CZ280990B6 - Vnitřně zoxidované trubky a způsob jejich výroby - Google Patents

Abstract

Vnitřně zoxidované trubky z mědi nebo jejích slitin mají tloušťku vrstvy oxidů mědi na základním kovu mezi 0,01 a 0,2 m. Výhodně mají krystalky oxidů mědi maximální velikost zrna 0,5 m a mají orientovanou strukturu. Dobrá přilnavost vrstvy oxidů mědi, vytvořené po odmaštění rozpouštědlem kontinuálního žíhání na vnitřním povrchu trubky, zůstává i potom, co se trubka podrobí následnému mechanickému přetvoření dle podmínek použití.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká trubky z mědi nebo slitiny mědi, odolné proti důlkové korozi, s vrstvou oxidů na vnitřním povrchu, zejména pro použití ve zdravotnictví. Vynález se dále týká způsobu výroby této trubky.

Dosavadní stav techniky

Trubky z mědi nebo slitin médi se používají jako trubková vedení ve zdravotnictví, například pro studenou a teplou vodu, ale také v kondenzátorech a výměnících tepla. Aby se zabránilo škodám, způsobeným korozí, bylo již navrhováno zbytky oleje, používaného pro tažení trubek, se sklonem k ukládání uhlovodíků na vnitřním povrchu trubek před žíháním zcela odstranit vhodným odmašťovacím prostředkem, například organickým rozpouštědlem, jako je trichlorethylen nebo perchlorethylen.

Podle dalších způsobů se provádí žíhání v redukční atmosféře a z vnitřního povrchu trubek se potom odstraňuje vzniklý uhlovodíkový film pomocí otryskávaciho prostředku. Přitom se tento prostředek do trubky zavádí bud prostřednictvím tlakového vzduchu nebo tlakové vody.

A konečné ze spisu DE-OS 30 04 455 je známé nastavit obsah zbytkového uhlovodíku tím, že tepelné zpracování po odmaštění trubky se provádí v atmosféře, obsahující kyslík, jako je například směs plynů z kyslíku, helia a argonu.

Při tepelném zpracování za oxidačních podmínek, zejména když jsou tyto podmínky stálé, však nastává nebezpečí, že tvořící se vrstvy oxidů špatně ulpívají, mají větší tloušťku a popřípadě jsou porézní, čímž se nezabrání negativním vlivům, mimo jiné také na potlačování koroze. Navíc mohou vrstvy oxidů s tloušťkou větší nebo rovnou 0,2 μιη při následném mechanickém zpracování, například při ohýbání, lehce popraskat nebo odpadnout.

Podobné problémy nastanou, když se trubky musí po tepelném zpracování za oxidačních podmínek pro vytvoření polotvrdého stavu ještě podrobit zpracování, při němž dojde ke zmenšení průřezu. Přetvářecí síly potom rovněž způsobí popraskání a odpadávání vrstvy oxidů, vytvořené na vnitřním povrchu. Odloupnuté oxidy mohou potom uvnitř jednotlivých agregátů zařízení způsobit poruchy.

Úkolem vynálezu je vytvořit vnitřně zoxidované trubky z mědi nebo slitin médi se zvláště vysokou odolností proti důlkové místní korozi, u nichž oxidy, vytvořené na jejich vnitřních površích, nevedou svým nepříznivým vytvořením nebo odloupáváním k negativním účinkům na odolnost proti korozi trubek nebo na funkční bezpečnost zařízení.

-1CZ 280990 B6

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje trubka z mědi nebo slitiny mědi,odolná proti důlkové korozi, s vrstvou oxidů na vnitřním povrchu, zejména pro použití ve zdravotnictví, podle vynálezu, jehož podstatou je, že tloušťka vrstvy oxidů, sestávající v podstatě z krystalů oxidů mědi, ulpělých na základním kovu, je v rozsahu od 0,01 do 0,09 μπι a krystaly oxidů mědi, zejména s orientovanou strukturou (1,1,1), mají maximální velikost zrn 0,05 μιη.

Podstatou způsobu výroby trubky podle vynálezu je, že sestává z odmaštění rozpouštědlem, z kontinuálního žíhání v rozsahu teplot od asi 600 do 730 C a průběžnou rychlostí od 50 do 220 m/min, přičemž v závislosti na průměru trubek a rychlosti průběžného zpracování se uvnitř trubky nastaví žíhací atmosféra, sestávající z 1 až 25 % objemových, zejména 5 až 15 % objemových kyslíku a 75 až 99 % objemových, zejména asi 85 až 95 % objemových dusíku.

Podle výhodného provedení se trubka v posledním kroku měkce vyžíhá.

Podle dalšího výhodného provedení se dále provede její tažení do polotvrdého stavu.

Podle ještě dalšího výhodného provedení se dále provede její tažení do tvrdého stavu.

Způsobem podle vynálezu je možno velmi přesné nastavit téměř každou hodnotu uvnitř daného rozsahu změnami způsobových parametru. Odborník ve výrobě je přitom schopen stanovit provozní podmínky pro žíhání, zejména dobu žíhání za oxidačních podmínek, stejně jako složení a tlak k tomu potřebné směsi plynů.

Pro hospodárnou výrobu trubek, jakož i pro rovnoměrné vytvoření povlaku z oxidů na vnitřním povrchu trubek je nezbytný znak způsobu podle vynálezu, kterým je průběžné žíhání, to znamená, že jde o provádění kontinuálního postupu.

Neočekávaně bylo při výzkumu zjištěno, že v rozporu s dosavadním pojetím odborného světa, už velmi nepatrné tloušťky vrstvy oxidů na vnitřním povrchu trubek zaručují i v agresivních vodách dostatečnou ochranu před důlkovou korozí. Rovněž po přetvoření průřezu o až 20 % nebo po extrémním ohýbání až o 180° nenastane žádné zhoršení působení koroze.

Jestli vrstva oxidů na vnitřním povrchu trubek vykazuje poškození popraskáním nebo odloupnutím, lze lehce zjistit pouhým okem. Pro tato zkoumání byly trubky v podélném směru rozříznuty, když předtím byly přetvořeny, například když byly ohnuty až o 180°. Vrstva oxidů byla na základním kovu označena za ulpělou, když vnitřní povrch trubek po přetvoření nevykazoval žádné znaky porušení popraskáním nebo odprýskáním.

Pozorováním vrstvy oxidů na základním kovu pomocí rastrového elektronového mikroskopu bylo zjištěno, že velikost zrn krystalů oxidů médi nepřekročí hodnotu 0,05 μπι. Vizuální obraz vrstvy oxidů se vyznačuje oproti dosud prozkoumaným vnitřním povrchům tru

-2CZ 280990 B6 bek velkou jednotností povrchu. Vrstva oxidů má světle červenou barvu a má vysokou reflexní schopnost při dopadu světla.

Dále bylo zjištěno, že krystaly vrstvy oxidů sestávají z Cu₂0, (oxidu mědnatého = kupritu) a mají zejména orientovanou (1, 1, 1) strukturu.

Přehled obrázků na výkresech

Přiložený obrázek znázorňuje v lOOOOnásobném zvětšení vrstvu Cu₂O, ulpělou na vnitřním povrchu trubky, přičemž lze rozpoznat zejména nanejvýš rovnoměrný povrch vrstvy, popřípadě jeho nepatrnou drsnost.

Příklady provedení vynálezu

Doposud se vycházelo z toho, že mezi tloušťkou vrstvy oxidů a obsahem zbylých uhlovodíků na vnitřním povrchu trubek je jednoduchý vztah:

Čím tenčí je vytvořená vrstva oxidů, tím nepatrnější je rovněž obsah zbylých uhlovodíků. Zmenšení obsahu zbylých uhlovodíků na hodnotu pod 0,03 mg/dm² bylo ovšem doposud dosahováno pouze extrémně nákladným odmašťováním vnitřních povrchů trubek před žíháním za oxidačních podmínek. Oxidační žíhání samo muselo přitom probíhat v atmosféře, která obsahuje asi 85 % směsi vzácných plynů - helia a argonu.

Vnitřně zoxidované trubky podle vynálezu nyní konečné ukazují, že obsah zbytkových uhlovodíků menší nebo rovný 0,05 mg/dm² není nutně potřebný, aby se zamezilo škodám, způsobeným korozí. Spíše je podstatná rovnoměrnost a nepatrná tloušťka oxidace, přičemž tato tloušťka vrstvy je menší než 0,2 μπι, výhodně menší než 0,1 μπι.

Aby bylo možno vyrobit vnitřně zoxidované trubky podle vynálezu, je třeba nejprve vnitřní povrchy kulatých měděných trubek, například z fosforem deoxidované mědi, vhodným způsobem odmastit, například tak, jak je popsáno ve spisu DE-OS 32 07 135. Obsah zbylého tuku na vnitřním povrchu trubek byl před oxidačním žíháním pod hodnotou 0,4 mg/dm².

Jednotlivé délky měděných trubek, na koncích navzájem spojené spojovacími kusy, propustnými pro plyn, byly žíhány v kontinuálním postupu prostřednictvím odporového nebo indukčního ohřevu při teplotě, ležící v rozsahu od 600 do 730 °C, přičemž dovnitř trubek byla vpravována kontrolovaná směs plynů. V závislosti na průběžné rychlosti, určené mezi 50 a 220 m/min, jakož i na průřezu trubek, byla nastavena atmosféra uvnitř trubek.

Směs plynů sestávala zejména z 5 až asi 15 % objemových kyslíku a 85 až 95 % objemových inertního plynu, například cenově příznivého dusíku. Stálou kontrolou parametrů teploty a rychlosti průběžného žíhání, jakož i obsahu kyslíku v plynné atmosféře, mohla být nastavena velmi rovnoměrná vrstva oxidů médi, jejíž tloušťka má hodnotu, ležící uvnitř požadovaného rozsahu.

-3CZ 280990 B6

Jako výsledek řady provedených pokusů bylo zjištěno, že výhodná tloušťka vrstvy oxidů mědi, lpících na základním kovu byla v podstatě uvnitř rozsahu mezi 0,03 a 0,09 μπι. Tato tenká vrstva oxidů mědi zůstane plné ulpělá i poté, co měděná trubka byla přetvořena až o 20 % zmenšení průřezu nebo až do 180° ohnutí. Odprýskání nebo popraskání vrstvy oxidů po přetvoření nebylo možno rozeznat ani pod mikroskopem při 40násobném zvětšení.

Dobrá přilnavost oxidů mědi má zvláštní význam pro případ, že se mají vyrobit měděné trubky polotvrdé. Pro nastavení stavu polotvrdý se totiž musí měděné trubky, žíhané naměkko, přetvořit se zmenšením průřezu, přičemž například jsou taženy z rozměrů 19 mm na průměr 15 mm.

Dotvrda tažené měděné trubky se obvykle přetvoří na požadovaný konečný rozměr, aniž by bylo nutno mezi postupné kroky tažení vložit rekrystalizačni žíhání.

Pro vytvoření tenkého přídavku oxidů mědi na vnitřním povrchu trubek se potom trubky krátkodobě při teplotách asi 250 °C tepelné zpracují tak, že se mechanické vlastnosti nemohou nevýhodně změnit.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Trubka z mědi nebo slitiny mědi, odolná proti důlkové korozi, s vrstvou oxidů na vnitřním povrchu, zejména pro použití ve zdravotnictví, vyznačující se tím, že tloušťka vrstvy oxidů, sestávajících v podstatě z krystalů oxidů mědi, ulpělých na základním kovu, je v rozsahu od 0,01 do 0,09 μπι a krystaly oxidů mědi, zejména s orientovanou strukturou (1,1,1), mají maximální velikost zrn 0,05 μπι.
2. 2.

   Způsob výroby trubky podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z kroků odmaštění rozpouštědlem a kontinuálního žíhání v rozsahu teplot od asi 600 do 730 °C a průběžnou rychlostí od 50 do 220 m/min, přičemž v závislosti na průměru trubek a rychlosti průběžného zpracování se uvnitř trubky nastaví žíhací atmosféra, sestávající z 1 až 25 % objemových, zejména 5 až 15 % objemových, zejména asi 85 až objemových kyslíku

   95 % objemových a 75 dusíku.

   99 %

   5.

   Způsob podle nároku že v posledním kroku

   2, vy se měkce

   2, vy značuj íc vyžíhá.

   m,

   Způsob podle nároku že se dále provede její tažení do a č u j í c polotvrdého í stavu.

   m,

   Způsob podle nároku 2, v y z n že se dále provede její tažení do a č u j í c tvrdého stavu.

   í se m,
3. 6. Použití trubky podle nároku 1 jako instalační trubky, odolné proti důlkové korozi, s obsahem zbylých uhlovodíků v rozsahu od 0,05 do 0,15 mg/dm² a s tloušťkou vrstvy oxidů v rozsahu od 0,0 3 do 0,09 μιη. ¹