Perlengkapan pipa titanium yang terkena suhu tinggi akan menghasilkan lapisan permukaan yang keras dan kaya oksigen yang dikenal secara universal sebagaialfa-huruf besar. Zona kontaminasi ini terbentuk ketika oksigen berdifusi ke dalam kisi logam pada suhu melebihi sekitar 540 derajat (1000 derajat F), menstabilkan fase alfa padat heksagonal dan menciptakan cangkang yang rapuh dan memiliki keuletan rendah. Ketebalan selubung alfa-jarang melebihi sepersepuluh milimeter dalam siklus fabrikasi normal, namun bahkan lapisan terkontaminasi yang dangkal pun bertindak sebagai tempat inisiasi retak di bawah beban tarik atau siklik. Pelepasan yang menyeluruh dan seragam akan mengembalikan integritas permukaan, ketangguhan patah, dan ketahanan terhadap korosi, serta mencegah kegagalan tertunda yang sering salah didiagnosis sebagai cacat material.
Ada tiga teknik yang mendominasi penghilangan kerak-alfa dan oksida dalam fabrikasi pipa titanium:penggilingan mekanis, pengawetan asam, dan penggilingan kimia.Setiap metode mengklaim tempat dalam produksi tergantung pada geometri, ukuran batch, dan kriteria penerimaan. Namun pertanyaan mengenai efisiensi tidak dapat direduksi hanya pada tingkat penghilangan stok saja. Efisiensi sejati menyeimbangkan keseragaman pelepasan, toleransi dimensi, risiko pengambilan hidrogen, dan laju pengerjaan ulang pada permukaan internal kompleks yang umum pada siku, reduksi, dan outlet cabang.
penggilingan mekanis
Penggilingan mekanis menggunakan sabuk abrasif, roda penutup, atau gerinda karbida untuk secara fisik mengupas lapisan yang terkontaminasi. Pada eksterior pipa lurus atau permukaan flensa, metode ini menawarkan visibilitas langsung. Operator dapat memadukan perubahan warna dan memeriksa perkembangannya dengan pemeriksaan penetran pewarna. Namun, konduktivitas termal titanium yang rendah memusatkan panas gesekan di zona penggilingan. Jika suhu setempat kembali melebihi ambang oksidasi 540 derajat, lapisan baru yang diperkaya oksigen dapat terbentuk di bawah logam yang baru terpapar. Selain itu, penggilingan manual jarang menghasilkan penghilangan ketebalan yang seragam; sisa kotak alfa-seringkali tertinggal di dalam celah, ujung las akar-pass, dan tikungan radius-yang sempit yang tidak dapat dijangkau oleh roda. Untuk pemasangan pipa 3D seperti tee dengan gusset bagian belakang, penggilingan mekanis gagal menjamin penghilangan kontaminasi secara menyeluruh. Ini{13}} padat karya, geometrinya-terbatas, dan dapat menyematkan fragmen aluminium oksida atau silikon karbida ke permukaan titanium-hasil yang tidak dapat diterima untuk sistem fluida tingkat semikonduktor atau ruang angkasa.
Pengawetan asam
Pengawetan asam menggunakan campuran asam nitrat-fluorida, biasanya 20–40% HNO₃ dan 1–5% HF, pada suhu terkontrol antara 25 derajat dan 50 derajat . HF melarutkan oksida dan beberapa logam titanium, sedangkan HNO₃ mencegah penyerapan hidrogen berlebihan dengan mempertahankan potensi oksidasi pasif. Kecepatan pengawetan bisa melebihi 0,02 mm per menit, sehingga dengan cepat menghilangkan warna alfa dan warna panas pada permukaan yang mudah dijangkau. Proses ini juga menghilangkan besi bekas dan kontaminan lain yang tercoreng. Kendala terbesarnya adalah penyerapan hidrogen. Ketika rasio HNO₃:HF turun terlalu rendah, atau suhu wadah melonjak, atom hidrogen berdifusi ke dalam titanium, sehingga melemahkan kisi-kisinya. Bahkan wadah pengawetan yang terkontrol dengan baik dapat memasukkan hidrogen di atas batas massa 0,015% jika waktu perendaman diperpanjang. Anil vakum pascapengawetan sering kali wajib dilakukan untuk mendifusikan kembali hidrogen, sehingga menambah siklus termal yang lengkap. Selain itu, pengawetan asam menyerang semua logam yang terbuka secara seragam hanya pada garis pandang; lorong internal yang dibayangi atau sambungan berulir mungkin muncul-dilapisi atau ditipiskan secara dimensional. Pengelolaan limbah asam dan batasan kontaminasi ion titanium menambah biaya penanganan lingkungan.
Penggilingan kimia
Penggilingan kimia-terkadang disebut penggilingan kimia atau pemesinan kimia terkontrol-menawarkan mekanisme yang berbeda secara mendasar. Daripada mengetsa secara agresif, metode ini menggunakan pasta yang diformulasikan atau larutan dengan aktivitas{3}}rendah yang diaplikasikan dengan masker yang presisi dan pencelupan dalam jangka waktu tertentu untuk menghilangkan ketebalan logam yang telah dihitung sebelumnya. Teknik ini merupakan standar pada bejana tekan titanium dirgantara dan kulit badan pesawat di mana kedalaman pelepasan kotak alfa harus disertifikasi melalui pemantauan kupon. Penggilingan kimia menghilangkan logam secara seragam bahkan dari geometri internal yang kompleks dan rongga buta, asalkan aliran larutan dapat menjangkaunya. Solusi penggilingan kimia titanium modern sering kali berbahan dasar nitrat-dengan tambahan fluorida dan inhibitor khusus yang menyangga laju disolusi logam sekaligus membatasi pembentukan hidrogen secara katodik. Lajunya lebih lambat dibandingkan pengawetan asam mentah, biasanya 0,01–0,03 mm per jam, namun penghilangannya bersifat isotropik dan stabil secara dimensi. Penyerapan hidrogen diminimalkan dengan mempertahankan potensi elektrokimia di wilayah pasif; pasca-kandungan hidrogen penggilingan umumnya tetap di bawah 0,005% jika kontrol larutan dilakukan dengan tepat. Biaya teknik utama adalah aplikasi dan pelepasan maskant, ditambah pemeliharaan analitis bahan kimia rendaman. Untuk fitting pipa titanium penting dengan radius internal lubang kecil, penggilingan kimia adalah satu-satunya proses yang dapat menghilangkan 100% casing alfa secara andal tanpa merusak dinding tipis secara mekanis atau meninggalkan profil takik yang rentan lelah.
Membandingkan efisiensi berdasarkan waktu-sebagian-lebih mendukung pengawetan asam. Pemandian pengawet akan menghilangkan selubung alfa-umum dari siku las dalam waktu 15–30 menit, sedangkan penggilingan kimia mungkin memerlukan waktu beberapa jam. Namun ketika faktor efisiensi mencakup tingkat kerusakan, pengerjaan ulang, penghilangan gas tambahan dengan vakum, dan keandalan layanan jangka panjang, penggilingan kimia secara konsisten memiliki kinerja yang lebih baik. Penggilingan mekanis menempati peringkat terendah untuk pemasangan apa pun yang mengandung kontur internal atau memerlukan kontrol proses yang dapat dilacak. Ini tetap berguna untuk perbaikan kosmetik pada komponen besar dan sederhana yang setelah itu verifikasi ketebalan dengan pengukuran ultrasonik dapat membuktikan penghilangan kontaminasi.
Pemilihan proses tergantung pada standar penerimaan. AMS 2700, ISO 8080, dan ASTM B600 semuanya memberikan panduan tentang penghilangan dan pasivasi bahan kimia titanium. Operasi yang efisien menentukan lulus/gagal bukan dengan hilangnya perubahan warna tetapi dengan konfirmasi bahwa lapisan alfa-case yang rapuh digantikan oleh logam yang sehat dengan peningkatan hidrogen tambahan kurang dari 200 ppm. Untuk aplikasi yang menuntut pembersihan kotak alfa-penuh di semua permukaan-jalur kedirgantaraan-kelelahan siklus tinggi, aktuator bawah laut, atau pipa transfer isotop medis-penggilingan kimia merupakan pilihan yang paling andal, dapat diverifikasi, dan-aman secara material. Analisis kimia, suhu, dan larutan dalam rendaman harus tetap berada di bawah kontrol proses statistik yang ketat, dan siklus pemanggangan-kelembaban{15}}pasca penggilingan direkomendasikan untuk menghilangkan hidrogen yang terserap. Dalam kondisi ini, penggilingan kimia menghasilkan efisiensi proses tertinggi secara keseluruhan: kualitas permukaan yang seragam, kontrol hidrogen yang ketat, dan tidak memerlukan perbaikan campuran mekanis berikutnya.
