FI66209B - Foerfarande foer foerbaettring av korrosionsbestaendigheten for installationsroer av koppar - Google Patents

Description

χ 66209

Menetelmä kuparisten asennusputkien korroosiokestävyyden parantamiseksi. - Förfarande för förbättring av korrosions-beständigheten för installationsrör av koppar.

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä fosforides-oksidoitua kuparia olevien pehmeäksi hehkutettujen putkien korroosiokestävyyden parantamiseksi, jolloin lopullisiin mittoihinsa vedetyn, kovassa tilassa olevan putken pehmen-nyshehkutus voiteluainejäänteiden polttamiseksi suoritetaan oksidoivasssa ilmakehässä ja sen jälkeen muodostunut oksidikerros poistetaan.

Saumattomiksi vedettyjä fosforidesoksidoitua kuparia olevia putkia valmistetaan kovina tankoputkina ja erityisesti renkaiksi kierrettyjen putkien kohdalla pehmen-nyshehkutettuina ja niitä käytetään suuressa määrin kerrostalojen kylmä- ja kuumavesiputkien valmistamiseksi.

Kokemukset ovat osoittaneet, että erityisesti kylmässä, agressiivisessa putkivedessä ovat pehmeäksi hehkutetut putket tietyllä tavoin herkkiä kuoppasyöpymälle (Loch-korroosio). Tyypillinen muoto, ammattikirjallisuudessa puhutaan "tyyppi 1-koorroosiosta", ovat kuoppamaiset esiintymät putkien sisäsivulla, jotka ovat täynnä väriltään virheitä, näppylämäisiä kerrostumia emäksisiä kuparisuoloja.

Nykyään yleisesti oikeaksi myönnetyn teorian mukaisesti on putken vedossa käytetystä voiteluöljystä jääneillä hiilipitoisilla jäänteillä ratkaiseva merkitys näiden syöpymisvahinkojen muodostumisessa. Tällöin on kysymys hyvin ohuista kerroksista, joita muodostuu silloin, kun putket viimeisen vedon jälkeen pehmennyshehkutetaan noin 600°C lämpötiloissa inerttikaasussa. Tällöin kiinnittyvä voiteluöljy ei täysin haihdu. Osa krakkautuu, jolloin ennen kaikkea putken sisäosaan jää suuren hiili-pitoisuuden omaava pinta. Määrät voidaan tosin tuotantoteknisin toimenpitein pitää verraten vähäisinä, eli 2 2 66209 alle 1 mg/dm , mutta tätä pintaa ei voida kokonaan välttää. Toisaalta myös tässä suuruusluokassa riittää nykyteorian mukaisesti tämä määrä tekemään putken alttiiksi korroosiolle, esimerkiksi verrattuna kovavedettyyn putkeen, jossa vallitsee vastaavat vesiolosuhteet.

Edellä kuvattua tyyppiä olevassa, saksalaisessa hakemus-julkaisussa 2.337.022 esitetyssä menetelmässä suoritetaan pehmennyshehkutus oksidoivassa ilmakehässä ja muodostunut oksidikerros pitää poistaa peittauskäsittelyllä. Menetelmää, jossa putket saatetaan myöhemmin tapahtuvaan puhdistukseen peittausmenetelmällä, ei useista syistä voida saattaa haluttuun päämäärään. Ensinnäkin pitkien, ahtaiden putkien peittaus on hyvin monimutkaista ja kallista, koska siihen liittyy useita osavaiheita. Toiseksi siitä seuraa vaaroja tuotteelle ja ympäristölle (ympäristön likaantuminen), koska kupari puolijalometallina vaatii oksidoivia happoja (esimerkiksi salpietarihappoa) kirkkaan, puhtaan pinnan aikaansaamiseksi.

Keksinnön perustana on tarkoitus aikaansaada menetelmä, jossa erityisesti mainitut haittapuolet poistaen voidaan luotettavasti estää korroosioalttius.

Keksinnön mukaisesti tehtävä ratkaistaan siten, että pehmennyshehkutuksen yhteydessä putkien sisässä on oksi-doivat olosuhteet samalla kun putki ympäröidään ulkopuolelta suojakaasukehällä sekä että tämän jälkeen putken sisäosa saatetaan hiekkapuhalluskäsittelyyn.

On tosin jo aikaisemmin tunnettua saattaa inerttikaasussa pehmennyshehkutetut kupariputket sisäpuolelta hiekkapuhallukseen korroosionkestävyyden parantamiseksi. Tätä menetelmää on kuitenkin tähän mennessä käytetty yksinomaan lyhyisiin ja suoriin putkiin, joiden pituus on noin 5 - 10 m. Tutkimusten avulla on myös osoitettu, että tällä tavoin hiilipinnoite vähenee huomattavasti ja 3 66209 myös korroosionkestävyyttä voidaan parantaa. Tarkemmat analyysit ovat kuitenkin osoittaneet, että tällä tavoin ei ole mahdollista poistaa kokonaan sisäpinnassa olevaa hiilipinnoitetta. Tällöin esiintyy edelleen määriä, jotka ovat noin 0,1 - 0,2 mg/dm . Tämä johtuu osittain siitä, että hiilipitoinen kerros on pehmeä ja lujasti kiinnitarttuva johtuen siitä, että läsnä on vähäisiä määriä tervamaisia aineita. Hiekkapuhallusmenetelmässä on toisaalta se ominaisuus, että kuluttamisen ja hankaamisen lisäksi se myös tietyssä määrin kuluttamalla pintaa plastisesti painaa siihen kiinnitarttuvia aineita.

Keksinnön mukaisesti tämä haittapuoli vältetään suorittamalla aikaisempi hehkutuskäsittely oksidoimalla putkien sisäpuoli. Tällöin jäljelle jäävä öljy poltetaan ja kuparipinta oksidoidaan muodostamalla kuparioksidia.

Mukaan liittyvällä puhalluksella poistetaan hauras oksi-dikerros kokonaan. Näiden käsittelyvaiheiden yhdistelmä vastaa kupariputkipinnan poistamista noin 10 - 50 ^im syvyyteen. Tällä tavoin vapautettu pinta on täysin puhdas, eikä siinä ole lainkaan jälkiä kiinnittyvästä puhallus-aineksesta, joka joka tapauksessa valitaan siten, että se ei voi millään tavalla vaikuttaa vahingollisesti.

Edelleen aikaisemmin suoritettujen yritysten avulla tiedetään, että oksidoivasti hehkutetut kupariputket ovat tietyssä vedessä korroosiota kestävämpiä kuin inerttikaasuhehkutetut. Korroosiovaaran vähentämsiseksi ei tätä hehkutusmenetelmää kuitenkaan tähän mennessä käytetä, koska siihen sinänsä liittyy haittapuolia. Kuparioksidi pyrkii esiintymään hauraana okeidikerroksena, joka putkea taivutettaessa helposti särkyy ja murenee.

On selvää, että tällainen epähomogeeninen pinta on kor-roosiokemiallisesti epäedullisempi kuin metallisesti puhdas kuparipinta. Aivan yllättäen voidaan myös tällaisiin oksidoituihin putkien sisäpintoihin usein jäävät hiili-jäännökset osoittaa analyyttisesti. Aivan ilmeisesti 4 66209 kuparin hapettuminen tapahtuu nopeammin kuin hiilen hapettuminen ja hiiliosasia jää tällöin upoksiin oksidi-kerrokseen.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti syötetään putken sisään happipitoista kaasua sellainen määrä, että se riittää voiteluainejätteiden täydelliseen polttamiseen. Tällöin ei esimerkiksi riita se, että putki hehkutetaan paikoillaan pysyvällä ilmalla. Riittävää oksidointia varten on sopiva joko huuhdella putki ilmalla tai täyttää kehäksi väännetty putki hapella.

Itse hehkutus suoritetaan sopivissa lämpötiloissa 500 - 700°C.

Hiekkapuhalluskäsittely suoritetaan sopivasti 10 - 40 sekunnin aikana ja tällöin puhallusaineen raekoko valitaan välille 0,1 - 0,3 mm. Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti käytetään puhallusaineena korundia.

Keksintöä selvitetään seuraavassa lähemmin seuraavilla suoritusesimerkeillä.

Esimerkki 1

Fosforidesoksidoitua kuparia oleva, loppumittaan 15 x 1 mm / / vedetty putki, jonka pituus on 50 m, vedetään jatkuvasti ,/ vastuslämmityksellä varustetun hehkutusalueen läpi nopeu-della 50 m/min. ja kuumennetaan tällöin asteettain pehmen-nyshehkutuslämpötilaan. Hehkutusalueen lämpötila nousee 600°C:een. Tällä alueella aina siihen liittyvän jäähdytys-alueen sisääntuloon asti on putki ulkopuolelta ympäröity inerttikaasulla. Putken sisäosan läpi virtaa ilmaa vastakkaiseen suuntaan.

Heti kun putki on lähtenyt hehkutusalueelta, se liitetään hiekkapuhalluslaitteen suuttimeen ja käsitellään 20 sekunnin ajan puhalluskorundilla, jonka raekoko on 120 5 66209 (0,1 - 0,125 mm). Puhallusaine imetään pois tunnetulla tavalla putkenpäästä ja syötetään puhdistuslaitteen läpikulun jälkeen uudelleen puhalluslaitteeseen. Paine-ilmaiskulla putki lopuksi vapautetaan puha1lusainejäännöksistä .

Tällä tavoin käsitellyn putken sisäpinta on metallisesti puhdas ja ulkonäöltään himmeä. Keskimääräinen pintaepä-tasaisuussyvyys ulottuu 0,3 jjm asti. Sisäpinnassa olevan jätehiilipitoisuuden kvantitatiivinen mittaus antaa arvon alle 0,1 mg/dm eli alle analyyttisesti todettavan rajan.

Korroosiotilan määrittämiseksi mitataan myös elektrokemial-linen polarisaatiovastus. Tätä tarkoitusta varten täytetään putkenpätkä kloridipitoisella boraattipuskuriliuoksella, jonka pH on 8 ja sisään syötetään platinalanka sekä vertailuelektrodi (Kalomel-elektrodi, 3,5 n KC1). Puskuri-liuos toimii tällöin mallina vedelle, joka edistää kuoppa-rapautumista. Katodisen virrantiheys/jännitekäyrän kaarevuudesta, joka poistumisalueella on lähes suora, saadaan polarisaatiovastus. Tästä voidaan vetää johtopäätöksiä putken pinnassa olevasta vieraiden aineiden muodostamasta kerroksesta. Hyvin alhainen polarisaatiovastus on tyypillinen metallisesti puhtaalle kuparipinnalle.

2

Suoritusesimerkissä havaittiin: R = 1,5 k ohm * cm .

P

Tämä arvo vastaa käytännöllisesti katsoen peittauksella salpietarihapossa täysin puhdistetun kuparipinnan arvoa, joka mitataan arvoon jopa = 1,4 k ohm ‘ cm . Korroo-siokokeista toisaalta tiedetään, että peitattu, metallisesti puhdas putkipinta ei joudu edes aggressiivisessa tai väkevässä vedessä alttiiksi kuoppasyöpymiselle.

Mikäli sitä vastoin mitataan polarisaatiovastus pehmennys-hehkutetuilla putkilla, joita ei ole valmistettu keksinnön mukaisella menetelmällä, saadaan: 6 66209

Valmistusolosuhteet Polarissa- Hiilijäänne tiovastus R /.2 _p mg/dm k ohm * cnr

Tavanomainen menetelmä 1 hehkutettu inertti- kaasukehässä 56 0,25 2 kuten 1, tämän jäi- n keen puhallettu korundilla 5,8 0,20 3 oksidoiva hehkutus 40 0,15

Keksinnön mukainen menetelmä 4 patenttivaatimusten 1-3 ja 5-8 mukaisesti 1,5 £0,10

Huolimatta hyvin vähäisestä hiilikerrostumasta osoittaa vaihtoehto 3 korkeata polarisaatiovastusta, joka pitää käsittää merkiksi siitä, että korroosio-ominaisuudet ovat vähemmän edulliset kuin keksinnön mukaisessa menetelmässä, joka antaa hyvin alhaiset arvot sekä hiilipitoisuudelle että polarisaatiovastukselle.

Tästä taulukosta ilmenee lisäksi, että oksidoivan hehkutuksen ja hiekkapuhalluskäsittelyn yhdistelmä antaa putkeen korroosio-ominaisuuksiltaan moitteettoman sisäpinnan.

Esimerkki 2

Loppumittoihin 15 x 1 mm vedetty ja renkaaksi kierretty kupariputki, jonka pituus on 50 m, täytetään hapella ja painetaan päistä yhteen siinä määrin, että paineentasaus on jatkuvasti mahdollinen. Putki lähetetään inerttikaasun vaikutuksen alaisen ja rakenteeltaan tavanomaisen hehkutus-uunin läpi ja pehmeyshehkutetaan. Jäähdytetty pehmennys- 7 66209 hehkutettu putki on ulkopuolelta puhdas ja sisäpuolelta mustaksi oksidoitunut. Oksidoidun pinnan hiilianalyysi 2 antaa arvon noin 0,15 mg/dm .

Putki avataan sahaamalla päät ja liitetään rengasmaisena putkena hiekkapuhalluslaitteeseen. Putkea puhalletaan 20 sekuntia korundilla, jonka raekoko on 120 (0,1 -0,125 mm) ja puhalletaan tämän jälkeen puhtaaksi.

Tämän putken sisäpinta on tämän jälkeen metallisesti puhdas. Se on jonkin verran himmeä ja hieman voimakkaammin rengaskiertojen ulkopinnassa kuin sisäpinnassa johtuen keskipakoisvoimasta, joka vaikuttaa puhallusaineeseen.

Hiilipitoisuuden määritys antaa koko sisäpinnalle arvon 2 alle 0,1 mg/dm . Polarisaatiovastuksen mittaus antaa 7 tuloksen 1,1 k ohm * cm .

Claims (8)

8 66209

1. Menetelmä fosforidesoksidoitua kuparia olevien pehmen-nyshehkutettujen putkien korroosiokestävyyden parantamiseksi, jolloin loppumittaansa vedetyn, kovassa tilassa olevan putken pehmennyshehkutus voiteluainejäänteiden polttamiseksi suoritetaan oksidoivassa ilmakehässä sekä poistetaan tämän jälkeen muodostunut oksidikerros, tunnettu siitä, että pehmennyshehkutuksen aikana putken sisässä vallitsevat oksidoivat olosuhteet samalla, kun putken ulkopuoli on ympäröity suojakaasukehällä, jonka jälkeen putken sisäosa saatetaan hiekkapuhallus-käsittelyyn.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putken sisään syötetään happipitoista kaasua sellainen määrä, että kaasu riittää polttamaan täysin jäljellä olevan voiteluaineen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että putki huuhdellaan läpikotaisin ilmalla.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että renkaaksi väännetty putki täytetään hapella.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pehmennyshehkutus suoritetaan lämpötiloissa 500 - 700°C.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiekkapuhalluskäsittely suoritetaan 10 - 40 sekunnin aikana.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiekkapuhallusaineen raekoko 66209 on jopa 0,1 - 0,3 mm.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiekkapuhallusaineena käytetään korundia.