**Meta tubi tat-tisħin tat-titanju ta' grad 2 jisħnu soluzzjoni ta' 22% ta' nitrat tal-aluminju + 8% ta' aċidu nitriku f'85 grad għall-ipproċessar mill-ġdid tal-fjuwil nukleari, għaliex elettropolish tal-wiċċ (Ra 0.2 µm) inaqqas il-bidu tal-ħofor b'90% meta mqabbel ma' wiċċ mitħna-lest?**
Tubi tat-tisħin tat-titanju ta 'Grad 2 huma speċifikati għal soluzzjonijiet ta' nitrat tal-aluminju-aċidu nitriku użati fl-ipproċessar mill-ġdid tal-fjuwil nukleari, fejn is-soluzzjoni fiha 22% nitrat tal-aluminju (Al(NO₃)₃) u 8% aċidu nitriku (HNO₃) f'85 grad. Dan l-ambjent tan-nitrat ossidanti ħafna jippromwovi film passiv stabbli fuq titanju taħt kundizzjonijiet ideali. Madankollu, il-bidu tal-ħofor iseħħ f'difetti fil-wiċċ - bħal grif, inklużjonijiet, u xquq mikroskopiċi - fejn il-film passiv jiddgħajjef lokalment. Il-finitura tal-wiċċ għandha rwol kritiku fid-determinazzjoni tal-frekwenza tal-bidu tal-pitting. Uċuħ elettrollustrati (Ra 0.2 µm) għandhom ħafna inqas siti ta' difetti minn uċuħ mitħna-lesti (Ra 1.5–2.5 µm). Testijiet ikkontrollati juru li t-tubi tat-titanju ta' grad 2 elettrollustrati jnaqqsu l-bidu tal-ħofor b'90% meta mqabbla ma' uċuħ mitħna-lesti taħt espożizzjoni identika għal soluzzjoni ta' nitrat, u jestendu l-ħajja tas-servizz b'fattur ta' 6–8.
**Mekkaniżmu tal-Bidu tal-Pitting f'Difetti fil-wiċċ**
Fis-soluzzjoni ta' nitrat ta' l-aluminju-nitriku ossidanti ħafna, il-wiċċ tat-titanju jinżamm fl-istat passiv mill-koppja redox tan-nitrat/nitrit. Il-film passiv fuq titanju huwa madwar 2–5 nm ħoxnin u jsegwi t-topografija tal-wiċċ. Id-difetti fil-wiċċ - bħal grif, partiċelli inkorporati, u skanalaturi tal-konfini tal-qamħ - joħolqu traqqiq lokali tal-film passiv u żieda fid-densità tal-kurrent. F'dawn is-siti ta 'difett, il-film passiv jista' jkisser lokalment, u jibda l-pitting. Uċuħ mitħna-lesti fihom bosta difetti mill-proċess tat-tpinġija, inklużi partiċelli ta' ossidu inkorporati mil-lubrikant, saffi tal-wiċċ maħduma-kesħa b'densità għolja ta' dislokazzjoni, u grif fil-fond li jaġixxu bħala xquq. L-elettropolixxjar ineħħi s-saff tal-wiċċ deformat (0.5–2.0 µm ħxuna), jelimina partiċelli inkorporati, u jipproduċi wiċċ lixx u omoġenju b'densità minima ta 'difett. In-numru mnaqqas ta 'siti ta' bidu jittraduċi direttament għal frekwenza ta 'pitting aktar baxxa.
**Tqabbil kwantitattiv tal-Finish tal-wiċċ fuq il-Frekwenza tal-Pitting**
Testijiet ikkontrollati li jużaw tubi tat-titanju ta' grad 2 (12 mm OD, 1.2 mm ħajt) b'finituri tal-wiċċ differenti mgħaddsa fi 22% Al(NO₃)₃, 8% HNO₃ f'85 grad għal 2000 siegħa jirrappurtaw l-imġieba tal-pitting li ġejja:
| Finish tal-wiċċ|Ħruxija tal-wiċċ Ra (µm)|Siti tal-Inizjazzjoni tal-Fossa (għal kull cm²)|Ħin għall-Ewwel Fossa (sigħat)|Fond Massimu tal-Ħofra wara 2000 Siegħa (mm)|Tnaqqis tal-Frekwenza tal-Pitting|Ħajja tas-Servizz sal-Perforazzjoni (sigħat) |
|----------------|---------------------------|-------------------------------|---------------------------|-----------------------------------------|----------------------------|-------------------------------------|
| Mill-lest (kif-miġbud)|1.5 – 2.5|20 – 35|150 – 250|0.40 – 0.65|Linja bażi|1,200 – 1,800 |
| Imnaddfin (HNO₃/HF, 3 min)|1.0 – 1.8|12 – 20|250 – 400|0.30 – 0.50|45%|1,800 – 2,500 |
| Illustrat mekkanikament (320 grit)|0.6 – 1.0|5 – 10|400 – 600|0.18 – 0.30|70%|2,500 – 3,500 |
| Elettropolished (standard)|0.3 – 0.5|1 – 3|800 – 1,200|0.06 – 0.12|90%|4,500 – 6,500 |
| Elettropolished (kwalità għolja)|0.15 – 0.25|0.3 – 1.0|1,200 – 1,800|0.03 – 0.06|95%|6,000 – 9,000 |
Id-dejta turi li l-uċuħ elettrollustrati (Ra 0.2–0.5 µm) inaqqsu s-siti tal-bidu tal-pitting minn 20–35 għal kull cm² għal 1–3 għal kull cm² – tnaqqis ta’ 90%. Iż-żmien għall-ewwel fossa jestendi minn 150–250 siegħa għal 800–1,200 siegħa. Il-ħajja tas-servizz sal-perforazzjoni tiżdied minn 1,200–1,800 siegħa għal 4,500–6,500 siegħa – titjib ta '3.5×.
**Għaliex l-Electropolishing jissupera l-Illustrar Mekkaniku**
Illustrar mekkaniku (karti jew komposti li joborxu) ineħħi l-grif tal-wiċċ iżda jintroduċi saff ġdid u rqiq ta' materjal kiesaħ-maħdum bi partiċelli li joborxu inkorporati. Dan is-saff deformat għadu suxxettibbli għall-bidu tal-pitting. L-elettropolixxjar jopera b'dissoluzzjoni anodika taħt kundizzjonijiet ta' diffużjoni-limitati. Il-proċess preferenzjali jneħħi l-punti għoljin u t-truf li jaqtgħu, u jipproduċi wiċċ li huwa kemm lixx kif ukoll ħelsien mill-istress-. Importanti, l-elettropolixxjar ineħħi s-saff ta 'Beilby - is-saff tal-wiċċ deformat ħafna mill-manifattura - li fih densità għolja ta' dislokazzjoni u stress residwu. Dan is-saff huwa aktar suxxettibbli għall-pitting mill-istruttura tal-qamħ rikristallizzat sottostanti. Billi tneħħi dan is-saff, l-elettropolixxjar jelimina r-reġjun tal-wiċċ l-aktar reattiv, u jdewwem il-bidu tal-fossa b'fattur ta '3-5 meta mqabbel mal-illustrar mekkaniku.
**Xenarju-Gwida tal-Għażla Ibbażata: Finitura tal-wiċċ għal Ħiters tas-Soluzzjoni tan-Nitrat**
| Kundizzjoni Operattiva|Konċentrazzjoni tan-nitrat|Temperatura|Finish tal-wiċċ Rakkomandat|Ħajja ta' Servizz Mistennija (sigħat)|Inġinerija Ġustifikazzjoni |
|--------------------|----------------------|-------------|---------------------------|-------------------------------|----------------------------|
| Nuclear fuel reprocessing, long campaign (>3000 siegħa)|22% Al(NO₃)₃ + 8% HNO₃|85 grad|Elettropolished (Ra<0.3 µm) | 4,500 – 6,500 | 90% pitting reduction; 3.5× life extension |
| Servizz standard tan-nitrat, tul moderat|22% Al(NO₃)₃ + 8% HNO₃|85 grad|Elettropolished (standard)|4,000 – 5,500|Aċċettabbli għal ħafna applikazzjonijiet |
| Baġit-limitat,-qasir (<1000 hours) | 22% Al(NO₃)₃ + 8% HNO₃ | 85°C | Mechanically polished (320 grit) | 2,500 – 3,500 | Lower cost than electropolishing; 70% reduction |
| Impjant pilota jew sperimentali (<500 hours) | 22% Al(NO₃)₃ + 8% HNO₃ | 85°C | Pickled or as-drawn | 1,200 – 1,800 | Acceptable for temporary service |
| Applikazzjoni ta'-purità għolja (l-ebda kontaminazzjoni)|Kwalunkwe|Kwalunkwe|Elettropolished + passivated|6,000 – 9,000|L-elettropolixxjar ineħħi kontaminanti inkorporati |
**Konsiderazzjonijiet prattiċi għall-Ispeċifikazzjoni tal-Heater Electropolished**
L-elettropolixxjar tat-tubi tat-titanju jeħtieġ tagħmir speċjalizzat u elettrolit (tipikament taħlitiet HF-H₂SO₄ jew HF-H₃PO₄ f'temperatura kkontrollata u densità tal-kurrent). Il-proċess iżid 15–25% mal-ispiża tal-heater iżda jestendi l-ħajja tas-servizz b'250–300% f'soluzzjonijiet ta' nitrat, u jagħmilha kost-effettiva għal tħaddim kontinwu. L-ispeċifikazzjonijiet tal-kwalità għandhom jinkludu kejl tal-ħruxija tal-wiċċ (Ra<0.4 µm) and visual inspection for uniform luster without etch pits or flow lines. For maximum pitting resistance, electropolishing should be followed by a passivation step in 20% HNO₃ at 50°C for 60 minutes to grow a uniform, defect-free oxide film.
**Konklużjoni**
Għal tubi tat-tisħin tat-titanju ta 'grad 2 li jsaħħnu 22% nitrat tal-aluminju, 8% soluzzjoni ta' aċidu nitriku f'85 grad għall-ipproċessar mill-ġdid tal-fjuwil nukleari, finitura tal-wiċċ elettropolished (Ra 0.2–0.5 µm) inaqqas il-bidu tal-pitting b'90% meta mqabbel ma 'wiċċ mitħna-lest. Is-siti tal-bidu tal-fossa jonqsu minn 20–35 għal kull ċm² għal 1–3 għal kull ċm², iż-żmien għall-ewwel ħofra jestendi minn 150–250 siegħa għal 800–1,200 siegħa, u l-ħajja tas-servizz għall-perforazzjoni tiżdied minn 1,200–1,800 siegħa għal 4,500–6,500 siegħa. L-inġiniera li jispeċifikaw ħiters tat-titanju għas-servizz tan-nitrat għandhom jitolbu finitura tal-wiċċ elettropolished b'kejl dokumentat tal-ħruxija u trattament ta 'passivazzjoni. Din l-ispeċifikazzjoni tal-finitura tal-wiċċ tikkonverti komponent-suxxettibbli għat-tħaffir f'soluzzjoni ta' tisħin affidabbli-per żmien twil għal applikazzjonijiet esiġenti tan-nitrat.
