JPH06212394A - 封入酸素を用いた炭素鋼の不動化 - Google Patents
封入酸素を用いた炭素鋼の不動化Info
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- JPH06212394A JPH06212394A JP5291477A JP29147793A JPH06212394A JP H06212394 A JPH06212394 A JP H06212394A JP 5291477 A JP5291477 A JP 5291477A JP 29147793 A JP29147793 A JP 29147793A JP H06212394 A JPH06212394 A JP H06212394A
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- oxide layer
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
- C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
- C23C8/14—Oxidising of ferrous surfaces
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 腐食を減少させそれによりチューブ内での非
凝縮性ガスの形成量を減少させる為の金属チューブの内
表面上に不動化酸化物層を形成する方法を提供するこ
と。 【構成】 本発明は金属チューブの内表面上に不動化酸
化物層を形成する方法に関するものである。チューブ及
びその付属物が清浄された後、チューブに存在するガス
が排気されそれによりチューブ内に減圧が作り出され
る。次にチューブに純粋な酸素が充填されシールされ
る。その後、チューブが加熱され、チューブの内表面上
に磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ4)等の不動化酸化物層が形成され
る。
凝縮性ガスの形成量を減少させる為の金属チューブの内
表面上に不動化酸化物層を形成する方法を提供するこ
と。 【構成】 本発明は金属チューブの内表面上に不動化酸
化物層を形成する方法に関するものである。チューブ及
びその付属物が清浄された後、チューブに存在するガス
が排気されそれによりチューブ内に減圧が作り出され
る。次にチューブに純粋な酸素が充填されシールされ
る。その後、チューブが加熱され、チューブの内表面上
に磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ4)等の不動化酸化物層が形成され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に熱パイプ内のガ
スの形成を減少させること、そして特に、熱パイプの内
表面上に不動酸化物層を提供して水素発生率を減少させ
る新規で有用な方法に関するものである。
スの形成を減少させること、そして特に、熱パイプの内
表面上に不動酸化物層を提供して水素発生率を減少させ
る新規で有用な方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】発電及び化学工業に於て熱パイプ又は熱
チューブの使用は極めて普通のことである。熱パイプの
使用は液体を互いに混合することなく液体間の熱交換を
行なうのに非常に効果的であることが証明されている。
熱交換プロセスに於ける熱パイプの連続使用に起因して
熱パイプ内部表面の腐食が発生し、その結果水素等の凝
縮できないガスの形成が起こる。それらのガスは非凝縮
性の故に熱パイプ内に蓄積する傾向があり、熱パイプの
熱交換能力を減少させ、効率及び性能を低下させる。
チューブの使用は極めて普通のことである。熱パイプの
使用は液体を互いに混合することなく液体間の熱交換を
行なうのに非常に効果的であることが証明されている。
熱交換プロセスに於ける熱パイプの連続使用に起因して
熱パイプ内部表面の腐食が発生し、その結果水素等の凝
縮できないガスの形成が起こる。それらのガスは非凝縮
性の故に熱パイプ内に蓄積する傾向があり、熱パイプの
熱交換能力を減少させ、効率及び性能を低下させる。
【０００３】熱パイプの内部表面上に酸化物層を提供す
ることにより水素等の非凝縮性ガスの形成が減少するこ
とが発見された。水素の生成は、炭素鋼が高温の脱気水
に晒された時に形成する磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ4)等の不動酸
化物層に直接関係している。水−炭素鋼熱パイプ内の水
素発生に関連する反応は以下の式に要約される： ３Ｆｅ＋４Ｈ2 Ｏ → Ｆｅ3 Ｏ4 ＋４Ｈ2
ることにより水素等の非凝縮性ガスの形成が減少するこ
とが発見された。水素の生成は、炭素鋼が高温の脱気水
に晒された時に形成する磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ4)等の不動酸
化物層に直接関係している。水−炭素鋼熱パイプ内の水
素発生に関連する反応は以下の式に要約される： ３Ｆｅ＋４Ｈ2 Ｏ → Ｆｅ3 Ｏ4 ＋４Ｈ2
【０００４】不動層が熱パイプの内部表面に生成するに
つれて非凝縮性水素ガスの発生率が減少する故に、「バ
ーン−イン」(burn-in) 方法が新しい炭素鋼／水熱パイ
プを処理し調整する為に用いられている。「バーン−イ
ン」方法は通常凡そ４１９°Ｆから５７２°Ｆの熱パイ
プに高圧の水を通すことにより行なわれる。この「バー
ン−イン」方法は非常に長い時間を要し、１６０時間に
及ぶことさえある。
つれて非凝縮性水素ガスの発生率が減少する故に、「バ
ーン−イン」(burn-in) 方法が新しい炭素鋼／水熱パイ
プを処理し調整する為に用いられている。「バーン−イ
ン」方法は通常凡そ４１９°Ｆから５７２°Ｆの熱パイ
プに高圧の水を通すことにより行なわれる。この「バー
ン−イン」方法は非常に長い時間を要し、１６０時間に
及ぶことさえある。
【０００５】スチーム、ガンブルーイング(gun bluein
g) 、及び過酸化水素等の他の処理方法も熱パイプの内
部表面に不動酸化物層を形成する為に使用されてきた。
スチーム酸化は典型的に８９０°Ｆから１０６０°Ｆの
高温で行なわれ、加えて高圧スチーム源が要求される。
ガンブルーイングには腐食性化学薬品が使用され、過酸
化水素は炭素鋼上に不動表面酸化物層を生成させるのに
余り効果的ではない。炭素鋼熱パイプの内部表面に不動
酸化物層を提供する為の幾つかの不動化方法が存在する
が、経済的であってかつ短時間で行なえる方法は未だ知
られていない。
g) 、及び過酸化水素等の他の処理方法も熱パイプの内
部表面に不動酸化物層を形成する為に使用されてきた。
スチーム酸化は典型的に８９０°Ｆから１０６０°Ｆの
高温で行なわれ、加えて高圧スチーム源が要求される。
ガンブルーイングには腐食性化学薬品が使用され、過酸
化水素は炭素鋼上に不動表面酸化物層を生成させるのに
余り効果的ではない。炭素鋼熱パイプの内部表面に不動
酸化物層を提供する為の幾つかの不動化方法が存在する
が、経済的であってかつ短時間で行なえる方法は未だ知
られていない。
【０００６】
【発明の概要】本発明は熱パイプの内部表面に磁鉄鉱酸
化物（Ｆｅ3 Ｏ4)の保護層を形成する為の方法を提供す
るものである。本発明により形成される不動磁鉄鉱層
は、炭素鋼熱パイプが高温の水に長時間晒される「バー
ン−イン」方法により得られるものと殆ど同一である。
本発明は熱パイプの内部表面に不動酸化物層を生成する
のに酸素封入方法を用い、不動酸化物層は熱パイプ内に
純粋な酸素を封入することにより形成される。
化物（Ｆｅ3 Ｏ4)の保護層を形成する為の方法を提供す
るものである。本発明により形成される不動磁鉄鉱層
は、炭素鋼熱パイプが高温の水に長時間晒される「バー
ン−イン」方法により得られるものと殆ど同一である。
本発明は熱パイプの内部表面に不動酸化物層を生成する
のに酸素封入方法を用い、不動酸化物層は熱パイプ内に
純粋な酸素を封入することにより形成される。
【０００７】本発明を特徴付ける様々な新規な特性は、
本開示の一部を為す特許請求の範囲に詳細に記載されて
いる。本発明、その操作の有益性、及びその使用により
獲得される特定の目的、のより良い理解の為に、本発明
の好ましい具体例が図説されている添付された図面が参
照される。
本開示の一部を為す特許請求の範囲に詳細に記載されて
いる。本発明、その操作の有益性、及びその使用により
獲得される特定の目的、のより良い理解の為に、本発明
の好ましい具体例が図説されている添付された図面が参
照される。
【０００８】
【発明の具体的な説明】図１及び図２を参照して、本願
具体例は、不動化処理の間に酸素１１と反応する可能性
のある油又は他の物質を除去する為に熱パイプ又はチュ
ーブ１が清浄される酸素封入不動化方法からなる。端末
キャップ及びパイプ１に関連する他のハードウェアもま
た清浄される。清浄の後、熱パイプ１は本発明の不動化
方法による処理の為に配置される。
具体例は、不動化処理の間に酸素１１と反応する可能性
のある油又は他の物質を除去する為に熱パイプ又はチュ
ーブ１が清浄される酸素封入不動化方法からなる。端末
キャップ及びパイプ１に関連する他のハードウェアもま
た清浄される。清浄の後、熱パイプ１は本発明の不動化
方法による処理の為に配置される。
【０００９】不動化方法は、熱パイプ１を、真空ポンプ
９、酸素ガス源１１、圧力ゲージ３、真空ゲージ２、及
びベントバルブ４を含有する一般的に１０で示されるマ
ニホールドに連結することからなる。マニホールド１０
及びそれに関連する部材の使用を通して、熱パイプ１は
空気及び他の所望されないガスを除去する為に真空ポン
プ９により排気される。クイックコネクトフィティング
等の他の適切なコネクターを使用することが可能であ
る。１０００ミクロンＨｇ未満の圧力になるまで排気す
ることが好ましい。
９、酸素ガス源１１、圧力ゲージ３、真空ゲージ２、及
びベントバルブ４を含有する一般的に１０で示されるマ
ニホールドに連結することからなる。マニホールド１０
及びそれに関連する部材の使用を通して、熱パイプ１は
空気及び他の所望されないガスを除去する為に真空ポン
プ９により排気される。クイックコネクトフィティング
等の他の適切なコネクターを使用することが可能であ
る。１０００ミクロンＨｇ未満の圧力になるまで排気す
ることが好ましい。
【００１０】熱パイプ１は排気の後真空ポンプ９から分
離され、僅かにプラスの圧力下、好ましくは１０８〜１
７０ｋＰａ（１〜１０ポンド／インチ2 ゲージ）で酸素
１１が充填される。熱パイプ１が酸素１１により充填さ
れた後、熱パイプ１は酸素１１から分離され、次にマニ
ホールドアセンブリ１０が取り外され、熱パイプ１内に
封入された酸素１１が抜け出すことを妨げる為に迅速に
シールされる。熱パイプ１をシールし酸素１１を封入し
た後、熱パイプ１は次に１０５０°Ｆを超えない好まし
い温度で熱処理にかけられる。熱処理の後、熱パイプ１
は排気され、作業液、つまり水が供給用に充填される。
離され、僅かにプラスの圧力下、好ましくは１０８〜１
７０ｋＰａ（１〜１０ポンド／インチ2 ゲージ）で酸素
１１が充填される。熱パイプ１が酸素１１により充填さ
れた後、熱パイプ１は酸素１１から分離され、次にマニ
ホールドアセンブリ１０が取り外され、熱パイプ１内に
封入された酸素１１が抜け出すことを妨げる為に迅速に
シールされる。熱パイプ１をシールし酸素１１を封入し
た後、熱パイプ１は次に１０５０°Ｆを超えない好まし
い温度で熱処理にかけられる。熱処理の後、熱パイプ１
は排気され、作業液、つまり水が供給用に充填される。
【００１１】熱パイプ又はチューブを不動化させる本発
明に使用される酸素封入方法は、不動表面層を用いる他
の既知の方法に比較して以下の有益性を有している。酸
素封入方法により形成される酸化物は熱パイプの稼働の
間に形成されるそれと同じタイプのものであり、それ
故、最適な保護能力を提供する。また、酸化物層は溶接
部、末端キャップ、及び充填用チューブを含む熱パイプ
チューブの全内部表面に形成させることができる。
明に使用される酸素封入方法は、不動表面層を用いる他
の既知の方法に比較して以下の有益性を有している。酸
素封入方法により形成される酸化物は熱パイプの稼働の
間に形成されるそれと同じタイプのものであり、それ
故、最適な保護能力を提供する。また、酸化物層は溶接
部、末端キャップ、及び充填用チューブを含む熱パイプ
チューブの全内部表面に形成させることができる。
【００１２】本発明は後になって除去しなければならな
いような、又は熱パイプの稼働に支障をきたすような化
学物質がないことを保証し、他の低温技術によるものと
比較して格段に厚い酸化物層を提供するものである。ス
チーム又は水を使用する場合のように高圧を使用する必
要もない。このことは熱パイプの本来の構造を保証しプ
ロセスを容易なものとする。熱パイプの内表面のみが不
動化される故に、酸化雰囲気は熱処理炉に接触すること
はなく炉に損傷を与えることはない。
いような、又は熱パイプの稼働に支障をきたすような化
学物質がないことを保証し、他の低温技術によるものと
比較して格段に厚い酸化物層を提供するものである。ス
チーム又は水を使用する場合のように高圧を使用する必
要もない。このことは熱パイプの本来の構造を保証しプ
ロセスを容易なものとする。熱パイプの内表面のみが不
動化される故に、酸化雰囲気は熱処理炉に接触すること
はなく炉に損傷を与えることはない。
【００１３】チューブ内に純粋な酸素を封入することに
より、大量の酸素を保護磁鉄鉱スケールを形成する為の
反応に使用することができる。もしチューブが封をされ
ないと、ガスが膨張しチューブの外に出て行くであろ
う。酸素の代りに空気を使用すると、これもまた熱パイ
プ／チューブとの反応に利用できる酸素がより少なくな
り、より薄い、従ってより保護力の小さい酸化物層が形
成することになる。
より、大量の酸素を保護磁鉄鉱スケールを形成する為の
反応に使用することができる。もしチューブが封をされ
ないと、ガスが膨張しチューブの外に出て行くであろ
う。酸素の代りに空気を使用すると、これもまた熱パイ
プ／チューブとの反応に利用できる酸素がより少なくな
り、より薄い、従ってより保護力の小さい酸化物層が形
成することになる。
【００１４】本発明は比較的低コストのものであり、熱
パイプの製造に使用される標準的装備を用いて行なうこ
とが可能である。本発明の特定の具体例が示され、発明
の原理の適用を説明する為に詳細に記述された一方で、
本発明をかかる原理から逸脱することなく具体化するこ
とができることは理解されるであろう。
パイプの製造に使用される標準的装備を用いて行なうこ
とが可能である。本発明の特定の具体例が示され、発明
の原理の適用を説明する為に詳細に記述された一方で、
本発明をかかる原理から逸脱することなく具体化するこ
とができることは理解されるであろう。
【図１】図１は本発明による酸素封入不動化方法を説明
する略図である。
する略図である。
【図２】図２は本発明による排気及び酸素充填(back-fi
ll) の為のバルブ及びゲージアセンブリーの略図であ
る。
ll) の為のバルブ及びゲージアセンブリーの略図であ
る。
フロントページの続き (72)発明者 ラリー・ディー・ポール アメリカ合衆国オハイオ州ノースカント ン、グルーブ・ストリート3797エヌイー (72)発明者 ニール・エヌ・カーペンター アメリカ合衆国テキサス州ケイティ、ヒド ンキャニヨン1223
Claims (9)
- 【請求項１】 腐食を減少させそれによりチューブ内で
の非凝縮性ガスの形成量を減少させる為の金属チューブ
の内表面上に不動化酸化物層を形成する方法であって；
チューブに存在するガスを排気しそれによりチューブ内
に減圧を作り出し；チューブに酸素を充填し；チューブ
内の酸素をシールし、そして；チューブの内表面上に不
動化酸化物層を形成する為にシールされたチューブを加
熱することからなる上記方法。 - 【請求項２】 チューブをシールするのに末端キャップ
が使用される請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 排気、充填、及びシール段階に先立って
チューブ及び末端キャップが清浄される請求項２記載の
方法。 - 【請求項４】 チューブに存在するガスを排気する為に
圧力を１０００ミクロンＨｇ未満に減圧する真空ポンプ
が使用される請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 １０８〜１７０ｋＰａ（１〜１０ポンド
／インチ2 ゲージ）の圧力まで酸素がチューブに充填さ
れる請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 シールされたチューブが１０５０°Ｆ未
満の温度で加熱される請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 チューブの内表面及び末端キャップに酸
化物層が形成される請求項２記載の方法。 - 【請求項８】 純粋酸素源から酸素が提供される請求項
１記載の方法。 - 【請求項９】 不動化酸化物層が形成された後に残留ガ
スがチューブから排気される請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US96860192A | 1992-10-29 | 1992-10-29 | |
| US968601 | 1992-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212394A true JPH06212394A (ja) | 1994-08-02 |
| JPH086168B2 JPH086168B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=25514486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291477A Expired - Lifetime JPH086168B2 (ja) | 1992-10-29 | 1993-10-28 | 封入酸素を用いた炭素鋼の不動化 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5489344A (ja) |
| EP (1) | EP0595582B1 (ja) |
| JP (1) | JPH086168B2 (ja) |
| AU (1) | AU651037B2 (ja) |
| BR (1) | BR9304409A (ja) |
| CA (1) | CA2109366C (ja) |
| DE (1) | DE69302253T2 (ja) |
| MX (1) | MX9306740A (ja) |
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-
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- 1993-10-25 DE DE69302253T patent/DE69302253T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-25 EP EP93308484A patent/EP0595582B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-27 CA CA002109366A patent/CA2109366C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-28 AU AU50339/93A patent/AU651037B2/en not_active Ceased
- 1993-10-28 JP JP5291477A patent/JPH086168B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-10-28 MX MX9306740A patent/MX9306740A/es not_active IP Right Cessation
- 1993-10-29 BR BR9304409A patent/BR9304409A/pt not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-08-25 US US08/296,078 patent/US5489344A/en not_active Expired - Fee Related
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