DE8011918U1 - Device for electropolishing pipes - Google Patents

Device for electropolishing pipes

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DE8011918U1
DE8011918U1 DE8011918U DE8011918DU DE8011918U1 DE 8011918 U1 DE8011918 U1 DE 8011918U1 DE 8011918 U DE8011918 U DE 8011918U DE 8011918D U DE8011918D U DE 8011918DU DE 8011918 U1 DE8011918 U1 DE 8011918U1
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pipe
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electropolishing
electrolyte
electrolyte liquid
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25FPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

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Description

80 165 KN80 165 KN

it· ·it · ·

NUKEM GmbH 6450 Hanau 11NUKEM GmbH 6450 Hanau 11

Vorrichtung zum Elektropolieren von RohrenDevice for electropolishing pipes

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum Elektropolieren der Innenwände metallischer Rohre.The invention "relates to an apparatus for electropolishing the inner walls of metallic pipes.

Das Verfahren des Elektropolieren ist seit vielen Jahren bekannt, Jedoch ist es erst in den letzten Jahren zum industriellen Einsatz gereift. Durch elektrolytischen Abtrag von der Metalloberfläche, die sich als Anode in einem Elektrolyten befindet, wird eine sehr glatte, saubere, quasi polierte Oberflächenbeschaffenheit erhalten. Das Elektropolierverfahren findet weit verbreitete Anwendung bei der Herstellung metallischer Schliffproben, wo eine hohe Oberflächengüte erforderlich ist.The process of electropolishing has been around for many years known, however, it has only matured for industrial use in the last few years. By electrolytic removal the metal surface, which is located as an anode in an electrolyte, becomes a very smooth, clean, quasi polished surface finish preserved. The electropolishing process is widely used in the production of metallic ground joint samples, where a high surface quality is required.

Aber auch zur Herstellung von hochwertigen Halbzeugen wird es industriell genutzt. So werden beispielsweise Brennelement-Hüllrohre, nach dem sie mit Brennstoff beladen und verschweißt sind, außen elektropoliert.But it is also used industrially to manufacture high-quality semi-finished products. For example, fuel element cladding tubes, After they are loaded with fuel and welded, the outside is electropolished.

Auch für die inneren Rohroberflächen wird eine entsprechende Güte gefordert. Versuche, auch die innere Oberfläche von Rohren elektrolytisch zu polieren, ergaben bisher jedoch unbefriedigende Ergebnisse. Die Gleichmäßigkeit der Oberflächengüte war nur sehr schwierig einzuhalten und reproduzierbar, so daß man für die Vergütung der inneren Rohrwände nach wie vor auf Beiz- und Sandstrahlarbeitsschritte angewiesen ist.A corresponding quality is also required for the inner pipe surfaces. Try to get the inner surface of the Electrolytic polishing of pipes has so far produced unsatisfactory results. The uniformity of the surface quality was very difficult to maintain and reproducible, so that one had to pay for the remuneration of the inner pipe walls is still dependent on pickling and sandblasting steps.

Diese bekannten Arbeitsschritte zum Polieren der Innenwände von Rohren haben sowohl in ökonomischer als auch in ökologischer Hinsicht große Nachteile. Sie erfordern einen hohen Aufwand an Arbeitskraft, einen hohen Verbrauch von Beizlösung und damit einen hohen Aufwand zur Aufarbeitung bzw. zur Konditionierung der Abfallösungen. Weiterhin erfolgt eine große Staubbelästigung beim Sandstrahlen. Trotzdem erhält man dabei nur eine ungleichmäßige, schwer reproduzierbare Oberflächenqualität der inneren Rohrwände.These known steps for polishing the inner walls of pipes have major disadvantages both economically and ecologically. They require one high expenditure of manpower, a high consumption of pickling solution and thus a high expenditure for reconditioning or for conditioning the waste solutions. Furthermore, there is a great deal of dust nuisance when sandblasting. In spite of this, only a non-uniform, difficult-to-reproduce surface quality of the inner pipe walls is obtained.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Elektropolieren der Innenwand eines Rohres zu finden, mit der eine gleichmäßige Politur der Rohrinnenwände erzielt werden kann.It was therefore the object of the present invention to provide a device for electropolishing the inner wall of a pipe to find, with which a uniform polishing of the pipe inner walls can be achieved.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Rohr eine Rohrlanze eingebracht ist, deren Bereich zwischen der Spitze und einem Stauring als metallische Kathode ausgebildet und deren Schaft elektrisch isoliert ist, wobei die Stauringe bzw. Prallringe vor und hinter dem Kathodenbereich einen gleichmäßigen Abstand und eine definierte Strömung der Elektrolytflüssigkeit zwischen dem Kathodenbereich und dem Rohr sicherstellen.This object has been achieved according to the invention in that a pipe lance is introduced into the pipe, the area of which formed as a metallic cathode between the tip and a retaining ring and its shaft is electrically insulated is, the baffle rings or baffle rings in front of and behind the cathode area a uniform distance and a defined Ensure the flow of electrolyte fluid between the cathode area and the tube.

Vorzugsweise ist die Rohrlanze mit Bohrungen zum Durchtritt der Elektrolytflüssigkeit versehen. Die Elektrolytflüssigkeit wird durch die Rohrlanze geleitet, kühlt dabei die Kathode und wird durch die Bohrungen, vorteilhafterweiseThe pipe lance is preferably provided with bores for the electrolyte liquid to pass through. The electrolyte liquid is passed through the pipe lance, cools the cathode and is advantageously through the bores

hinter dem ersten Stauring, zwischen Rohrwand und Kathode
geleitet.
behind the first retaining ring, between the pipe wall and the cathode
directed.

Als besonders günstig hat sich erwiesen, in der Elektrolyt- | zelle gleichzeitig eine rohrförmige Kathode zur Außenwandbe- | handlung des Rohres unterzubringen. Dadurch können die Innen-
und die Außenoberflächen des Rohres in einem Arbeitsgang
vergütet werden.
In the electrolyte | cell at the same time a tubular cathode to the outer wall | to accommodate treatment of the pipe. This allows the interior
and the outer surfaces of the tube in one operation
be remunerated.

Die Abbildungen I bis III zeigen schematisch eine beispiel- | hafte Ausführungsform der erfindungs gemäß en Vorrichtung. IjFigures I to III show schematically an example | adhesive embodiment of the device according to the invention. Ij

Das zu behandelnde Rohr (1) wird mittels zweier Förderrollen ||The pipe (1) to be treated is transported by means of two conveyor rollers ||

(2) durch eine Einlaufdüse (3) in die Elektrolyse-Zelle (4) 1 mit der Elektrolytflüssigkeit gefahren. In einer rohrförmigen § Kathode (5) erfolgt beispielsweise eine Außenwandbehandlung.
Das Rohr (1) wird weiter über die Rohrlanze (6) zur Innenbehandlung geschoben und verläßt später durch die konische
Auslaufdüse (7) die Elektrolyse-Zelle (4).
(2) driven through an inlet nozzle (3) into the electrolysis cell (4) 1 with the electrolyte liquid. In a tubular cathode (5), for example, an outer wall treatment takes place.
The pipe (1) is pushed further over the pipe lance (6) for internal treatment and leaves later through the conical
Outlet nozzle (7) the electrolysis cell (4).

Es wird dazu von weiteren zwei Förderrollen (8) übernommen.
Mit Hilfe eines Endschalters (9) kann die Förderrichtung
umgekehrt und das Rohr (1) jetzt in umgekehrter Richtung
durch die Elektrolyse-Zelle (4) transportiert und dabei
innen und außen nochmals behandelt werden. Kontaktrollen (10)
und (11) sorgen für die stetigen elektrischen Verbindungen
mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle.
It is taken over by two further conveyor rollers (8).
With the help of a limit switch (9), the conveying direction
reversed and the pipe (1) now in the reverse direction
transported through the electrolysis cell (4) and thereby
treated again inside and outside. Contact Rolls (10)
and (11) maintain electrical connections at all times
with the positive pole of a voltage source.

Als Innenkathode dient die Rohrlanze (6), deren Schaft (12)
elektrisch isoliert ist. Zwischen der aus Kunststoff be- | stehenden Spitze (13) der Rohrlanze (6) und einem Kunst- $
The tube lance (6) serves as the inner cathode, the shaft (12) of which
is electrically isolated. Between the plastic loading | standing tip (13) of the pipe lance (6) and an artificial $

I III ■ I IlI III ■ I Il

stoffring (14) ist die Lanze (6) metallisch blank, so daß hierdurch die Innenkathode (15) gebildet wird.material ring (14), the lance (6) is bare metal, so that the inner cathode (15) is thereby formed.

Die Elektrolytflüssigkeit wird durch die hohle Rohrlanze (6) gepumpt und tritt durch Bohrungen (16), welche innerhalb des Kunststoffringes (14) angebracht sind, aus. Angesetzte Prallringe (17) leiten den Elektrolyten parallel zur Rohrlanze (6), so daß während des Elektropolieren ein blasenfreier Elektrolytstrom (18) zwischen Rohrlanze (6) und Rohr (1) sichergestellt wird.The electrolyte liquid is fed through the hollow pipe lance (6) pumped and exits through bores (16) which are mounted inside the plastic ring (14). Attached impact rings (17) conduct the electrolyte parallel to the pipe lance (6), so that a bubble-free electrolyte flow during the electropolishing (18) is ensured between the pipe lance (6) and pipe (1).

Die isolierende Kunststoffspitze (13) sowie der Stauring (14) dienen dabei als Stauelemente und Abstandshalter. Die Strömungsrichtung sowie der Durchfluß ist so ausgelegt, daß auch bei unbeladener Zelle kaum Elektrolytflüssigkeit durch die Auslaufdüse (7) austritt und damit das Niveau in der Zelle (4) konstant bleibt.The insulating plastic tip (13) and the retaining ring (14) serve as damming elements and spacers. The direction of flow as well as the flow is designed so that When the cell is unloaded, hardly any electrolyte fluid escapes through the outlet nozzle (7) and thus the level in the cell (4) remains constant.

Die gleiche Aufgabe hat auf der gegenüberliegenden Seite die Einlaufdüse (3). Die Elektrolytflüssigkeit wird durch ringförmig angeordnete Bohrungen (19) über die sich konisch verjüngende Düsenspitze in die Zelle (4) gleitet. Auch hier strömt nur wenig Elektrolytflüssigkeit, auch bei unbeladenem Zustand, aus, so daß sehr vorteilhaft auf aufwendige Abdichtvorrichtungen zwischen sich bewegendem Rohr und der Elektrolyse-Zelle völlig verzichtet werden kann.The inlet nozzle (3) on the opposite side has the same task. The electrolyte liquid becomes ring-shaped through arranged bores (19) slides over the conically tapering nozzle tip into the cell (4). Here too Only a small amount of electrolyte fluid flows out, even when it is unloaded, so that it is very advantageous to use expensive sealing devices between the moving pipe and the electrolysis cell can be completely dispensed with.

, ι ι , ι ι

Ein entsprechend groß dimensioniertes AblauiVehr (20), stellt ein konstantes Niveau in allen Betriebszuständen sicher. Die Elektrolyt-Zelle (4) und die Förderrollen (2, 8) befinden sich in einer Wanne (23), so daß sowohl die aus der Zelle überlaufende und die aus dem Rohr (1) ausströmende Elektrolytflüssigkeit in einen Sammeltank (21) laufen können, von wo aus eine Pumpe (22) sie im Kreislauf zur Zelle (4) fördert.A correspondingly large AblauiVehr (20) provides a constant level in all operating conditions. The electrolyte cell (4) and the conveyor rollers (2, 8) are located in a tub (23) so that both the electrolyte liquid overflowing from the cell and the electrolyte liquid flowing out of the tube (1) can run into a collecting tank (21), from where a pump (22) circulates them to the cell (4).

Eine Kühlspirale (24) im Tank (21) hält die gewünschte
Temperatur im Elektrolyten konstant.
A cooling coil (24) in the tank (21) holds the desired
Constant temperature in the electrolyte.

In folgenden Beispielen wird die Oberflächenbehandlung und die erhaltene Oberflächenqualität mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert:In the following examples, the surface treatment and the surface quality obtained with that according to the invention Device explained in more detail:

Beispiel 1:Example 1:

Elektropolieren der Innenwände von Rohren.Electropolishing of the inner walls of pipes.

Material: Zircaloy, Durchmesser außen 10,5 mm und innen 9,6 mmMaterial: Zircaloy, diameter outside 10.5 mm and inside 9.6 mm

Rohrlänge: 3500 mm
Elektrolyt: 10% Perchlorsäure
7090 Essigsäure
20% Wasser
Pipe length: 3500 mm
Electrolyte: 10% perchloric acid
7090 acetic acid
20% water

Vorschub bzw. Rückschub: 3 m/min
Spannung (U1) 11 Volt, Strom (J1) 35 Amp
Elektrolyt-Durchfluß: Innenkathode: 4,5 l/min
Feed or return feed: 3 m / min
Voltage (U 1 ) 11 volts, current (J 1 ) 35 amps
Electrolyte flow: inner cathode: 4.5 l / min

Einlaufdüse: 7,0 l/min
Temperatur: 25 0C
Inlet nozzle: 7.0 l / min
Temperature: 25 0 C

Abmessungen der Innenkathode: 0 6 mm, Länge 120 mmDimensions of the inner cathode: 0 6 mm, length 120 mm

Ergebnis:Result:

Untersuchte Rohranzahl: 10Number of tubes examined: 10

Gewichtsverluste nach Elektropolieren:Weight loss after electropolishing:

Mittelwert: 2,121 gAverage value: 2.121 g

Standardabweichung: 0,158 gStandard deviation: 0.158 g

Aus dem Gewichtsverlust errechnet sich der Abtrag an der Innenwand:The loss on the inner wall is calculated from the weight loss:

Mittelwert: 3,09 AmAverage: 3.09 am

Standardabweichung: 0,23 «mStandard deviation: 0.23 «m

Rauhtiefe: 0,06 «m (Ausgangsqualität 0,4 tun)Surface roughness: 0.06 «m (initial quality 0.4 do)

Beispiel 2:Example 2:

Elektropolieren der Innen- und Außenwände von Rohren Material: Zircaloy, Durchmesser: außen 10,5 nun und innen 9,6 mmElectropolishing of the inner and outer walls of pipes Material: Zircaloy, diameter: outside 10.5 mm and inside 9.6 mm

Rohrlänge: 3500 mm
Elektrolyt: 10% Perchlorsäure
Pipe length: 3500 mm
Electrolyte: 10% perchloric acid

70% Essigsäure70% acetic acid

20% Wasser20% water

Vorschub bzw. Rückschub 3 m/min Bedingungen für Innenwände:
Identisch, Beispiel 1
Bedingungen für Außenwände:
Feed or return 3 m / min Conditions for interior walls:
Identical, example 1
Conditions for external walls:

Spannung (U2) 16 Volt, Strom (I2) 44 AmpVoltage (U2) 16 volts, current (I 2 ) 44 amps

Strom (I,) 79 AmpCurrent (I,) 79 Amp

Abmessungen der Außenkathode: Außendurchmesser 40 mm Innendurchmesser 20 mm Länge 100 mmDimensions of the outer cathode: outer diameter 40 mm Inner diameter 20 mm, length 100 mm

Ergebnis:Result:

Untersuchte Rohranzahl: 10 Gewichtsverlust nach Elektropolieren:Number of tubes examined: 10 Weight loss after electropolishing:

Mittelwert: 3,829 gAverage value: 3.829 g

Standardabweichung: 0,302 g Rauhtiefe innen: 0,06 (vorher 0,4) außen: 0,06 (vorher 0,25)Standard deviation: 0.302 g Surface roughness inside: 0.06 (before 0.4) outside: 0.06 (before 0.25)

Mit Hilfe der Ergebnisse aus Beispiel 1 errechnen sich für die äußere Wand:Using the results from Example 1, the following can be calculated for the outer wall:

Gewichtsverlust: 3,829 - 2,121 = 1,708 gWeight loss: 3.829-2.121 = 1.708g

Mittlerer Abtrag: 2,2,7 fm Average removal: 2.2.7 fm

Standardabweichung: 0,40 Lm (für Innen- undStandard deviation: 0.40 Lm (for interior and

Außenabtrag).External removal).

23.04.80
Kl/Han
04/23/80
Kl / Han

Claims (4)

ρ * r ·GmbHNUKE M116450Hanau 80 165 KN a-errftnsprücheρ * r GmbHNUKE M116450Hanau 80 165 KN a-erftnsprüche 1. Vorrichtung zum Elektropolieren der Innenwände eines Rohres, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (1) eine Rohrlanze (6) eingebracht ist, deren Bereich (15) zwischen der Spitze (13) und einem Stauring (14) als metallische Kathode ausgebildet und deren Schaft (12) elektrisch isoliert ist, wobei die Stauringe (14) bzw. Prallringe (17) vor und hinter dem Kathodenbereich (15) einen gleichmäßigen Abstand und eine definierte Strömung der Elektrolytflüssigkeit (18) zwischen Kathodenbereich (15) und Rohr (1) sicherstellen.1. A device for electropolishing the inner walls of a pipe, characterized in that a pipe lance (6) is introduced into the pipe (1), the area (15) of which is formed as a metallic cathode between the tip (13) and a retaining ring (14) the shaft (12) of which is electrically insulated, with the baffle rings (14) or baffle rings (17) in front of and behind the cathode area (15) a uniform distance and a defined flow of the electrolyte liquid (18) between the cathode area (15) and tube (1 ) to ensure. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrlanze (6) mit Bohrungen (16) zum Durchtritt der Elektrolytflüssigkeit versehen ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pipe lance (6) is provided with bores (16) for the passage of the electrolyte liquid. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektrolysezelle (4) gleichzeitig eine rohrförmige Kathode (5) zur Außenwandbehandlung des Rohres (1) untergebracht ist.3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that a tubular cathode (5) for the outer wall treatment of the tube (1) is housed in the electrolytic cell (4) at the same time. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Ablaufwehr (20) mit genügend großem Querschnitt sowie durch die seitliche Zuführung über die Einlaufdüsen (3) und (7) das Niveau der Elektrolytflüssigkeit bei allen Betriebszuständen gleich gehalten wird.4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the level of the electrolyte liquid is kept the same in all operating states via a discharge weir (20) with a sufficiently large cross-section and through the lateral feed via the inlet nozzles (3) and (7).
DE8011918U Device for electropolishing pipes Expired DE8011918U1 (en)

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DE8011918U1 true DE8011918U1 (en) 1981-07-02

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