FI90136C - Pao insidan oxiderat roer och foerfarande foer tillverkning av detta - Google Patents

Description

Sisältä hapetettu putki sekä menetelmä tämän valmistami seksi 1 9 Π1 3 6 Tämän keksinnön kohteena on pistekorroosiota vas-5 tustava kuparista tai kupariseoksesta valmistettu putki, jonka sisäpinta käsittää oksidikerroksen, ja joka soveltuu erityisesti saniteettialalla käytettäväksi sekä patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä putken valmistamiseksi .

10 Kuparista tai kuparilejeeringeistä valmistettuja putkia käytetään putkijohtoina saniteettialalla, esimerkiksi kylmä- ja lämminvesijohtoina, mutta myös lauhdutti-missa ja lämmönvaihtimissa. Korroosiovaurioiden, erityisesti paikallisten pistemäisten syöpymiskohtien, välttä-15 miseksi on jo ehdotettu putkien sisäpinnalla esiintyvien, hiilivetykerrostumien muodostamiseen taipuvaisten vetoöl-jytähteiden poistamista mahdollisimman tarkkaan ennen hehkutusta rasvanpoistoaineilla, esimerkiksi orgaanisilla liuottimilla, kuten tri- tai perkloorietyleenillä.

20 Toisissa menetelmissä varaudutaan toteuttamaan hehkutus pelkistävässä kaasukehässä ja poistamaan sitten syntynyt hiilivetykalvo putkien sisäpinnoilta suihkutusai-neella. Suihkutusaine toimitetaan tällöin putkeen joko paineilman tai paineveden avulla.

25 Lopuksi tunnetaan julkaisuista DE-A-3 004 455 ja FR-A-2 500 613 sisältä hapetettu putki, joka on valmistettu kuparista tai kupariseoksesta, jossa perusmetalliin tarttuneen oksidikerroksen paksuus on 0,1 - 3 pm, ja jossa on alhainen jäännöshiilivetysisältö, joka on 0,05 mg/dm2 30 tai tämän alle. Nämä ominaisuudet saavutetaan siten, että putken rasvanpoistamisen jälkeen suoritetaan lämpökäsittely happipitoisessa ympäristössä, joka voi muodostua esimerkiksi happea, heliumia ja argonia sisältävästä kaasu-seoksesta. Hapettavassa ympäristössä tapahtuvaan lämpökä-35 sittelyyn, erityisesti jos tämä tapahtuu muuttumattomissa 2 9Π136 olosuhteissa, liittyy kuitenkin se vaara, että oksidiker-rokset tarttuvat huonosti, niiden paksuus kasvaa tai että niistä tulee huokoisia, jolloin myöskään korroosiovaiku-tuksilta ei voida välttyä. Tämän lisäksi on todennäköistä, 5 että DE-julkaisun A 3 004 455 mukaisen putken, jonka ok-sidikerroksen paksuus on 1 pm, työstön yhteydessä, kuten esimerkiksi putken taivutuksen yhteydessä, ilmenee oksidi-kerroksen halkeamista tai irtoamista.

Samankaltaisia ongelmia ilmenee, jos putkia on ha-10 pettävissä olosuhteissa suoritetun lämpökäsittelyn jälkeen vielä puolikovan tilan aikaansaamiseksi työstettävä poikkileikkausta pienentävästi. Muovausvoimat johtavat silloin myös sisäpinnalle muodostuneen oksidikerroksen säröilyyn ja suomuiluun. Irronneet oksidit voivat sitten 15 aiheuttaa häiriöitä asennettujen yksittäisten aggregaattien sisällä.

Keksinnön perustana on ollut päämäärä tarjota käytettäviksi sisäpuolelta hapetettuja, kuparista tai kupa-rilejeeringeistä valmistettuja putkia, joilla on erityisen 20 hyvä kestävyys pistemäistä syöpymistä vastaan ja joiden sisäpinnalla esiintyvät oksidit eivät aiheuta epäedullisen muodostumisensa tai irtoamisensa kautta negatiivisia vaikutuksia putkien korroosionkestävyyteen tai asennetun laitteiston toimintavarmuuteen.

25 Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella putkella, jolle on tunnusomaista, että perusmetalliin kiinnittyneen olennaisesti kuparioksidikiteistä muodostuvan oksidikerroksen paksuus on 0,01 - 0,09 pm, ja että ensi sijassa (1, 1, 1)-orientoituneen rakenteen omaavien 30 kuparioksidikiteiden maksimiraekoko on 0,05 pm. Keksinnön edulliset lisämuodot ilmenevät jäljempänä esitetyistä epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-4.

Edullisesta menetelmästä sisältä hapetetun putken valmistamiseksi saa käsityksen patenttivaatimuksen 5 tun-35 nusmerkkiosan perusteella. Tällä menetelmällä valmistettu- 11 3 9Π136 jen putkien, joissa on hapetettu sisäpinta, kuparioksidi-kerroksen paksuus on tällöin edullisesti 0,03 pm:stä vajaaseen 0,1 pm:iin. Menetelmän avulla on mahdollista säätää lähes jokainen arvo erittäin tarkasti ilmoitettujen 5 rajojen sisään menetelmäparametrejä muuttamalla. Tuotannon ammattilainen siirtyy silloin paikan päälle määräämään kulloinkin hehkutuskäsittelyssä käytettävät olosuhteet, erityisesti hapettavissa olosuhteissa tapahtuvan hehkutus-käsittelyn kestoajan samoin kuin siinä tarvittavan kaasu-10 seoksen koostumuksen ja paineen. Putkien tuottamiseksi taloudellisesti sekä tasaisen oksidipäällysteen muodostamiseksi putkien sisäpinnalle välttämätön menetelmän tunnusmerkki on hehkutuskäsittelyn toteuttaminen läpisyötöl-lä, ts. jatkuvatoimisena prosessina.

15 Tutkimuksissa havaittiin yllättäen, että alan am mattilaisten tähänastisen käsityksen vastaisesti jo hyvin ohuet oksidikerrokset putkien sisäpinnalla takaavat riittävän suojan pistesyöpymistä vastaan erittäin syövyttävissäkin vesissä. Senkään jälkeen, kun poikkileikkausta on 20 muutettu jopa 20 %, tai voimakkaiden jopa 180°:n taivutusten jälkeen ei ilmene korroosiokäyttäytyrnisen heikkenemistä.

Se, esiintyykö putkien sisäpinnan oksidikerrokses-sa säröjen tai suomuilun aiheuttamia vikoja, on todetta-25 vissa helposti paljain silmin. Näitä tutkimuksia varten putket halkaistiin pituussuunnassa, kun niiden muotoa oli sitä ennen muutettu esimerkiksi jopa 180 °C:n kulmaan taivuttamalla. Oksidikerroksen katsotaan silloin olevan kiin-. ni pohjametallissa, kun putkien sisäpinnassa ei muodon 30 muutoksen jälkeen ilmene mitään merkkejä säröjen tai suomuilun aiheuttamasta vioittumisesta.

Pohjametallin pinnalla olevan oksidikerroksen tarkastelu rasterielektronimikroskoopin avulla on osoittanut, että kuparioksidikiteiden raekoko ei ylitä arvoa 0,05 pm. 35 Oksidikerroksen visuaaliselle kuvalle on päinvastoin kuin 4 9 Π 1 3 6 aikaisemmin tutkittujen putkien sisäpintojen tapauksissa ominaista homogeeninen pinta. Oksidikerroksella on vaaleanpunainen väri ja suuri heijastuskyky valon osuessa siihen. Lisäksi voitiin todeta, että oksidikerroksen ki-5 teet koostuvat Cu20:sta (kupriitista) ja niillä on edul lisesti orientoitunut (1,1,1)-rakenne. 10000-kertaisesti suurennetussa kuvassa näkyy putken sisäpinnassa kiinni oleva Cu20-kerros, jolloin on erotettavissa erityisesti kerroksen äärimmäisen tasainen pinta tai pinnan vähäinen 10 karheus.

Tähän saakka on oletettu, että oksidikerroksen paksuuden ja putkien sisäpinnan jäännöshiilivetysisällön välillä on olemassa suora yhteys: Mitä ohuempi oksidiker-ros muodostuu, sitä pienempi on myös jäännöshiilivetypi-15 toisuus. Jäännöshiilivetysisällön alentaminen pienemmäksi kuin 0,03 mg/dm2 on tähän saakka kyllä ollut saavutettavissa ainoastaan erittäin työläällä rasvan poistolla putkien sisäpinnasta ennen hehkuttamista hapettavissa olosuhteissa. Itse hapettava hehkutus on täytynyt silloin to-20 teuttaa kaasukehässä, joka on sisältänyt noin 85 % heliumista ja argonista koostuvaa jalokaasuseosta.

Keksinnön mukaiset sisältä hapetetut putket osoittavat nyt, että jäännöshiilivetysisällön ei ole välttämättä tarpeen olla pienempi tai yhtä suuri kuin 0,05 mg/dm2 25 korroosiovaurioiden välttämiseksi. Olennaista on pikemmin kin hapetuksen tasaisuus ja hapetuskerroksen paksuus, jolloin kerrospaksuus on pienempi kuin 0,2 pm, edullisesti pienempi kuin 0,1 pm.

Keksinnön mukaisten putkien, joissa on hapetettu 30 sisäpinta, valmistamiseksi pyöreäprofiilisten kupariput kien, esimerkiksi fosforideoksidoidusta kuparista valmistettujen putkien, sisäpinnasta poistettiin ensin rasva jollakin menetelmällä, kuten esimerkiksi menetelmällä, jota kuvataan DE-hakemusjulkaisussa 3 207 135. Putkien 35 sisäpinnalla jäljellä ollut rasvamäärä oli ennen hapetta-

II

5 90136 vaa hehkutusta alle 0,4 mg/dm2. Päistään toinen toisensa alapuolelle kaasua läpäisevillä liitoskappaleilla liitettyjen kupariputkien kutakin yksittäistä putkipituutta hehkutettiin jatkuvalla syötöllä vastus- ja induktiokuumen-5 nuksen avulla 600 - 700 °C:n lämpötilassa, jolloin putkien sisälle johdettiin tarkasti säädeltyä kaasuseosta. Putkien sisällä vallitseva kaasukehää säädettiin arvojen 50 ja 220 m/min välille määrättävissä olevan syöttönopeuden ja putkien poikkileikkauksen mukaan. Kaasuseos sisältää edulli-10 sesti noin 5-15 tilavuus-% happea ja 85 - 95 tilavuus-% inerttiä kaasua, esimerkiksi hinnaltaan edullista typpikaasua. Lämpötilan ja läpikulkuhehkutuksen nopeuden sekä kaasukehän happipitoisuuden jatkuvalla säätelyllä kyettiin kuparioksidikerros säätämään erittäin tasaiseksi kerroksen 15 paksuuden ollessa vaadittujen rajojen sisällä.

Monien tehtyjen kokeiden tuloksena on todettu, että pohjametalliin kiinnittyneen kuparioksidin edulliset kerrospaksuudet olivat pääasiallisesti 0,03 pm:n ja 0,09 pm:n välillä. Nämä ohuet kuparioksidipäällysteet pysyvät 20 täydellisesti kiinni myös silloin, kun kupariputken poikkileikkausta pienennettiin jopa 20 % tai putkea taivutettiin jopa 180°. Suomuilua tai säröjä ei ollut havaittavissa oksidikerroksessa muodon muutoksen jälkeen paljain silmin eikä mikroskoopilla 40-kertaista suurennusta käy-25 tettäessä.

Kuparioksidien hyvällä tarttuvuudella on erityistä merkitystä myös siinä tapauksessa, että tarkoituksena on valmistaa puolikovia kupariputkia. Putkien tilan säätämiseksi "puolikovaksi" pehmeäksi hehkutettujen kupariputkien 30 poikkileikkausta on nimittäin pienennettävä, jolloin niitä vedetään esimerkiksi niin, että niiden läpimitta pienenee 18 mmrstä 15 mm:iin. Kovaksi vedetyt kupariputket muovataan tavallisesti haluttuun lopulliseen kokoonsa, ilman että vetovaiheiden väliin sijoitetaan uudelleenkiteytys- 35 hehkutuksia. Ohuen kuparioksidilisäyksen muodostamiseksi putkien sisäpinnalle putkia kuumennetaan sitten lyhyesti noin 250 °C:n lämpötilassa niin, että mekaaniset ominaisuudet eivät heikkene.

Claims (6)

6 ^0136

1. Pistekorroosiota vastustava kuparista tai kupa-riseoksesta valmistettu putki, jonka sisäpinta käsittää 5 oksidikerroksen, ja joka soveltuu erityisesti saniteetti-alalla käytettäväksi, tunnettu siitä, että perusmetalliin kiinnittyneen olennaisesti kuparioksidikiteistä muodostuvan oksidikerroksen paksuus on 0,01 - 0,09 pm, ja että ensi sijassa (1, 1, 1)-orientoituneen rakenteen omaa-10 vien kuparioksidikiteiden maksimiraekoko on 0,05 pm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen korroosiota vastustava putki, tunnettu siitä, että se on viimeisen muovausvaiheen jälkeen pehmeäksi hehkutetussa tilassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pistekorroosiota 15 vastustava putki, tunnettu siitä, että se on puolikovassa tilassa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pistekorroosiota vastustava putki, tunnettu siitä, että se on kovaksi vedetyssä tilassa.

5. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mu kaisen sisältä hapetetun putken valmistamiseksi, tunnettu siitä, että se sisältää seuraavat vaiheet: rasvan poiston liuottimena, jatkuvan hehkutuskäsittelyn noin 600 - 730 °C:n 25 lämpötilassa läpikulkunopeudella 50 - 220 m/min, jolloin putken läpimitan ja läpikulkuhehkutuksen nopeuden mukaan luodaan hehkutuskaasuympäristö, joka sisältää 1-25 tila-vuus-%, edullisesti noin 5-15 tilavuus-%, happea ja 75 -99 tilavuus-%, edullisesti noin 85 - 95 tilavuus-%, typ-30 peä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaisen sisältä hapetetun putken käyttö, pistesyöpymättömänä asennus-putkena, jonka jäännöshiilivetysisältö on 0,05 - 0,15 mg/ dm2 ja jossa oksidikerroksen paksuus on 0,03 - 0,09 pm. 11 35 7 90130