ท่อสแตนเลสผนังหนามีข้อดีหลายประการ เช่น ทนต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี มีความเป็นพลาสติกที่ดี ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีเยี่ยม ฯลฯ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอุตสาหกรรมโยธาต่างๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสเตนเลสสตีลมีความแข็งต่ำและทนต่อการสึกหรอต่ำ การใช้งานในหลายโอกาสจึงถูกจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีปัจจัยหลายประการ เช่น การกัดกร่อน การสึกหรอ และภาระหนัก และส่งผลกระทบต่อกันและกัน อายุการใช้งานของ วัสดุสแตนเลสจะสั้นลงอย่างมาก จะเพิ่มความแข็งของพื้นผิวท่อสแตนเลสผนังหนาได้อย่างไร?

ปัจจุบันมีวิธีเพิ่มความแข็งผิวของท่อที่มีผนังหนาด้วยไอออนไนไตรด์เพื่อปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอและยืดอายุการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ท่อสเตนเลสออสเทนนิติกไม่สามารถเสริมความแข็งแกร่งด้วยการเปลี่ยนเฟสได้ และไอออนไนไตรด์แบบทั่วไปมีอุณหภูมิไนไตรด์สูง ซึ่งสูงกว่า 500°C โครเมียมไนไตรด์จะตกตะกอนในชั้นไนไตรดิ้ง ส่งผลให้เมทริกซ์โครเมียมที่เป็นสเตนเลสสตีลมีคุณภาพไม่ดี ในขณะที่ความแข็งของพื้นผิวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิวของท่อก็จะลดลงอย่างมากเช่นกัน ส่งผลให้คุณสมบัติของท่อสแตนเลสผนังหนาสูญเสียไป

การใช้อุปกรณ์ไนไตรดิ้งไอออนพัลส์ DC เพื่อรักษาท่อเหล็กออสเทนนิติกด้วยไอออนไนไตรด์ที่อุณหภูมิต่ำสามารถเพิ่มความแข็งพื้นผิวของท่อเหล็กผนังหนาในขณะที่ยังคงรักษาความต้านทานการกัดกร่อนไม่เปลี่ยนแปลง จึงเพิ่มความต้านทานการสึกหรอ เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่ได้รับการบำบัดด้วยไอออนไนไตรด์ที่อุณหภูมิไนไตรดิงแบบทั่วไป การเปรียบเทียบข้อมูลก็ชัดเจนเช่นกัน

การทดลองดำเนินการในเตาไนไตรด์ไอออนพัลส์ไอออน DC ขนาด 30kW พารามิเตอร์ของแหล่งจ่ายไฟพัลส์ DC คือแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ 0-1000V, รอบการทำงานที่ปรับได้ 15%-85% และความถี่ 1kHz ระบบวัดอุณหภูมิวัดด้วยเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด IT-8 วัสดุของตัวอย่างคือท่อสเตนเลสผนังหนาออสเทนนิติก 316 และองค์ประกอบทางเคมีคือคาร์บอน 0.06 โครเมียม 19.23 นิกเกิล 11.26 โมลิบดีนัม 2.67 แมงกานีส 1.86 และส่วนที่เหลือเป็นเหล็ก ขนาดตัวอย่างคือ Φ24มม.×10มม. ก่อนการทดลอง ตัวอย่างจะถูกขัดด้วยกระดาษทรายน้ำเพื่อขจัดคราบน้ำมัน จากนั้นทำความสะอาดและทำให้แห้งด้วยแอลกอฮอล์ จากนั้นวางไว้ตรงกลางแผ่นแคโทดและดูดฝุ่นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 50Pa

ความแข็งระดับจุลภาคของชั้นไนไตรด์อาจสูงถึง 1150HV เมื่อทำไอออนไนไตรด์บนท่อเชื่อมสเตนเลสออสเทนนิติก 316 ที่อุณหภูมิต่ำและอุณหภูมิไนไตรด์ทั่วไป ชั้นไนไตรด์ที่ได้จากไอออนไนไตรดิ้งที่อุณหภูมิต่ำจะบางกว่าและมีการไล่ระดับความแข็งสูง หลังจากไอออนไนไตรด์ที่อุณหภูมิต่ำ ความต้านทานการสึกหรอของเหล็กออสเทนนิติกสามารถเพิ่มขึ้นได้ 4-5 เท่า และความต้านทานการกัดกร่อนยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าความต้านทานต่อการสึกหรอจะเพิ่มขึ้น 4-5 เท่าด้วยไอออนไนไตรด์ที่อุณหภูมิไนไตรด์แบบธรรมดา ความต้านทานการกัดกร่อนของท่อผนังหนาสเตนเลสออสเทนนิติกจะลดลงในระดับหนึ่งเนื่องจากโครเมียมไนไตรด์จะตกตะกอนบนพื้นผิว