ترشی و غیرفعال کردن معمولی فقط میتواند یک فیلم غیرفعال نازک{0}در مقیاس نانو روی سطح لولههای حرارتی فولاد ضد زنگ ۳۱۶ تشکیل دهد. این لایه غیرفعال طبیعی تحت شرایط طولانی مدت خدمات سخت از جمله غلظت بالای کلرید، چرخه حرارتی مکرر، فرسایش سیال و اصطکاک مکانیکی، مستعد پارگی و تخریب موضعی است که منجر به شروع زودهنگام حفرهها، شکاف و خوردگی فرسایشی میشود. پوششهای محافظ سنتی دارای محدودیتهایی مانند نیروی اتصال ضعیف، پیری آسان و مقاومت در برابر دمای بالا نیستند، که نمیتواند الزامات مقاوم در برابر خوردگی و سایش طولانیمدت لولههای گرمایش در صنایع آبکاری، شیمیایی ساحلی و تصفیه فاضلاب را برآورده کند. فناوری اصلاح سطح لیزری پیوند متالورژیکی بین لایه اصلاحشده و زیرلایه را با تابش پرتو لیزر با انرژی{10}بالا تحقق میبخشد، که به طور مؤثری از نقصهای عملیات سنتی سطح جلوگیری میکند و سختی سطح، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خوردگی یون کلرید لولههای گرمایش را به طور قابل توجهی بهبود میبخشد. بسیاری از شرکتها هنوز به روشهای سنتی ضد خوردگی سطحی{12} تکیه میکنند و فناوری تقویت لیزر را برای تجهیزات گرمایش کلیدی تحت شرایط خوردگی شدید معرفی نکردهاند که منجر به خرابی زودرس مکرر بستههای لوله گرمایشی با ارزش{13} میشود. بنابراین، کاربرد معقول فناوری اصلاح سطح لیزری یک ابزار فنی پیشرفته برای ارتقای اساسی عملکرد ضد خوردگی سطح لولههای گرمایش فولاد ضد زنگ 316 است.
اصلاح سطح لیزری مقاومت در برابر خوردگی را عمدتاً از طریق سه مکانیسم بهینه سازی ریزساختار، تقویت آلیاژ و القای تنش فشاری بهبود می بخشد. لیزر پرانرژی فوراً لایه سطحی نازک زیرلایه فولاد ضد زنگ را ذوب می کند و به سرعت آن را خاموش می کند تا یک ساختار دانه هم محور ریز ایجاد کند که جداسازی مرز دانه ها، کاهش کروم و عیوب سطحی میکرو- را که به آسانی باعث خوردگی می شوند از بین می برد. آلیاژ لیزری میتواند عناصر نیکل، کروم، مولیبدن و آلیاژ خاکی کمیاب را به لایه سطحی اضافه کند و اجزای مقاوم در برابر خوردگی را غنیتر کند و یک لایه محافظ فشرده آلیاژی بالا با مقاومت قوی در برابر نفوذ یون کلرید تشکیل دهد. در همین حال، ذوب و انجماد سریع یک لایه تنش فشاری پسماند یکنواخت را روی سطح لوله تشکیل میدهد که میتواند شروع و گسترش ترکهای خوردگی خستگی و تنش را تحت بارهای دما و ارتعاش متناوب مهار کند.
این مطالعه چهار فرآیند اصلاح سطح لیزر بالغ مناسب برای 316 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ، از جمله ذوب مجدد سطح لیزر، آلیاژسازی لیزر، روکش لیزری و لایه برداری شوک لیزری، و همچنین پیش تصفیه استاندارد شده و مشخصات حفاظت پس از فرآیند را خلاصه می کند.
ابتدا، ذوب مجدد سطح لیزری را برای لوله های گرمایش معمولی با شرایط خوردگی عمومی اتخاذ کنید. قبل از انجام لیزر، سطح لوله با مافوق صوت و سنباده تمیز می شود تا لکه های روغن، لایه های اکسید و ذرات آهن آزاد جاسازی شده از بین برود. لیزر پرانرژی-برای ذوب سریع لایه سطحی و درک سریع خود-خاموش شدن توسط بستر سرد، پالایش دانه های سطحی و از بین بردن عیوب میکرو- سطح استفاده می شود. پارامترهای فرآیند بهینه میتوانند پتانسیل حفرهای بحرانی سطح لوله گرمایش را تا بیش از 200 میلی ولت افزایش دهند و به طور موثری از وقوع خوردگی حفرهای در محیطهای کلرید با غلظت متوسط جلوگیری کنند. این فرآیند دارای هزینه کم و راندمان بالا است که برای تقویت سطح دسته ای لوله های گرمایش با مشخصات معمول مناسب است.
دوم، آلیاژ سطح لیزری را برای لولههای گرمایشی که در کارگاههای{0}آبکاری ساحلی و آبکاری با کلرید بالا کار میکنند، استفاده کنید. پودر آلیاژی مبتنی بر نیکل مولیبدن بالا-روی سطح لوله از قبل قرار دهید و پودر آلیاژ را با زیرلایه تحت تابش لیزر ذوب کنید تا یک لایه آلیاژی با پیوند متالورژیکی بالا-در برابر خوردگی- تشکیل شود. لایه آلیاژی متراکم می تواند به طور موثر جذب و نفوذ یون های کلرید را مسدود کند و دوره القای خوردگی موضعی را تا حد زیادی افزایش دهد. سرعت اسکن لیزری و سرعت تغذیه پودر را به شدت کنترل کنید تا از نقص هایی مانند منافذ و ترک های داخل لایه آلیاژی که ممکن است به نقاط حساس به خوردگی تبدیل شوند، جلوگیری کنید.
سوم، روکش لیزری از آلیاژ ضد خوردگی-مقاوم در برابر سایش- را برای لولههای گرمایشی که دچار فرسایش شدید سیال و خوردگی فرسایشی هستند، اعمال کنید. روکش آلیاژی ضد خوردگی بر پایه نیکل-یا کبالت{4}}در دمای بالا-بر-روی دیوار بیرونی، مخصوصاً در تکیهگاههای گیره، بخشهای خمشی و سطوح رو به جریان- تهیه میشود. لایه روکش دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش عالی و مقاومت در برابر خوردگی اسیدی-قلیایی است که میتواند در برابر اصطکاک سیال طولانی مدت و آسیب اصطکاک ارتعاشی به لایه غیرفعال سطح مقاومت کند. ضخامت روکش به طور منطقی بین 0.3 میلی متر و 0.8 میلی متر کنترل می شود تا تنش حرارتی و عملکرد ضد خوردگی در چرخه های دمایی مکرر متعادل شود.
چهارم، لایه برداری شوک لیزری را برای لوله های گرمایشی با استرس پسماند بالا و خطر بالای خوردگی ناشی از خستگی حرارتی اجرا کنید. از موج ضربهای{1}}القا شده لیزری برای عمل بر روی سطح لوله استفاده کنید و یک لایه تنش فشاری باقیمانده عمیق را بدون تغییر مورفولوژی ماکروسکوپی سطح تشکیل دهید. این فناوری می تواند به طور موثر تنش کششی باقیمانده تولید شده توسط جوشکاری و خمش سرد را حذف کند، شروع ریزترک های خستگی حرارتی و ترک خوردگی تنشی را مهار کند و به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان سرویس لوله های گرمایش را تحت دمای متناوب و محیط های کوپلینگ خورنده بهبود بخشد. پس از درمان لیزری، یک فرآیند ترشی و غیرفعال سازی کامل باید انجام شود تا یک سیستم حفاظتی مرکب از بستر اصلاح شده به اضافه فیلم غیرفعال متراکم تشکیل شود.
نتایج آزمایش تسریع شده با اسپری نمک خنثی نشان میدهد که لولههای گرمایشی که با اصلاح سطح لیزری کار میکنند میتوانند بیش از ۲۵۰۰ ساعت فرسایش پاشش نمک را بدون خوردگی حفرهای تحمل کنند، که بسیار بیشتر از طول عمر قطعههای کار غیرفعال شده معمولی است. دادههای ردیابی میدانی نشان میدهد که لولههای حرارتی تقویتشده با لیزر میتوانند در محیطهای خورنده صنعتی، متوسط چرخه خدمات را بیش از 2.5 برابر افزایش دهند. در نتیجه، انتخاب فرآیندهای اصلاح سطح لیزری هدفمند با توجه به ویژگیهای شرایط کاری، استاندارد کردن پیش تصفیه سطح و کنترل پارامتر لیزری، و تطبیق حفاظت از غیرفعال شدن بعدی، میتواند یک سد{5}}کامپوزیت ضد خوردگی با استحکام بالا بر روی سطح 316 لوله گرمایش فولاد ضد زنگ ایجاد کند. فناوری پیشرفته تقویت سطوح لیزری از گلوگاه عملکرد درمان سطح سنتی عبور میکند، مسیر فنی جدیدی را برای-عملکرد طولانی مدت و ایمن تجهیزات گرمایش صنعتی فراهم میکند، و به طور موثری هزینه عملیات جامع و نگهداری شرکتها را در سناریوهای{10}تولید با خوردگی بالا کاهش میدهد.
