DE2544305A1

DE2544305A1 - Verfahren und vorrichtung zum aetzen der inneren oberflaeche von rohren oder hohlzylindern

Info

Publication number: DE2544305A1
Application number: DE19752544305
Authority: DE
Inventors: Kazuo Akagi; Kyozo Fujinaga; Nobuhiko Harada; Shigeharu Nakamura; Kunito Nunomura; Masanao Shimano; Masamitu Tamura; Minetaka Tanaka
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1974-10-05
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1976-04-08
Also published as: SE7511072L; DE2544305C2; JPS5141640A; JPS5315809B2; US4056428A; SE427191B

Description

München, 3. Oktober 1975

Kobe Steel, Ltd.
Kobe, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen der inneren Oberfläche von Rohren oder Hohlzylindern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ätzen der inneren Oberfläche von Rohren oder Hohlzylindern durch Anwendung einer Mehrzahl von Behandlungslösungen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Durchführung einer Ätzbehandlung an der inneren Oberfläche von Rohren bzw. Hohlzylindern.

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Es sind bereits Verfahren zum Ätzen der inneren

Oberfläche verschiedener Arten von Metallrohren, einschließlich von rostfreien Stahlrohren, bekannt. Jedoch müssen bei einigen Arten von Metallrohren besondere Anforderungen an das Ätzverfahren gestellt werden, die es erforderlich machen, daß diese Rohre nacheinander Stück für Stück der Ätzbehandlung unterworfen werden. Bei rostfreien Stahlrohren können im allgemeinen eine Mehrzahl von Rohren gleichzeitig zum Ätzen der inneren und auch äußeren Oberflächen der Rohre in die Säurelösung eingetaucht werden. Jedoch bringen Rohre aus Zirkonium oder einer Zirkoniumlegierung oder Rohre aus Titan oder einer Titanlegierung, welche eine besonders glatte Oberflächenbeschaffenheit aufweisen sollen, besondere Schwierigkeiten bei einem solchen Eintauchätzverfahren mit sich. Bisher sind solche Rohre so hergestellt worden, daß nur deren äußere Oberfläche nach dem letzten Wärmebehandlungsschritt einem Poliervorgang unterzogen worden ist, und dann dieses Rohr einem Verfahren zum Ätzen seiner inneren und äußeren Oberfläche unterzogen worden ist, wodurch dann auf dieser inneren und äußeren Oberfläche entsprechende Spiegelflächen erzeugt worden sind. Dabei werden an den Stellen des Rohres, an denen die Säurelösung eingeschlossen ist oder stillsteht, Risse, Säureflecken, Rillen oder uneinheitliche Bereiche auf den erhaltenen Oberflächen erzeugt, wodurch ein Ätzen einer Mehrzahl von Rohren zur gleichen Zeit verhindert wird.Bei einem Ätzverfahren, bei welchem zum Ätzen zwei Arten von Säuren, nämlich eine konzentrierte und eine verdünnte Säure, verwendet werden, muß jede Verfahrensstufe dieses Ätzverfahrens, insbesondere hinsichtlich

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der Verweilzeit, exakt gesteuert werden, etwa in der Form, daß beispielsweise die Oberfläche des Rohrs mit der schwachen Säure 9o Sekunden lang, mit der konzentrierten Säure 3o Sekunden lang, mit der Neutralisierungsflüssigkeit 1o Sekunden lang behandelt wird, bevor das abschließende Wässern erfolgt. Diese Verfahrensstufen sollen außerdemnoch kontinuierlich durchgeführt werden. Gerade in den Fällen, in denen eine mittelstarke Säure benutzt wird, sollten ähnliche Verfahrensstufen folgen. Im Falle einer unsachgemäßen Behandlung während dieser Verfahrensstufen ergeben sich weiße Korrosionsflecke auf der Oberfläche des Metallrohres in der abschließenden Autoklaven-Stufe. Schließlich müssen die Metallrohre bei der Endbearbeitung so glatt wie möglich gemacht werden, um die Endkontrolle, die meistens beim Verbraucher erfolgt, zu bestehen. Wegen dieser strengen Qualitätsanforderungen müssen dann die Metallrohre Stück für. Stück in die Säurelösung eingetaucht werden.

Fig. 1 zeigt eines der bereits bekannten Verfahren zum Ätzen von Rohren oder Hohlzylindern, beispielweise aus Zirkonium oder einer Zirkonium-Legierung, anhand dessen die strengen Anforderungen, die an ein solches Verfahren gestellt werden, erläutert werden sollen.

Wie dargestellt, sind parallel zueinander ein Schwachsäuretank 21, ein Konzentriertsäuretank (22), ein Neutralisierungstank 23 sowie ein Spülwassertank 24 angeordnet. Zunächst wird ein Rohr 25 auf oder in dreieckige Balancevorrichtungen 26 gelegt, worauf dann dieses Rohr 25 zusammen mit den

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Balancevorrichtungen aufgrund einer Anweisung einer Bedienungsperson (e), welche die Eintauchzeit mißt, durch zwei weitere Bedienungspersonen (a), (b) in den Schwachsäuretank 21 eingelegt, In diesem Tank wird das Rohr 25 langsam gedreht und geschwenkt. Nach erfolgtem Abbeizen des Rohrs im Schwachsäuretank 21, welches eine bestimmte Zeit erfolgen soll, wird aufgrund einer weiteren Anweisung der Bedienungsperson (e) das Rohr von den Bedienungspersonen (a), (b) aus dem Tank 21 herausgenommen und sofort in den Konzentriertsäuretank 22 eingelegt. Die Bedienungspersonen (c), (d) sorgen dafür, daß dieses Rohr während der vorgegebenen Behandlungsdauer in diesem Tank 22 untergetaucht, gedreht und hin- und herbewegt wird. Nach Abschluß des Ätzvorgangs in der konzentrierten Säure wird aufgrund einer Anweisung der Bedienungsperson (e) das Rohr von den Bedienungspersonen (c), (d) sofort in den Neutralisierungstank 23 gelegt, wo die Neutralisierungsflüssigkeit in das Rohr eindringen kann, und nach einer gewissen Verweilzeit wieder herausgenommen und in den Spülwassertank 24 gelegt, wo es mit Wasser abgewaschen wird. Dabei wird das Rohr 25 auf die in diesem Tank 24 eigens vorgesehenen Abstandshalter 27 aufgelegt. Die Ätzstufe bestimmt die Qualität des Produkts. Wenn nämlich die Zeit für die Behandlung mit konzentrierter Säure und Neutralisationsflüssigkeit übermäßig lang ist, ergeben sich eine uneinheitliche Oberfläche oder Flecken auf der Oberfläche des Rohrs. Im gesamten werden zur Durchführung des bekannten Verfahrens vier Bedienungspersonen (a), (b), (c), (d) sowie eine zusätzliche Bedienungsperson (e) benötigt, welche die Tauchzeit sowie die Abmessungen des Rohres mißt bzw. überwacht, so daß dieses

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Verfahren, welches im großen und ganzen rein manuelle Tätigkeiten umfaßt, einen geringen Arbeitswirkungsgrad zeitigt. Das bekannte Verfahren leidet aber auch an dem Nachteil, daß das Verhältnis der Äbtragungsstärke an der äußeren Oberfläche zu der an der inneren Oberfläche bei ca. 1 : 2 liegt, was einen erheblichen Unterschied hinsichtlich der Stärke der Abtragung während des Ätzens mit Säure darstellt. Außerdem werden die entgegengesetzten inneren Enden des Rohrs einem erheblich größeren Abätzen bzw. Abnehmen der Stärke ausgesetzt, während die in der Mitte liegenden inneren Oberflächen des Rohrs eine uneinheitliche Äbtragungsstärke aufweisen. Weiterhin wird bei dem bekannten Verfahren eine außerordentlich große Menge an schwacher und konzentrierter Säure sowie an Neutralisierungsflüssigkeit benötigt. Dies wiederum ergibt große Mengen verbrauchter und verschlechterter Säuren bzw. Neutralisationsflüssigkeiten, welche regeneriert werden müssen. Außerdem bringt die Verwendung von Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und dgl. Sicherheitsprobleme auf Seiten der Bedienungspersonen mit sich, weil eine Säuredampfatmosphäre oder Säurespritzer für die Bedienungspersonen gefährlich werden können. Grundsätzlich ist auch das Arbeiten mit konzentrierter Säure gefährlich. Dieses Sicherheitsproblem ist gegenüber der technischen Forderung nach einer gleichmäßigen Ätzbehandlung der Rohre von gleicher oder sogar vorrangiger Bedeutung.

Die Beschreibung trifft zu, sofern es sich um den Fall des Ätzens von Rohren aus Zirkonium bzw. Zirkonium-Legierungen handelt. Wo immer Rohre Stück für Stück einem Ätzverfahren

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unterworfen werden, sind ähnliche Atzverfahren, wie in Fig. 1 dargestellt, erforderlich, was auch dann zutrifft, wenn nur ein einziger Säuretyp, d.h. eine mittelstarke Säure verwendet wird. Als Alternative wurde auch schon vorgeschlagen, eine rotierende Schwenkwelle mit einem Paar von scheibenförmigen Abstandshaltern an den gegenüberliegenden Enden dieser Welle zu verwenden, wobei mehrere Rohre in paralleler Anordnung zu der Welle auf den Abstandshaltern befestigt sind, so daß diese mehreren Rohre zur gleichen Zeit im Behandlungstank gedreht und geschwenkt werden können. Dabei ergibt sich jedoch eine uneinheitliche Dickenabnahme des im Säuretank behandelten Rohrs, sowie ein Ansteigen der Zeit, während der das Rohr aus dem Konzentriertsauretank in den Neutralisationstank übergeführt wird, was ebenfalls zu einer uneinheitlichen Oberflächenbeschaffenheit des Rohrs führt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Ätzen der inneren Oberfläche eines Rohrs anzugeben, bei dem bzw. in der die aufeineinanderfolgenden Verfahrensschritte des Behandeins mit schwacher und konzentrierter Säure, mit Neutralisationsflüssigkeit und Spülwasser in wirksamer und kontinuierlicher Weise ausgeführt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Arbeitszeitaufwand der Bedienungspersonen sowie die von dem Verfahren ausgehende Gefährlichkeit für das Bedienungspersonal zu verringern und die verbrauchte Menge an Behandlungslösung einzuschränken. Weiterhin soll die Aufgabe gelöst werden, die Steuerung der Abnahme der Materialstärke während des Ätz-

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Vorgangs zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ätzen der inneren Oberfläche von Rohren oder Hohlzylindern durch Anwendung einer Mehrzahl von Behandlungslösungen dadurch gelöst, daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: Verbinden des einen Endes des Rohres bzw. Hohlzylinders mit dem Auslaß der Lösungseinbringungseinrichtung über eine lösungsdichte Verbindung, wobei die Lösungseinbringungseinrichtung Schaltelemente für die Reihenfolge des Zuführens der entsprechenden Behandlungslösungen aufweisen; Einschalten und Unterbrechen der betreffenden aufeinanderfolgenden Lösungsflüsse, wobei jede der Lösungen für jeweils eine bestimmte Zeit durch das Rohr bzw. den Hohlzylinder fließt; und jeweils gesondertes Auffangen der betreffenden, am anderen Ende des Rohrs oder Hohlzylinders ausfließenden Lösung. Eine Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es noch zusätzlich den Verfahrensschritt des Einführens von Luft in das Rohr bzw. den Hohlzylinder jeweils nach Beendigung des Zuführens der betreffenden Behandlungslösungen umfaßt, wodurch die Rückstände an Behandlungslösung in dem Rohr bzw. Hohlzylinder entfernt werden sollen. Vorteilhaft bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es außerdem, wenn die aufgefangenen Behandlungslösungen wieder in jeweils die entsprechenden Lösungsreservoirs zurückgeführt und erneut in das entsprechende Rohr bzw. den entsprechenden Hohlzylinder zurückgeführt werden.

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Außerdem soll beim erfindungsgemäßen Verfahren die Durchflußrate der betreffenden Behandlungslösung durch das Rohr bzw. den Hohlzylinder reguliert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Ätzverfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß sie die folgenden Einrichtungen umfaßt: Lagerelemente zum Auflegen der Rohre bzw. Hohlzylinder; eine Hauptleitung zum Verbinden des Einlaßendes des Rohres bzw. Hohlzylinders; Lösungszuführungsleitungen zum Verbinden der die entsprechenden Behandlungslösungen enthaltenen Reservoirs mit der Hauptleitung; und Lösungsauffangeinrichtungen an der Auslaßseite des Rohrs bzw. des Hohlzylinders zum Auffangen der aus dem Rohr bzw. dem Hohlzylinder ausfließenden Behandlungslösung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiter dahingehend verbessert werden, daß sie eine Mehrzahl von LösungsZuführungsleitungen sowie Schalteinrichtungen zum automatischen Einschalten von zwischen den Lösungszuführungsleitungen und der Hauptleitung angeordneten elektromagnetischen Ventilen umfaßt. Vorteilhaft ist es auch, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Hauptleitung ein durchflußregulierendes Ventil anzuordnen. Vorteilhaft ist außerden eine Umschalteinrichtung zum Herstellen jeweils einer Verbindung mit der entsprechenden Lösungsauffangeinrichtung, und das Vorsehen von re-cycling-Einrichtungen zum Rückführen der in den Lösungsauffangeinrichtungen gesammelten Behandlungslösungen in die entsprechenden Lösungsreservoirs.

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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Hauptleitung mit einer Luftzuführungsleitung versehen ist, durch welche Druckluft in die zu behandelnden Rohre bzw. Hohlzylinder einführbar ist, wobei diese Hauptleitung mindestens einen Ausgang auf der Anschlußseite der zu behandelnden Rohre bzw. Hohlzylinder aufweist und der innere Durchmesser dieser Hauptleitung im wesentlichen dem inneren Durchmesser der zu behandelnden Rohre bzw. Hohzylinder entspricht. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Zeitgeber aufweist, welcher die betreffenden Lösungen für jeweils eine bestimmte Zeit durch das Rohr bzw. den Hohlzylinder fließen läßt.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines bekannten Verfahrens

zum Ätzen der inneren Oberfläche eines Rohrs;

Fig. 2 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 in Draufsicht eine nach der vorliegenden Erfindung ausgebildete Ausführungsform;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 3;

Fig. 5 im Längsschnitt eine Ansicht des wesentlichen Teils eines Überwurfs oder Adapters, welcher mit dem

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Eingangsende des Rohrs verbunden wird;

Fig. 6 eine Schnittansicht, welche ungeeignete Adapter zeigt;

Fig. 7 photographische Darstellungen, welche die Oberflächenbeschaffenheit der inneren Oberfläche von Rohren, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geätzt worden sind, mit der von Rohren vergleicht, welche nach dem an sich bekannten Verfahren hergestellt worden sind.

Fig. 8 Diagramme, welche die Oberflächenrauhigkeit von Rohren zeigt, welche einmal nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und das andere Mal nach dem bekannten Verfahren geätzt worden sind, welche Diagramme mit einem Styrustyp-Rauhigkeitsmeßgerät erhalten worden sind.

Fig. 2 zeigt ein Fließschema eines automatisch durchgeführten Verfahrens zum Ätzen der inneren Oberfläche von Rohren gemäß der vorliegenden Erfindung. Mit den Bezugszeichen (A) und (B) sind die zu behandelnden Rohre dargestellt. Bei dem Verfahren nach der Erfindung sollen vier Arten von Lösungen, nämlich eine schwache Säure, eine konzentrierte Säure, eine Neutralisierungslösung sowie Wasser jeweils für eine bestimmte Zeit durch die Rohre hindurchfließen, ohne daß die eine Lösungsart mit der anderen vermischt werden soll. Aus diesem Grunde soll der Durch-

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fluß der einzelnen Lösungen von einem Kanal auf den anderen umschaltbar sein. Zu diesem Zweck sind elektromagnetische Ventile (V) vorgesehen, welche die Hauptleitung P mit den Lösungszuführungsleitungen P1, P2, P3, P4 verbinden. Die Hauptleitung P ist mit den Einlaßenden der Rohre A und B verbunden, wobei die Lösungszuführungsleitungen P1, P2, P3 und P4 mit dem Schwachsäuretank T1, dem Konzentriertsäuretank T2, dem Neutralisationsflüssigkeitstank T3 und dem Wassertank T4 verbunden sind. Dabei sind die elektromagnetischen Ventile V zwischen der Hauptleitung P und den Lösungszuführungsleitungen P1, P2, P3 und P4 angeordnet, wobei diese Ventile V die Fließwege für die Lösungen von jeweils einem Fließweg auf den anderen umschalten und von denen jeder auf die Hauptleitung P führt, so daß bei dem erfindungsgemäßen Ätzverfahren mit einer schwachen und einer konzentrierten Säure, mit einer Neutralisierungsflüssigkeit und mit Spülwasser diese genannten Flüssigkeiten nacheinander an den inneren Oberflächen der Rohre A und B vorbeigeführt werden können. Die aus den Rohren A und B ausfließenden Lösungen werden in der drehbaren Lösungsauffangeinrichtung oder Schale RD gesammelt. Die drehbare Lösungsauffangschale RD führt zu einer Schwachsäureschale I, zu einer Konzentriertsäureschale II, zu einer Neutralisationsflüssigkeitsschale III und zu einer Spülwasserschale IV, welche Schalen in dieser Reihenfolge mit den entsprechenden Reservoirs T1, T2, T3 und mit dem Wassertank T4 verbunden sind, wobei jedoch dieses Wasser nicht wieder verwendet,sondern auf bekannte Weise abgeführt wird. Die Zeit, in der die Behandlungslösung durch die Rohre strömt, ist durch den gewünschten Grad der Materialstärkeabtragung während des

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Ätzens festgelegt und kann durch Zeitschalter eingestellt v/erden. Bezüglich Fig. 2 wird das elektromagnetische Ventil V für die Lösungszuführungsleitung P1, in der die schwache Säure geführt wird, für eine bestimmte Zeitdauer mittels eines Schalters und des Zeitschalters geöffnet werden, so daß die schwache Säure durch die Hauptleitung P in die Rohre A bzw. B fließt, wobei diese Rohre von der schwachen Säure während der vorgegebenen Zeitdauer abgebeizt werden. In dieser Beziehung können die Durchflußraten der Lösung durch die Rohre Λ und B mittels manuell bedienbarer Äbsperrglieder a und b sehr genau eingestellt werden, welche Absperrglieder in unmittelbarer Nähe der Lösungseintrittsenden der Rohre A und B liegen. Die schwache Säure, welche durch die Rohre A und B hindurchgeflossen ist, wird von der drehbaren Lösungsauffangschale RD und anschließend von der Schwachsäureauffangschale I aufgefangen und in das Reservoir T1 zurückgeführt. Nach Abschluß des Durchführens von schwacher Säure durch die Rohre A und B wird die in der Hauptleitung P verbliebene schwache Säure mittels Druckluft, welche über das Ventil AV eingeführt worden ist, in die Auffangschale RD abgeblasen. Nachdem die benutzte schwache Säure in die Schwachsäureauffangschale I zurückgeführt worden ist, wird die drehbare Auffangschale RD so verdreht, daß sie mit ihrem Auslaß in Verbindung mit der Einlaßöffnung der Konzentriertsäureschale II steht. Anschließend wird das elektromagnetische Ventil V für die Lösungszuführungsleitung P2 für konzentrierte Säure mittels eines Zeitschalters geöffnet, so daß nun konzentrierte Säure durch die Hauptleitung P in die Rohre A und B während einer vorgegebenen Zeitdauer fließen kann. Die von den

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Ausgangsenden der Rohre ^A und B abfließende, benutzte konzentrierte Säure wird von der Konzentriertsäureauffangschale II gesammelt. Nach Abschluß dieses Ätzens mit konzentrierter Säure werden die Rückstände der konzentrierten Säure in den Rohren mithilfe von über das Luftventil AV eingelassener Luft entfernt, worauf dann nach einem Umchwenken der drehbaren Auffangschale RD zu der Neutralisationslösungauffangschale III das Einleiten von Neutralisationslösung über die Lösungszuführungsleitung P3 und das elektromagnetische Ventil V in die Rohre A und B für eine vorgegebene Zeitdauer erfolgt. Schließlich wird das Spülen der Rohre mit Wasser in ähnlicher Weise durchgeführt. Wie aus dem Fließschema nach Fig. 2 ersichtlich ist, kann das Zuführen von Lösungen in die Rohre A und B kontinuierlich und automatisch mithilfe der elektromagnetischen Ventile durchgeführt werden, so daß eine einzige Bedienungsperson dieses Verfahren zum Ätzen der inneren Oberfläche eines Rohres ausführen kann.

Fig. 3 und 4 zeigen eine der Ausführungsformen einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Dabei werden die Rohre 13 auf die Lagerelemente 14, welche in der einen Richtung nach unten geneigt sind, aufgelegt und mit den im linken und rechten Seitenarm der Hauptleitung P vorgesehenen öffnungen verbunden. Unmittelbar vor diesen öffnungen sind einstellbare Absperrglieder 1o für die Hauptleitung P vorgesehen. Mit der Hauptleitung P verbunden sind die Zuführungsleitung P1 für die schwache Säure, welche ein elektromagnetisches Ventil 1 aufweist, die Zuführungsleitung P2 für die konzentrierte Säure,

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* welche ein elektromagnetisches Ventil 2 aufweist, die Neutralisationsflüssigkeits-Zuführungsleitung P3, welche ein elektromagnetisches Ventil 3 aufweist, und die Spülwasserzuführungsleitung P4, welche ein elektromagnetisches Ventil 4 aufweist, so daß die Verbindung dieser Flüssigkeitszuführungsleitungen P1 , P2, P3,P4 mit der Hauptleitung P mittels der vorstehend genannten elektromagnetischen Ventile 1, 2, 3 und unterbrochen oder aufrechterhalten werden kann. Weiterhin ist mit dem vorderen Ende der Hauptleitung P eine Luftzuführungsleitung P6 verbunden, welche ein elektromagnetisches Luftventil 6 aufweist. Mit der Bezugsziffer 51st ein elektromagnetisches Hilfsventil bezeichnet, mit P5 eine Hilfszuführungsleitung, mit 7 ein manuell einstellbares Absperrventil, welches für die Luftzuführungsleitung P6 benutzt wird, und mit 8 ein manuell bedienbares Absperrventil, welches an jeder derLösungszuführungsleitungen P1 bis P5 vorgesehen ist. Die Leitungen P1 bis P3 sind mit dem Schwachsäurereservoir, dem Konzentriertsäurereservoir und dem Neutralisationsflüssigkeitsreservoir über entsprechende Pumpen verbunden, während die Leitung P4 für das Spülwasser mit einem geeigneten Wasseranschluß verbunden ist.

Am Ausgangsende der Rohre 13 ist eine drehbare Auffangschale 11 vorgesehen, welche die verbrauchten Lösungen aus den Rohren 13 aufnimmt, und anschließend diese Lösungen an die Schwachsäureauffangschale 16, die Konzentriertsäureauffangschale 17 bzw. an die Neutralisationsflüssigkeitsauffangschale 18 abgibt. Die Lösungen werden von den betreffenden Auffangschalen

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16, 17, 18 über die Ausflußrohre 16', 17", 18' mittels Pumpen in die zugehörigen Reservoirs zurückgeführt. Auf der anderen Seite wird das Spülwasser als Abflußwasser aus der Anlage herausgeführt. Mit der Bezugsziffer 12 ist ein Schutzschild bezeichnet, welches vor Säurespritzern, insbesondere vor solchen aus konzentrierter Säure, schützen soll.

Außerdem soll die Verbindung der Rohre 13 mit den überwürfen oder Adaptern 9 derart ausgeführt sein, daß, wenn eine Lösung über die Hauptleitung P mittels Pumpen oder dgl. in die Rohre 13 eingeführt wird, an dieser Verbindungsstelle weder ein Strömungswiderstand noch eine Veränderung in der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Zu diesem Zweck sind auch die in Fig. 5 gezeigten überwürfe vorgesehen. Der Überwurf 9 ist für die Aufnahme des freien Endes des Rohres 13 angepaßt, wobei der Innendurchmesser am vorderen Ende dieses Überwurfes 9 da: gleiche ist wie der Außendurchmesser des einzuführenden Rohres 13. Wenn im Gegensatz dazu etwa ein Ansatzstück 9¹ der in Fig. 6 (I) und (II) dargestellten Ausführungsform verwendet wird, findet in der Verbindungsstelle dieses Ansatzstückes 9¹ mit dem Rohr 13 entlang der inneren Oberfläche des Rohres 13 eine Turbulenz statt, welche zu einer Veränderung in der Wandstärke des Rohres 13 führt.

Wie aus der Beschreibung des Fließschemas nach Fig. und der Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 klar hervorgeht, kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Ätzen der inneren Oberfläche eines Rohres mit hoher Effizient ausgeführt werden, wobei

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sich Endprodukte mit gleichbleibender Qualität erzielen lassen. In diesen Ausführungsformen werden jeweils zwei Rohre 13 zur gleichen Zeit behandelt. Jedoch soll die vorliegende Erfindung auf keinen Fall auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sein, weil es selbstverständlich ist, daß die Anzahl der Rohre, die zur gleichen Zeit behandelt werden soll, je nach Bedarf entsprechend vergrößert werden kann, was eine ganz bedeutende Verbesserung des Wirkungsgrads des erfindungsgemäßen Ätzverfahrens gegenüber dem aus Fig. 1 bekannten Ätzverfahrens darstellt.

Alles was die Bedienungsperson bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu tun hat,besteht im Auflegen der Rohre 13 auf die Lagerelemente 14 und im Verbinden der . Rohre 13 mit den entsprechenden Überwurfstucken 9 der Hauptleitung P. Die weiteren Verfahrensschritte werden durch das automatische Umschalten der Flußwege mittels der elektromagnetischen Ventile 1, 2, 3_r 4, 6 und entsprechend der Einstellung des Zeitschalters, welche durch die Bedienungsperson zuvor vorgenommen werden muß, erreicht. Dies ermöglicht die zeitliche Aufeinanderfolge der einzelnen Verfahrensstufen zum Ätzen der inneren Oberfläche von Rohren 13, d.h. daß nacheinander und für jeweils eine vorbestimmte Zeitdauer eine schwache Säure, eine konzentrierte Säure, eine Neutralisationsflüssigkeit und Spülwasser in die Rohre eingespeist werden kann, wodurch eine automatisierte Verfahrensführung unter beständigen und konstanten Bedingungen erreicht werden kann, so daß Produkte mit hoher

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Qualität entstehen. Weiterhin kann eine ständige Kontrolle der Wandstärkenverringerung der Rohre entsprechend dem Fortschreiten des Ätzvorgangs erreicht werden, wobei die Menge an in der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verbrauchten Lösungen um 1/2 bis 1/6 unter der Menge der bei dem bekannten Eintauchverfahren verbrauchten Lösungen liegen kann. Außerdem wird eine Alterung von Lösungen unterdrückt. Außerdem verbleibt bei dem bekannten Eintauchverfahren das während der Ätzdauer erzeugte Wasserstoffgas an den inneren Oberflächen der Rohre hängen, was der Grund für das Fleckigwerden dieser Oberflächen ist. Im Gegensatz dazu wird beimerfindungsgemäßen Verfahren das entstehende Wasserstoffgas zusammen mit der Lösung aus den Rohren herausgeführt, weil die Lösung ständig im Fluß gehalten wird, so daß dadurch ein Fleckigwerden der inneren Oberflächen absolut vermieden wird. Auch besteht in den Fällen, in denen eine Salpetersäurelösung oder eine Fluorwasserstofflösung als Säure beim Ätzen von Zirkonium- oder Zirkonium-Legierungs-Rohren verwendet wird, keine Gefahr, daß die Bedienungsperson möglicherweise durch Säurespritzer oder durch eingeatmete giftige Säuredämpfe verletzt wird, so daß das erfindungsgemäße Verfahren auch in dieser Hinsicht einen erheblichen Fortschritt bringt. Auch sind die Qualitätsunterschiede bei einem Zirkonium-Legierungs-Rohr, dessen innere Oberfläche mit dem erfindungsgemäßen Ätzverfahren behandelt worden ist, zu einem solchen, dessen innere Oberfläche nach dem bekannten Eintauchverfahren behandelt worden ist, ganz erheblich. Fig. 7 zeigt mikroskopisch vergrößerte Ansichten der inneren Oberflächen von Rohren, währendFig. 8 die Rauhigkeit der inneren Oberflächen von Rohren

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gemessen mit einem piezo-elektrischen Styrostyp-Rauhigkeitsmeßgerät, zeigt.

Bei den spiegelnden Oberflächen, welche für die inneren Oberflächen von Rohren nach dem erfindungsgemäßen Ätzverfahren und ein anderes Mal mit dem bekannten Eintauchverfahren hergestellt wurden, können deutliche Unterschiede erkannt werden. Fig. 7 zeigt rnirkoskopisch vergrößerte Ansichten der inneren Oberflächen von Rohren mit einem Vergrößerungsmaßstab von X 1oo. Dabei ist in (A) die Oberflächenbeschaffenheit eines Rohres nach dem Walzen und Ausglühen,in (B) diejenige Oberflächenbeschaffenheit eines Rohres, welches dem bekannten Eintauchverfahren nach Fig. 1 unterworfen worden ist, in (C) die Oberflächenbeschaffenheit eines nach dem bekannten Eintauchverfahrens hergestellten Rohres, welches in der Säure in axialer Richtung bewegt worden ist, und' in (D) diejenige Oberflächenbeschaffenheit eines nach dem automatisierten Ätzverfahren' der vorliegenden Erfindung hergestellten Rohres gezeigt. Es ist ganz offensichtlich, daß die Oberflächenbeschaffenheit (D) diejenige von (B) und (C) übertrifft. Fig. 8 zeigt die Rauhigkeit der inneren Oberfläche von Rohren, welche mit einem piezo-elektrischen Styrustyp-Rauhigkeitsmeßgerät gemessen worden ist. Die Bezugszeichen (A), (B), (C), (D) in Fig. 8 entsprechen dabei denen in Fig. 7. Wie ein Vergleich dieser Schaubilder zeigt, ist die Oberflächenrauhigkeit der inneren Oberfläche eines nach dem automatisierten Ätzverfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Rohres am geringsten.

Sie ist etwa um 1/3 bis 1/4 gegenüber der eines nach dem

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bekannten Eintauchverfahren hergestellten Rohres verbessert.

Es sei bemerkt, daß die vorstehend beschriebenen Ausftihrungsbeispiele der Erfindung nur zum Zwecke der beispielhaften Beschreibung der Erfindung ausgewählt wurden. Wenn die gesamte Vorrichtung aus einem hochhitzebeständigen Metall hergestellt wird, können die Temperaturen der Behandlungslösungen bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen des sogenannten "homing"-Verfahrens für rostfreien Stahl erhöht werden. Außerdem kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Ätzen von Oberflächen von Metallrohren verschiedenster Art verwendet werden; insbesondere ist es zur Oberflächenbehandlung zur Erzielung von spiegelglatten Oberflächen und zur Beseitigung von Fehlerstellen an den inneren Oberflächen von Rohren geeignet. Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Massenproduktion ebenso wie eine Automatisierung bei einem Ätzverfahren zur Herstellung von an ihren inneren Oberflächen spiegelglatten Rohren.

Die vorstehenden Ausführungen und Ausbildungen sind hier nur zu Darstellungszwecken angegeben und sind nicht geeignet, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in unzulässiger Weise einzuschränken.

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Claims

Patentansprüche

1.; Verfahren zum Ätzen der inneren Oberfläche von

Rohren oder Hohlzylindern durch Anwendung einer Mehrzahl von Behandlungslösungen, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: Verbinden des einen Endes des Rohres bzw. Hohlzylinders (13) mit dem Auslaßende der Lösungseinbringungseinrichtung (P1, P2, P3, P4) über eine lösungsdichte Verbindung (9), wobei die Lösungseinbringungseinrichtung (P1, P2, P3, P4) Schaltelemente (1, 2, 3,4) für die Reihenfolge des Zuführens der entsprechenden Behandlungslösungen aufweist; Einschalten und Unterbrechen der betreffenden aufeinanderfolgenden Lösungsflüsse, wobei jede der Lösungen für jeweils eine bestimmte Zeit durch das Rohr bzw. den Hohlzylinder (13) fließt; und jeweils gesondertes Auffangen der betreffenden, am anderen Ende des Rohrs oder Hohlzylinders (13) ausfließenden Lösung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es noch zusätzlich den Verfahrensschritt des Einführens von Luft in das Rohr bzw. den Hohlzylinder (13) jeweils nach Beendigung des Zuführens der betreffenden Behandlungslösungen umfaßt, zum Entfernen dieser Behandlungslösungs-Rückstände aus diesem Rohr bzw. Hohlzylinder (13).

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgefangenen Behandlungslösungen wieder in

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jeweils die entsprechenden Lösungsreservoirs zurückgeführt und erneut in das entsprechende Rohr bzw. den entsprechenden Hohlzylinder (13) zurückgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußrate der betreffenden Behandlungslösung durch das Rohr bzw. den Hohlzylinder (13) reguliert wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Ätzverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Einrichtungen umfaßt: Lagerelement (14) zum Auflegen der Rohre bzw. Hohlzylinder (13); eine Hauptleitung (P) zum Verbinden des Einlaßendes des Rohres bzw. Hohlzylinders (13); Lösungszuführungsleitungen (P1, P2, P3, P4) zum Verbinden der die entsprechenden Behandlungslösungen enthaltenden Reservoirs mit der Hauptleitung (P); und Lösungsauffangeinrichtungen

(11) an der Auslaßseite des Rohrs bzw. Hohlkörpers (13) zum Auffangen der aus dem Rohr bzw. Hohlzylinder (13) ausfließenden Behandlungslösung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Lösungszuführungsleitungen (P1, P2, P3, P4) sowie Schalteinrichtungen zum automatischen Einschalten von zwischen den Lösungszuführungsleitungen (P1_f P2, P3_r P4) und der Hauptleitung (P) angeordneten elektromagnetischen Ventilen (1, 2, 3, A) umfaßt.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchflußregulierendes Ventil (1ο) in der Hauptleitung (P) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem noch re-cycling-Einrichtungen zum Rückführen der in den Lösungsauffangeinrichtungen (11, 16, 17, 18) gesammelten Behandlungslösungen in die Lösungsreservoirs vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitung (P) mit einer Luftzuführungsleitung (P6) versehen ist, durch welche Druckluft in die zu behandelnden Rohre bzw. Hohlzylinder (13) einführbar ist.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7,und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Durchmesser der Hauptleitung (P) im wesentlichen dem inneren Durchmesser der zu behandelnden Rohre bzw. Hohlzylinder (137 entspricht.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 6, 7, 9 und 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitung (P) mindestens einen Ausgang auf der Anschlußseite der zu behandelnden Rohre bzw. Hohlzylinder (13) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem Umschalteinrichtungen zum Umschalten der Lösungsauffangeinrichtungen (11, 16, 17, 18)

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in Positionen umfaßt, in denen jede der betreffenden Behandlungslösungen wiedergewinnbar ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitgeber vorgesehen sind, welche die betreffenden Lösungen für jeweils eine bestimmte Zeit durch das Rohr bzw. den Hohlzylinder (13) fließen läßt.

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