοιπο είναι σίδηρος. Το μέγεθος του δείγματος είναι Φ24mm×10mm. Πριν από το πείραμα, τα δείγματα γυαλίστηκαν με γυαλόχαρτο νερού με τη σειρά τους για να αφαιρεθούν οι λεκέδες από λάδι, στη συνέχεια καθαρίστηκαν και στέγνωσαν με οινόπνευμα και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν στο κέντρο του δίσκου καθόδου και σκουπίστηκαν με ηλεκτρική σκούπα κάτω από 50 Pa.

Η μικροσκληρότητα της νιτρωμένης στρώσης μπορεί να φτάσει ακόμη και πάνω από 1150 HV όταν η νιτροποίηση ιόντων εκτελείται σε συγκολλημένους σωλήνες από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα 316 σε χαμηλές θερμοκρασίες και σε συμβατικές θερμοκρασίες εναζώτου. Το νιτρωμένο στρώμα που λαμβάνεται με νιτρίωση ιόντων χαμηλής θερμοκρασίας είναι λεπτότερο και έχει υψηλή κλίση σκληρότητας. Μετά τη νιτροποίηση ιόντων σε χαμηλή θερμοκρασία, η αντίσταση στη φθορά του ωστενιτικού χάλυβα μπορεί να αυξηθεί κατά 4-5 φορές και η αντίσταση στη διάβρωση παραμένει αμετάβλητη. Αν και η αντίσταση στη φθορά μπορεί να βελτιωθεί κατά 4-5 φορές με τη νιτρίωση ιόντων σε συμβατική θερμοκρασία εναζώτου, η αντίσταση στη διάβρωση των σωλήνων με παχύ τοίχωμα από ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα θα μειωθεί σε κάποιο βαθμό επειδή τα νιτρίδια του χρωμίου θα καθιζάνουν στην επιφάνεια.