두꺼운 벽의 스테인레스 스틸 파이프는 고온 내 산화성, 강한 내식성, 우수한 가소성, 우수한 용접 성능 등 많은 장점을 가지고 있으며 다양한 토목 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 스테인레스 강의 낮은 경도와 낮은 내마모성으로 인해 많은 경우에 적용이 제한됩니다. 특히 부식, 마모 및 무거운 하중과 같은 여러 요소가 존재하고 서로 영향을 미치는 환경에서는 수명이 제한됩니다. 스테인레스 스틸 재료가 크게 단축됩니다. 그렇다면 두꺼운 벽의 스테인레스 스틸 파이프 표면의 경도를 높이는 방법은 무엇입니까?

이제 이온 질화 처리를 통해 두꺼운 벽 파이프의 표면 경도를 높여 내마모성을 향상시켜 수명을 연장하는 방법이 있습니다. 그러나 오스테나이트계 스테인리스 강관은 상변화에 의해 강화될 수 없으며, 기존의 이온 질화는 질화 온도가 500°C 이상으로 높습니다. 질화크롬은 질화층에 침전되어 스테인리스강 매트릭스의 크롬이 불량해집니다. 표면 경도가 크게 높아지는 반면, 파이프의 표면 내식성도 심각하게 약화되어 두꺼운 벽의 스테인레스 스틸 파이프의 특성을 잃게 됩니다.

오스테나이트 강관을 저온 이온 질화 처리하기 위해 DC 펄스 이온 질화 장비를 사용하면 내식성을 그대로 유지하면서 두꺼운 벽으로 된 강관의 표면 경도를 향상시켜 내마모성을 높일 수 있습니다. 기존 질화 온도에서 이온 질화 처리된 샘플과 비교하면 데이터 비교도 매우 분명합니다.

실험은 30kW DC 펄스 이온 질화로에서 수행되었습니다. DC 펄스 전원 공급 장치의 매개변수는 조정 가능한 전압 0-1000V, 조정 가능한 듀티 사이클 15%-85% 및 주파수 1kHz입니다. 온도 측정 시스템은 적외선 온도계 IT-8로 측정됩니다. 시료의 재질은 오스테나이트 316 두꺼운 스테인리스 강관이며, 화학성분은 탄소 0.06, 크롬 19.23, 니켈 11.26, 몰리브덴 2.67, 망간 1.86이고, 나머지는 철이다. 샘플 크기는 Φ24mm×10mm입니다. 실험 전 샘플을 물 사포로 차례로 닦아 기름 얼룩을 제거한 후 알코올로 세척 및 건조시킨 후 음극 디스크 중앙에 놓고 50Pa 이하로 진공 처리하였다.

저온 및 기존 질화 온도에서 오스테나이트 316 스테인리스강 용접 파이프에 이온 질화를 수행할 때 질화 층의 미세 경도는 1150HV 이상에 도달할 수도 있습니다. 저온 이온 질화로 얻은 질화층은 더 얇고 경도 구배가 높습니다. 저온 이온 질화 후 오스테나이트 강의 내마모성은 4~5배 증가할 수 있으며 내식성은 변하지 않습니다. 기존의 질화 온도에서 이온 질화 처리를 하면 내마모성이 4~5배 향상될 수 있지만, 오스테나이트 스테인리스강 후벽 파이프의 내식성은 크롬 질화물이 표면에 석출되기 때문에 어느 정도 감소됩니다.