לצינורות נירוסטה בעלי דופן עבה יתרונות רבים, כגון עמידות חמצון בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה חזקה, פלסטיות טובה, ביצועי ריתוך מעולים וכו', ונמצאים בשימוש נרחב בתחומי תעשייה אזרחית שונים. עם זאת, בשל הקשיות הנמוכה ועמידות הבלאי הנמוכה של נירוסטה, היישום שלה במקרים רבים יהיה מוגבל, במיוחד בסביבה שבה קיימים מספר גורמים כגון קורוזיה, בלאי ועומס כבד ומשפיעים זה על זה, חיי השירות של חומרי נירוסטה יתקצרו משמעותית. אז איך להגדיל את הקשיות של פני השטח של צינורות נירוסטה עבי דופן?

כעת קיימת שיטה להגביר את קשיות פני השטח של צינורות עבי דופן על ידי ניטרידינג יונים כדי לשפר את עמידות הבלאי ובכך להאריך את חיי השירות שלו. עם זאת, צינורות נירוסטה אוסטניטיים אינם ניתנים לחיזוק על ידי שינוי פאזה, ולניגוד יונים קונבנציונלי יש טמפרטורת ניטרידינג גבוהה, הגבוהה מ-500 מעלות צלזיוס. כרום ניטרידים ישקעו בשכבת הניטרידינג, מה שהופך את מטריצת הנירוסטה לענייה בכרום. בעוד קשיות פני השטח גדלה משמעותית, גם עמידות הצינור בפני קורוזיה בפני השטח תיחלש מאוד, ובכך תאבד את המאפיינים של צינורות נירוסטה עבי דופן.

השימוש בציוד ניטריציית יונים דופק DC לטיפול בצינורות פלדה אוסטניטיים עם ניטרידינג יונים בטמפרטורה נמוכה יכול לשפר את קשיות פני השטח של צינורות פלדה עבי דופן תוך שמירה על עמידות בפני קורוזיה ללא שינוי, ובכך להגדיל את עמידותם בפני שחיקה. בהשוואה לדגימות שטופלו בניטריד יונים בטמפרטורת ניטרידה קונבנציונלית, גם השוואת הנתונים ברורה מאוד.

הניסוי בוצע בתנור חנקן יונים דופק של 30kW DC. הפרמטרים של ספק כוח הדופק DC הם מתח מתכוונן 0-1000V, מחזור עבודה מתכוונן 15%-85% ותדר 1kHz. מערכת מדידת הטמפרטורה נמדדת על ידי מדחום אינפרא אדום IT-8. החומר של המדגם הוא צינור נירוסטה 316 בעל דופן עבה, והרכבו הכימי הוא 0.06 פחמן, 19.23 כרום, 11.26 ניקל, 2.67 מוליבדן, 1.86 מנגן, והשאר הוא ברזל. גודל המדגם הוא Φ24 מ"מ × 10 מ"מ. לפני הניסוי, הדגימות לובשו בנייר זכוכית בתורם כדי להסיר כתמי שמן, לאחר מכן נוקו ויובשו עם אלכוהול, ולאחר מכן הונחו במרכז הדיסק הקתודה ושואבו עד מתחת ל-50Pa.

קשיות המיקרו של השכבה הניטרידית יכולה להגיע אפילו מעל 1150HV כאשר ניטרידינג יונים מתבצע על צינורות מרותכים מפלדת אל חלד austenitic 316 בטמפרטורות נמוכות ובטמפרטורות ניטרידיות קונבנציונליות. השכבה הניטרידית המתקבלת על ידי ניגוד יונים בטמפרטורה נמוכה היא דקה יותר ובעלת שיפוע קשיות גבוה. לאחר חנקת יונים בטמפרטורה נמוכה, ניתן להגדיל את עמידות הבלאי של פלדה אוסטניטית פי 4-5, ועמידות בפני הקורוזיה נשארת ללא שינוי. למרות שניתן להגביר את עמידות הבלאי פי 4-5 על ידי ניטרידינג יונים בטמפרטורת ניטרידה קונבנציונלית, עמידות בפני קורוזיה של צינורות מפלדת אל-חלד עבת דופן אוסטניטית תפחת במידה מסוימת, מכיוון שכרום ניטרידים ימוטטו על פני השטח.