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Die
Erfindung betrifft zweischichtige Rohre mit einer hohen Korrosionsfestigkeit
und -beständigkeit,
die mittels Bildung einer Nickelschicht auf der Innenfläche eines
mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohrs mit einer Außenfläche, die
mit Zink und PVF (Polyvinylfluorid) beschichtet ist, erhalten werden
und die Herstellungsverfahren davon.
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Das
Herstellungsverfahren des zweischichtigen Rohres, das gemäß der Erfindung
entwickelt wurde, besteht aus den Schritten des Reinigens von mit
Kupfer geschweißten
Stahlblechrohren mit Zink- und PVF-beschichteten Außenflächen in
einem Reinigungsabschnitt einer stromlosen Vernickelungsstraße; des
Spulens in einem Waschbad; des Unterziehen eines Aktivierungsprozesses
in einem Aktivierungsabschnitt; des Beschichtens der Innenfläche der
mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre mit einer Vernickelungslösung in einem stromlosen Vernickelungsbad;
des erneuten Spulens im Waschbad; des Trocknens in einem Trocknungsabschnitt;
des Anwendens eines Undichtigkeitstests; des Verpackens und des
Vorbereitens zum Verschiffen.
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Im
Stand der Technik werden zweischichtige mit Kupfer geschweißte Stahlblechrohre
als Brems- und Ölleitungen
in der Automobilindustrie verwendet.
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Einige
der Patentanmeldungen für
zweischichtige Rohre in der Literatur werden unten angegeben. Zum
Beispiel betrifft die Anmeldung Nr.
JP 2005233373 zweischichtige Wellrohre.
Dieses zweischichtige Rohr besteht aus einem gewellten Außenrohr
und einem Innenrohr, das sich innerhalb des Außenrohrs befindet.
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Das
Rohr hat eine nicht poröse
zylindrische Innenfläche.
Das Außenrohr
besteht aus Niederdruck-Polyethylen und das Innenrohr besteht aus
geradkettigem Hochdruck-Polyethylen und einer dynamischen Olefinmischung.
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Die
Patentanmeldung Nr.
TR 2003/00145 betrifft
ein Herstellungsverfahren der Verbundrohrherstellung mittels Beschichten
einer Aluminiumfolie mit einem Klebstoff in derselben Linie und
Anwenden desselben auf das Rohr, und das System, das dieses Verfahren
realisiert.
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Die
Patentanmeldung Nr.
US 2003012909 betrifft
zweischichtige Rohre, die aus einer Schicht mit Polyamid im Innenteil
und einer Außenschicht,
die aus Polyetherester, Polyesterether, flouriertem Polymer ausgewählt wird,
besteht.
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Die
Patentanmeldung Nr.
US 2003041912 betrifft
Rohre, die aus einer Innenschicht, die aus Stahl besteht, einer
Außenschicht,
die aus Stahl hergestellt ist, der geschweißt werden kann und die Innenschicht
umgibt, und einem endständigen
Anschlußteil,
das aus schweißbarem
Stahl hergestellt wird, besteht.
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Diese
zweischichtigen Rohre können
jedoch nicht die gewünschte
Beständigkeit
bereitstellen. Zusätzlich
werden während
der Herstellungsphase der Rohre extra Arbeitskräfte benötigt und Zeitverlust tritt
auf und deshalb steigen die Kosten.
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Demzufolge
hat das Bedürfnis
nach Rohren, die die Nachteile des Stands der Technik eliminieren,
die eine hohe Korrosionsbeständigkeit
haben, und nach zweischichtigen Rohren mit einer hohen Beständigkeit, als
auch der Mangel bestehender Lösungen,
die Verbesserung des Stands der Technik notwendig gemacht.
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Ausgehend
vom Stand der Technik ist das Ziel der Erfindung, die Beständigkeit
von zweischichtigen Rohren gegenüber
neuen Ölprodukten
mittels des Bildens einer Nickelschicht innerhalb der mit Kupfer
geschweißten
Stahlblechrohre mit einer Zinkaußenfläche und einer PVF (Polyvinylfluorid)
Beschichtung zu verbessern.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, die Herstellung von zweischichtigen
Rohren mit hoher Beständigkeit
bereitzustellen.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, die Herstellung von zweischichtigen
Rohren mit hoher Korrosionsbeständigkeit
bereitzustellen.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, extra Arbeitskräfte und
den Zeitverlust während
der Herstellungsphase der zweischichtigen Rohre zu verhindern.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, die Kosten der zweischichtigen
Rohre während
der Herstellungsstufen zu minimieren.
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Um
diese Nachteile zu vermeiden, sind zweischichtige Rohre mit hoher
Korrosionsfestigkeit und -beständigkeit,
die aus einer Außenfläche, die
aus Zink hergestellt ist, und einer Nickelschicht auf der Innenfläche der
mit Kupfer geschweißten
PVF Stahlblechrohre bestehen, und ein Herstellungsverfahren für diese
entwickelt worden.
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In
einer bevorzugten Anwendung der Erfindung besteht das Herstellungsverfahren
für zweischichtige Rohre
aus den Schritten des Reinigens der mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre,
deren Außenfläche mit Zink
und PVF beschichtet ist, in einem Reinigungsabschnitt der stromlosen
Vernickelungsstraße;
des Waschens in einem Waschbad; des Unterziehens eines Aktivierungsprozesses
in dem Aktivierungsabschnitt; des Beschichtens der Innenfläche der
Rohre mit einer Vernickelungslösung
in einem stromlosen Vernickelungsbad; des erneuten Waschens in dem
Waschbad; des Trocknens in einem Trocknungsabschnitt; des Anwendens
eines Undichtigkeitstests; des Verpackens und des Vorbereitens zum
Verschiffen.
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1:
Vorderansicht des zweischichtigen Rohrs
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2:
Perspektivansicht der stromlosen Vernickelungsstraße
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zweischichtige Rohre (1)
mit hoher Korrosionsfestigkeit und -beständigkeit und das Herstellungsverfahren
dieser Rohre.
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1 zeigt
eine Vorderansicht des zweischichtigen Rohrs (1). Die zweischichtigen
Rohre (1) werden mittels Bilden einer Zinkschicht (3)
und einer PVF Schicht auf der Außenfläche und einer Nickelschicht
(5) auf der Innenfläche
der mit Kupfer geschweißten
Stahlrohre (2) hergestellt.
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Herstellung von mit Kupfer
geschweißten
Stahlblechen
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Während der
Herstellung der mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre (2)
werden die Rohre einem Arbeitsgang zur Entfernung von heißem Öl unterzogen,
um das Öl
und den Schmutz von dem Blech zu entfernen. Mit anderen Worten wird
zweimal ein sogenanntes Seifenbad angewendet. Dann wird das Blech
gewaschen und einem Säurebad
ausgesetzt, um die Oberflächen
zu aktivieren.
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Das
gewaschene Blech wird dann, um es für die Hauptbeschichtung vorzubereiten,
zuerst einer Vorbeschichtung und dann der Hauptbeschichtung unterzogen.
Nach dem Beschichtungsvorgang wird das Blech gewaschen und schließlich wird
Mangelbaden angewendet. Der Zweck des Mangelbadens ist es, Korrosion während des
Kontakts des Materials mit der Luft zu vermeiden. Nach Beendigung
aller Arbeitsgänge
werden mit Kupfer geschweißte
Stahlblechrohre (2) aus dem erhaltenen, 3 Mikrometer dicken
mit Kupfer geschweißten
Stahlblech hergestellt.
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Zink und PVF (Polyvinylfluorid) Beschichtung
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Während der
Herstellung des mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohrs (2)
werden die Rohre einem Arbeitsgang zur Entfernung von heißem Öl unterzogen,
um das Öl
und den Schmutz von dem Blech zu entfernen. Dann werden die mit
Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre (2) einem Säurebad ausgesetzt, um die Oxidschicht
darauf zu entfernen, und dann mit Wasser gewaschen, um sie für das Beschichten
bereit zu machen. Nach dem Säurebad
werden die mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre (2) einer Zinkbeschichtung unterzogen,
welche in vier getrennten Bädern
realisiert wird. Nach dem vierten Bad hat sich auf den mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohren
(2) eine 25 Mikrometer dicke Zinkschicht (3) gebildet.
Der Zinkbeschichtungsprozess wird nach dem Anoden-Kathoden-Prinzip durchgeführt.
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Nach
der Zinkbeschichtung der mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre (2)
werden die Rohre einer Waschung unterzogen. Die mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre
(2), die eine Zinkbeschichtung (3) haben, werden
nach der Waschung einem Salpetersäurebad ausgesetzt, aktiviert
und einem Beruhigungsprozeß unterzogen.
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Die
mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre (2), die eine Zinkbeschichtung (3)
auf dem Außenteil
haben, werden einem PVF (Polyvinylfluorid) Beschichtungsarbeitsgang
unterzogen. Nach der Bildung der PVF Schicht (4) auf der
Zinkschicht (3) wird überschüssiges PVF
(Polyvinylfluorid) abgekratzt und entfernt.
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Nachdem
die PVF Schicht (4) auf die Zinkbeschichtung (3)
aufgetragen wurde, werden die mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre
(2) erwärmt,
um die Lösungsmittel
in einem Ofen bei 300 bis 400°C
zu verdampfen. Die mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre (2)
werden nach dem Ofen in eine Kühleinheit
gegeben und somit werden die mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre (2)
mit einer 20 Mikrometer PVF Schicht (4) erhalten.
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Nickelbeschichtung
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2 zeigt
eine Perspektivsicht der stromlosen Vernickelungsstraße (6).
Die stromlose Vernickelungsstraße
(6) besteht aus einem Reinigungsabschnitt (7),
einem Waschbad (8), einem Aktivierungsabschnitt (9),
einem stromlosen Vernickelungsbad (10), einem Trocknungsabschnitt
(11), einem Filter (12) und einer elektrischen
Schalttafel (13).
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Nachdem
die mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre (2), die eine Zinkschicht (3)
und einer PVF Schicht (4) auf der Außenfläche haben, in dem Reinigungsabschnitt
(7) gewaschen wurden, werden sie in dem Waschbad (8)
einem Waschprozess unterzogen.
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Nachdem
die mit Zink und PVF (Polyvinylfluorid) beschichteten mit Kupfer
geschweißten
Stahlblechrohre (2) einem Aktivierungsprozeß in der
Aktivierungsabschnitt (9) unterzogen wurden, wird die Innenfläche der
mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre (2) in einem stromlosen Vernickelungsbad
(10) mit Nickel beschichtet. Somit wird die Nickelschicht
(5) auf der Innenfläche
der mit Kupfer geschweißten
Stahlblechrohre (2) gebildet. Die Herstellung und Inhaltsmenge
der Beschichtungslösung
sind wie folgt.
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Herstellung der Beschichtungslösung
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Tabelle 1: Inhaltsmenge der Beschichtungslösung
Inhalt | Bevorzugte
Inhaltsmenge in Gewichtsprozent | Verwendbare Inhaltsmenge
in Gewichtsprozent |
Nickel | 20% | 15%–25% |
Hydrophosphit | 20% | 15%–25% |
entmineralisiertes
Wasser (< 10 μS) | 50% | 50%–60% |
Natriumcarbonat
(Stabilisator) | 10% | 5%–15% |
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Um
den pH der stromlosen Vernickelungslösung zu stabilisieren, sollte
die hinzugegebene Menge des Wassers nicht mehr als 50% sein, wenn
der Stabilisator hinzugegeben wird.
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Eine
Probe der Mengen der Vernickelungslösung in Gewicht ist unten angegeben. Probe:
Nickel: | 120
g/lt |
Hydrophosphit: | 648
g/lt |
Natriumcarbonat
(Stabilisator): | 75
g/lt |
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Vor
der Herstellung des stromlosen Vernickelungsbads (10) wird
die gesamte Ausrüstung,
die der Behandlung mit der Beschichtungslösung ausgesetzt wird, mit Salpetersäure gewaschen.
Danach werden alle Komponenten durch Besprühen mit normalem und destilliertem
Wasser gewaschen. Nach dem Waschen wird die Qualität des Wassers,
das einer Filtration unterzogen wird, kontrolliert. Die Leitfähigkeit
des Wassers sollte 10 μS
nicht übersteigen.
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Der
Behälter
wird mit dem erforderlichen Volumen an destilliertem Wasser mit
einer Leitfähigkeit
von 5 μS
gefüllt
und das Filtrationssystem wird betrieben. Badherstellungschemikalien
werden zu dem stromlosen Vernickelungsbad (10) hinzugegeben.
Es wird auf die Arbeitstemperatur erwärmt und der pH wird kontrolliert.
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Nach
einer sorgfältigen
vorausgehenden Herstellung befinden sich die mit dem stromlosen
Nickel zu beschichtenden Teile in dem stromlosen Vernickelungsbad
(10) und man wartet bis zur Bildung der Nickelschicht (5)
in der gewünschten
Dicke. Nach Vervollständigung
des Beschichtungsprozesses wird die Beschichtungslösung auf
40°C abgekühlt, um
die Lebensdauer des stromlosen Vernickelungsbads (10) zu
erhöhen.
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Die
normale Arbeitstemperatur des stromlosen Vernickelungsbads (10)
reicht von 88°C
bis 94°C.
Die Anfangstemperatur ist 88°C.
Die Geschwindigkeit der Bildung der Nickelschicht (5) verringert
sich bei niedriger Temperatur. Die Beschichtungslösung wird
während
des Erwärmens
und Abkühlens
gemischt.
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Die
Abscheidungsgeschwindigkeit des optimalen stromlosen Vernickelungsbads
(10) ist möglich, wenn
die erforderlichen Arbeitsparameter bereitgestellt werden. Unter
normalen Arbeitsbedingungen reicht 1 Liter Nickel für eine Beschichtung
von 65 m2 in 25 μ aus. 1 Volumen Hydrophosphit,
2.4 Volumen Stabilisator (Natriumcarbonatlösung) wird für 1 Volumen
Nickel hinzugegeben. Es ist erforderlich, möglichst Natriumcarbonat mit
hoher Reinheit in Verfahren ohne Ammoniak zu verwenden. Natron-
oder Kalilauge oder Kaliumcarbonat darf niemals für diesen
Zweck verwendet werden. Während
man Zugaben macht, darf die Grenze des Metallgehalts nicht größer als
20% sein. Zugaben müssen
langsam und in regelmäßigen Intervallen
gemacht werden. Insbesondere müssen
die automatische pH Kontrolle und die Kontrolle des Nickelgehalts
in größeren stromlosen
Vernickelungsbädern
gemacht werden.
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Falls
es eine Abweichung um mehr als 2 g/l im Hydrophosphitgehalt gibt,
wird Hydrophosphit langsam hinzugegeben, um die erforderliche Quantität zu vervollständigen.
Das heißt,
dass die Menge an Hydrophosphit immer jederzeit auf 2 g/l erhöht werden
muss. Während
der Zugabe muss mindestens eine halbe Stunde Unterschied sein. Es
wird empfohlen, dass die Nickelanalyse und die reduktive reaktive
Menge 2-mal am Tag überprüft werden
muss. Wenn 5 g/l Nickel aus der Lösung aufgetragen wurde, ist
der Zyklus der Gesamtmetallmenge (TMQ) erreicht. Gleichzeitig wird
MTO durch Zugabe von 42 ml Lösung
pro Liter erreicht. Mechanische
Charakteristika der Beschichtung:
Härte: | 570
HV 0.05 ± 50
wie beschichtet |
Elastizitätsmodul: | 170–200 kN/mm2 |
Abriebfestigkeit: | C
Taber Abrieb CS10: ungefähr
25–40
mg/1000 Zyklen |
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Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung:
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Die
Korrosionsbeständigkeit
erfüllt
die Anforderungen der Klasse 2–3
des DIN 50966 Standards. Wenn gemäß DIN 50018 getestet, ist der
KESTERNICH Test SFW 0,2>2.
Wenn gemäß DIN 50021
getestet ist die Essigsäure-Salzsprühnebelprüfung > 200 Stunden. Merkmalscharakteristika
der Beschichtungslösung:
Dichte: | 7.9–8.2 kg/dm3 |
Schmelzpunkt: | 1140–1170°K |
spezifischer
elektrischer Widerstand: | (in
4 Punkten gemessen) ungefähr
4.9 × 101 μOhm |
Wärmeleitfähigkeit: | 0.04
W/(cm.°C) |
planarer
thermischer Ausdehnungskoeffizient: | 12–13.10-6 |
pH
Rate: | 4.3–4.7 (bei
20°C) |
Nickelmenge: | 5.0 ± 1.0 g/lt |
Reduktionsreaktiv: | 40 ± 5 g/lt |
Badbeladung: | 0.2–1.0 dm2/lt |
Beschichtungsmenge: | 13 ± 2 μm/h (abhängig vom
pH und der Temperatur) |
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Wenn
anfänglich
festgestellt sollte der pH der Vernickelungslösung, die im anfänglichen
stromlosen Vernickelungsbad (10) verwendet wird, 4.3 ± 0.1 sein.
10%ige Schwefelsäurelösung (60
ml/l) wird als pH Reduktionsmittel verwendet. 30%ige Natriumhydroxidlösung wird
in Verfahren ohne Ammoniak verwendet, um den pH zu erhöhen. Zusätzlich wird
die pH Anpassung ebenfalls durch Zugabe von Ammoniak bereitgestellt.
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Während des
stromlosen Vernickelungsverfahrens tritt eine dicke Phosphorschicht
auf, die 9–12% Phosphor
enthält,
und das Verfahren wird bei hohen Arbeitsgrenzen realisiert. Die
Nickelschicht (5) enthält
kein Blei und Cadmium. Das stromlose Vernickelungsverfahren wird
ebenfalls ohne Ammoniak realisiert.
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Ein
rostfreier Stahlbehälter
(anodisch geschützt)
wird in dem stromlosen Vernickelungsverfahren verwendet. Die Wärme, die
in den Trocknungsabschnitt (11) geleitet wird, wird mit
rostfreien Stahl-Dampfrohren bereitgestellt. Das Abgas wird verwendet,
um den Sprühdampfrauch
des Ventilationssystems zu entfernen. Wenn die Herstellung gestoppt
wird bei der Arbeitstemperatur oder einer Temperatur nahe der Arbeitstemperatur,
befindet sich ein Belag auf dem stromlosen Vernickelungsbad (10),
um Dampfverlust zu verhindern.
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Das
optimale Vernickelungsverfahren wird mit kontinuierlicher Filtration,
die in Filter (12) durchgeführt wird, realisiert. Tauchpumpen
werden im Filtrationssystem verwendet. Diese Pumpe stellt ebenfalls
eine Mischung der Beschichtungslösung
in dem Behälter
bereit. Die Zirkulationsgeschwindigkeit des Behälters von 10-mal (Behälterlösung) pro
Stunde wird als Ideal angesehen. Kerzenfilter oder Schlauchfilter
aus Polypropylen (12) mit einem Lochdurchmesser von 3 μm werden
verwendet.
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Mit
Kupfer geschweißte
Stahlblechrohre (2) mit Nickel, das auf der Innenseite
aufgetragen ist, werden in dem Waschbad (8) wieder gewaschen.
Nach dem Waschen werden die mit Kupfer geschweißten Stahlblechrohre (2)
in dem Trocknungsabschnitt (11) getrocknet, der Undichtigkeitstest,
der Eddy-Test genannt wird, wird angewendet und nach dem Verpacken
wird das Produkt fürs
Verschiffen vorbereitet.
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Der
Schutzumfang dieser Patentanmeldung ist in den Ansprüchen spezifiziert
worden und kann niemals auf die Beschreibung, die beispielhaft bereitgestellt
ist, beschränkt
werden. Es ist offensichtlich, dass der Durchschnittsfachmann die Innovation,
die in dieser Erfindung beansprucht ist, mittels ähnlicher
Ausführungsformen
vorschlagen kann und/oder diese Ausführungsform auf anderen Stand
der Technik, der für ähnliche Zwecke
in Stand der Technik verwendet wird, anwenden kann. Deshalb ist
es offensichtlich, dass es diesen Ausführungsformen an Innovation
mangeln wird und insbesondere den Hintergrund des Stand der Technik überschreiten.
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- 1
- zweischichtiges
Rohr
- 2
- mit
Kupfer geschweißtes
Stahlblechrohr
- 3
- Zinkschicht
- 4
- PVF
Schicht
- 5
- Nickelschicht
- 6
- stromlose
Vernickelungsstraße
- 7
- Reinigungsabschnitt
- 8
- Waschbad
- 9
- Aktivierungsabschnitt
- 10
- stromloses
Vernickelungsbad
- 11
- Trocknungsabschnitt
- 12
- Filter
- 13
- Elektrotafel