ES2336103T3 - Metodo para recubrir tubos. - Google Patents
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Abstract
Un método para recubrir la superficie interna de un tubo hecho de cobre o aleación de cobre con una capa de estaño, método de acuerdo con el cual la capa de estaño se forma mediante recubrimiento químico con estaño, y la solución de recubrimiento que se hizo circular sobre la superficie interna del tubo contiene al menos un agente de ajuste del pH en la medida en que el pH de la solución de recubrimiento < 1, una fuente de estaño para formar iones de estaño bivalentes (Sn2+) en la solución de recubrimiento, así como un agente complejante, caracterizado porque la superficie interna del tubo a recubrir se oxida y porque el recubrimiento de la superficie interna del tubo se realiza en una etapa de recubrimiento con dicha solución de recubrimiento, realizándose el método en gas protector libre de oxígeno, en el que la capa de estaño se forma a medida que la solución de recubrimiento que tiene una temperatura en el intervalo de 35 - 100ºC circula sobre la superficie interna del tubo durante menos de 30 minutos.
Description
Método para recubrir tubos.
La invención se refiere a un método de acuerdo
con la reivindicación 1, para recubrir la superficie interna de un
tubo hecho de cobre o aleación de cobre.
Se sabe que los tubos de cobre se recubren
internamente con estaño que proporciona una protección catódica
para el cobre. Se han establecido requisitos de calidad específicos
para tubos recubiertos de estaño con respecto a resistencia, pureza
y porosidad del recubrimiento. En el recubrimiento químico con
estaño, se sabe que en el proceso se distinguen dos o tres etapas
del proceso diferentes que comprenden la activación de la superficie
a recubrir, el prerrecubrimiento y la etapa de recubrimiento
propiamente dicha con el recubrimiento con estaño. En la activación
de la superficie, la superficie a recubrir se trata con ciertos
productos químicos para realizar el recubrimiento con éxito. En el
prerrecubrimiento después de la activación, la solución se compone
habitualmente de una solución ácida, en la que hay disueltos tanto
un agente complejante que participa en las reacciones de
recubrimiento, como la fuente de estaño propiamente dicha. La
función de la etapa de prerrecubrimiento es formar núcleos de
estaño sobre la superficie a recubrir. En la etapa de recubrimiento,
una capa de recubrimiento de estaño se deposita sobre los núcleos
de estaño. La verdadera etapa de recubrimiento puede realizarse en
una solución ácida o alcalina.
Se sabe que el recubrimiento químico con estaño
se realiza como una reacción de intercambio iónico, en la que se
disuelven iones de cobre del metal básico, y simultáneamente sobre
la superficie del metal básico, desde la solución de recubrimiento
de estaño se deposita una cantidad equivalente de iones de estaño en
base a la tensión entre la solución de recubrimiento de estaño y el
cobre. Una mayor cantidad de cobre disuelto en la solución con
respecto a la cantidad de estaño ralentiza la reacción de
intercambio iónico. Por consiguiente, también de acuerdo con la
cantidad de estaño depositado, la solución debe someterse de vez en
cuando a regulación de la fuente de estaño. Cuando la superficie
del metal básico está completamente recubierta, la reacción de
intercambio iónico se ralentiza y finalmente se detiene. Si el
recubrimiento con estaño se vuelve no homogéneo durante el proceso
de recubrimiento con estaño, este último da como resultado que los
iones de estaño se liberan por ejemplo al agua de uso doméstico. La
vida útil de una solución de recubrimiento con estaño puede aumentar
añadiendo los llamados estabilizantes a la solución. Se sabe bien
que el proceso de recubrimiento con estaño se realiza en dos etapas
diferentes, de modo que la solución de la primera etapa se usa
solamente para transmisión, y la solución de la segunda etapa se
usa para la acumulación de la capa de estaño.
De acuerdo con la patente EP0848084, se conoce
un método para fabricar un tubo de cobre, de acuerdo con el cual el
recubrimiento con estaño de los tubos de cobre se realiza en dos
etapas, de modo que la temperatura de la solución de recubrimiento
con estaño se eleva cuando se avanza hasta la segunda etapa de
recubrimiento con estaño.
Además, de acuerdo con el documento
US-A-5.769.129 se conocía un método
de enchapado para recubrir la superficie interna de una tubería de
aleación de cobre con Sn por medio de una solución química de
enchapado. El método de enchapado se realiza usando cloruro de
estaño (II), Tiourea y Ácido tartárico como solución de enchapado
que se hace fluir a través de una tubería de cobre. De acuerdo con
el documento EP 0 851 041 A1 se describe un método de recubrimiento
para un tubo de cobre, método que se basa en el mismo principio para
dejar que una solución química de estaño fluya a través de la
tubería. Por la presente, el método se divide en dos etapas del
método que difieren en la temperatura de la solución que se hará
circular a través de la tubería, respectivamente. Por consiguiente,
se debe comenzar con una temperatura baja en el intervalo de
35ºC-45ºC, primera etapa del método a la que le
sigue la segunda etapa, usando una temperatura entre 70ºC y 85ºC a
la máxima temperatura. Al menos, se propone alterar la temperatura
durante el proceso de enchapado para desarrollar el efecto del
proceso de doble etapa.
El objeto de la presente invención es presentar
una nueva solución que es más ventajosa que la técnica anterior para
recubrir la pared interna de un tubo hecho de cobre o aleación de
cobre con una capa de estaño, particularmente de modo que el
recubrimiento se realice en una etapa de recubrimiento.
La invención se caracteriza por lo que se expone
en la parte caracterizante de la reivindicación 1. Otras
realizaciones preferidas de la invención se caracterizan por lo que
se expone en el resto de las reivindicaciones.
Se consiguen ventajas notables mediante la
disposición de acuerdo con la invención. Por medio del método de
acuerdo con la invención, el proceso de recubrimiento con estaño de
la pared interna del tubo se hace más rápido, y la cantidad de
productos químicos usados se reduce notablemente en comparación con
el recubrimiento con estaño convencional. Por medio de la
invención, se forma una capa de estaño de acuerdo con la normativa
sobre la superficie interna de un tubo hecho de cobre o aleación de
cobre realizando el recubrimiento en una etapa de recubrimiento, de
modo que la capa de estaño se forma a medida que la solución de
recubrimiento con estaño circula sobre la superficie interna del
tubo. La una etapa de recubrimiento de acuerdo con la invención
significa que la solución de recubrimiento se hace circular hasta la
superficie interna del tubo en un extremo del tubo, y se le hace
fluir hacia fuera del otro extremo del tubo, tiempo durante el cual
se crea una capa de estaño por medio de un recubrimiento químico
con estaño de acuerdo con una reacción de intercambio iónico.
Ventajosamente, la activación de múltiples etapas de la superficie
interna del tubo, el prerrecubrimiento y el recubrimiento se
realizan para tener lugar por medio de una y la misma solución de
recubrimiento y esencialmente en una etapa de recubrimiento,
mientras que la solución de recubrimiento circula sobre la
superficie interna del tubo.
La solución de recubrimiento de acuerdo con la
invención, que se hizo circular sobre la superficie interna del
tubo, incluye al menos un agente de ajuste del pH, en la medida en
que el pH de la solución de recubrimiento < 1, una fuente de
estaño para crear iones de estaño bivalentes (Sn^{2+}) en la
solución de recubrimiento y un agente complejante. De acuerdo con
una realización de la invención, la fuente de estaño empleada es
cloruro de estaño (SnCl_{2}), y el agente complejante empleado es
tiourea (NH_{2})_{2}CS, en cuyo caso la proporción de
los contenidos de cloruro de estaño y tiourea en la solución de
recubrimiento es de 1:(1-10), preferentemente, sin
embargo, de 1:4. De acuerdo con una realización de la invención, el
agente de ajuste del pH empleado es ácido clorhídrico (HCl). La
fuente de estaño empleada puede ser, por ejemplo, sulfato de estaño
(II) o alguna otra fuente de estaño, mediante cuyo uso puede
hacerse que el ión de estaño esté presente en forma bivalente
(Sn^{2+}) en la solución de recubrimiento mencionada
anteriormente. De acuerdo con una realización de la invención, el
agente de ajuste del pH empleado es ácido sulfúrico
(H_{2}SO_{4}). El contenido de tiourea en la solución de
recubrimiento es del 2-20 por ciento en peso (% en
peso), preferentemente del 10 por ciento en peso. Cuando el
contenido de tiourea en la solución de recubrimiento es
relativamente bajo, los tubos son fáciles de limpiar después del
recubrimiento.
En una solución de recubrimiento de acuerdo con
la invención, el agente complejante participa en las reacciones de
recubrimiento con estaño como un agente complejante al menos uniendo
iones de cobre libres en dicha solución de recubrimiento. Cuando se
realiza el recubrimiento en una etapa mediante una solución de
recubrimiento de acuerdo con la invención, la superficie interna
del tubo también se limpia de posibles impurezas que se acumulan
sobre la superficie interna en tratamientos anteriores de la
superficie interna del tubo. Cuando se usa una solución de
recubrimiento de acuerdo con la invención, el uso de muchos otros
productos químicos, tales como por ejemplo estabilizantes, puede
evitarse completamente. Cuando se evita el uso de muchos otros
productos químicos, el tratamiento adicional de la solución de
recubrimiento es notablemente más barato. Además, cuando se usa una
solución de recubrimiento de acuerdo con la invención, puede
evitarse la sedimentación perjudicial de la solución a altas
temperaturas. El tiempo de la reacción de recubrimiento se acorta
notablemente a las altas temperaturas alcanzadas. Ventajosamente
también, cuando se usa una solución de recubrimiento de acuerdo con
la invención, los gastos en la solución se reducen, y el tiempo
requerido para preparar la solución sigue siendo corto en
comparación con la fabricación de soluciones de recubrimiento de
múltiples etapas. Del mismo modo, el uso de agua de aclarado que
circula entre diversas etapas puede evitarse, y puede conseguirse un
ahorro en los gastos adicionales del tratamiento de la solución.
De acuerdo con la invención, la temperatura de
la solución de recubrimiento se ajusta para que esté en el
intervalo de 35-100ºC cuando se hace circular a la
solución de recubrimiento sobre la superficie interna del tubo. Al
usar esta temperatura, sobre la superficie interna del tubo se
acumula una capa de estaño ventajosa de acuerdo con la normativa.
De acuerdo con una realización de la invención, el tubo se
precalienta antes del recubrimiento, lo que favorece aún más un
recubrimiento con éxito. El precalentamiento puede realizarse desde
fuera de los tubos o, por ejemplo, enjuagando la parte interna del
tubo con agua caliente o aire comprimido caliente. De acuerdo con
la invención, el recubrimiento circula sobre la superficie interna
del tubo durante menos de 30 minutos.
De acuerdo con la invención, el recubrimiento se
realiza en una atmósfera libre de oxígeno, de modo que la solución
de recubrimiento y el equipo de recubrimiento están aislados frente
a los efectos del oxígeno, por ejemplo disponiéndolos en gas
protector libre de oxígeno e impidiendo el acceso del oxígeno a la
solución de recubrimiento. De acuerdo con una realización de la
invención, se retira el oxígeno de la solución de recubrimiento,
por ejemplo antes del recubrimiento o durante la etapa de
recubrimiento, en cuyo caso pueden evitarse los efectos del oxígeno
contenido en los diversos ingredientes de la solución. De este modo,
se impide ventajosamente la oxidación de estaño en la solución. La
oxidación de estaño une el estaño como un componente, lo que
significa que la cantidad de iones libres de estaño en la solución
se reduce. Cuando se impide la oxidación de estaño en la solución
de recubrimiento con estaño, se mejoran la vida útil y la
resistencia de la solución. De acuerdo con la invención, por lo
tanto, el estabilizante puede sustituirse ventajosamente por
diversas realizaciones de equipo. La función del estabilizante es
impedir la oxidación de iones de estaño (Sn^{2+}) en la solución.
Después del recubrimiento, la superficie interna del tubo se limpia
de restos de la solución, por ejemplo por medio de enjuagado con
aire y agua. La superficie interna del tubo a recubrir puede
someterse o no a tratamiento. De acuerdo con una realización de la
invención, la superficie interna del tubo a recubrir se oxida, en
cuyo caso el tubo puede ser semi-duro o blando.
Ventajosamente, por medio de la solución de recubrimiento de acuerdo
con la invención, se realiza tanto decapado como recubrimiento en
la misma solución de recubrimiento. De acuerdo con una realización
de la invención, el tubo a recubrir es duro. El tubo también puede
estar decapado. El tubo a recubrir puede ser un tubo en espiral o
un tubo recto, y puede tener una longitud de incluso 1.000
metros.
La invención se describe con más detalle a
continuación en referencia a un ejemplo.
Ejemplo
El siguiente ejemplo describe un método de
acuerdo con la presente invención para recubrir un tubo hecho de
cobre con una capa de estaño. De acuerdo con el ejemplo, el tubo a
recubrir es un tubo recto, semi-duro con una
superficie interna oxidada. El recubrimiento para formar la capa de
estaño puede realizarse haciendo que la solución de recubrimiento
circule simultáneamente sobre las superficies internas de varios
tubos, o sobre un tubo cada vez. Sobre la superficie interna del
tubo, se hace circular a la solución de recubrimiento desde un
tanque de solución separado, presurizado la solución de
recubrimiento en el tubo. De acuerdo con el ejemplo, la solución de
recubrimiento contiene ácido clorhídrico (HCl) como ajuste del pH,
cloruro de estaño (SnCl_{2}) como fuente de estaño, y tiourea
((NH_{2})_{2}CS) como agente complejante. El agente de
ajuste del pH se añade a agua pura en la medida en que la acidez
(pH) en la solución de recubrimiento esté por debajo de 1, a partir
de ese momento se añade tiourea de modo que el contenido de tiourea
en la solución final de recubrimiento sea del 10 por ciento en
peso. Se añade cloruro de estaño a la solución de recubrimiento en
la medida en que la proporción de los contenidos de cloruro de
estaño y tiourea en la solución de recubrimiento sea de 1:4, es
decir la cantidad de tiourea sea 4 veces mayor que la cantidad de
cloruro de estaño. En la solución de recubrimiento, el estaño está
presente en forma iónica (Sn^{2+}). De acuerdo con el ejemplo, la
temperatura de la solución de recubrimiento es de 75ºC, cuando se
le hace circular sobre la superficie interna del tubo. El tanque de
solución y el resto del equipo están protegidos de modo que se
impida el acceso de oxígeno a la solución de recubrimiento, por
ejemplo mediante gas protector. De acuerdo con el ejemplo, el
oxígeno se retira de la solución de recubrimiento. La temperatura
de la solución de recubrimiento almacenada en el tanque de solución
se mantiene constante. Antes de hacer que la solución de
recubrimiento circule en el tubo, los tubos se enjuagan con líquido
caliente. De acuerdo con el ejemplo, la solución de recubrimiento se
hace circular en el tubo precalentado a una velocidad turbulenta.
La solución de recubrimiento circula sobre la superficie interna
del tubo durante aproximadamente 20 minutos, tiempo durante el cual
se forma una capa de estaño. La capa de estaño se desarrolla sobre
la superficie interna de acuerdo con la reacción de intercambio
iónico, de modo que el cobre metálico se disuelve de la superficie
interna del tubo a la solución de recubrimiento con estaño en
iones, y el ión de estaño contenido en la solución de recubrimiento
se deposita sobre la superficie interna del tubo, formando un
recubrimiento metálico. La capa de estaño se forma como una capa
homogénea con un grosor de aproximadamente 1-2
micrómetros. Cuando la solución de recubrimiento ha circulado desde
un extremo del tubo hasta el otro extremo, y se ha formado la capa
de estaño, el tubo se vacía de la solución de recubrimiento. Los
tubos recubiertos de estaño se limpian de restos de la solución de
recubrimiento, por ejemplo, enjuagando los tubos con agua. Cuando
sea necesario, los tubos recubiertos de estaño se secan antes de su
tratamiento adicional, tal como almacenamiento o transporte.
Para un experto en la materia, es obvio que las
diversas realizaciones de la invención no están restringidas a los
ejemplos dados anteriormente, sino que pueden variar dentro del
alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Un método para recubrir la superficie interna
de un tubo hecho de cobre o aleación de cobre con una capa de
estaño, método de acuerdo con el cual la capa de estaño se forma
mediante recubrimiento químico con estaño, y la solución de
recubrimiento que se hizo circular sobre la superficie interna del
tubo contiene al menos un agente de ajuste del pH en la medida en
que el pH de la solución de recubrimiento < 1, una fuente de
estaño para formar iones de estaño bivalentes (Sn^{2+}) en la
solución de recubrimiento, así como un agente complejante,
caracterizado porque la superficie
interna del tubo a recubrir se oxida y porque el recubrimiento de la
superficie interna del tubo se realiza en una etapa de recubrimiento
con dicha solución de recubrimiento, realizándose el método en gas
protector libre de oxígeno, en el que la capa de estaño se forma a
medida que la solución de recubrimiento que tiene una temperatura en
el intervalo de 35 - 100ºC circula sobre la superficie interna del
tubo durante menos de 30 minutos.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuente de estaño empleada es cloruro
de estaño.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el agente complejante empleado es
tiourea.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2
ó 3, caracterizado porque la proporción de los contenidos de
cloruro de estaño y tiourea en la solución de recubrimiento es de
1:(1-10).
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque la proporción de los contenidos de
cloruro de estaño y tiourea en la solución de recubrimiento es
preferentemente de 1:4.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el agente de ajuste del pH empleado es
ácido clorhídrico.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el agente de ajuste del pH empleado es
ácido sulfúrico.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la fuente de estaño empleada es sulfato
de estaño.
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 3,
4 ó 5, caracterizado porque el contenido de tiourea en la
solución de recubrimiento es del 2-20 por ciento en
peso.
10. Un método de acuerdo con la reivindicación
9, caracterizado porque el contenido de tiourea en la
solución de recubrimiento es preferentemente del 10 por ciento en
peso.
11. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo se
precalienta antes del recubrimiento.
12. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
superficie interna del tubo se limpia después del recubrimiento.
13. Un método de acuerdo con la reivindicación
1-12, caracterizado porque el tubo a recubrir
es semi-duro.
14. Un método de acuerdo con la reivindicación
1-12, caracterizado porque el tubo a recubrir
es blando.
15. Un método de acuerdo con la reivindicación
1-14, caracterizado porque el tubo a recubrir
está decapado.
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