DE1155652B

DE1155652B - Verfahren zum Abbeizen und Passivieren der Innenwaende grosser Hohlkoerper aus Eisen oder Stahl

Info

Publication number: DE1155652B
Application number: DES68822A
Authority: DE
Inventors: Herbert Manfred Freud
Original assignee: FRAMALITE SOC
Current assignee: FRAMALITE SOC
Priority date: 1959-06-04
Filing date: 1960-06-03
Publication date: 1963-10-10
Also published as: CH394760A; US3132975A; BE591583A; FR1236531A; GB949184A; DE1155652C2; NL252277A; NL131125C; LU38770A1

Description

1NTERNAT.KL. C 23 g

DEUTSCHES

PATENTAMT

S 68822 VIb/48 d

ANMELDETAG: 3. JUNI 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 10. OKTOBER 1963

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abbeizen und Passivieren der inneren MetaUflächen von großen Hohlkörpern aus Eisen oder Stahl, wie Wärmeaustauscher, Kessel, Vorratsbehälter u. dgl., wobei die Hohlkörper während der ganzen Behändlungszeit vollständig gefüllt gehalten werden.

Es sind zahlreiche Verfahren zum Beizen und Passivieren von Gegenständen aus Eisen oder Stahl bekannt. Wenn die zu beizenden und passivierenden Oberflächen manuell zugänglich und einzusehen sind, treten bei der Durchführung derartiger Arbeitsgänge keine Schwierigkeiten auf.

Man kann diese Metallflächen entweder auf mechanischem Wege, ζ. Β. durch Sandstrahlen, oder auf chemischem Wege durch Lösen der Oxyde mit *5 geeigneten Säuren reinigen. Im letzteren Falle kann man das Beizmittel entweder mit einer Bürste oder Spritzpistole aufbringen oder die zu beizenden Stücke in eine die Beizlösung enthaltende Wanne tauchen.

Sobald die Oxyde und andere Verunreinigungen von den Metallflächen restlos entfernt sind, spült man schnell mit fließendem Wasser, um alle Säurespuren zu beseitigen, und passiviert die Flächen unmittelbar nach dem Spülen und/oder trocknet sie einfach (jedoch ziemlich schnell), um eine zu schnelle Rück-Oxydation der Metallgegenstände zu vermeiden.

Die Arbeitsgänge Spülen, Passivieren und Trocknen können einwandfrei und leicht durchgeführt werden, wenn es sich um Metallgegenstände von einigen Quadratmetern und sogar von einigen zehn Quadratmetern handelt.

Die Probleme liegen jedoch ganz anders, wenn es sich um Hohlkörper mit einem Volumen von mehreren Zehn oder Hundert Kubikmetern und mit einer Oberfläche von mehreren Tausend oder Zehntausend Quadratmetern handelt.

Beispielsweise sei der Fall eines Wärmeaustauschers bei einer Anlage für die Stromerzeugung aus Kernenergie, bestehend aus 24 Röhren mit einer Höhe von 30 m, einem Volumen von 350 m³ (CO₂-Kreislauf) und einer inneren Oberfläche von 30 000 m² angeführt, wobei der ganze Austauscher aus einem einzigen Stück besteht und Zuleitungen mit 300 mm Durchmesser aufweist.

Einen derartigen Austauscher im Tauchverfahren zu beizen, ist nicht möglich; man füllt solche Hohlkörper mit Beizlauge und läßt die Beizlauge so lange einwirken, bis die Oxyde u. dgl. (Rost, Zunder, Schweißmittel) von den Wänden restlos entfernt sind.

Es ist nicht möglich, einen so großen Hohlkörper schnell zu spülen; denn sogar mit sehr leistungsfähigen Pumpen sind mindestens 2 Stunden erforderlich, Verfahren zum Abbeizen und Passivieren

der Innenwände großer Hohlkörper aus Eisen

oder Stahl

Anmelder: Societe Framalite, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 4. Juni 1959 (Nr. 796 578)

Herbert Manfred Freud, genannt Jean Frasch, Nanterre, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

um die Beizlauge abzulassen, und die gleiche Zeit wird benötigt, um den Austauscher mit Spülwasser zu füllen. Da immer der obere Teil zuerst leer wird und sich zuletzt füllt, bleiben die mit Säure behafteten Flächen des oberen Teiles mehr als 4 Stunden (und die mittleren Teile 2 Stunden) mit Luft in Berührung und rosten vor Eintritt des Spülwassers neuerlich. Da andererseits das kontinuierliche Spülen eines derartigen Volumens, bis das austretende Wasser einen neutralen p_H-Wert aufweist, 8 bis 10 Stunden erfordert, flocken die in der Beize (infolge der Auflösung von Rost) enthaltenen Ferroionen, selbst in geringer Konzentration, als Fe(OH)₂ aus, sobald das Spülwasser einen p_H-Wert von 5 erreicht; diese sehr voluminösen Flocken setzen sich auf den Metallflächen ab und bilden nach dem Trocknen einen das einwandfreie Funktionieren gefährdenden Belag.

Es sei auch erwähnt, daß sobald der Hohlkörper vollständig gespült ist und alle sauren Produkte der Beize vollkommen entfernt sind, dieses Wasser abgelassen und die Oberflächen passiviert werden müssen. Zwischen dem Ablassen des Wassers und dem Füllen des Hohlkörpers mit der Passivierlösung verstreichen für die oberen Teile wieder 4 Stunden, d. h., es ist genügend Zeit zum neuerlichen Rosten.

Schließlich müssen die Flächen nach dem Passivieren noch schnell getrocknet werden, was nicht durch

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Temperaturerhöhung erreicht werden kann, da der Zweck muß die Einfiihrungsgeschwindigkeit des gebildete Wasserdampf nicht entweichen könnte und Spülwassers größer sein als die Ableitungsgeschwindaher wieder zum Rosten führen würde. Das Durch- digkeit. Durch einen Überlauf oberhalb des Wasserleiten von Luft würde zu einem ziemlich raschen eintritts stellt sich ein Gleichgewicht ein, das ent-Rosten der Flächen führen infolge der gleichzeitigen 5 weder mit einer Drosselkappe oder einem Expan-Anwesenheit von Sauerstoff und Kohlensäure in der sionsgefäß verbunden ist.
Luft. Das Frischwasser verdrängt die Beizlauge nach

Die bekannten Verfahren .zum Beizen, Passivieren unten und wird dadurch teilweise verdünnt. Auf

und Trocknen eignen sich also keineswegs für diese diese Weise wird so lange gespült, bis die abfließende

Art von Hohlkörpern.' io Flüssigkeit praktisch neutral ist oder mindestens

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum einen pu-Wert von 6 aufweist. Mit Fe(CN)₆K₃ tritt Abbeizen und Passivieren der inneren Metallflächen eine Färbung durch Bildung von Turnbulls Blau ein, großer Hohlkörper aus^; Eisen oder Stahl, welches die da im Wasser noch kolloidales Fe(OH)₂ vorhaneben beschriebenen Nächteile nicht aufweist. den ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt folgende 15 Zur vollständigen Entfernung der Fe(OH)₂-Flok-Arbeitsgänge: Während des bekannten Abbeizens ken, die sich leicht an den Wänden absetzen und nach und während der auf das Beizen folgenden Behänd- dem Trocknen einen Belag bilden können, wird in lungsstufen nach der Erfindung bleiben die Hohl- den Hohlkörper von oben die Lösung einer Substanz körper dauernd und vollständig mit Flüssigkeit ge- eingeführt, die mit den Fe(OH)₂-Flocken eine lösfüllt. Nach dem Beizen wird so lange gewaschen, bis 20 liehe Komplexverbindung bildet, z. B. eine Lösung der pg-Wert des ablaufenden Waschwassers ungefähr von Zitaten, Tartraten, Malaien usw.
6 beträgt. Dann wird dieses letzte Spülwasser von Um den Verlust an komplexbildender Substanz einer Lösung, enthaltend eine Substanz, welche die möglichst gering zu halten, wird die abfließende Löausgefallenen Eisenverbindungen zu löslichen Korn- sung vorzugsweise im Kreislauf rückgeführt und dies plexverbindungen zu binden vermag, verdrängt. An- 25 so lange, bis Fe(CN)₆K₃ mit der Lösung kein Turnschließend wird wieder mit Wasser gespült, bis das bulls Blau mehr bildet. Dies muß immer in vollstänablaufende Wasser einen pa-Wert entsprechend dem dig gefülltem Zustand der Hohlkörper geschehen, Frischwasser aufweist. Nun wird eine passivierend d. h. in vollkommener Abwesenheit von Lufteinwirkende Lösung eingeführt, und dann erfolgt erst- Schlüssen.

mais die Hohlkörperentleerung. Hierauf läßt man die 3° Dann wird mit von oben zufließendem und unten

Innenwände abrinnen, vorzugsweise unter Anlegen abfließendem Wasser nochmals gespült, und zwar bis

eines Vakuums an den Hohlkörper, und schließlich das abfließende Wasser denselben p_H-Wert aufweist

wird der ganze Hohlkörper mit einem trockenen, vor- wie das zufließende Wasser,

zugsweise ozonhaltigen Sauerstoffstrom getrocknet. Die anschließende Passivierung geschieht wieder

Man kann die Beize dauernd fließen oder in der 35 bei vollständig gefülltem Hohlkörper. Die Passivier-

Ruhe einwirken lassen, wobei dafür Sorge getragen lösung wird durch ein oberes Rohr eingespeist und

werden muß, daß die Hohlkörper immer voll sind und die unten austretende Lösung vorzugsweise im Kreis-

keine Gasblasen oder -taschen auftreten; noch besser lauf rückgeführt,

ist es, abwechselnd ruhend und fließend zu arbeiten. Es kann für die Passivierung jede beliebige oxydie-

Um ein kontinuierliches Fließen der Beizlauge zu 40 rende Lösung verwendet werden, bevorzugt wird

erreichen, ist es vorteilhaft, die aus dem Überlauf jedoch eine verdünnte Lösung von Bichromaten bzw.

kommende Lauge aufzufangen und mit einer Pumpe sauren Bichromaten von Aminen und/oder Amiden,

im Kreislauf zurückzuführen. welche bezüglich der Passivierung die besten Ergeb-

AIs Beizlauge wird vorzugsweise die in der fran- nisse liefern.

zösischen Patentschrift 966 785 beschriebene Lösung 45 Je nach den Umständen läßt man die Lösung

verwendet, die ein mildes Beizmittel darstellt. Sie ist während 1 bis 24 Stunden fließen, um alle Vertiefun-

Salzsäure oder Schwefelsäure vorzuziehen, da die An- gen der Metallfläche dem Passivierungsmittel auszu-

wendung dieser Säuren zu Wasserstoff-Versprö- setzen.

dung des Stahls und Entstehung von Gastaschen Jetzt wird der Hohlkörper zum ersten Mal seit

führen kann, die ihrerseits die Beizlauge verdrängen 50 Einführung der Beize vollkommen entleert. Da die

und somit das Beizen dieser Stellen behindern. Oberflächen passiviert sind, besteht keine Gefahr

Die Beizdauer variiert je nach dem verwendeten eines schnellen Röstens mehr.

Beizmittel und der an den Innenwänden der Hohl- Nun kann der diine Wasserfilm, der bei einer Dicke körper vorhandenen Menge an Rost und Zunder. Mit von einigen Mikron mehrere 100 kg Wasser festdem Beizmittel nach der Patentschrift 966 785 wird 55 halten kann, ablaufen. Zu diesem Zweck werden die im allgemeinen ungefähr 24 bis 48 Stunden gebeizt. oberen Zugänge dicht verschlossen und von unten Es ist am besten, den Eisengehalt der Lösung in mit einer Pumpe gesaugt. Die längs der Wände geregelmäßigen Zeitabständen, z. B. alle 6 Stunden, zu saugte Luft bewirkt ein Herabfließen einer großen bestimmen und das Beizen zu unterbrechen, sobald Flüssigkeitsmenge. Nach einigen Stunden des zum die Zunahme an gelöstem Eisen in 6 Stunden unter 60 Ablassen der gesammelten Flüssigkeit mehrmals etwa 0,2 g/l fällt. unterbrochenen Pumpens ist etwa drei Viertel der

Sobald die Oxyde entfernt sind, wird gespült, ohne Feuchtigkeit, die nach Entleeren in dem Hohlkörper

daß die Innenflächen des Hohlkörpers mit Luft in zurückblieb, entfernt.

Berührung kommen. Nach dem Ablaufen folgt die eigentliche Trock-

Zu diesem Zweck führt man das Spülwasser vor- 65 nung. Zu diesem Zweck wird von unten trockener,

zugsweise oben ein und läßt die Beizlauge unten ab. reiner, gegebenenfalls ozonhaltiger Sauerstoff einge-

Es muß dafür gesorgt werden, daß der Hohlkörper leitet und von oben mit einer Vakuumpumpe ange-

immer gefüllt und ohne Lufttaschen ist. Zu diesem saugt, so daß er über die Wände streichend sich mit

Wasserdampf sättigt und auf diese Weise allmählich die gesamte in dem Hohlkörper vorhandene Feuchtigkeit entfernt wird.

Die Absauggeschwindigkeit soll ein wenig höher sein als die Eintrittsgeschwindigkeit des Sauerstoffs, um einen Unterdruck zu erreichen, damit der Sauerstoff überall eindringen kann und ein vollkommenes Trocknen des Hohlkörpers erzielt wird.

Die Feuchte des abgesaugten Sauerstoffs wird regelmäßig mit Hilfe von zwischen dem oberen Teil des Hohlkörpers und der Pumpe angeordneten absorbierenden Körpern, wie Tabletten, z. B. aus Kieselgel, ermittelt.

Sobald der Hohlkörper vollkommen trocken ist, ist er wieder betriebsfähig und kann frisch gefüllt werden.

Auf diese Weise lassen sich alle großen Hohlkörper abbeizen und passivieren, wenn die Forderung, daß der Hohlkörper während aller Behandlungsstufen gefüllt bleibt, eingehalten wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Abbeizen von Inkrustierungen und zum Passivieren der Innenwände großer Hohlkörper aus Eisen oder Stahl, wie Kessel Wärmeaustauscher, Vorratsbehälter u. dgl., bei dem die Hohlkörper während der Behandlung mit der ruhenden oder bewegten, gegebenenfalls im Kreislauf geführten Beizflüssigkeit vollständig gefüllt gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Beizens den noch vollkommen mit Beizflüssigkeit gefüllten Hohlkörpern, die durch alle Verfahrensstufen der Behandlung mit Flüssigkeit hindurch ebenfalls vollständig gefüllt gehalten werden, zunächst so lange Wasser von oben zugeführt wird, bis die unten abziehende Flüssigkeit einen p_H-Wert von ungefähr 6 aufweist, dann das Spülwasser in den Behälter durch eine die ausgefallenen Eisenverbindungen in lösliche Komplexverbindungen überführende wäßrige Lösung verdrängt wird, hierauf die Lösung durch Wasser verdrängt und durch die Hohlkörper so lange Frischwasser hindurchgeleitet wird, bis das abfließende Wasser den p_H-Wert des Frischwassers zeigt und anschließend das Wasser in den Hohlkörpern durch eine die Hohlkörperwände passivierende wäßrige Lösung ersetzt wild, worauf die Hohlkörper entleert und deren Innenwände, vorzugsweise unter Anlegen eines Vakuums an die Hohlkörper, abtropfen gelassen und schließlich durch Führen eines Stroms von trockenem, reinem, gegebenenfalls ozonhaltigem Sauerstoff durch die Hohlkörper deren Innenwände getrocknet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Passivieren mittels einer verdünnten Bichromat- oder sauren Bichromatlösung von Aminen oder Amiden vorgenommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 001560,

277;
Otto Vogel, »Handbuch der Metallbeizerei«, 1951,

Bd. II, S. 487 bis 489.

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