Studi aplikasi proses pengawetan untuk alat kelengkapan pipa paduan titanium Ti-55511
Alat kelengkapan pipa paduan titanium Pengawetan adalah proses yang sangat diperlukan sebelum pemeriksaan fluoresensi bagian bahan paduan titanium, dan proses ini memiliki persyaratan yang ketat pada jumlah perolehan hidrogen dan penghilangan korosi pada alat kelengkapan pipa paduan titanium. Dalam makalah ini, melalui uji proses, metode proses pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium Ti-55511 dengan penambahan inhibitor natrium dodesil sulfat telah dikerjakan. Setelah pengawetan dengan proses ini, tampilan permukaan spesimen halus, dengan kilau logam perak-putih atau perak-abu-abu, tidak ada lubang korosi atau tidak ada bintik-bintik acar dan kulit teroksidasi; jumlah hidrogen dapat memenuhi persyaratan ASTME 1447 (≤ 0,002%). Hasil uji laju korosi menunjukkan bahwa penghilangan korosi pada material dapat dikontrol dalam kisaran 0,005-0,01 mm.
Bahan paduan titanium Ti-55511 banyak digunakan dalam pembuatan suku cadang pesawat karena karakteristiknya yang sangat baik seperti kekuatan tinggi, ketahanan korosi yang baik, dan kinerja suhu rendah. Namun, permukaan paduan titanium sering kali terdapat oksida, minyak, debu, dan kotoran lainnya, yang tidak hanya memengaruhi tampilan permukaan paduan titanium, tetapi juga memengaruhi kinerja dan masa pakai. Pengawetan paduan titanium, sebagai proses pembersihan permukaan yang umum digunakan, terutama menggunakan larutan asam untuk merawat permukaan paduan titanium secara kimiawi, sehingga secara efektif menghilangkan oksida dan kontaminan dari permukaannya, membuat permukaannya halus, bersih, dan seragam, dan juga memberikan kondisi permukaan yang segar untuk pemeriksaan penetrasi fluoresensi paduan titanium. Saat ini, pengawetan, sebagai proses yang matang, telah banyak digunakan dalam proses pembuatan produk manufaktur paduan titanium yang digunakan dalam penerbangan, dirgantara, olahraga konstruksi, dll. Namun, hasil penghilangan korosi dan peningkatan hidrogen dari paduan titanium yang terbuat dari bahan yang berbeda bisa sangat berbeda karena pengaruh konsentrasi larutan, suhu, dan waktu. Makalah ini berfokus pada eksplorasi proses pengawetan bahan paduan titanium Ti-55511, menentukan formulasi proses pengawetan dengan penambahan inhibitor natrium dodesil sulfat, dan mengklarifikasi parameter proses yang diperlukan untuk mencapai tujuan pengawetan dalam kondisi proses yang berbeda. Melalui verifikasi, peningkatan hidrogen setelah pengawetan tidak melebihi 0,002%, dan penghilangan korosi satu sisi dari bahan dasar dapat mencapai 0,005 mm seperti yang dipersyaratkan oleh standar yang relevan, tetapi tidak melebihi 0,01 mm. Proses pengawetan ini tidak hanya dapat secara efektif menghilangkan oksida dan kotoran pada permukaan paduan titanium, tetapi juga memastikan bahwa tidak ada risiko penggetasan hidrogen, yang memberikan dukungan teknis untuk pemrosesan pengawetan paduan titanium Ti-55511.
1. Eksperimen proses
1.1 Sampel uji
5 buah spesimen laju korosi paduan titanium Ti-55511 bernomor F1, F2, F3, F4, F5; 7 buah spesimen kenaikan hidrogen paduan titanium Ti-55511 bernomor Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7.
1.2 Reagen
HNO3 asam nitrat (65%-68%), asam hidrofluorat HF (40%), natrium dodesil sulfat, air deionisasi kelas A, indikator merah alizarin 1 g/L, asam monokloroasetat & larutan penyangga natrium hidroksida, larutan standar natrium fluorida 0,1 mol/L, indikator fenolftalein 1 g/L, larutan standar natrium hidroksida 0,5 mL/L, dan larutan standar torium nitrat 0,1 mol/L.
1.3 Peralatan eksperimental
Neraca analitik elektronik (akurasi 0,0001 g), gelas kimia, silinder pengukur, mikrometer dengan akurasi 0,001 mm, penganalisis kandungan hidrogen Leco ONH836.
1.4 Prosedur Eksperimental
1.4.1 Persiapan spesimen
1.4.1.1 Laju korosi
Yang dibutuhkan paduan titanium spesimen laju korosi menggunakan pemrosesan pelat paduan titanium Ti-55511 (keadaan M), spesifikasi spesimen: 69 mm × 69 mm × (1,04-1,20) mm, kekasaran permukaan Ra ≤ 0,4 μm, dalam proses pengolahan tidak dapat disebabkan oleh luka bakar permukaan spesimen, dan tidak dapat digunakan untuk membersihkan permukaan spesimen secara kimiawi dan dipoles, spesimen uji laju korosi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Spesimen uji laju korosi ditunjukkan pada Gambar 1.
1.4.1.2 Peningkatan Hidrogen
Spesimen kenaikan hidrogen yang diperlukan dari paduan titanium diproses dengan menggunakan pelat paduan titanium Ti-55511 (status M), spesifikasi spesimen adalah Φ3 mm × 20 mm, kekasaran permukaan Ra≤0,4 μm, permukaan spesimen tidak dapat dibakar dalam prosesnya, dan permukaan spesimen tidak dapat dibersihkan dan dipoles secara kimiawi, spesimen kenaikan hidrogen seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 2.
Gambar.1 Spesimen uji laju korosi
Gambar.2 Spesimen uji peningkatan hidrogen
1.4.2 Persiapan dan analisis solusi
1.4.2.1 Persiapan solusi dan program pengujian
Formula larutan pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium terutama mengandung tiga komponen berikut: asam nitrat HNO3 (69%) 400-480 mL/L, asam fluorida HF (40%) 35-87 mL/L, natrium dodesil sulfat 1 g/L. Berdasarkan rumus tersebut, maka secara berurutan, titik terendah konsentrasi asam nitrat terhadap titik terendah konsentrasi asam fluorida, titik terendah konsentrasi asam nitrat terhadap titik tertinggi konsentrasi asam fluorida, titik tertinggi konsentrasi asam nitrat terhadap titik terendah konsentrasi asam fluorida, titik tertinggi konsentrasi asam nitrat terhadap titik terendah konsentrasi asam fluorida, titik tertinggi konsentrasi asam nitrat terhadap titik terendah konsentrasi asam fluorida, dan titik terendah konsentrasi asam nitrat terhadap titik tertinggi konsentrasi asam fluorida, serta konsentrasi median asam nitrat dan titik tertinggi konsentrasi asam fluorida. titik konsentrasi asam nitrat pada titik konsentrasi asam fluorida terendah, titik konsentrasi asam nitrat pada titik konsentrasi asam fluorida tertinggi, serta konsentrasi rata-rata asam nitrat dan asam fluorida yang diformulasikan dalam lima jenis larutan pengawet, dan mengembangkan program pengujian (lihat Tabel 1).
1.4.2.2 Metode analitis untuk solusi
Metode analisis berikut diadopsi untuk setiap solusi:
(1) Pipet 1 mL larutan yang telah disiapkan, fenolftalein sebagai indikator, dan titrasi dengan larutan standar natrium hidroksida (konsentrasi M1), ketika semua asam nitrat dan asam fluorida dalam larutan direaksikan, kelebihan natrium hidroksida sehingga indikator fenolftalein menjadi merah adalah titik akhir. Volume larutan natrium hidroksida standar yang dikonsumsi adalah V1, mL.
(2) Gunakan larutan asam nitrat encer 68% untuk menyesuaikan pH larutan yang dititrasi di atas menjadi antara 2,9-3,4, gunakan alizarin merah sebagai indikator, titrasi F- dengan larutan standar thorium nitrat (konsentrasi M2) untuk menghasilkan endapan putih ThF4, kelebihan Th4+ diadsorpsi oleh endapan dan alizarin merah membentuk warna merah sebagai titik akhir. Volume larutan standar thorium nitrat yang digunakan adalah V2, mL.
Tabel.1 Persiapan solusi pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium dan program pengujian
| Nomor solusi | Formula Solusi | Kandungan hidrogen | Laju korosi | ||||||
| HNO3
/ (mL: L-1) |
HF
/ (mL.L-1) |
Sodium dodesil sulfat
/(g.L-1) |
Nomor benda uji | Proses
parameter |
Nomor benda uji | Proses
parameter |
|||
| Suhu | Waktu / menit | Suhu | Waktu / menit | ||||||
| Formula 1 | 400 | 35 | 1 | Q1 | Suhu ruangan | 2 | F1 | Suhu ruangan | 15 |
| Q2 | 15 | ||||||||
| Formula 2 | 400 | 87 | 1 | Q3 | 15 | F2 | |||
| Formula 3 | 480 | 35 | 1 | Q4 | 15 | F3 | |||
| Formula 4 | 480 | 87 | 1 | Q5 | 2 | F4 | |||
| Q6 | 15 | ||||||||
| Formula 5 | 440 | 56 | 1 | Q7 | 15 | F5 | |||
(3) Dengan mengkonsumsi jumlah larutan standar thorium nitrat dapat dihitung dalam larutan tangki kandungan asam fluorida c (HF (40%)), g/L.
4) Kurangi jumlah thorium nitrat yang dikonsumsi dalam penentuan asam fluorida dari jumlah total natrium hidroksida yang dikonsumsi, yaitu jumlah natrium hidroksida yang dikonsumsi dalam asam nitrat, dan kandungan asam nitrat dalam larutan tangki c(HNO3(69%)), g/L dapat diperoleh dengan perhitungan. Reaksi utama yang terlibat dalam proses analisis ditunjukkan dalam Persamaan (1)-(3).
(5) Rumus untuk hasil yang dianalisis ditunjukkan pada Persamaan (4) dan (5).
Dalam rumus: M1 adalah konsentrasi larutan standar natrium hidroksida, mol/L; V1 adalah volume yang dikonsumsi oleh larutan standar natrium hidroksida, mL; M2 adalah konsentrasi larutan standar thorium nitrat, mol/L; V2 adalah volume yang dikonsumsi oleh larutan standar thorium nitrat, mL.
1.4.3 Alur proses pengawetan paduan titanium Ti-55511
Pra-pembersihan (pelarut organik, bensin deterjen penerbangan No. 180 atau aseton) → pemasangan (paduan titanium atau baja tahan karat) → degreasing alkali (Oakite 90, 45-90 g/L, 75-95℃, hingga lapisan air terus menerus) → pencucian dengan air hangat (30-60℃, 2-5 menit) → alirkan pencucian dengan air dingin (suhu kamar, 1-3 menit) → pencucian dengan asam (parameter lihat Tabel 2) → alirkan pencucian dengan air dingin (suhu kamar, 2-3 menit) → pengeringan dengan udara bertekanan (suhu kurang dari 60℃).
1.4.4 Perhitungan Laju Korosi
Rumus perhitungan laju korosi ditunjukkan pada persamaan (6).
Dalam rumus: V adalah laju korosi, mm/menit; ΔG adalah kehilangan massa, mg; δ0 adalah ketebalan asli, mm; G0 adalah massa asli, mg; t adalah waktu korosi, menit.
1.4.5 Perhitungan Volume Peningkatan Hidrogen
Rumus untuk menghitung jumlah perolehan hidrogen diberikan dalam persamaan (7) berikut ini.
Hpeningkatan = H2 - H1
Dalam rumus: Hmeningkat adalah kenaikan hidrogen setelah pengawetan, %; H1 adalah kandungan hidrogen spesimen sebelum pengawetan, %; H2 adalah kandungan hidrogen spesimen setelah pengawetan, %.
2. Hasil dan analisis
2.1 Hasil eksperimen
2.1.1 Analisis solusi
Larutan diuji dan dianalisis (lihat Tabel 2), dan keandalan metode analisis diverifikasi. Metode penentuan larutan standar adalah sebagai berikut: siapkan larutan standar yang mengandung asam nitrat 46,5% (V/V), dan asam fluorida 7% (V/V) dari larutan standar 1000 mL, dianalisis dengan metode analisis yang sama seperti di atas, untuk menentukan kandungan asam nitrat dan asam fluorida dalam larutan standarnya, data pengujian ditunjukkan pada Tabel 3. Penentuan larutan pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium dan larutan setelah penambahan standar adalah sebagai berikut: ambil larutan pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium, gunakan metode analitik di atas untuk menentukan kandungan asam nitrat, asam fluorida, pengukuran paralel sebanyak 8 kali, ambil nilai rata-rata, dan hitung deviasi standar relatif, untuk menentukan keakuratan metode pengujian. Untuk larutan pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium lainnya, tambahkan larutan standar, sehingga konsentrasi asam nitrat di dalamnya meningkat sebesar 10% (V / V), konsentrasi asam fluorida meningkat sebesar 5% (V / V), untuk melakukan uji pemulihan berduri, data uji ditunjukkan pada Tabel 4.
Seperti yang dapat dilihat dari hasil pada Tabel 2, 3, dan 4, keakuratan metode analitik ini untuk penentuan kandungan asam nitrat dan asam fluorida dalam larutan pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium lebih baik, dengan deviasi standar relatif lebih rendah dari 0,4%, dan pemulihan lebih tinggi, semuanya lebih besar dari 99%.
Tabel.2 Hasil analisis larutan pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium
| Nomor solusi | Formula Solusi | Pada analisis | ||||
| HNO3 / (mL.L-1) | HF / (mL.L-1) | Sodium dodesil sulfat / (g.L-1) | HNO3 / (mL.L-1) | HF / (mL.L-1) | Sodium dodesil sulfat | |
| Formula 1 | 400 | 35 | 1 | 399.15 | 35.11 | N / A . |
| Formula 2 | 400 | 87 | 1 | 401.25 | 87.02 | N/A |
| Formula 3 | 480 | 35 | 1 | 478.95 | 35.06 | N/A |
| Formula 4 | 480 | 87 | 1 | 481.05 | 87.13 | N/A |
| Formula 5 | 440 | 56 | 1 | 439.73 | 56 | N/A |
Tabel.3 Hasil analisis komponen dalam larutan standar (n=8)
| Komponen | Mengukur nilai rata-rata/(%, V/V) | Konten standar/(%, V/V) | Kesalahan relatif/% | Deviasi relatif RSD/% |
| HNO3 | 46.3 | 46.5 | -0.65 | 0.32 |
| HF | 7.07 | 7 | 1 | 0.09 |
Tabel.4 Hasil uji presisi dan pemulihan (n=8)
| Menentukan komposisi | Nilai rata-rata pengukuran larutan tangki korosi asli/(%, V/V) | Jumlah total yang diukur setelah menambahkan larutan standar/(%, V/V) | Jumlah penambahan larutan standar/(%, V/V) | Deviasi relatif RSD/% | Tingkat pemulihan / % |
| HNO3 | 41 | 50.96 | 10 | 0.32 | 99.6 |
| HF | 6.5 | 11.49 | 5 | 0.05 | 99.8 |
2.1.2 Hasil uji laju korosi
Uji berat spesimen paduan titanium sebelum dan sesudah pengawetan dilakukan dengan menggunakan neraca analitik elektronik dengan ketelitian 0,0001 g. Uji ketebalan spesimen paduan titanium sebelum pengawetan dilakukan dengan menggunakan mikrometer dengan ketelitian 0,001 mm. Laju korosi spesimen paduan titanium Ti-55511 dihitung berdasarkan hasil pengujian dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel.5 Hasil pengujian laju korosi
| Nomor sampel | Ketebalan rata-rata sebelum pengawetan, δ 0/mm | Berat sebelum pencucian asam G0/mg | Berat setelah pencucian asam/mg | Penurunan kualitas △G/mg | Laju korosi V/(mm .menit)-1) | 0,005-0,010mm waktu penghilangan korosi satu sisi / menit |
| F1 | 1.107 | 23975.9 | 23611.4 | 364.5 | 0.00057 | 9-17 |
| F2 | 1.088 | 23848.1 | 22189.5 | 1658.6 | 0.00252 | 2-3 |
| F3 | 1.205 | 26619 | 26304.1 | 314.9 | 0.00048 | 11-20 |
| F4 | 1.188 | 26493 | 25776.8 | 716.2 | 0.00107 | 5-9 |
| F5 | 1.105 | 23814.8 | 23141.1 | 673.7 | 0.00105 | 5-9 |
Melalui hasil uji laju korosi pada Tabel 5, dan dikombinasikan dengan formulasi larutan pada Tabel 1, dapat disimpulkan bahwa dalam kondisi suhu kamar, ketika konsentrasi asam nitrat dalam larutan pengawetan alat kelengkapan paduan titanium sama, semakin tinggi konsentrasi asam fluorida, semakin besar korosi pada bahan paduan titanium Ti-55511.
2.1.3 Hasil uji peningkatan hidrogen
Kandungan hidrogen dari spesimen paduan titanium Ti-55511 sebelum dan sesudah pengawetan diuji dengan menggunakan penganalisis kandungan hidrogen Leco ONH836, dan jumlah perolehan hidrogen dihitung, dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 6.
Seperti yang dapat dilihat dari Tabel 6, peningkatan hidrogen dalam bahan paduan titanium Ti-55511 setelah pengawetan dengan lima konsentrasi yang berbeda dari larutan pengawetan yang diformulasikan tidak melebihi 0.002% dari persyaratan standar yang relevan; konsentrasi asam nitrat dan asam fluorida dalam larutan pengawetan di batas atas, waktu pengawetan dalam waktu sekitar 2 menit, jumlah maksimum kenaikan hidrogen; larutan pengawetan dalam konsentrasi asam nitrat dan asam fluorida di batas bawah, waktu pengawetan dalam waktu sekitar 15 menit, jumlah maksimum kenaikan hidrogen; menggunakan asam nitrat dan asam fluorida di batas bawah, waktu pengawetan dalam waktu sekitar 15 menit, jumlah maksimum kenaikan hidrogen. Pada batas bawah konsentrasi asam nitrat dan asam fluorida dalam larutan pengawetan, jumlah perolehan hidrogen adalah yang terbesar; jumlah perolehan hidrogen adalah yang terkecil untuk sampel yang diawetkan selama 15 menit pada suhu kamar dengan menggunakan larutan Formula 4 dan Formula 5, tetapi harus ditentukan bersamaan dengan laju korosi pada saat yang bersamaan.
Tabel.6 Hasil uji kandungan hidrogen dan perolehan hidrogen
| Nomor sampel | Kandungan hidrogen H1/ % sebelum pencucian asam | Kandungan hidrogen H2/ % setelah pencucian asam | Laju peningkatan hidrogen Hmeningkat/% |
| Q1 | 0.0023 | 0.0026 | 0.0003 |
| Q2 | 0.0024 | 0.003 | 0.0006 |
| Q3 | 0.0028 | 0.0026 | 0.0002 |
| Q4 | 0.0024 | 0.0027 | 0.0003 |
| Q5 | 0.0022 | 0.003 | 0.0008 |
| Q6 | 0.0027 | 0.0028 | 0.0001 |
| Q7 | 0.0025 | 0.0026 | 0.0001 |
2.1.4 Penampilan
Spesimen paduan titanium Ti-55511 setelah pengawetan, di bawah cahaya setidaknya 300 LUX untuk inspeksi visual, penampilan permukaannya halus, dengan kilau logam perak-putih atau perak-abu-abu, tidak ada lubang korosi atau tidak diawetkan dari bintik-bintik, kulit oksida, lihat Gambar 3.
Gambar.3 Penampilan setelah pengawetan
2.2 Analisis hasil
Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa penggunaan larutan asam nitrat dan asam fluorida dengan inhibitor natrium dodesil sulfat yang ditambahkan pada pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium Ti-55511, semakin tinggi konsentrasi asam fluorida, semakin tinggi laju korosi bahan paduan titanium Ti-55511; konsentrasi asam fluorida sudah pasti, semakin kecil konsentrasi asam nitrat, semakin tinggi laju korosi larutan bahan paduan titanium Ti-55511; dalam kisaran konsentrasi larutan, dengan mengatur konsentrasi larutan, laju korosi bahan paduan titanium Ti-55511 akan lebih tinggi. Dalam kisaran konsentrasi larutan, dengan mengatur proporsi konsentrasi asam nitrat dan asam fluorida dalam larutan, ketika waktu pengawetan dalam kisaran 2-15 menit, jumlah perolehan hidrogen kurang dari 0,002%; dikombinasikan dengan laju korosi dan jumlah hasil perolehan hidrogen, penggunaan larutan formula 5 untuk pengawetan alat kelengkapan pipa paduan titanium merupakan efek terbaik.
3. Kesimpulan
- (1) Penggunaan proses pengawetan asam nitrat dan asam fluorida dengan penambahan inhibitor natrium dodesil sulfat dapat mencapai tujuan pengawetan paduan titanium Ti-55511, dan jumlah perolehan hidrogen dapat memenuhi persyaratan standar ASTME 1447 (≤0,002%).
- (2) Mengetahui laju korosi pengawetan paduan titanium Ti-55511 di bawah konsentrasi larutan yang berbeda dan waktu yang diperlukan untuk mencapai penghilangan korosi satu sisi 0,005-0,01 mm.
- (3) Pengawetan paduan titanium Ti-55511 selama 5-9 menit pada suhu kamar dengan menggunakan larutan Formula 5 berada pada kondisi optimum untuk laju korosi satu sisi dan jumlah perolehan hidrogen, dan oleh karena itu direkomendasikan untuk menggunakan formula dan parameter proses ini untuk pemrosesan produk.
Penulis:* Li Tao
Bahasa Indonesia 
English 
Български 
Čeština 
Deutsch 
Ελληνικά 
Español 
Français 
Italiano 
日本語 
한국어 
Lietuvių kalba 
Latviešu valoda 
Nederlands 
Polski 
Português 
Română 
Русский 
Slovenčina 
Slovenščina 
Svenska 
Türkçe 
Українська 
繁體中文 
Dansk 
Eesti 
Suomi 
Magyar 
العربية 
