Како врста мазива за извлачење цеви (хлоровани парафин наспрам молибден дисулфида) утиче на контаминацију гвожђем након чишћења површине и стопу промене боје у 99,5% сирћетне киселине на 100 степени?

Мазива за цртање су критична у производњи титанијумских цеви за грејање како би се смањило трење и спречило нагризање. Хлоровани парафини и молибден дисулфид (МоС₂) су два уобичајена мазива. Хлорисани парафини садрже између 30% и 70% хлора и производе остатке које је тешко у потпуности уклонити. Чак и након чишћења, трагови гвожђа из процеса извлачења могу бити комплексирани са остацима хлора. Ово заостало гвожђе се затим испире у 99,5% сирћетне киселине на 100 степени да би се формирао гвожђе ацетат [Фе(ЦХ₃ЦОО)₃ или Фе(ЦХ₃ЦОО)₂] који изазива жуту до црвенкасто смеђу боју која се може детектовати при концентрацијама од 1-5 ппм. Молибден дисулфид лубрикант оставља јасан остатак који се лакше уклања и не ствара комплексно гвожђе на исти начин, што резултира много нижим стопама промене боје. МоС2 мазиво се посебно препоручује за употребу сирћетне киселине високе чистоће.

Како мазиво постаје контаминирано и обезбојено гвожђем

Током извлачења цеви, хлорисана парафинска мазива се растварају и ослобађају хлороводоничну киселину која напада површину титанијума и алате и уграђује честице гвожђа у површину титанијума. Хлоровани остаци такође садрже гвожђе из калупа за извлачење. Ове остатке контаминиране гвожђем је тешко уклонити конвенционалним методама одмашћивања. Гвожђе реагује у врућој сирћетној киселини: Фе + 2ЦХ₃ЦООХ → Фе(ЦХ₃ЦОО)₂ + Х2. Гвожђе ацетат се формира у присуству ваздуха: 2Фе + 6ЦХ₃ЦООХ + 3/2О₂ → 2Фе(ЦХ₃ЦОО)₃ + 3Х2О. Интензивно обојени ацетати гвожђа обезбојавају производ сирћетне киселине. Моли дисулфидно мазиво без хлора, без сакупљања гвожђа. Потпуно се уклања алкалним чишћењем, које такође оставља мало гвожђа на површини.

Тип мазива наспрам квантитативне контаминације гвожђем и промене боје

The data below were obtained by controlled testing of Grade 2 titanium tubes drawn with different lubricants, cleaned with an industry standard alkaline degreaser at 60°C for 10 minutes, and then placed in 99.5% acetic acid at 100°C for 500 hours. For chlorinated paraffin lubricant with chlorine content of 50 % , the residual surface iron after cleaning is 0.5-2.0 µg/cm 2 , the discoloration time to yellow tint (APHA color 10) is 50-100 hours, the discoloration time to brown tint (APHA 50) is 200-400 hours, and the concentration of iron acetate after 500 hours is 5-20 ppm. Residual iron is 0.3–1.0 µg/cm2 for chlorinated paraffin with 30% chlorine content, APHA 10 is reached in 100–200 hours, APHA 50 in 400–800 hours and iron acetate concentration is 2–10 ppm. Residual iron in molybdenum disulfide lubricant without chlorine is 0.05–0.2 µg/cm2, APHA 10 is reached in 500–1,000 hours, APHA 50 may not be reached in 1,000 hours, and iron acetate concentration is 0.5–2 ppm. Residual iron is 0.02-0.05 µg/cm2, APHA 10 is >2000 сати, а концентрација гвожђе ацетата је<0.5 ppm for a no-lubricant control (experimental only, not practical).

Утицај поступка чишћења на ефикасност уклањања гвожђа

За обе врсте мазива поступак чишћења има значајан утицај на гвожђе које остаје. За хлорисани парафин, једноставно алкално одмашћивање уклања 80 до 90% остатка остављајући 0,5 до 2,0 µг/цм2 гвожђа. Киселина са 20% азотне киселине током 10 минута смањује преостало гвожђе на 0,1–0,5 µг/цм2, што је више него за само алкално чишћење на МоС2. У случају МоС2 мазива, само алкално одмашћивање обезбеђује 0,05–0,2 µг/цм². Ултразвучно чишћење у раствору детерџента смањује заостало гвожђе у МоС 2 на 0,02-0,10 уг/цм 2. Одмашћивање паром трихлоретилена је ефикасно за обе врсте мазива, али оставља неке трагове. Чишћење плазмом даје најнижи садржај гвожђа за оба, али је скупо.

Водич за избор сервисног мазива и чистача високе чистоће сирћетне киселине

Следећа табела даје препоруке за тип мазива и процес чишћења титанијумских грејача за 99,5% сирћетне киселине на 100 степени на основу дозвољених граница промене боје и захтева боје производа.

Боја сирћетне киселине (АПХА након 500 сати) Потребно Предложено лубрикант за цртање Потребан поступак чишћења Очекивани преостало гвожђе на површини (µг/цм²) Очекивани гвожђе ацетат у киселини (ппм)<5 (pharmaceutical grade) Molybdenum DisulfideAlkaline degrease + acid pickle + ultrasonic <0.05 <0.5 5–10 (food grade) Molybdenum disulfideAlkaline degrease plus acid pickle 0.05-0.15 0.5-1.5 10-20 (technical grade) Molybdenum disulfide Alkaline degrease just 0.15-0.30 1.5-3.0 20-50Chlorinated Paraffin with Acid Pickle 0.3-0.8 3-8 >50 (inappropriate for high purity) Chlorinated Paraffin, Degrease Only >0.8 >8 Инжењеринг изван избора мазива

Квалитет титанијума не утиче на контаминацију гвожђем, али Граде 7 има супериорну отпорност на корозију у сирћетној киселини и може се користити за продужени рад пре промене боје због других узрока. Дебљина зида не утиче директно на промену боје. Завршна обрада цеви такође утиче на задржавање гвожђа, електрополиране површине (Ра < 0,3 µм) имају мању површину за задржавање гвожђа и лакше се чисте. Ако су тренутни грејачи промењени, наслаге гвожђе ацетата могу се уклонити са површине поступком чишћења са 10% лимунске киселине на 60 степени у трајању од 2 сата. Али када се једном угради у титанијум, тешко га је потпуно уклонити.

Информед Специфицатион

Одредити молибден дисулфид као лубрикант за цртање титанијумске грејне цеви за 99,5% сирћетне киселине на 100°Ц и строге критеријуме боје (АПХА<10). The cleaning protocol should cover alkaline degreasing at 60°C for 10 minutes, pickling in 20% nitric acid at 50°C for 10 minutes and the final ultrasonic rinse in deionized water. If the color standards are not too high (APHA <20) alkaline degreasing alone may be sufficient. In the case of acid colour criteria less than APHA 30, discard all tubes drawn with chlorinated paraffins. Perform a leaching test on a 100 cm2 sample in 99.5% acetic acid at 100 deg C for 168 hrs; assess the acid for iron and accept only if iron is below 2 ppm. The engineer replaces chlorinated paraffin with molybdenum disulfide lubricant to reduce residual surface iron and prevent discoloration in high-purity acetic acid service.