EP0074463B1

EP0074463B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Innenwände von metallischen Leitungssystemen durch Elektropolieren mit Hilfe bewegter Elektroden

Info

Publication number: EP0074463B1
Application number: EP82104945A
Authority: EP
Inventors: Manfred Kienhöfer
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1982-06-05
Publication date: 1985-08-07
Also published as: JPS6157920B2; JPS5855600A; DE3136187C2; DE3136187A1; EP0074463A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung der Innenwände von metallischen Leitungssystemen durch Elektropolieren mit Hilfe bewegter Elektroden, bei weichem der Elektrolyt in das Leitungssystem eingefüllt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Entfernen von Verunreinigungen von metallischen Oberflächen, die schwer zugänglich bzw. erreichbar sind, wie z. B. die Innenwände von Rohren bzw. anderen Elementen von metallischen Leitungssystemen, insbesondere die Dekontamination von radioaktiven Verunreinigungen in solchen Systemen, war bisher nicht in jedem Falle mit gutem Erfolg bzw. zufriedenstellend auszuführen. Eines der gebräuchlichsten Verfahren hierfür ist das Elektropclieren. Jedoch konnten bisher nur wenige Meter lange demontierte Rohre mit beweglichen Elektroden innenseitig behandelt werden. Dazu wurden sowbhl das gesamte Eintauchen des Rohres in den Elektrolyten als auch das Füllen von zuvor abgedichteten Kammern im Rohr (Rohrstücken) angewendet (R.P. Allen und H.W. Arrowsmith, Materials Performance, Vol. 18, No. 11, Seiten 21 bis 26 (1979)). Aus der DE-B-24 35 277 ist ferner eine Anode für die galvanische Behandlung eines Hohlprofils bekannt, die aus einem leitenden Anodenkörper und daran befestigten Abstandshaltern aus nicht leitendem Werkstoff besteht.
Einer der gravierenden Nachteile dieses Verfahrens bestand in der Notwendigkeit, die zu reinigenden Rohre vor dem Elektropolieren ausbauen zu müssen. Außerdem war es nicht möglich, über mehrere Krümmer hinweg oder gar durch Absperrschieber bzw. Hähne hindurchzufahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchem (welcher) ein metallisches Leitungssystem gereinigt werden kann, ohne es demontieren zu müssen. Unter Leitungssystem soll hier verstanden werden : Ein System von geraden und gekrümmten Rohren, einschließlich der zugehörigen Absperrorgane, wie z. B. Kugelhähne, Schieber oder ähnliches. Mit dem Verfahren sollen auch steigende bzw. fallende Leitungen gleich erfolgreich gereinigt werden können. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen insbesondere für die Dekontamination von radioaktiv verunreinigter Leitungssysteme verwendbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Elektrolyten mittels Hochdruck von ca. 5 MPa oder mehr auf ein Teilstück der Wandung des Leitungssystemes aufbringt, und daß man die Kathode mit Hilfe des Hochdruckstrahis im Leitungssystem bewegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen elastischen Hochdruckschlauch mit einem metallischen, als Stromleiter dienenden Stabilisierungselement oder mit einer metallischen, als Stromleiter dienenden Litze, der an seinem Ende mit einer Hochdruckdüse mit mehreren radial und winkelig zur Innenwand des Leitungssystems angeordneten Öffnungen versehen ist, und durch eine elastische, metallische, um das Endstück des Hochdruckschlauches angeordnete und mit dem Stromleiter verbundene Elektrode, sowie durch mehrere, zumindest im Elektrodenbereich fest oder verschiebbar auf dem Hochdruckschlauch angeordnete, isolierende Abstandshalter.
Die Elektrode der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann als spiralförmige Kathode oder als gewendeltes Band ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist am Kopf der Hochdruckdüse eine elastische Kappe und an dem der Düse abgewandten Ende der Elektrode ein Abstandshalter mit einer um den Faktor > 1 größeren Fläche als jeweils derjenigen der (des) Abstandshalter(s) innerhalb des Elektrodenbereiches, jedoch kleineren Fläche, als dem kleinsten zu durchfahrenden Querschnitt des Leitungssystems entspricht, vorgesehen.
Durch die Elastizität der Elektroden ist eine Anpassung an gekrümmte Flächen möglich. Durch das selbständige Fördern mittels Hochdruckstrahl-Rückstoß ist eine Demontage der zu polierenden Rohre nicht mehr nötig und es kann sowohl durch Krümmer und Schieber als auch in geneigten Leitungen gearbeitet werden. Durch den gleichzeitigen Einsatz von Hochdruckstrahlen ist eine wesentlich bessere Reinigung der Rohre erzielbar. Durch die selbständige Förderung ist es möglich, Rohre fernbedient zu elektropolieren, wodurch die Strahlenbelastung des Personals wesentlich verringert werden kann. Der zu verwendende Elektrolyt wird durch die Hochdruckstrahldüse mit einem Druck ab ca. 5 MPa bis ca. 60 MPa auf die Innenwand des Rohres geschleudert. Durch die schräg gegen die Rohrwand gerichteten Elektrolytstrahlen wird die selbständige Vorwärtsbewegung der Elektrode im Inneren des Rohres erreicht. Die Elektrolytstrahlen ermöglichen den Stromdurchgang. Eine Stromstärke zwischen 300 und 400 Ampere reicht in den meisten Fällen aus.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Durchführungsbeispieles und anhand der Zeichnung erläutert :

Zur Dekontamination der mit radioaktiven Verunreinigungen kontaminierten Innenwand 2 eines Leitungssystems 1 wurde in dieses ein elastischer Hochdruckschlauch 5, der an seinem Ende 7 mit einer Edelstahlhochdruckstrahldüse 9 versehen war und um welchen eine Elektrode 4 aus einem 3 mm starken VA-Draht, ca. 30 mm lang gewickelt war und der zwei Abstandshalter 11 und 12 aus Kunststoff aufwies, eingeführt. Mit einer Hochdruckstrahlpumpe (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit einer Leistung von 5 MPa wurde der Elektrolyt mit einer Geschwindigkeit von 1 200 I/Stunde durch den Hochdruckschlauch 5 und die Strahldüse 9 in das Rohrsystem, dessen Nennweite 150 mm betrug, bzw. auf dessen Innenwand 2 geschleudert. Das Rohrsystem bestand in diesem Falle aus einem 5 m langen Rohr mit einem Bogen von 90° in der Mitte. Die Hochdruckdüse 9 wies eine Reihe von Öffnungen 10 auf, die so angeordnet waren, daß der Elektrolyt winkelig zur Innenwand 2 des Rohres 1 auf die Wand auftraf. Die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung innerhalb des Rohres betrug 5 cm/Minute. Der Strom floß von der nichtdargestellten Stromquelle durch den Stromleiter 6, durch die mit diesem verbundene, um das Endstück 8 des Hochdruckschlauches 5 angeordnete Elektrode 4 und wurde durch den Elektrolyten 3 und die metallische Innenwand 2 der Rohres 1 zurückgeleitet. Die Stromstärke lag bei ca. 300 Ampere. Die Hochdruckdüse 9 besaß an ihrem Kopf eine elastische Kappe 13, die gemeinsam mit dem an dem der Düse abgewandten Ende der Elektrode angeordneten Abstandshalter 12 bewirkte, daß der durch die Hochdruckdüse 9 geschleuderte Elektrolyt 3 nicht zu rasch wieder abfloß. Die isolierenden Abstandshalter 11 und 12 waren in - diesem Falle dreiarmige Sterne, die eine zentrale Öffnung aufwiesen, so daß sie auf den Hochdruckschlauch 5 aufgeschoben werden konnten. Der Abstandshalter 12 wies dabei eine doppelt so große Querschnittsfläche wie der Abstandshalter 11 auf.

Es wurde ein Dekontaminationsfaktor von 300 erreicht, der nachdem die Rohrinnenwand 2 noch einmal mit warmem Wasser und Hochdruck abgespritzt (gespült) wurde, um den Faktor 10 erhöht werden konnte, so daß insgesamt ein Dekontaminationsfaktor von 3 000 erreicht wurde.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung der Innenwände von metallischen Leitungssystemen durch Elektropolieren mit Hilfe bewegter Elektroden, bei welchem der Elektrolyt in das Leitungssystem eirigefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Elektrolyten mittels Hochdruck von ca. 5 MPa oder mehr auf ein Teilstück der Wandung des Leitungssystemes aufbringt, und daß man die Kathode mit Hilfe des Hochdruckstrahis im Leitungssystem bewegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem elastischen Hochdruckschlauch (5), mit einem metallischen, als Stromleiter (6) dienenden Stabilisierungselement oder mit einer metallischen, als Stromleiter (6) dienenden Litze, der an seinem Ende (7) mit einer Hochdruckdüse (9) mit mehreren radial und winkelig zur Innenwand (2) des Leitungssystems (1) angeordneten Öffnungen (10) versehen ist, und mit einer elastischen, metallischen, um das Endstück (8) des Hochdruckschlauches (5) angeordneten und mit dem Stromleiter (6) verbundenen Elektrode (4), sowie mit mehreren, zumindest im Elektrodenbereich fest oder verschiebbar auf dem Hochdruckschlauch (5) angeordneten, isolierenden Abstandshaltern (11, 12).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode als spiralförmige Kathode (4) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) als gewendeltes Band ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Hochdruckdüse (9) eine elastische Kappe (13) und an dem der Düse abgewandten Ende der Elektrode ein Abstandshalter (12) mit einer um den Faktor größer als 1 größeren Fläche als jeweils derjenigen der (des) Abstandshalter(s) (11) innerhalb des Elektrodenbereiches, jedoch kleineren Fläche, als dem kleinsten zu durchfahrenden Querschnitt des Leitungssystems (1) entspricht, vorgesehen ist.