ES2868239T3

ES2868239T3 - Método para hacer un alambre de acero inoxidable no magnético y un alambre de blindaje para cables de energía

Info

Publication number: ES2868239T3
Application number: ES12798776T
Authority: ES
Inventors: Flip Verhoeven; David Hejcman; Geert Lagae; Peter Gogola
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: EP2812457B1; WO2013117270A1; LT2812457T; DK2812457T3; HRP20210818T1; US20150017473A1; PT2812457T; US9997278B2; CY1124614T1; CN104066863A; EP2812457A1; PL2812457T3

Abstract

Un proceso para una galvanización por inmersión en caliente de un alambre de acero inoxidable no magnético para cables de energía submarinos para transmitir energía eléctrica, que comprende las etapas: (a) desengrasar el alambre en un baño desengrasante; (b) enjuagar el alambre; (c) activar la superficie del alambre mediante uno o más decapados, reducción atmosférica y limpieza con plasma; (d) electrodepositar el alambre con níquel, o electrodepositar el alambre con zinc y/o aleación de zinc, o transferir el alambre a un baño de zinc por inmersión en caliente y/o un baño de aleación de zinc bajo la protección de una atmósfera inerte y/o de reducción antes de que se forme posteriormente un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc sobre el mismo de manera que la superficie del alambre forme una buena adhesión con un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc formado posteriormente, en el que la capa de níquel electrodepositado tiene un peso de revestimiento de 20-60 g/m2 y la capa electrogalvanizada tiene un peso de revestimiento de 10-50 g/m2; (e) sumergir el alambre en un baño de zinc y/o un baño de aleación de zinc para formar un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc sobre el mismo, en el que el espesor del revestimiento galvanizado varía entre 20 g/m2 hasta 600 g/m2; y (f) enfriar el alambre.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para hacer un alambre de acero inoxidable no magnético y un alambre de blindaje para cables de energía Campo técnico

La invención se refiere a un método para fabricar un alambre de acero inoxidable no magnético y a su uso, por ejemplo, en un método para fabricar un alambre de blindaje para un cable de energía submarino trifásico para transmitir energía eléctrica.

Antecedentes de la técnica

La electricidad es una parte esencial de la vida moderna. La transmisión de energía eléctrica es la transferencia masiva de energía eléctrica, desde plantas generadoras de energía hasta subestaciones eléctricas ubicadas cerca de centros de demanda. Las líneas de transmisión utilizan principalmente corriente alterna (CA) trifásica de alta tensión. La electricidad se transmite a altas tensiones (110 kV o más) para reducir la pérdida de energía en la transmisión a larga distancia. La energía generalmente se transmite a través de líneas eléctricas aéreas. La transmisión de energía subterránea tiene un coste significativamente más alto y mayores limitaciones operativas, pero a veces se usa en áreas urbanas o ubicaciones sensibles. Más recientemente, los cables de energía submarinos brindan la posibilidad de suministrar energía a pequeñas islas o plataformas de producción en alta mar sin su propia producción de electricidad. Por otro lado, los cables de energía submarinos también brindan la posibilidad de llevar a tierra electricidad producida en alta mar (viento, olas, corrientes marinas...) hacia tierra firme.

Estos cables de energía son normalmente cables blindados de alambre de acero. En la figura 1 se muestra una construcción típica de cable blindado de alambre de acero 10. Un conductor 12 normalmente está hecho de cobre trenzado plano. Un aislamiento 14, tal como hecho de polietileno reticulado (XLPE), tiene buena resistencia al agua y excelentes propiedades aislantes. El aislamiento 14 en los cables asegura que los conductores y otras sustancias metálicas no entren en contacto entre sí. Una base 16, tal como hecha de cloruro de polivinilo (PVC), se utiliza para proporcionar un límite protector entre las capas interior y exterior del cable. Un blindaje 18, tal como hecho de alambres de acero, proporciona protección mecánica, especialmente proporciona protección contra impactos externos. De manera adicional, los alambres de blindaje 18 pueden aliviar la tensión durante la instalación y así evitar que los conductores de cobre se alarguen. Una posible vaina 19, tal como hecha de PVC negro, mantiene todos los componentes del cable juntos y proporciona protección adicional contra cargas externas.

La solicitud de patente CN101950619A divulga una estructura de blindaje para un cable submarino de alta tensión. La estructura de blindaje es una capa de blindaje mixta en forma anular y está hecha de alambres de cobre redondos y alambres de acero inoxidable no magnéticos. Los alambres de cobre redondos y los alambres de acero inoxidable no magnéticos están dispuestos en alternancia. Sin embargo, debido a la aplicación de dos materiales, el proceso de producción se vuelve complejo. Asimismo, el uso de cobre encarece bastante esta estructura de blindaje.

La publicación de patente US4169426A divulga un alambre de acero inoxidable austenítico recubierto de zinc por inmersión en caliente. Asimismo, divulga la preparación del alambre revestido anterior. El documento de patente WO2005/075697-A describe alambres de acero galvanizado con una capa intermedia que contiene níquel para evitar que se absorba hidrógeno. El documento JPH 04221098-A divulga un método para producir un material de acero inoxidable galvanizado en el que el prerrevestimiento de níquel se trata con hidrógeno para activar la superficie antes de sumergirlo en el baño de galvanización.

Como alternativa, es posible utilizar simplemente alambres de acero para construir la estructura de blindaje de los cables de energía. Dado que el entorno de aplicación de estos cables contiene humedad, se desea cierta protección contra la corrosión para estos cables y se aplican aceros inoxidables como alambres de blindaje. Sin embargo, cuando el entorno de aplicación es muy corrosivo, especialmente para cables submarinos porque el cable (núcleo) se calienta y la resistencia a la corrosión en el agua de mar de las aleaciones tradicionales de acero inoxidable se degrada fuertemente con el aumento de temperatura, la protección contra la corrosión de los cables de energía se vuelve crucial. Por lo tanto, se considera que los alambres de acero inoxidable con capa galvanizada como capa resistente a la corrosión se utilizan como alambres de blindaje, en particular para cables de energía submarinos.

Sin embargo, mediante un proceso de galvanizado convencional, la capa galvanizada revestida no suele adherirse firmemente al alambre de acero inoxidable. Por lo tanto, la capa galvanizada se lamina fácilmente y se desprende del alambre de acero de blindaje bajo fuerzas externas. Por lo tanto, se produce un fallo en la protección contra la corrosión y limita la vida útil del cable de energía.

Divulgación de la invención

Un objeto de la presente invención es superar los problemas de la técnica anterior.

Otro objeto de la presente invención es producir un alambre de acero inoxidable no magnético que tenga una buena adhesión con el revestimiento resistente a la corrosión anterior.

Otro objeto más de la presente invención es aplicar este alambre de acero inoxidable no magnético con revestimiento adherente resistente a la corrosión en una estructura de blindaje de cables de energía.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de blindaje de alambre de acero no magnético para minimizar la pérdida magnética de los cables de energía.

El acero inoxidable se diferencia del acero al carbono por la cantidad de cromo presente. El acero al carbono sin protección se oxida fácilmente cuando se expone al aire y a la humedad. Los aceros inoxidables contienen suficiente cromo (con un mínimo de 10,5 % en peso) para formar una película pasiva de óxido rico en cromo, lo que evita una mayor corrosión de la superficie y bloquea la propagación de la corrosión a la estructura interna del metal. Una clase básica de acero inoxidable tiene una estructura 'ferrítica' y es magnética. Se forma a partir de la adición de cromo y se puede endurecer mediante la adición de carbono (haciéndolos 'martensíticos'). Sin embargo, la presente invención está relacionada con el acero inoxidable no magnético, que es 'austenítico'. El acero inoxidable no magnético tiene un contenido de cromo deseado y, además, también se añaden níquel, manganeso, junto con otros elementos de aleación. Es la adición de elementos "formadores de austenita" (Ni, Mn, ...) que modifica la microestructura del acero y lo vuelve no magnético. El acero inoxidable no magnético también contiene otros componentes que le dan al acero inoxidable austenítico propiedades superiores para diferentes aplicaciones.

Aunque el acero inoxidable tiene una protección contra la corrosión debido al óxido de cromo formado instantáneamente, esto no es suficiente para algunas aplicaciones en entornos hostiles, tal como aplicación submarina. Por lo tanto, una capa resistente a la corrosión, en particular, una capa galvanizada, se aplica sobre alambre de acero inoxidable para fortalecer aún más su protección contra la corrosión.

Se proporciona un alambre de acero inoxidable no magnético, que comprende un revestimiento resistente a la corrosión en su superficie. La superficie del acero inoxidable no magnético se trata previamente para que esté suficientemente libre de óxidos y, por lo tanto, forme una buena adhesión con el revestimiento resistente a la corrosión anterior.

Se encuentra que el óxido de cromo, que contribuye a la propiedad 'inoxidable' del acero inoxidable, es perjudicial para la adhesión con el revestimiento resistente a la corrosión anterior. Sin embargo, el óxido de cromo se forma instantáneamente en la superficie del acero inoxidable tan pronto como la superficie se expone al aire, ya que el acero inoxidable contiene un mínimo de 10,5 % en peso de cromo. Por lo tanto, en procesos convencionales, cierta cantidad de óxido de cromo se presenta en la superficie de los alambres de acero inoxidable antes de que se recubra la capa resistente a la corrosión. En la presente invención, el término 'suficientemente libre de óxidos' refleja que se toma un pretratamiento adicional y específico para evitar que la superficie activada de los alambres de acero inoxidable se contamine con oxígeno después de que se active la superficie, en particular, después de eliminar el óxido, por decapado, limpieza por plasma y/o reducción de atmósfera y antes de que se forme el revestimiento resistente a la corrosión anterior. Debido a que la aparición de óxidos, especialmente óxido de cromo, es limitada en la superficie, la adhesión del revestimiento resistente a la corrosión anterior al alambre de acero inoxidable es buena.

Preferentemente, dicho revestimiento resistente a la corrosión es una capa de zinc o aleación de zinc por inmersión en caliente.

En el contexto de la presente invención, el tratamiento previo implementado en los alambres de acero inoxidable no magnéticos incluye uno o más de los siguientes escenarios: la superficie del alambre de acero inoxidable no magnético se trata previamente por galvanoplastia de níquel; la superficie del alambre de acero inoxidable no magnético se trata previamente mediante galvanoplastia de zinc o aleación de zinc; el alambre de acero inoxidable no magnético se trata previamente manteniéndolo en una atmósfera inerte y/o reductora antes de que se forme sobre él el revestimiento resistente a la corrosión. Todos estos posibles tratamientos previos tienen como objetivo bloquear la superficie activada de la contaminación por aire u oxígeno, y así evitar la aparición de óxidos en la superficie activada. Por lo tanto, estos tratamientos previos ayudan a la superficie del alambre de acero inoxidable no magnético a formar una buena adhesión con el revestimiento resistente a la corrosión formado posteriormente.

Los documentos JP4221098A y JP4221053A divulgan una producción de material de acero inoxidable galvanizado. En contraste con los alambres de acero inoxidable no magnéticos de la presente solicitud, estas dos patentes se refieren a una placa o tira de acero y no se refieren a un material no magnético.

Un alambre de acero inoxidable no magnético preferido de la presente invención tiene un diámetro redondo que varía entre 1,0 mm y 10,0 mm.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para la galvanización en caliente de un alambre de acero inoxidable, que comprende las etapas:

(a) desengrasar el alambre en un baño desengrasante;

(b) enjuagar el alambre;

(c) activar la superficie del alambre mediante uno o más decapados, reducción atmosférica y limpieza con plasma; (d) electrodepositar el alambre con níquel, o electrodepositar el alambre con zinc y/o aleación de zinc, o transferir el alambre a un baño de zinc por inmersión en caliente y/o un baño de aleación de zinc bajo la protección de una atmósfera inerte y/o de reducción antes de que se forme posteriormente un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc sobre el mismo de manera que la superficie del alambre forme una buena adhesión con un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc formado posteriormente, en el que la capa de níquel electrodepositado tiene un peso de revestimiento de 20-60 g/m2 y la capa electrogalvanizada tiene un peso de revestimiento de 10-50 g/m2;

(e) sumergir el alambre en un baño de zinc y/o un baño de aleación de zinc para formar un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc sobre el mismo, en el que el espesor del revestimiento galvanizado varía entre 20 g/m2 hasta 600 g/m2; y

(f) enfriar el alambre.

La activación de la superficie del alambre incluye uno o más de decapado, reducción atmosférica y limpieza con plasma. Cuando la superficie del alambre se activa por decapado, comprende además una etapa de flujo después del decapado. Preferentemente, el alambre de acero inoxidable está protegido por una atmósfera inerte y/o reductora en la etapa de decapado y/o fundente. Cuando la superficie del alambre se activa por reducción atmosférica, el alambre se calienta preferentemente a una temperatura que varía entre 400 °C y 900 °C.

En el presente documento, la limpieza con plasma incluye limpieza con aspiración y plasma atmosférico. En la limpieza por plasma al vacío, el alambre está encerrado en un tubo de baja presión (vacío). Dentro del tubo o alrededor del alambre, los iones se activan por la alta tensión entre el alambre y el tubo, tal como uno cualquiera o más de Ar+, N2+, He+ y H2+, como plasma para eliminar el óxido de cromo en la superficie del alambre. Un efecto adicional de la limpieza con plasma al vacío proporciona un recocido concomitante en el alambre de acero. En la limpieza con plasma atmosférico, se aplica una pistola de iones dentro del tubo donde realmente no se necesita vacío. Los iones activados se generan en la pistola y se colocan sobre la superficie del alambre como agente limpiador.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un uso del alambre de acero inoxidable no magnético como alambre de blindaje para un cable de energía para transmitir energía eléctrica.

En el presente documento, los cables de energía incluyen cables de alta tensión, de media tensión y de baja tensión. Los niveles de tensión comunes que se usan en tensión media a alta hoy, por ejemplo, para el cableado en campo de parques eólicos marinos, son 33 kV para cableado en campo y 150 kV para cables de exportación. Este puede evolucionar hacia 66 y 220 kV, respectivamente. Los cables de energía de alta tensión también pueden extenderse a 280, 320 o 380 kV si las tecnologías de aislamiento lo permiten. Dado que las pérdidas magnéticas también pueden ocurrir a niveles de tensión baja, los alambres de acero blindados no magnéticos también son adecuados para los cables de baja tensión.

Por otro lado, los cables de energía blindados con los alambres de acero inoxidable no magnéticos según la invención pueden transmitir energía eléctrica que tiene diferentes frecuencias. Por ejemplo, puede transmitir la frecuencia de transmisión de energía de CA estándar, que es 50 Hz en Europa y 60 Hz en América del Norte y del Sur. Asimismo, el cable de energía también se puede aplicar en sistemas de transmisión que utilizan 17 Hz, por ejemplo, ferrocarriles alemanes u otras frecuencias.

El cable de energía según la invención es un cable de energía submarino trifásico.

De acuerdo con la presente invención, el alambre de acero inoxidable no magnético se enrolla alrededor de al menos parte del cable de energía.

Preferentemente, el cable de energía tiene al menos una capa de blindaje anular hecha de alambres de acero inoxidable no magnéticos.

La aplicación de los alambres de acero inoxidable no magnéticos de la invención como alambres de blindaje para cables submarinos prolonga sustancialmente la vida útil de los cables de energía porque el revestimiento resistente a la corrosión se adhiere firmemente a los alambres de blindaje y proporciona suficiente protección contra la corrosión. De forma simultánea, la propiedad 'no magnética' de los alambres de acero inoxidable según la invención reduce efectivamente la pérdida de energía de los cables de energía.

En cables de energía trifásicos, la suma de las corrientes individuales que fluyen a través de los tres conductores es, en circunstancias ideales, igual a cero. Esto significa que no se necesita un conductor de retorno de corriente específico. Si por una razón u otra, tal como la producción o el consumo asimétrico de energía, la suma no es perfectamente cero, la corriente de retorno puede fluir perfectamente a través del blindaje de alambre de acero convencional y/o la barrera de bloqueo de agua que generalmente están hechos de plomo o aleación de plomo, y algunas veces de cobre o aluminio.

Por otro lado, incluso si la suma de las corrientes trifásicas es cero o cercana a cero, esto no se aplica necesariamente al campo magnético: visto desde una gran distancia, como a 10 metros o más del cable, los campos magnéticos de los tres conductores se compensan entre sí, produciendo allí una radiación de campo magnético muy baja. Pero como el alambre de blindaje se aplica normalmente muy cerca de los conductores individuales, tenemos que tener en cuenta que los campos magnéticos irradiados por los tres conductores individuales no se compensan completamente entre sí allí mismo. Esto significa que la fuerza del campo magnético fluctuante en el blindaje es bastante alta, lo que conduce a importantes pérdidas en el blindaje: pérdidas por histéresis y pérdidas por corrientes parásitas, por lo que a 50 Hz la histéresis representa aproximadamente el 90 % de las pérdidas magnéticas y las corrientes parásitas no superan el 10 %. A frecuencias más altas, las pérdidas por corrientes parásitas ganan importancia con respecto a la histéresis (a 400 Hz ambos componentes tienen más o menos el mismo tamaño, pero 400 Hz normalmente no se utilizan para la transmisión de energía). Los materiales de blindaje no magnéticos normalmente eliminan completamente las pérdidas por histéresis y reducen considerablemente las pérdidas por corrientes parásitas, en comparación con el acero al carbono.

Un cable de energía típico (AC, 150 kV, trifásico) de 50 km de longitud consume aproximadamente el 1,5 % de la energía transportada a través del mismo. La mayor parte de la energía se pierde en los conductores del núcleo, debido a su resistencia óhmica (pérdida de energía = resistencia x corriente2). Las pérdidas magnéticas son típicamente entre el 15 y el 30 % de las pérdidas totales del cable y pueden eliminarse casi en un 100 % mediante el uso de alambre de blindaje no magnético, ya que no se produce el efecto de histéresis explicado anteriormente.

En una realización particular de un cable de energía según la invención y desde un punto de vista general, es ventajoso combinar tanto alambre de blindaje magnético como alambre de blindaje no magnético. Esta combinación se puede realizar tanto en una configuración en serie como en una configuración en paralelo.

En cuanto a la configuración en serie, esto significa que a lo largo del cable de energía, una parte comprende alambre de blindaje magnético y otra parte, diferente de y siguiendo una parte, comprende alambre de blindaje no magnético. La parte con el cable de blindaje no magnético se puede utilizar para lugares donde es difícil enfriar el cable de energía, por ejemplo, en puertos donde el cable de energía se puede enterrar profundamente. La parte con el alambre de blindaje no magnético también se puede utilizar en lugares donde el cable de energía tiene que transportar las mayores potencias eléctricas, por ejemplo, en las uniones de varios otros cables de energía.

En relación con la configuración en paralelo, una capa de blindaje que comprende tanto alambres no magnéticos como alambres magnéticos ya reduce considerablemente las pérdidas magnéticas en un cable. Bien puede ser que esta opción sea aún más rentable que elegir un blindaje 100 % amagnético, debido a las implicaciones de costes de los alambres amagnéticos. Una realización preferible a este respecto es combinar alambres de acero inoxidable no magnéticos revestidos con zinc junto con alambres de acero magnéticos de bajo carbono revestidos con zinc. Como ambos están revestidos de zinc, uno no sufrirá particularmente por la vecindad o adyacencia del otro en el ambiente marino corrosivo. Un ejemplo de esta realización proporciona una capa de blindaje donde un alambre de acero inoxidable no magnético se alterna con un alambre magnético.

Un alambre de acero con bajo contenido de carbono tiene una composición de acero en la que el contenido de carbono varía entre 0,02 % en peso y 0,20 % en peso, el contenido de silicio varía entre 0,05 % en peso y 0,25 % en peso, el contenido de cromo es inferior al 0,08 % en peso, el contenido de cobre es inferior al 0,25 % en peso, el contenido de manganeso varía entre 0,10 % en peso y 0,50 % en peso, el contenido de molibdeno es inferior al 0,030 % en peso, el contenido de nitrógeno es inferior al 0,015 % en peso, el contenido de níquel es inferior al 0,10 % en peso, el contenido de fósforo es inferior al 0,05 % en peso, el contenido de azufre es inferior al 0,05 % en peso.

La presencia de alambres magnéticos en la capa de blindaje de un cable de energía tiene la ventaja adicional de ser detectable en cuanto a la ubicación del cable de energía.

Breve descripción de las figuras en los dibujos

La invención se entenderá mejor con referencia a la descripción detallada cuando se considere junto con los ejemplos no limitantes y los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un cable de energía de alta tensión según la técnica anterior.

La figura 2 es una sección transversal de un alambre de acero inoxidable no magnético según el primer aspecto de la invención.

La figura 3 es una sección transversal de un cable de energía trifásico que tiene alambres de blindaje.

Modo(s) de realización de la invención

La figura 2 es una sección transversal de un alambre de acero inoxidable no magnético revestido 20. El alambre de acero inoxidable no magnético 22 está cubierto por una capa adherente prerrevestida 24 y un revestimiento resistente a la corrosión 26.

Ejemplo 1

Un alambre de acero, referencia AISI 202, de un diámetro de 1,9 mm se trata según una primera realización del proceso.

La composición (en porcentaje en peso) de la varilla de alambre es la siguiente: C inferior a 0,08; Si inferior a 0,75; Mn que varía entre 6,6 y 8; P inferior a 0,045; S inferior a 0,015; N inferior a 0,15; Cr que varía entre 15 a 17; Ni que varía entre 3,5 a 5; Cu inferior a 2; y el resto es Fe.

El alambre de acero se procesa continuamente en una o más líneas según las capacidades del sitio de producción. Este alambre de acero se desengrasa primero en un baño desengrasante (que contiene ácido fosfórico) entre 30 °C y 80 °C durante unos segundos. Se proporciona un generador ultrasónico en el baño para ayudar al desengrasado. Como alternativa, el alambre de acero se puede desengrasar primero en un baño desengrasante alcalino (que contiene NaOH) entre 30 °C y 80 °C durante unos segundos. Se aplica asistencia eléctrica en el baño para ayudar al desengrasado.

A esto le sigue un etapa de decapado, en la que el alambre de acero se sumerge en un baño de decapado (que contiene 100-500 g/l de ácido sulfúrico) entre 20 °C y 30 °C para eliminar el óxido de cromo formado instantáneamente. A esto le sigue otro decapado sucesivo que se lleva a cabo sumergiendo el alambre de acero en un baño de decapado (que contiene 100-500 g/l de ácido sulfúrico) a 20 °C a 30 °C durante un breve período de tiempo para eliminar aún más el óxido de cromo en la superficie del alambre de acero. Todos los etapas de decapado pueden ser asistidos por corriente eléctrica para lograr una activación suficiente.

Después de este segundo etapa de decapado, el alambre de acero se sumerge inmediatamente en un baño de electrólisis (que contiene 10-100 g/l de sulfato de zinc) entre 20 °C y 40 °C durante decenas a cientos de segundos. El alambre de acero está electrodepositado previamente con zinc y/o aleación de zinc. Para electrogalvanizar, se aplica una carga eléctrica sobre el alambre de acero, que atrae los iones de zinc para unirse a la superficie. En el presente ejemplo, la capa electrogalvanizada tiene un peso de capa de 10-50 g/m2 Durante este etapa, el alambre está funcionando a una velocidad en el rango de 20 a 100 m/min, de manera preferente, aproximadamente a una velocidad de 30 m/min. Luego, el alambre de acero se enjuaga con agua y se elimina el exceso de agua.

El alambre de acero electrodepositado se trata además en un baño de fundente. La temperatura del baño de fundente se mantiene entre 50 °C y 90 °C, preferentemente a 70 °C. Después, se elimina el exceso de fundente. Posteriormente, el alambre de acero se sumerge en un baño de galvanización mantenido a una temperatura de 400 °C a 500 °C. En la presente solicitud, un revestimiento formado en la superficie del alambre de acero inoxidable mediante un proceso de galvanización es zinc y/o aleación de zinc. El espesor del revestimiento galvanizado varía entre 20 g/m2 hasta 600 g/m2, por ejemplo, que van desde 50 g/m2 hasta 300 g/m2. Un revestimiento de zinc y aluminio tiene una mejor resistencia a la corrosión general que el zinc. En contraste con el zinc, el revestimiento de zinc-aluminio es más resistente a la temperatura. Todavía en contraste con el zinc, no hay descamación con la aleación de zinc y aluminio cuando se expone a altas temperaturas. Un revestimiento de zinc y aluminio puede tener un contenido de aluminio que varía de 2 % en peso a 23 % en peso, por ejemplo, en el intervalo del 2 % en peso al 12 % en peso, o, por ejemplo, en el intervalo del 5 % en peso al 10 % en peso. Una composición preferible se encuentra alrededor de la posición eutectoide: aluminio alrededor del 5 % en peso. El revestimiento de aleación de zinc puede tener además un agente humectante tal como lantano o cerio en una cantidad inferior al 0,1 % en peso de la aleación de zinc. El resto del revestimiento es zinc e impurezas inevitables. Otra composición preferible contiene aproximadamente un 10 % en peso de aluminio. Esta mayor cantidad de aluminio proporciona una mejor protección contra la corrosión que la composición eutectoide con aproximadamente 5 % en peso de aluminio. Pueden añadirse otros elementos como silicio y magnesio al revestimiento de zinc y aluminio. Más preferentemente, con el fin de optimizar la resistencia a la corrosión, una buena aleación particular comprende de 2 % en peso a 10 % en peso de aluminio y de 0,2 % en peso a 3,0 % en peso de magnesio, siendo el resto zinc.

Después de la galvanización por inmersión en caliente, se puede usar un limpiador mediante anudado o por chorro para controlar el espesor del revestimiento. Luego, el alambre se enfría al aire o preferentemente con la ayuda de agua. Se forma un revestimiento continuo, uniforme, libre de huecos. En la tabla 1 se resumen varios ensayos de galvanizado en caliente después de un pre-electrogalvanizado y con diferentes espesores de revestimiento final.

Tabla 1 Ensayos de galvanizado en caliente después de un pre-electrogalvanizado.

Ejemplo 2

Un alambre de acero, referencia AISI 202, de un diámetro de 1,9 mm se trata según una segunda realización del proceso.

Este alambre de acero se desengrasa primero en un baño desengrasante ácido con la ayuda de un generador de ultrasonidos o se desengrasa en un baño desengrasante alcalino con asistencia eléctrica. El alambre de acero se continúa con una etapa de decapado, en el que el alambre de acero se sumerge en un baño de decapado (que contiene 100-500 g/l de ácido sulfúrico) entre 20 °C y 30 °C durante unos segundos para eliminar el óxido de cromo formado instantáneamente. A esto le sigue b; otro decapado sucesivo realizado sumergiendo el alambre de acero en un baño de decapado (que contiene 100-500 g/l de ácido sulfúrico) a 20 °C a 30 °C durante un tiempo muy corto para eliminar adicionalmente y suficientemente el óxido de cromo en la superficie del alambre de acero.

Después de la segunda etapa de decapado, el alambre de acero se recubre inmediatamente con una solución de sulfamato de níquel (que contiene 50-100 g/l) entre 20 °C y 60 °C. Luego, el alambre de acero se sumerge en un baño de electrólisis (que contiene 50-100 g/l de sulfamato de níquel) entre 20 °C y 60 °C durante varios minutos. Para eletrodepositar níquel, se aplica una carga eléctrica sobre el alambre de acero, que atrae los iones de níquel para unirse a la superficie. En este ejemplo, la capa de níquel electrodepositado tiene: peso de capa de 20-60 g/m2 Durante este etapa, el alambre está funcionando a una velocidad en el intervalo de 20 a 100 m/min, preferentemente aproximadamente a una velocidad de 3 (m/min. Después, el alambre de acero se enjuaga con agua y se elimina el exceso de agua.

El alambre de acero con un revestimiento de níquel electrodepositado previamente en la superficie se trata adicionalmente, por ejemplo, en un baño de fundente de zinc y cloruro de amonio y se sumerge en un baño de galvanización, similar al ejemplo 1. Después de limpiar y enfriar con chorro o mediante anudado, se formó un revestimiento continuo, uniforme, libre de huecos en la superficie del alambre de acero. En la tabla 2 se resumen varios ensayos de electrodepositado en caliente después de un revestimiento de níquel electrodepositado previamente y con diferentes espesores de revestimiento final.

Tabla 2 Ensayos de galvanizado en caliente después de un revestimiento de níquel electrodepositado previamente.

Ejemplo 3

Un alambre de acero, referencia AISI 202, de un diámetro de 1,9 mm, 6 mm, 7 mm y 8 mm se tratan respectivamente de acuerdo con una tercera realización del proceso.

El alambre de acero se desengrasa primero y luego se decapara en una solución ácida. Estos procesos son similares a los de los ejemplos 1 y 2.

Después del proceso de decapado, el alambre de acero se enjuaga en un baño de enjuague de agua corriente.

En este ejemplo, después de eliminar el exceso de agua, los alambres se transfieren aún más bajo la protección del tubo lleno con un gas de reducción calentado o una mezcla de gas de argón, nitrógeno y/o hidrógeno al baño de galvanización. Preferentemente, los alambres se calientan a 400 °C a 900 °C en el tubo antes del baño de galvanización.

Los etapas posteriores en este ejemplo son similares a las etapas ilustradas en los ejemplos 1 y 2 anteriores.

Como comparación, los ensayos de galvanizado también se realizan mediante un proceso convencional, es decir, los alambres de acero no están electrodepositados previamente o no hay protección de atmósfera inerte durante el proceso de galvanizado. Las pruebas de envoltura se realizan en los productos finales para probar la adherencia de los recubrimientos con alambres de acero. Los alambres de acero revestidos con una etapa de pretratamiento como en los ejemplos ilustrados anteriormente muestran una muy buena calidad de superficie: no hay microfisuras ni deslaminación. Mientras que los alambres de acero, que no están electrodepositados previamente o no hay protección de atmósfera inerte durante el proceso de galvanizado, presentan una mala calidad superficial y algunos recubrimientos se deslaminan o se desprenden.

Como precaución, aunque alambres de acero, referencia AISI 202, de un diámetro de 1,9, 6, 7 y 8 mm se utilizan como medio producto en los ejemplos, también se puede aplicar en la invención alambre de acero de otro grado o alambre de acero con un diámetro mayor/menor. Cabe señalar que se puede aplicar un trefilado adicional después del galvanizado dependiendo de la aplicación si se desea mejorar la resistencia a la tracción de los alambres de acero revestidos.

La figura 3 representa una sección transversal de un cable de energía submarino trifásico blindado con los alambres de acero inoxidable no magnéticos de la presente invención.

El cable de energía submarino trifásico 30 se muestra en la ilustración. Incluye un conductor de cobre desnudo trenzado compacto 31, seguido de una protección conductor semiconductor 32. Se aplica una protección de aislamiento 33 para asegurar que los conductores no entren en contacto entre sí. Los conductores aislados están cableados junto con los rellenos 34 mediante una cinta adhesiva, seguida de una vaina de aleación de plomo 35. Debido a las severas demandas ambientales impuestas a los cables submarinos, la vaina de aleación de plomo 35 se necesita a menudo debido a su compresibilidad, flexibilidad y resistencia a la humedad y a la corrosión. La vaina 35 está normalmente cubierta por una capa exterior 37 que comprende una chaqueta de polietileno (PE) o cloruro de polivinilo (PVC). Esta construcción está blindada por la capa de blindaje de alambre de acero 38. Los alambres de acero utilizados aquí son de acuerdo con la invención, es decir, son alambres de acero inoxidable no magnéticos con una capa galvanizada adherente para una fuerte protección contra la corrosión. Una vaina exterior 39, tal como de PVC o polietileno reticulado (XLPE) o una combinación de capas de PVC y XLPE, se aplica preferentemente fuera de la capa de blindaje 38.

Lista de números de referencia

10 cable blindado de alambre de acero

12 conductor

14 aislamiento

16 base

18 blindaje

19 vaina

20 alambre de acero inoxidable no magnético

20 recubierto

22 alambre de acero inoxidable no magnético

24 capa adherente revestida previamente

26 revestimiento resistente a la corrosión

30 cable de alimentación

31 conductor de cobre

32 protección del conductor semiconductor

33 protección de aislamiento

34 rellenos

35 vaina de aleación de plomo

37 capa exterior

38 capa de blindaje de alambre de acero

39 vaina exterior

Ċ

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para una galvanización por inmersión en caliente de un alambre de acero inoxidable no magnético para cables de energía submarinos para transmitir energía eléctrica, que comprende las etapas:

(a) desengrasar el alambre en un baño desengrasante;

(b) enjuagar el alambre;

(f) enfriar el alambre.

2. Un proceso para una galvanización por inmersión en caliente de un alambre de acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en la etapa (c) cuando la superficie del alambre se activa por decapado, comprende además una etapa de flujo después del decapado.

3. Un proceso para una galvanización por inmersión en caliente de un alambre de acero inoxidable de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en la etapa (c) cuando la superficie del alambre es activada por reducción atmosférica, el alambre se calienta a una temperatura que varía entre 400 °C y 900 °C.

4. Uso de un alambre de acero inoxidable no magnético como alambre de blindaje para un cable de energía submarino trifásico para transmitir energía eléctrica,

- en el que dicho alambre de acero inoxidable no magnético se enrolla alrededor de al menos parte de dicho cable de energía,

- en el que dicho alambre de acero inoxidable no magnético tiene un revestimiento de zinc y/o aleación de zinc por inmersión en caliente en la superficie del alambre de acero inoxidable no magnético, el espesor del revestimiento galvanizado oscila entre 20 g/m2 hasta 600 g/m2; y

- en el que una capa intermedia de níquel electrodepositado está presente entre el alambre de acero inoxidable no magnético y dicho revestimiento de zinc y/o aleación de zinc por inmersión en caliente, o dicha superficie del alambre de acero inoxidable no magnético se trata mediante un pretratamiento de galvanoplastia con zinc y/o aleación de zinc, en el que la capa de níquel electrodepositado tiene un peso de revestimiento de 20-60 g/m2 y la capa electrogalvanizada tiene un peso de revestimiento de 10-50 g/m2,o

dicha superficie del acero inoxidable no magnético se trata mediante un pretratamiento de ser mantenida en atmósfera inerte y/o de reducción antes de que se forme sobre ella el revestimiento resistente a la corrosión,

de manera que dicho alambre de acero inoxidable no magnético forme una buena adhesión con dicho revestimiento de zinc y/o aleación de zinc por inmersión en caliente.

5. Uso de un alambre de acero inoxidable no magnético de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicho alambre de acero inoxidable no magnético tiene un diámetro redondo que varía entre 1,0 mm y 10,0 mm.

6. Uso de un alambre de acero inoxidable no magnético de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que dicho cable de energía es un cable de alta tensión de más de 110 kV.

7. Uso de un alambre de acero inoxidable no magnético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicho cable de energía tiene al menos una capa de blindaje anular hecha de dichos alambres de acero inoxidable no magnéticos.