Cevi iz nerjavečega jekla z debelimi stenami imajo številne prednosti, kot so odpornost na visokotemperaturno oksidacijo, močna odpornost proti koroziji, dobra plastičnost, odlična učinkovitost varjenja itd., in se pogosto uporabljajo na različnih področjih civilne industrije. Vendar pa bo zaradi nizke trdote in nizke odpornosti proti obrabi nerjavečega jekla njegova uporaba v mnogih primerih omejena, zlasti v okolju, kjer obstaja več dejavnikov, kot so korozija, obraba in velike obremenitve, ki vplivajo drug na drugega, življenjsko dobo materiali iz nerjavečega jekla bodo znatno skrajšani. Torej, kako povečati trdoto površine debelostenskih cevi iz nerjavečega jekla?

Zdaj obstaja metoda za povečanje površinske trdote debelostenskih cevi z ionskim nitriranjem, da se izboljša odpornost proti obrabi in tako podaljša njihova življenjska doba. Vendar avstenitnih cevi iz nerjavečega jekla ni mogoče ojačati s fazno spremembo, konvencionalno ionsko nitriranje pa ima visoko temperaturo nitriranja, ki je višja od 500 °C. Kromovi nitridi se bodo obarjali v nitrirni plasti, zaradi česar bo matrika iz nerjavnega jekla revna s kromom. Medtem ko se površinska trdota znatno poveča, bo tudi površinska odpornost cevi proti koroziji močno oslabljena, s čimer se bodo izgubile lastnosti debelostenskih cevi iz nerjavečega jekla.

Uporaba opreme za ionsko nitriranje z enosmernim impulzom za obdelavo avstenitnih jeklenih cevi z nizkotemperaturnim ionskim nitriranjem lahko izboljša površinsko trdoto debelostenskih jeklenih cevi, hkrati pa ohrani odpornost proti koroziji nespremenjeno, s čimer poveča njihovo odpornost proti obrabi. V primerjavi z vzorci, obdelanimi z ionskim nitriranjem pri običajni temperaturi nitriranja, je tudi primerjava podatkov zelo očitna.

Poskus je bil izveden v 30kW DC pulzni peči za ionsko nitriranje. Parametri DC impulznega napajanja so nastavljiva napetost 0-1000V, nastavljiv delovni cikel 15%-85% in frekvenca 1kHz. Sistem za merjenje temperature se meri z infrardečim termometrom IT-8. Material vzorca je avstenitna cev iz nerjavečega jekla z debelimi stenami 316, njegova kemična sestava pa je 0,06 ogljika, 19,23 kroma, 11,26 niklja, 2,67 molibdena, 1,86 mangana, ostalo pa je železo. Velikost vzorca je Φ24mm×10mm. Pred poskusom so vzorce polirali z vodnim brusnim papirjem, da so odstranili oljne madeže, nato očistili in posušili z alkoholom, nato pa jih položili na sredino katodnega diska in posesali pod 50 Pa.

Mikrotrdota nitriranega sloja lahko doseže celo nad 1150HV, če se ionsko nitriranje izvaja na varjenih ceveh iz avstenitnega nerjavečega jekla 316 pri nizkih temperaturah in običajnih temperaturah nitriranja. Nitrirana plast, pridobljena z nizkotemperaturnim ionskim nitriranjem, je tanjša in ima visok gradient trdote. Po nizkotemperaturnem ionskem nitriranju se lahko odpornost proti obrabi avstenitnega jekla poveča za 4-5 krat, odpornost proti koroziji pa ostane nespremenjena. Čeprav je odpornost proti obrabi mogoče povečati za 4-5-krat z ionskim nitriranjem pri običajni temperaturi nitriranja, bo odpornost proti koroziji debelostenskih cevi iz avstenitnega nerjavnega jekla do določene mere zmanjšana, ker se bodo kromovi nitridi oborili na površini.