Методы защиты поверхности аналитических трактов

Методы защиты поверхности аналитических трактов

Поверхностные эффекты

Взаимодействие трубки и среды которая через нее движется в большинстве своем определяется структурными и химическими характеристиками трубки. Состав поверхностного слоя трубки будет определять ее коррозионные свойства, и очевидно изменение состава поверхностного слоя трубки скажется и на связывании трубкой компонентов среды.

Шероховатость поверхности стенок трубки определяет удельную поверхность – величину поверхности на которой будет происходить потенциальное связывание среды с поверхностью трубки. Очевидно, что полированная гладкая поверхность обладает гораздо меньшей удельной поверхностью, чем стандартная шероховатая поверхность.

Внутренняя поверхность трубок из нержавеющей стали различается в зависимости от состава стали, типа обработки, качества стали и многих других факторов.

Наиболее распространенный материал, используемый для компонентов систем отбора проб и распределительных линий – нержавеющая сталь 316L. Этот вид стали способен образовывать на своей поверхности защитный пассивирующий слой оксида кремния (III) за счет содержания кремния около 16%.

Несмотря на это, в составе стали значительное количество реакционоспособного железа. Железо, находящееся на поверхности стальной поверхности активно реагирует с воздухом, влагой и другими активными компонентами контактирующей с ним среды – запускает процессы коррозии. Более того, железо и оксиды железа на поверхности стали являются активными центрами для адсорбции воды и сероводорода.

Для решения таких проблем производитель часто проводит модификацию поверхности стали для ее реального применения методом: химической пассивации, электрополировки, покрытия.

Химическая очистка

Химическая очистка и пассивация нержавеющей стали являются важными аспектами, определяющими возможность использования стали в агрессивных средах.

Пассивация заключается в удалении с поверхности стали железа и соединений железа путем перевода его в раствор, чаще всего разбавленной азотной или уксусной кислоты. Такая обработка позволяет очистить поверхность стали, увеличить соотношение (Cr/Fe), не изменив при этом сам сплав. Далее, поверхность стали окисляется, что ведет к еще большему увеличению соотношения (Cr/Fe).

Электрополировка

Электрополировка часто применяется для стальных поверхностей чтобы достичь максимального качества. Электрополированные трубки отвечают строгим требованиям состава и шероховатости поверхности (от 20 Ra).

В процессе электрополировки используют в качестве электролита смесь минеральных кислот и катод, протянутый сквозь модифицируемую деталь, например, трубку. Трубка становится анодом, и при пропускании тока происходит растворение железа с ее поверхности и сглаживание поверхности.

В результате процесса электрополировки увеличивается соотношение (Cr/Fe) на поверхности, окисляется хром, чтобы увеличить соотношение (CrOx/FeOx) и снижается реакционная активность поверхности.

Поверхность становится зеркальной, и общая величина удельной поверхности так же снижается. Таким образом, электрополированная поверхность обладает рядом преимуществ:

1. Чрезвычайно гладкая поверхность – минимальное число адсорбционных центров;
2. Удаление железа и оксидов железа с поверхности;
3. Увеличение соотношения Cr/Fe – сопротивление коррозии;
4. Образование пассивирующего слоя оксида хрома;
5. Улучшение механических свойств поверхности.

Инертное покрытие

В дополнение к электрополировке можно улучшить защитные свойства нержавеющей стали добавив инертное покрытие.

В частности, показано, что можно создать механически прочное и долговечное покрытие методом осаждения слоя аморфного кремния на поверхность нержавеющей стали.