צלחת טנטלום: מתכת עקשנית שנבנתה לשירות אגרסיבי
צלחת טנטלום מיוצרת על ידי המסת טנטלום בטוהר- גבוה ולאחר מכן חישול וגלגול המטיל לתוך יריעה וצלחת, עם חישול ואקום ביניים כדי לשלוט במבנה הגרגירים, הקשיות והשטוחות. למתכת יש סריג מעוקב במרכז הגוף, צפיפות של כ-16.6 גרם/ס"מ³ ונקודת התכה קרובה ל-2996 מעלות, כך שהיא שומרת על חוזק שימושי בטמפרטורות שבהן דרגות נירוסטה וניקל רבות כבר זוחלות. עם זאת, ההבחנה האמיתית שלו היא כימית: סרט תחמוצת פסיבי דק נוצר באוויר ונוצר מחדש- לאחר נזק מכני, וזו הסיבה שלוחית טנטלום דקה יחסית משמשת כמחסום קורוזיה בציוד ולא כחבר מבני.
הצלחת מסופקת במצב חישול מלא, משוחרר-או כ-מצב מגולגל, גזוזת לגודל או נותרה עם קצוות טחינה, וניתן לספק אותה עם משטח כבוש, בהיר-מחושל או מעובד בהתאם לשיטת החיבור במורד הזרם. מכיוון שטנטלום לא מגוג נשאר רקיע בטמפרטורת החדר, ניתן לחתוך אותו, לקדוח אותו, לסובב אותו, למשוך אותו לעומק ולרתך אותו ללא חימום מוקדם, בתנאי שאזור העבודה נשמר נקי והמתכת החמה מוגנת מחמצן וחנקן.
מפרט טיפוסי של צלחת טנטלום לא משולבת
| נֶכֶס | ערך או מגבלה אופייניים |
|---|---|
| טופס מוצר ותקן | צלחת טנטלום, סדין ורצועה לא ממוסגת ל-ASTM B708 |
| ציונים נפוצים לא משולבים | R05200 (דל חמצן) ו-R05400 (חמצן סטנדרטי) |
| תוכן טנטלום | 99.9% ומעלה, איזון טנטלום |
| צְפִיפוּת | כ. 16.6 גרם/ס"מ³ |
| נקודת התכה | בערך. 2996 מעלות |
| חמצן, מקסימום | 0.015% ב-R05200; 0.030% ב-R05400 |
| חנקן, מקסימום | 0.010 % |
| פחמן, מקסימום | 0.005 % |
| מימן, מקסימום | 0.0015 % |
| חוזק מתיחה, חישול | בערך 240 עד 350 MPa |
| התארכות, חישול | מינימום 20%. |
| מוליכות תרמית | כ. 57 W/(m·K) |
| טווח עובי | 0.1 מ"מ עד 50 מ"מ |
חמצן וחנקן הם האלמנטים שמחליטים כיצד צלחת טנטלום מתנהגת על רצפת החנות, מכיוון שגם מעלים את הקשיות וגם מפחיתים את ההתארכות. קונה שמתכוון לשאוב לעומק או ליצור רכיב קר צריך לציין את דרגת החמצן הנמוכה- ולבקש נתוני קשיות וגודל גרגירים הרשומים על החלקה האמיתית שתישלח, במקום לקבל הצהרה כללית על הרכב. סובלנות עובי, שטוחות, רוחב ומצב הקצוות החתוכים חשובים לא פחות מהכימיה, שכן הם קובעים כמה חומר נגרוט במהלך ההדקה והריתוך.
יישומי עיבוד כימי
לוח הטנטלום נבחר למפעל כימי מכיוון שהוא עמיד בפני חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית, חומצה חנקתית וחומצות אורגניות רבות בטווחי ריכוז וטמפרטורות רחבים, ומכיוון שהוא סובל -כלור ואמצעי חמצון אחרים שתוקפים את רוב המתכות התגובתיות. התפקידים האופייניים כוללים יריעות צינורות וציפויי מעטפת של מחליפי חום, מכלי כורים ועמודים פנימיים, בארות חום, מחממי כידון, דיסקים קרעים וסלילי צינורות מרופדים, שבהם כמה מילימטרים של טנטלום מפרידים את זרם התהליך מגב פלדה מבני זול יותר.
יריעות שפופרות של מחליף חום, בפלולים ובטנות מעטפת לשירות חומצה
ספינות כורים, פירי תסיסה וצינורות טבילה בתשלום הידרוכלוריציה וחנקה
Thermowells, בדיקות דגימה ושרוולי הגנה למכשיר
דיסקים מתפוצצים ורכיבי שחרור לחץ שאסור להרוס אותם לכישלון
יש לכבד את גבולות החומר: חומצה הידרופלואורית, תערובות- המכילות פלואוריד ואלקליות חמות מרוכזות תוקפות את הטנטלום במהירות, והתפוררות המימן הופכת לסיכון בהפחתת שרות החומצה בטמפרטורה גבוהה. כאשר התנאים הללו שולטים, הטנטלום הוא פשוט המחסום הלא נכון וקצבת הקורוזיה אינה יכולה לפצות על כך.
תעופה וחלל, אלקטרוניקה ויישומים רפואיים
בעבודות תעופה וחלל, לוח הטנטלום משמש לרכיבים חמים- כגון כיסויי תאי בעירה, הוספת חרירים, חומרת גרון וסוגריים מבניים בטמפרטורה גבוהה-, כאשר נקודת ההיתוך והמשיכות הנשמרת שלה משולבות עם קצב אידוי נמוך בטמפרטורה גבוהה. באלקטרוניקה, המתכת משמשת כמטרות קפיצה עבור נגדי סרטים-דקים ושכבות מחסום, כרכיבי גטר ומיגון במכשירי ואקום, וכעזר סינטר בתעשיית הקבלים: שרשרת אספקת האבקה נשלטת על ידי טנטלום, אך מוצרי לוחות ויריעות תומכים בציוד שמעבד אותה.
ייצור מכשירים רפואיים צורכת לוח טנטלום לא ממוסג עבור שתלים, לוחות גולגולת וסמנים רדיוגרפיים, מסלול המכוסה על ידי תקנים ספציפיים לשתלים-כגון ASTM F560 ולא על ידי B708 בלבד. גם כאן תכולת ביניים נמוכה ועקיבות מאומתת של ההיתוך הם המאפיינים החשובים ביותר.
ייצור, טיפול ובקרת איכות
ריתוך של לוח טנטלום מבוצע בדרך כלל על ידי ריתוך קשת טונגסטן בגז אינרטי באווירה יבשה ומבוקרת, עם מגן נגרר, ולגבי מפרקים קריטיים, תיבת כפפות סגורה. זיהום של הבריכה המותכת על ידי חמצן או חנקן מייצר ריתוך קשה ושביר והוא הגורם השכיח ביותר לכשל בטרם עת בכלי מרופד טנטלום-. חיתוך יכול להתבצע על ידי עיבוד שבבי, הזרקת מים או גזירה; חיתוך תרמי מציג אזור מושפע חום- מזוהם שיש להסיר על ידי שחיקה לפני השירות.
תיעוד רכישה עבור יישום מחסום קורוזיה- צריך לכלול את מספר החום, ייעוד התקן הרלוונטי, ניתוח כימי של הביניים המשמעותיות, תוצאות בדיקות מכניות, בדיקת חודר קולי או צבע כאשר הוסכם, ותעודת מקור. צלחת המיועדת לציוד לחץ צריכה להיות מסופקת גם עם רישומי ממדים המאפשרים ליצרן לשחזר את עובי העיצוב לאחר היווצרות.
שאלות נפוצות
ש: מה ההבדל בין לוח טנטלום R05200 ל-R05400?
שתי הדרגות הלא-מגוגות נבדלות בעיקר בתכולת החמצן המקסימלית. R05200 הוא דרגת החמצן- הנמוכה יותר עם גמישות וכושר צורה טובים יותר, בעוד R05400 מאפשר יותר חמצן, מה שמעלה את החוזק והקשיות אך מפחית את כמות העבודה הקרה שהצלחת תקבל.
ש: באילו כימיקלים אסור לטפל בציוד טנטלום?
חומצה הידרופלואורית, כל תמיסה המכילה יוני פלואוריד חופשיים, ותמיסות קאוסטיות חמות מרוכזות תוקפות את הטנטלום במהירות. הפחתה משמעותית של שירות החומצה בטמפרטורה גבוהה יוצרת גם סיכון לאיסוף מימן ולהתפרקות.
ש: כמה עבה צריכה להיות לוחית טנטלום לרירית כלי?
צלחת דקה של בערך 0.5 מ"מ עד 2 מ"מ נפוצה לבטנות, מכיוון שהמתכת פועלת כמחסום ולא כקיר נושא עומס. פלדת הגיבוי נושאת את הלחץ, ועובי הטנטלום נקבע על ידי דרישות גיבוש, ריתוך וקורוזיה.
ש: האם ניתן לרתך צלחת טנטלום לפלדה?
לא ישירות. טנטלום יוצר פאזות אינטר-מטאליות שבירות עם פלדה, ולכן נעשה שימוש בחיבור מעבר או בגב- פיצוץ מלוכד או מחובר מכני, או שהטנטלום מרותך רק לעצמו ומוחזק כנגד מעטפת הפלדה באמצעים אחרים.
ש: איזה מידע יש לציין בהזמנה לצלחת טנטלום?
ציין את הייעוד והדרגה הסטנדרטית, עובי וסובלנות, רוחב ואורך, מצב פני השטח והקצה, מזג או טיפול בחום, דרישות הבדיקה והאם נדרשת בדיקה אינטרפסית או אולטרסאונד סופית, יחד עם חבילת התיעוד הדרושה ליישום הסופי.
ש: האם צלחת טנטלום דורשת אחסון מיוחד?
שמור אותו יבש, מופרד מכלי פלדה כדי למנוע זיהום ברזל, וללא פלואוריד- הנושא דיו או תוויות לסימון. כפפות נקיות וכלי טיפול ייעודיים מנירוסטה או פלסטיק מונעים את זיהום פני השטח שגורם מאוחר יותר לפגמי ריתוך.

