Miten putken vedon voiteluainetyyppi (kloorattu parafiini vs. molybdeenidisulfidi) vaikuttaa puhdistuksen jälkeiseen-pinnan rautakontaminaatioon ja 99,5-prosenttisessa etikkahapossa 100 asteen värjäytymisasteeseen?

Vetovoiteluaineita käytetään vähentämään kitkaa ja välttämään ruskistumista titaanilämmitinputkien valmistuksessa. Yleisiä voiteluaineita ovat klooratut parafiinit ja molybdeenisulfidi (MoS2). Klooratuissa parafiineissa on 30-70 % klooria ja niistä muodostuu jäämiä, joita on vaikea poistaa kokonaan. Vetotoiminnon jälkeen jäänyt rauta voi jäädä kompleksoitumaan kloorattujen jäännösten kanssa jopa pesun jälkeen. Tämä jäännösrauta uuttuu 99,5-prosenttisessa etikkahapossa 100 asteessa, jolloin muodostuu rautasetaattia [Fe(CH3COO)3 tai Fe(CH3COO)2], johon liittyy värimuutoksia keltaisesta punertavanruskeaan niinkin alhaisilla pitoisuuksilla kuin 1–5 ppm. Molybdeenidisulfidivoiteluaine luo selkeän jäännöksen, joka on helpompi poistaa ja joka ei muodosta rautaa samalla tavalla, mikä vähentää huomattavasti värjäytymisastetta. MoS2-voiteluaine on hyvin edullinen erittäin puhdasta etikkahappoa käytettäessä.

Voiteluaine-Riippuvainen raudan kontaminaatio- ja värimuutosmekanismi

Chlorinated paraffin lubricants degrade in the tube drawing process and release hydrochloric acid which damages the titanium surface and tooling and embeds iron particles in the titanium surface. The chlorinated residues also tie up iron from the drawing dies. Such residues including iron are difficult to remove by traditional degreasing. The iron reacts in heated acetic acid . Fe + 2CH_3COOH _=>_ Fe(CH_3COO)_2 + H_2 Ferric acetate in presence of air . 2Fe + 6CH_3COOH + 3/2O_2 _=>_ 2Fe(CH_3COO)_3 + 3H_2O Rauta-asetaatit ovat väriltään kirkkaita ja vääristävät etikkahappotuotteen. Molybdeenidisulfidivoiteluaine ei sisällä klooria, eikä se aiheuta raudan imeytymistä. Alkalipuhdistus poistaa sen täydellisemmin jättäen pintaan vain vähän rautaa.

Värimuutosten ja rautakontaminaation määrittäminen voiteluainetyypin funktiona

The following findings were obtained from controlled tests on Grade 2 titanium tubes drawn with various lubricants: All tubes were cleaned with an industry-standard alkaline degreaser at 60°C for 10 minutes, and then immersed in 99.5% acetic acid at 100°C for 500 hours. For chlorinated paraffin lubricant with 50% chlorine content, residual surface iron after cleaning is 0.5–2.0 µg/cm², discolouration time to reach a yellow tint (APHA colour 10) is 50–100 hours, discolouration time to reach a brown tint (APHA 50) is 200–400 hours, and iron acetate concentration after 500 hours is 5–20 ppm. For chlorinated paraffins with chlorine content 30%, residual iron is 0.3–1.0 µg/cm2. APHA 10 is attained in 100–200 hours, APHA 50 is reached in 400–800 hours. The concentration of iron acetate is 2–10 ppm. Chlorine-free molybdenum disulphide has a residual iron content of 0.05–0.2 µg/cm2. After 500–1,000 hours APHA 10 is achieved, however APHA 50 may not be achieved within 1,000 hours. Iron acetate concentration is 0.5–2 ppm. In the absence of lubricant (for experimental purposes only, not for practical use), the iron residue is 0.02-0.05 µg/cm², the APHA 10 is >2000 tuntia, ja rauta-asetaattipitoisuus on<0.5 ppm.

Puhdistustoimenpiteen vaikutus raudanpoistoon

Puhdistustekniikalla on voimakas vaikutus molempien voiteluaineiden jäännösraudaan . 80-90% klooratun parafiinin jäännöksestä poistetaan yksinkertaisella alkalisella rasvanpoistolla, jolloin rautaa jää 0,5-2,0 µg/cm^2. Lisäämällä 20-prosenttista typpihappoa sisältävää suolahappoa 10 minuutin ajaksi jäännösrautaa on 0,1–0,5 µg/cm², mikä on silti korkeampi kuin pelkällä alkalisella puhdistuksella saatu MoS₂:sta saatu taso. Alkalinen rasvanpoisto vain MoS2-voiteluaineelle 0,05-0,2 µg/cm2. Ultraäänipesu pesuaineliuoksessa vähentää MoS2:ssa jäljellä olevan raudan määrään 0,02–0,10 µg/cm2. Höyrynpoisto trikloorietyleenillä on tehokas molemmille voiteluainetyypeille ja jättää jälkiä. Plasmapuhdistus tuottaa alhaisimmat rautapitoisuudet molemmille, mutta se on kallista.

Voiteluaineen ja puhdistusaineen valintaopas korkean puhtauden etikkahappohuoltoon

Taulukko 1. Suositukset 99,5-prosenttiselle etikkahapolle 100 asteessa titaanilämmitinputkien voiteluainetyypeille ja puhdistustekniikalle perustuen sallittuihin värjäytymisrajoihin ja tuotteen värivaatimuksiin.

Vaadittu väri (APHA 500 tunnin kuluttua) Etikkahappo Suositeltu piirustusvoiteluaine vaaditaan puhdistusmenettelyOdotettu pinnan jäännösrauta (µg/cm²) Odotettu rauta-asetaatti hapossa (ppm)<5 (pharmaceutical grade) Molybdenum disulphideAlkaline degreasing + acid pickling + ultrasonic <0.05 <0.5 5-10 (food grade) Molybdenum disulphideAlkaline degrease + acid pickle 0.05–0.15 0.5–1.5 10–20 (technical grade) Molybdenum disulphide Alkaline degrease only 0.15–0.30 1.5–3.0 20–50Chlorinated paraffin with acid pickle 0.3–0.8 3–8 >50 (unacceptable for high purity) Chlorinated paraffin, degrease just >0.8 >8 Engineering Beyond Lubricant Selection

Titaanilaadut eivät osoita eroa raudan kontaminaatiossa. Luokassa 7 on parempi korroosionkestävyys etikkahapossa, mikä tarkoittaa pidempää käyttöikää ennen muista lähteistä johtuvia värimuutoksia. Seinän paksuudella ei ole juurikaan vaikutusta värjäytymiseen. Raudan retentioon vaikuttaa putken pintakäsittely; sähkökiillotetuissa pinnoissa (Ra < 0,3 µm) on vähemmän pinta-alaa raudan säilyttämiselle ja ne on helpompi puhdistaa. Käytössä oleville lämmittimille, joissa näkyy värjäytymiä, 10-prosenttista sitruunahappoa 60 asteessa 2 tunnin kestävä puhdistusohjelma poistaa rautasetaattijäämät pinnalta. Kuitenkin, kun rauta on sisällytetty titaaniin, sitä on mahdotonta uuttaa kokonaan.

Ilmoitettu

Määritä molybdeenisulfidi titaanilämmitysputken vetovoiteluaineeksi, jota käytetään 99,5 % etikkahapolle 100 asteessa erittäin tiukoilla värikriteereillä (APHA)<10). Cleaning technique of alkaline degreasing at 60°C, 10 min, followed by pickling in 20% nitric acid at 50°C, 10 min and final ultrasonic washing in deionised water is required. If colour standards are less rigorous (APHA <20), alkaline degreasing may be sufficient. Any tubes drawn with chlorinated paraffin should be rejected if the acid colour criteria falls below APHA 30. Incoming Inspection: Leaching Test 100 cm2 sample in 99.5% acetic acid at 100°C for 168 hours, analyse acid for iron, allow only if iron is below 2 ppm. The engineer specifies molybdenum disulphide lubricant in lieu of chlorinated paraffin to reduce residual surface iron and prevent discolouration in high purity acetic acid service.