KR20140010435A - 튜브들의 내부에 코팅들을 도포하기 위한 프로세스들 및 디바이스들 - Google Patents

튜브들의 내부에 코팅들을 도포하기 위한 프로세스들 및 디바이스들 Download PDF

Info

Publication number
KR20140010435A
KR20140010435A KR1020137026464A KR20137026464A KR20140010435A KR 20140010435 A KR20140010435 A KR 20140010435A KR 1020137026464 A KR1020137026464 A KR 1020137026464A KR 20137026464 A KR20137026464 A KR 20137026464A KR 20140010435 A KR20140010435 A KR 20140010435A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tube
coating liquid
coating
smoothing member
thickness
Prior art date
Application number
KR1020137026464A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102162871B1 (ko
Inventor
홀리-브루스 해밀턴
앤드류 베르예론
블레인 클랫워씨
팀 스토다드
Original Assignee
오토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드 filed Critical 오토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드
Publication of KR20140010435A publication Critical patent/KR20140010435A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102162871B1 publication Critical patent/KR102162871B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C7/00—Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work
    • B05C7/06—Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work by devices moving in contact with the work
    • B05C7/08—Apparatus specially designed for applying liquid or other fluent material to the inside of hollow work by devices moving in contact with the work for applying liquids or other fluent materials to the inside of tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/22—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/06—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00 specially designed for treating the inside of hollow bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/021—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the surface of an elongated body, e.g. a wire, a tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/18—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material only one side of the work coming into contact with the liquid or other fluent material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/22—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes
    • B05D7/222—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to internal surfaces, e.g. of tubes of pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/16—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders
    • F16L55/162—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe
    • F16L55/164—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a sealing fluid being introduced in the pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
    • F16L58/14—Coatings characterised by the materials used by ceramic or vitreous materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/14—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
    • G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
    • G21C3/04—Constructional details
    • G21C3/16—Details of the construction within the casing
    • G21C3/20—Details of the construction within the casing with coating on fuel or on inside of casing; with non-active interlayer between casing and active material with multiple casings or multiple active layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/40—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface
    • B05D1/42—Distributing applied liquids or other fluent materials by members moving relatively to surface by non-rotary members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

튜브들(10)의 내부에 코팅들(14)을 도포하는데 유용한 프로세스들 및 디바이스들이 설명된다. 이러한 프로세스들(40, 400)은 코팅액(coating fluid)(18)의 층을 튜브(10)의 내부 표면(16)에 도포하는 단계 및 내부 표면(16)으로부터 거리를 두고 평활화 부재(smoothing member)(22)를 튜브(10)를 통해 통과시키는 단계를 포함한다. 코팅액(18)의 층이 코팅(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)와 상관된 미리 결정된 습도막(wet film) 두께(Twf)와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가질 수 있도록, 코팅액(18)의 점도(viscosity)가 선택될 수 있다. 평활화 부재(22)와 내부 표면(16) 사이의 거리는 미리 결정된 습도막 두께(Twf)에 대체로 대응할 수 있다. 평활화 부재(22)는 코팅액(18)을 평활화할 수 있으며, 내부 표면(16)으로부터 습도막 두께(Twf)를 초과하는 코팅액(18)을 제거할 수 있다.

Description

튜브들의 내부에 코팅들을 도포하기 위한 프로세스들 및 디바이스들{PROCESSES AND DEVICES FOR APPLYING COATINGS TO THE INTERIOR OF TUBES}
본 발명은 전반적으로 코팅들의 도포에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 튜브들의 내부 표면들에 코팅을 도포하는 것에 관한 것이다.
내부적 코팅을 갖는 튜브들이 산업 및 상업 애플리케이션들에서 광범위하게 사용된다. 코팅들은 다양한 목적들을 지원하며, 예를 들어, 튜브의 구조적 완전성(structural integrity)을 손상시킬 수 있는, 높은 온도, 압력, 또는 화학적인 부식성 조건들 하에서 튜브 재료에 대한 부식 방지를 제공하기 위해 사용된다. 코팅들은 또한 가혹한 조건들을 겪는 튜브들의 내마모성(wear resistance)을 개선하고, 그에 따라 이러한 튜브들의 동작 수명을 증가시킨다.
핵 애플리케이션(nuclear application)에 있어, 내부의 흑연-기반 코팅(graphite-based coating)들을 갖는 연료 튜브 쉬스(sheath)들은 연료의 성능을 향상시킨다. 캐나다형 중수로(CANDU®(CANada Deuterium Uranium) reactor)에 있어, 우라늄 펠릿 연료(Uranium pellet fuel)가 흑연으로 미리-코팅된 Zircaloy™ 쉬스 튜빙 내로 로딩된다. 흑연 코팅은 흑연 코팅을 생성하기 위하여 후에 건조되는 흑연 현탁액(graphite suspension)(즉, 슬러리(slurry))으로 쉬스들을 사전-코팅함으로써 생성된다.
내부적 코팅들을 갖는 튜브들을 마련하는 다양한 방법들이 설명되어 왔다. 일반적으로 이용되는 일 방법이 스프레이 코팅이며, 여기에서 스프레이 장치가 튜브의 내부를 따라 진행되며, 코팅 재료가 스프레이에 의해 튜브의 내부 표면에 전달된다. 튜브들은 또한, 튜브 내부에 코팅 재료를 도포하고, 튜브를 수평 자세에 위치시키며, 튜브의 내부 표면 상에 비교적 균일한 코팅을 생성하기 위해 튜브를 롤링(rolling)함으로써 코팅될 수 있다. 코팅들을, 예를 들어, 용액들, 현탁액들/슬러리들, 및 유화액(emulsion)들로서 도포될 수 있다. 많은 코팅들이 도포 후 건조를 요구하며, 이는 대기 조건(ambient condition)들에서 달성되거나, 또는 습식 코팅을 가스 스트림, 진공, 증가된 온도, 또는 이들의 조합에 노출함으로써 달성될 수 있다. 일부 코팅들을 또한, 코팅의 희망되는 특성들을 달성하기 위해 또는 코팅 재료가 튜브에 접착되는 것을 보장하기 위해, 일반적으로 상승된 온도를 수반하는 후속 경화(curing)를 요구한다.
설치된 파이프라인들 내부를 통과하도록 개조된 피그(pig)들 또는 플러그들이, 오일, 가스, 및 다른 유체 도관들의 내부를 재-포장(re-surface)하는데 유용할 수 있다는 것이 알려져 있다. 단순한 총알-형태의 피그들로부터, 튜브를 통해 진행할 때 회전하는 나선형으로 구성된 디바이스들(US 4,425,385), 이격된 환형 링들을 갖는 피그들(US 4,069,535), 및 브러쉬들을 갖는 피그들(US 5,326,400)을 포함하는 더 복잡한 설계들에 이르는, 공지된 상이한 유형들의 피그들이 존재한다. 사용시, 유체(fluid)가 연장된 파이프의 개방 단부(open end)에 제공되고, 피그가 파이프의 동일한 단부에 삽입되며, 피그가 파이프를 통해 나아가게 된다. 일부 피그들은, 피그가 파이프를 통해 나아가도록 하기 위해, 또한 피그가 파이프의 내부 표면에 밀봉적으로 계합(engage)되도록 하기 위해, 피그의 후단에 주입된 압축된 가스 또는 작동 유체(hydraulic fluid)와 같은 가압된 유체를 사용하여 진행될 수 있다. 피그들은 또한 파이프라인 산업에서, 열 또는 유체 손실을 감소시키고 그리고 파이프의 완전성 및 수명을 개선하기 위하여, 사용중인 파이프라인들의 내부 표면을 디-스케일링(de-scale)하고 청소하는데 사용된다.
'플러드 코팅(flood coating)'으로서 알려진 튜브 코팅의 일 방법은 튜브를 코팅액으로 채우는 단계를 포함하며, 코팅액은 그 뒤 중력에 의해 튜브로부터 빼내진다(drain). 낮은 점도의 코팅액들이 약 10 마이크론의 두께보다 작은 얇은 코팅 층을 제공하기 위해 이러한 프로세스들과 함께 사용된다. 플러드 코팅 방법에 있어, 낮은 점도의 코팅액은 균일한 코팅 표면을 제공하기 위해 요구되다. 이러한 방법에 의해 형성된 코팅들은 흔히 튜브의 상부로부터 하부로 코팅의 두께가 증가하는 변화도(gradient)를 갖는다. 플러드 코팅을 사용하여 전체적인 코팅 두께를 증가시키기 위해, 코팅 층이 건조된 후 추가적인 플러드 코팅이 도포될 수 있다. 그러나, 적지 않은 코팅들 후, 코팅 층은 더 이상 증가될 수 없는 최대 두께에 도달한다. 이는 코팅액이 이전에 증착된 코팅 층(들)을 용해하기 시작한다는 것에 기인한다. 또한, 희망되는 최종 코팅 두께에 도달하기 위한 코팅 층들의 복수의 도포는 시간이 소모되고, 힘들며, 그에 따라 비용이 많이 든다.
따라서 튜브들의 내부 표면들에 대한 코팅들의 도포에 있어 개선이 바람직하다.
다양한 측면들에 있어, 예를 들어, 본 발명은 튜브들의 내부에 대한 코팅들의 도포에 사용되기 위한 프로세스들, 디바이스들 및 키트(kit)들을 설명한다.
따라서, 일 측면에 있어, 본 발명은 튜브의 내부 표면의 적어도 일부에 희망되는 최종 두께의 코팅을 도포하는데 사용하기 위한 프로세스를 설명한다. 프로세스는: 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분에 코팅액의 층을 도포하는 단계로서, 상기 코팅액은, 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 미리 결정된 습도막(wet film) 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도를 가지는, 단계; 및 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분에 대하여 이격된 관계로, 그리고 이로부터 최소 거리에서, 평활화 부재(smoothing member)를 상기 튜브를 통해 통과시키는 단계로서, 상기 최소 거리는 대체로 상기 습도막 두께에 대응하며, 상기 평활화 부재는 상기 코팅액을 평활화하고, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분으로부터 상기 습도막 두께를 초과하는 코팅액을 제거하도록 구성된, 단계를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어, 본 발명은 핵 연료 쉬스(nuclear fuel sheath)의 내부 표면에 희망되는 최종 두께의 코팅을 도포하는데 사용하기 위한 프로세스를 설명한다. 프로세스는: 상기 쉬스의 상기 내부 표면에 코팅액의 층을 도포하는 단계로서, 상기 코팅액은, 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도를 가지는, 단계; 및 평활화 부재와 상기 쉬스의 상기 내부 표면 사이에 최소 분리 거리를 대체로 유지하면서 상기 쉬스의 내부 캐비티(cavity)를 통해 상기 평활화 부재를 통과시키는 단계로서, 상기 최소 분리 거리는 대체로 상기 습도막 두께에 대응하며, 상기 평활화 부재는 상기 코팅액을 평활화하고, 상기 쉬스의 상기 내부 표면으로부터 상기 습도막 두께를 초과하는 코팅액을 제거하도록 구성된, 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 다양한 실시예들에 있어, 튜브(들) 및/또는 쉬스(들) 또는 상기 튜브(들) 및/또는 쉬스(들)의 적어도 일 부분이 상기 평활화 부재의 상기 통과 전에 대체로 똑바로 선(upright)(예를 들어, 대체로 수직의) 방향으로 지지될 수 있다. 따라서, 상기 튜브/쉬스의 내부 캐비티를 통한 상기 평활화 부재의 상기 통과는 상기 평활화 부재가 중력의 영향하에 자유 낙하하게 하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어, 본 발명은 튜브의 내부 표면의 적어도 일 부분에 코팅을 도포하는데 사용하기 위한 프로세스를 설명한다. 프로세스는: 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분에 코팅액의 층을 도포하는 단계로서, 코팅의 상기 층은 희망되는 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지는, 단계; 및 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분에 대하여 이격된 관계로, 그리고 이로부터 최소 거리에서, 평활화 부재를 상기 튜브를 통해 통과시키는 단계로서, 상기 최소 거리는 대체로 코팅액의 상기 층의 상기 습도막 두께에 대응하며, 상기 평활화 부재는 상기 코팅액을 평활화하고, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분으로부터 상기 습도막 두께를 초과하는 코팅액을 제거하도록 구성된, 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어, 본 발명은 미리 결정된 단면 치수를 갖는 튜브의 내부 표면에 희망되는 최종 두께의 코팅을 도포하는데 사용하기 위한 키트를 설명한다. 키트는: 상기 튜브의 상기 내부 표면의 도포를 위한 코팅액으로서, 상기 코팅액은 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 갖는 코팅액의 층을 생성하도록 적응(adapt)된, 상기 코팅액; 및 상기 튜브의 상기 내부 표면과 평활화 부재 사이에 최소 분리 거리를 대체로 유지하면서 상기 튜브를 통해 통과되도록 구성된 평활화 부재로서, 상기 최소 분리 거리 상기 코팅액의 상기 습도막 두께에 대체로 대응하는, 상기 평활화 부재를 포함할 수 있다.
본 출원의 주제의 이러한 그리고 다른 측면들의 상세한 내용들이 이하에 포함된 도면들 및 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
첨부된 도면에 대한 참조가 지금부터 이루어진다.
도 1은 코팅에 적합한 내부 표면을 갖는 튜브의 사시도이다;
도 2는 도 1의 튜브의 내부 표면에 도포된 코팅을 갖는 도 1의 선(2-2)을 따른 도 1의 튜브의 부분적이고, 확대된 횡 단면을 도시한다;
도 3a는 코팅액으로 튜브가 채워진 도 1의 선(3-3)을 따른 도 1의 튜브의 종 단면을 도시한다;
도 3b는 코팅액 중 일부가 튜브로부터 빼내진 도 1의 선(3-3)을 따른 도 1의 튜브의 종 단면을 도시한다;
도 3c는 코팅액의 평활화 동안의 도 1의 선(3-3)을 따른 도 1의 튜브의 종 단면을 도시한다;
도 4a는 일 실시예에 따른 튜브의 내부 표면을 코팅하기 위한 프로세스들을 예시하는 순서도이다;
도 4b는 다른 실시예에 따른 튜브의 내부 표면을 코팅하기 위한 프로세스들을 예시하는 순서도이다;
도 5는 코팅 두께의 측정을 위한 코팅된 튜브의 섹션화(sectioning)를 위해 선택된 위치들을 도시한다; 및
도 6은 코팅된 튜브 상에서 수행된 스크래치 테스트의 결과들을 도시한다.
다양한 실시예들의 측면들이 도면들에 대한 참조를 통해 설명된다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 프로세스들 및 디바이스들과 함께 사용하기에 적합할 수 있는 튜브(10)를 도시한다. 튜브(10)는, 예를 들어, 산업적, 상업적, 화학적 및/또는 핵 애플리케이션들과 같은 다양한 애플리케이션들에 사용하기에 적합한 임의의 유형의 튜브일 수 있다. 튜브(10)는 전반적으로 환형의 단면을 가질 수 있는 내부 캐비티(cavity)(12)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 비-환형적인 및/또는 다른 프로파일(profile)들과 같은 다른 단면 프로파일들의 내부 캐비티들을 갖는 튜브들이 또한 본 명세서에서 설명되는 프로세스들 및 디바이스들과 함께 사용하기에 적합할 수 있다는 것이 자명해 질 것이다.
튜브(10)는, 예를 들어, 캐나다형 중수로들(CANDU®(CANada Deuterium Uranium) reactor)에서와 같은 핵 애플리케이션들에서 일반적으로 사용되는 우라늄 펠릿 연료(Uranium pellet fuel)를 받도록(receive) 적응(adapt)된 핵 연료 쉬스를 포함할 수 있다. 따라서, 튜브(10)는, 예를 들어, Zircaloy™와 같은 이러한 애플리케이션들에 일반적으로 사용되는 임의의 재료(들)로 만들어질 수 있다. 애플리케이션 및 튜브(10)가 겪게 될 수 있는 조건들에 따라, 튜브(10)의 내부가 튜브(10)의 특성들 및 그에 따른 튜브의 성능을 개선하는 하나 이상의 코팅(들)을 내포(contain)하는 것이 바람직할 수 있다. 핵 연료의 쉬스의 경우에 있어, 튜브(10)의 내부가 코팅을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 코팅은 예를 들어 흑연-기반 코팅(graphite-based coating)과 같은 세라믹 코팅을 포함할 수 있다.
도 2는 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 도포된(applied) 예시적인 코팅(들)(14)을 갖는 도 1의 선(2-2)을 따른 도 1의 튜브(10)의 부분적이고, 확대된 횡 단면을 도시한다. 코팅(들)(14)은 대체로 튜브(10)의 전체 내부 표면(들)(16)에 도포될 수 있으며, 또는, 대안적으로, 내부 표면(들)(16)의 적어도 일 부분에 도포될 수 있다. 코팅(들)(14)은 도 2에 예시된 바와 같은 희망되는 최종 두께(Tf)를 가질 수 있다. 최종 두께(Tf)는 경화(curing) 및/또는 건조 후 코팅(들)(14)의 희망되는 두께에 대응할 수 있다. 최종 두께(Tf)는 코팅(들)(14)에 대해 요구되는 희망되는 최소 두께에 대응할 수 있다. 핵 애플리케이션들에 있어, 내부적인 흑연-기반 코팅들을 갖는 연료 쉬스들은 핵 연료의 성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 흑연 코팅(들)은, 희망되는 최종 두께(Tf)의 흑연 코팅을 생성하기 위해 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 도포되고, 그 이후 건조될 수 있는 흑연 슬러리(slurry)로 튜브(10)(예를 들어, 쉬스)를 프리-코팅함(pre-coating)으로써 달성될 수 있다.
도 3a 내지 3c 각각은 튜브(10)의 확대된 종 단면을 도시하며 및 튜브(10)의 내부 표면(들)의 적어도 일 부분에 희망되는 최종 두께(Tf)의 코팅(들)(14)의 도포에 사용하기 위한 프로세스를 개략적으로 예시한다. 도 3a는 코팅액(들)(18)이 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 도포될 수 있도록, 코팅액(들)(18)으로 거의 채워진 튜브(10)를 도시한다. 튜브(10)는 도면부호 17로 개략적으로 도시된 적합한 지지 수단에 의해 지지될 수 있다. 지지부(17)는, 예를 들어, 뷰렛 홀더(burette holder), 튜브 랙(rack) 및/또는 다른 적합한 구조를 포함할 수 있다. 적합한 스토퍼(stopper)(19)가 튜브(10)를 코팅액(들)(18)으로 채우는 동안 튜브(10)의 일 단부(end)를 실질적으로 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 도 3b는 튜브(10)로부터 코팅액(들)(18)의 일부가 빼내진 튜브(10) 및 튜브(10) 내에 남아 있는 코팅액(들)(18)의 층(20)을 도시한다. 코팅액(들)(18)의 층(20)은, 평활화 부재(smoothing member)(22)의 통과 이전에, 코팅(들)(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)에 기초하여 선택된 미리 결정된 습도막(wet film) 두께(Twf)와 대체로 동일하거나 또는 이룰 초과하는 다양한 두께를 가질 수 있다. 도 3c는 튜브(10)의 내부 캐비티를 통해 통과되고 있는 평활화 부재(22)를 도시한다. 평활화 부재(22)는, 평활화 부재(22)의 통과 동안 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)과 평활화 부재(22) 사이에 간격(clearance)을 두기 위하여 대응하는 내부 캐비티(12)의 전체(즉, 최대) 치수보다 작은 전체(즉, 최대) 외곽(outer) 치수(OD)를 갖는다. 평활화 부재(22)와 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 사이의 간격은 습도막 두께(Twf)와 대체로 동일할 수 있다. 평활화 부재(22)는, 평활화 부재(22)가 튜브(10)를 통과하는 동안 셀프-센터링(self centering) 효과를 제공하는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 평활화 부재(22)는 전반적으로 "총알(bullet)-형태"일 수 있다. 예를 들어, 평활화 부재(22)는 평활화 부재(22)의 선두 말단(leading end)에서 절두-원추형(frusto-conical) 표면을 가질 수 있다. 따라서, 평활화 부재(22)의 셀프-센터링 특성들은, 평활화 부재(22)가 대체로 튜브(10)의 중심 축(28)을 따라(예를 들어, 공통축을 가지고) 튜브(10)를 통과하도록 할 수 있다.
도 4a 및 4b는 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 코팅(들)을 도포하는데 유용할 수 있는 프로세스들(40, 400)을 예시하는 순서도들을 도시한다. 코팅(들)의 도포에 유용한 다양한 프로세스들(40, 400)의 다음의 설명은 또한 도 3a 내지 3c를 참조하여 설명된다.
도 4a를 참조하면, 프로세스(들)(40)는, 예를 들어: 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 코팅액(들)을 도포하는 단계; 및 코팅액(들)(18)을 평활화하고, 습도막 두께(Twf)를 초과하는 코팅액(들)을 제거하는 단계를 포함한다. 특히, 코팅액(들)(18)이 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 적어도 코팅액-도포 부분에 도포될 수 있도록, 코팅액(들)이 도포될 수 있다. 코팅액(들)(18)은, 코팅액(들)(18)의 층(20)이 코팅(들)(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)와 상관된 습도막 두께(Twf)(도 3b를 확인하라)와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도(viscosity)를 가질 수 있다. 코팅액(들)(18)의 평활화는, 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 코팅액이 도포된 부분에 대하여 이격된 관계로, 그리고 이로부터 최소 거리(예를 들어, Twf)에서 평활화 부재(22)를 튜브(10)를 통해 통과시킴으로써 이루어질 수 있다. 평활화 부재(22)와 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 사이의 최소 거리는 대체로 습도막 두께(Twf)에 대응할 수 있다. 평활화 부재(22)는 코팅액(들)(18)을 평활화하며, 또한 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 코팅액이 도포된 부분으로부터 습도막 두께(Twf)를 초과하는 코팅액(들)(18)을 제거하도록 구성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 프로세스(들)(400)는, 예를 들어: 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 상에 희망되는 최종 두께(Tf)의 코팅(들)(14)을 생성하기 위해 요구되는 코팅액(들)(18)의 습도막 두께(Twf)를 결정하는 단계;
튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 상에 적어도 미리 결정된 습도막 두께(Twf)를 형성하기 위한 특성들(예를 들어, 점도)을 갖는 코팅액(들)(18)으로 튜브(10)를 채우는 단계(도 3a를 확인);
튜브(10)를 대체로 수직으로 지지하고, 코팅액(들)(18) 중 일부가 튜브(10)로부터 빠져나오게 하는 단계(도 3b를 확인);
코팅액(들)(18)을 평활화하고 습도막 두께(Twf)를 초과하는 코팅액(들)(18)을 제거하기 위하여, 내부 표면(들)(16)으로부터 최소 분리 거리에서 평활화 부재(22)를 튜브(10)를 통해 통과시키는 단계(도 3c를 확인); 및
희망되는 최종 두께(Tf)의 코팅(들)(14)을 생성하기 위해 코팅액(들)(18)을 경화/건조하는 단계를 포함할 수 있다.
프로세스들(40, 400)은 평활화 부재(22)의 통과 이전에 코팅되는 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 적어도 부분이 대체로 똑 바로 서는 방향이 되도록 튜브(10)를 지지하고 및/또는 배향(orient)하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 튜브(10)는, 튜브의 중심축(28)이 거의 수직이 되도록 배향될 질 수 있다. 이는, 중력의 영향 하에서 평활화 부재(22)가 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 코팅액이 도포된 부분을 가로질러 통과될 수 있도록(즉, 드롭(drop)되도록) 하기 위해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 평활화 부재(22)는 오직 중력의 영향 하에서 튜브(10)를 통해 자유 낙하하게 될 수 있다. 대안적으로, 평활화 부재(22)는 통과 동안 튜브(10)를 통해 추진될(예를 들어, 푸시(push)되거나 및/또는 풀(pull)되는) 수 있다. 튜브(10)의 수직 방향은 또한 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)을 가로질러 대체로 균일한 코팅(들)(14)의 도포를 가능하게 할 수 있다. 일부 애플리케이션들에 있어, 코팅액(들)(18)이 튜브(10) 상에서 더 빠르게 건조/경화하도록, 코팅액(들)(18)이 상승된 온도들(예를 들어, 실온보다 더 높은)에서 도포되는 것이 바람직할 수 있다.
튜브(10)가 대체로 똑 바로 선 방향으로 지지되면서 튜브(10)를 코팅액(들)(18)으로 채우는 동안, 튜브(10)의 일 단부(즉, 하부 단부(bottom end))가 막힐 수 있으며, 튜브(10)는, 튜브(10)의 상부(top)의 약 0.5 cm 내에서 코팅액(들)(18)으로 채워질 수 있다(도 3a를 확인). 대안적으로, 코팅액(들)(18)이, 예를 들어, 튜브(10)의 하부 내로 주입될 수 있으며, 튜브(10)가, 튜브(10)의 하부에 대하여 거의 밀봉된 적합한 코팅액 투여(dispensing) 수단을 사용하여 코팅액(들)(18)으로 채워질 수 있다. 채움 후, 튜브(10)가 초과 코팅액(들)(18)을 빼내는 것이 가능해지도록, 스토퍼(19)가 그 뒤 제거될 수 있다. 평활화 부재(22)는 튜브(10)의 상부 말단으로부터 튜브(10)의 내부 캐비티(12) 내로 도입(introduce)될 수 있으며, 중력의 영향 하에서 및/또는 다른 추진 수단 하에서 튜브(10)를 통해 그리고 튜브(10)의 하부를 통해 그 밖으로 드롭(즉, 아래쪽으로 자유 낙하)될 수 있다(도 3c를 확인). 점도의 적합한 선택에 의해 코팅액(들)(18)이 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 붙어 있기 때문에, 튜브(10)를 통한 평활화 부재(22)의 통과 동안 코팅액(들)(18)의 층(20)은 평활화 부재(22)를 셀프-센터링(self-center)하기 위해 평활화 부재(22)와 상호작용할 수 있다. 평활화 부재(22)의 통과는 비교적 균일한 두께의 코팅액(들)(18)을 제공할 수 있으며, 그 결과 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 상에 비교적 균일한 최종 두께(Tf)의 코팅(들)(14)을 제공할 수 있다. 코팅액(들)(18)은 최종 두께(Tf)의 코팅(들)(14)을 형성하기 위하여 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 상에서 건조될 수 있다. 튜브(10)는 또한 과도한 용매 또는 첨가물들을 제거하거나 및/또는 코팅 재료를 경화시키기 위해 대기(air) 또는 진공 오븐 내에서 구워지거나, 또는 에어 스트림 또는 진공에 노출될 수 있다.
코팅액(들)(18)은, 예를 들어, 용액, 유화액, 콜로이드(colloid), 슬러리, 또는 이들의 조합의 형태일 수 있다. 따라서, 코팅액(들)(18)은 표준 온도 및 압력 조건들 하에서 건조시 증발할 수 있는 용매 또는 혼합 용매들, 및 코팅 재료(들)를 포함하는 슬러리(즉, 현탁액)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코팅액(들)(18)은, 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 상에 코팅될 세라믹 그레이드 파우더(ceramic grade power)들, 수지(resin)들, 폴리머들, 및/또는 입자상 물질(particulate matter)을 포함할 수 있는 코팅 재료(들)와 함께 유기 용매(들) 또는 물을 포함할 수 있다. 용매(들)는 코팅액(들)을 형성하기 위해 슬러리 내의 코팅 재료(들)를 유지하는데 도움을 줄 수 있으며, 또한 용매(들)가 튜브(10) 및/또는 코팅 재료(들) 중 하나와 반응하지 않도록 연관된 재료들과 화학적으로 양립 가능한 것일 수 있다. 하나 이상의 수용성(aqueous) 용매들뿐만 아니라, 유기 용매들 및/또는 이들의 조합들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 유기 용매들이 일부 애플리케이션들에 적합할 수 있으며, 예를 들어, 아이소프로판올(isopropanol) 또는 에탄올(ethanol)과 같은, 하나 이상의 수산기(hydroxyl) 그룹들을 갖는, 예를 들어, C1-C6 탄화수소들을 포함할 수 있다.
용매(들)는, 희망되는 슬러리 점도, 및/또는 밀도 및 표면 장력과 같은 다른 희망되는 특성들을 달성하기 위하여, 하나 이상의 추가적인 용매들 및/또는 첨가물들과 함께 혼합되거나, 또는 그 자체로 사용될 수 있다. 예를 들어, 코팅액(들)(18)(예를 들어, 슬러리)의 고형물 농도(solids concentration)를 조정함으로써 코팅액(들)(18)의 점도 및/또는 다른 특성들이 조정될 수 있다. 코팅액(들)(18)의 습도막 두께(Twf)가 코팅(들)(14)의 최종 두께(Tf)(예를 들어, 경화/건조 후의)와 상관(correlate)될 수 있기 때문에, 코팅액(들)(18)의 점도 및/또는 다른 특성들의 선택은 코팅(들)(14)의 최종 두께(Tf)를 생성하기 위해 요구되는 희망되는 습도막 두께(Twf)에 기초할 수 있다. 따라서, 평활화 부재(22) 및 코팅액(들)(18)의 특성들의 적절한 선택에 의해, 코팅액(들)(18)의 단일 도포로 희망되는 최종 두께의 코팅(들)(14)을 달성하는 것이 가능해질 수 있다.
코팅액(들)(18)은 또한, 코팅(들)(14)으로부터 요구되는 물리적/화학적/기계적 특성들 및 특정 애플리케이션에 따라, 세라믹 그레이드 파우더, 수지, 폴리머, 흑연, 산화 금속, 카바이드(carbide) 및/또는 입자상 물질, 또는 이들의 조합을 포함하는 코팅 재료(들)를 포함할 수 있다. 코팅액(들)(18) 내의 코팅 재료(들)는, 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 상에 대체로 균일한 두께의 코팅(들)(14)을 제공하기 위하여, 미립자 크기(fine particle size) 및 좁은 입도 분포(narrow size distribution)를 가질 수 있다. 선택적으로, 코팅액(들)(18)은 또한 계면활성제(surfactant), 유화제(emulsifier), 염제(salt), 결합제(binder) 및 점성도 부여제(thickening agent)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 애플리케이션들에 있어, 적합한 코팅액(들)(18)은, 현탁액의 총 중량을 약 20-30%만큼, 또는 상업적으로 이용가능한 현탁액의 약 25-26%만큼 감소시키기 위하여, 아이소프로판올 용매의 일부를 증발시키기 위해 가열되었던, Henkel로부터 입수할 수 있는 상업적으로 이용가능한 DAG®154 현탁액을 포함할 수 있다.
코팅액(들)(18)의 점도는, 용매(들)의 양, 용매들의 비율, 코팅 재료(들), 또는 요구되는 바와 같은 코팅액(들)(18)의 다른 컴포넌트들을 변경/조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 코팅액(들)(18) 내의 고체 재료(들)의 퍼센트가 증가됨에 따라(예를 들어, 고체들의 중량 퍼센트 또는 체적 고형물 농도(volumetric solids concentration)가 증가됨에 따라), 코팅액(들)(18)의 점도가 또한 증가될 수 있다. 코팅액(들)(18)의 점도의 증가는 또한 코팅액(들)(18) 내의 용매(들)의 양을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 용매(들)의 일부가 가열 및/또는 진공 하에서 증발될 수 있다. 대안적으로, 점도는 용매(들)를 코팅액(들)(18)에 부가함으로써 감소될 수 있다.
코팅액(들)(18)의 점도는, 평활화 부재(22)가 튜브(10)를 통해 통과한 후 코팅액(들)(18)이 거의 흐르지 않도록, 조정될 수 있다. 다시 말해서, 코팅액(들)(18)의 점도는, 튜브(10)의 내부 표면(들)에 대하여 희망되는 미리 결정된 습도막 두께(Twf)가 유지될 수 있도록, 선택되거나 또는 조정될 수 있다. 당업자에게 명백해질 것과 같이, 희망되는 습도막 두께(Twf)를 달성하고 대체로 이를 유지하기 위해 요구되는 코팅액(들)의 점도는, 내부 표면(들)(16)의 방향(즉, 중력의 영향들), 코팅액(들)(18)의 밀도 및 표면 장력, 및 내부 표면(들)(16)의 습윤성(wettability)과 같은 인자들에 의존할 수 있다.
따라서, 코팅액(들)(18)의 점도 및 가능한 다른 특성들이 특정 프로세스 파라미터들에 따라 그리고 코팅(들)(14)의 희망되는 특성들에 따라 선택/조정될 수 있다.
적절한 점도의 코팅액(들)(18)을 사용하면, 코팅액(들)(18)의 도포 및/또는 평활화 부재(22)의 통과 동안 튜브(10)가 수평 위치에 대하여 경사져 있거나 또는 대체로 똑바로 서게(즉, 수직으로) 배향된 경우에도, 비교적 균일한 코팅 두께(예를 들어, 습도막 두께(Twf))가 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 걸쳐(예를 들어, 실질적으로 전체 길이를 따라) 얻어질 수 있다. 코팅(들)(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)가 코팅액(들)(18)의 최초 점도를 조정함으로써 달성될 수 있다. 이상에서 언급된 바와 같이, 습도막 두께(Twf)가 코팅(들)(14)의 최종 두께(Tf)와 상관될 수 있다. 예를 들어, 평활화 부재(22)의 통과 다음의 그리고 경화/건조 전의 코팅액(들)(18)의 습도막 두께(Twf)는 코팅액(들)(18)의 특성들 및 내용물들에 따라 코팅(들)(14)의 희망되는 최종(즉, 건조/경화된) 두께(Tf)의 약 10배일 수 있다. 따라서, 프로세스 파라미터들에 따라 그리고 제한들 내에서, 코팅액(들)(18)의 점도는, 단일 도포로 희망되는 최종 두께(Tf)를 갖는 코팅(들)(14)을 생성하기 위한 습도막 두께(Twf)가 달성될 수 있도록 선택/조정될 수 있다. 대안적으로, 코팅(들)(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)가 단일 도포로 달성될 수 없는 경우, 프로세스들(40, 40)의 단계들/부분들이 복수회의 도포들에 대하여 반복될 수 있다.
평활화 부재(22)는 튜브(10)의 내부 캐비티(12)의 대응하는 전체 치수(예를 들어, 최대 직경)보다 작은 전체 치수(예를 들어, 최대 직경)를 가질 수 있다. 특히, 환형 튜브에 대하여, 평활화 부재(22)는 튜브(10)의 내부 캐비티(12)의 내부 직경보다 작은 최대 외각 직경(OD)을 갖는 환형 단면을 가질 수 있다. 미리-결정된 습도막 두께(Twf)와 거의 동일한 간격이 평활화 부재(22)와 튜브(10)의 내부 표면(들)(16) 사이에 제공될 수 있도록, 평활화 부재의 외곽 직경(OD)이 선택될 수 있다. 평활화 부재(22)는 전반적으로 "총알(bullet)" 형태를 가질 수 있으며, 전반적으로 뾰족한 선단(pointed leading end)(26), 비교적 사각형의 말단(square trailing end) 및 튜브(10)의 내부 캐비티(12)의 단면 프로파일에 적응된 단면을 포함할 수 있다. 튜브(10)의 말단(10)은, 예를 들어, 대체로 라운딩되지 않은 모서리(corner)와 같은, 비교적 날카로운 모서리를 가질 수 있다.
평활화 부재(22)는 전반적으로 원통형의 형태를 가질 수 있으며, 텍스처링되거나(textured), 또는 그 표면상에 일직선의 또는 나선형의 줄무늬들을 가질 수 있다. 내부 흑연 코팅을 갖는 핵 연료 쉬스들과 같은 일부 애플리케이션들에 있어, 튜브(10)의 내부 직경보다 작은 약 0.6 +/- 0.005 mm의 외각 직경(OD)을 갖는 평활화 부재(22)의 사용이 적합한 최종 두께(Tf)의 흑연 코팅의 도포에 적합할 수 있다. 다른 애플리케이션들에 있어, 코팅(들)(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)는, 희망되는 습도막 두께(Twf)를 달성하기 위한 코팅액(들)(18)의 특성들(예를 들어, 점도)의 적절한 선택을 통해, 그리고 또한 평활화 부재(22)의 대응하는 전체 치수의 적절한 선택을 통해 달성될 수 있다.
평활화 부재(22)는, 이에 한정되지는 않지만, 금속, 플라스틱, 세라믹, 또는 재료들의 조합과 같은, 임의의 적절한 고체의 내구성있는(durable) 재료로 만들어질 수 있다. 평활화 부재(22)는, 예를 들어, 스테인리스 강 또는 납(lead)과 같은 금속으로 만들어질 수도 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 평활화 부재(22)는, 중력에 의해서만, 또는 다른 추진 수단 또는 이들의 조합에 의해서, 튜브(10)를 통해 추진될 수 있다. 추가적으로, 평활화 부재(22)의 길이 및/또는 중량이, 평활화 부재(22)가 중력의 영향 하에서 자유 낙하하게 될 때 평활화 부재(22)가 튜브(10)를 통해 통과할 수 있는 희망되는 속도를 달성하기 위하여, 튜브(10)의 직경 및 코팅액(들)(18)의 점도에 기초해 선택될 수 있다.
하나 이상의 코팅액(들)(18)과 함께 하나 이상의 평활화 부재들(22)이, 미리-결정된 단면 치수(들)의 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 대한 코팅(들)(14)의 도포에 유용한 키트(kit)로서 함께 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 키트는: 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 대한 도포를 위한 코팅액(들)(18) 및 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)과 평활화 부재(들)(22) 사이의 최소 이격 거리를 대체로 유지하면서, 튜브(10)를 통해 통과하도록 구성된 평활화 부재(들)(22)를 포함할 수 있다. 코팅액(들)(18)은 미리 결정된 습도막 두께(Twf)와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 갖는 코팅액(들)(18)의 층(20)을 생성하도록 적응될 수 있다. 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)과 평활화 부재(들)(22) 사이에 유지되는 거리는 코팅액(들)(18)의 미리 결정된 습도막 두께(Twf)에 대체로 대응할 수 있다. 미리 결정된 습도막 두께(Twf)는 코팅(들)(14)의 희망되는 최종 두께(Tf)와 상관될 수 있다.
튜브(10)는, 플라스틱, 세라믹, 금속 또는 금속 합금들을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 특정 애플리케이션에 적합한 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 코팅액(들)(18)과 튜브(10)는, 코팅액(들)(18)으로부터의 용매(들)가 튜브 재료(들)와 반응하지 않도록, 즉, 튜브 재료(들)를 용해(dissolve)하지 않거나 또는 달리 튜브 재료(들)를 손상하지 않도록, 양립가능(compatible)할 수 있다. 코팅액(들)(18)과 튜브(10)는 또한, 건조/경화시 코팅 재료가 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)에 접착될 수 있도록, 양립가능할 수 있다. 튜브(10)는 또한 산업분야에서 유용한 임의의 직경일 수 있다. 튜브(10)는 비-환형 단면을 가질 수 있으며, 평활화 부재(22)는 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 희망되는 부분에 걸쳐 코팅(들)(14)의 균일한 또는 달리 바람직한 최종 두께(Tf)를 달성하기에 적합한 대응하는 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 평활화 부재(22)는 튜브(10)의 내부 캐비티(12)의 단면에 대하여 코팅(들)(14)의 비-균일한 최종 두께를 생성하도록 구성될 수 있다.
프로세스들(40, 400)을 사용하여 제조된 튜브들은 다른 방법들을 사용하여 획득될 수 있는 것보다 두꺼운 내부 코팅(들)(14)을 가질 수 있다. 예를 들어, 프로세스들(40, 400)을 사용하면, 다른 방법들과 비교하여 더 적은 도포들로 더 큰 최종 두께(Tf)를 갖는 코팅들을 생성하는 것이 가능해질 수 있다.
특정 프로세스 조건들에 따라 일부 추가적인 단계들이 요구되거나 또는 희망될 수 있다. 예를 들어, 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)이 평활화를 위해 및/또는 내부 표면(들)(16)으로부터 임의의 불순물들을 제거하기 위해 미리 청소되거나(pre-cleaned) 및/또는 코팅(들)(14)의 적절한 접착을 위해 달리 준비되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 코팅액(들)(18)의 건조/경화를 가속하기 위해 튜브(10)가 증가된 온도들 및/또는 압력들에서 경화되는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 희망되는 최종 두께(Tf) 및 특성들의 코팅(들)(14)을 달성하기 위하여, 코팅액(들)(18)의 복수회의 도포들이 이루어지는 것이 바람직하거나 또는 요구될 수 있다. 예를 들어, 후속 도포(들)에 대하여 상이한 조성들의 코팅액(들)이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 후속 도포가 이루어질 때, 튜브(10)의 방향이 이전의 도포가 이루어진 방향으로부터 변경(예를 들어, 반대 방향으로)될 수 있다. 후속 도포들이 이루어질 때, 코팅(들)(14)의 증가하는 두께를 고려하기 위해 더 작은 평활화 부재(22)가 요구될 수 있다.
다음의 예들은 본 명세서에서 설명된 프로세스들 및 디바이스들을 더 특징화하기 위하여 예시적인 목적들만을 위해 제공된다. 다음의 예들이 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 주목되어야 한다.
예 1 - 코팅 프로세스 및 분석
먼저, Zircaloy™ 튜브의 내부가 아이소프로판올로 세척된다. 세척하는 동안, 아이소프로판올이 튜브의 절반이 찰 때까지 튜브 내로 흘러들어가고, 그 뒤 튜브가 단부가 막아지며(end-cap) 그리고 흔들어진다. 그 뒤 아이소프로판올이 튜브로부터 빼내지고, 아이소프로판올을 증발시키기 위해 튜브가 팬(fan)들을 갖는 건조 랙(rack) 상에서 적어도 10분 동안 건조된다.
코팅을 도포하기 위하여, 튜브가 뷰렛 홀더 내에서 또는 튜브 랙 상에서 똑바로 선(즉, 대체로 수직의) 위치로 고정된다. 휘저으면서 아이소프로판올 용매 끓는 점(82.5℃) 이하에서 현탁액을 가열함으로써, 상업적으로 이용가능한 흑연 현탁액(DAG-154N, HenKel)이 농축된다. 용매의 손실에 의해 유발되는 희망되는 질량 감소가 달성될 때까지, 현탁액이 증발된다. Zircaloy™ 튜빙 상의 DAG-154N 코팅에 대하여, 질량에 있어 희망되는 감소는 약 20-30%일 수 있으며, 바람직하게 약 25-26%일 수 있다. 가열된 현탁액의 질량 감소가 희망되는 질량 감소를 초과하는 경우, 여분의 용매가 현탁액의 농도를 조정하기 위해 부가될 수 있다.
상승된 온도에서 휘저으면서, 튜브의 하부에 대하여 밀봉되는 주사기(syringe)를 사용하여 농축된 현탁액이 튜브의 하부로 주입되며, 튜브는 튜브의 상부로부터 수 밀리미터 이내까지 현탁액으로 채워진다. 그 후 현탁액이, 튜브의 내부 표면상에 액상 현탁액의 비교적 두꺼운 코팅을 남기면서, 튜브의 하부로부터 빼내진다. 튜브의 내부 상에 습식 현탁액 층을 남기면서, 중력에 의해 평활화 부재가 튜브를 통해 떨어지도록, 총알 형태의 스테인리스 강의 평활화 부재가 튜브의 상부 내로 도입되고 드롭된다. 튜브의 내부 상에 남아있는 현탁액 층은 적어도 한시간 동안 튜브를 통해 공기를 불어넣음으로써 공기 건조된다. 건조된 튜브는 그 후 흑연 코팅으로부터 초과의 수소함유(hydrogenous) 재료를 제거하기 위하여 350℃에의 진공에서 구워진다(vacuum baked). 수소함유 재료는 핵 연료의 성능에 유해하며, 따라서 이러한 요구조건은 핵 연료 쉬스들의 코팅에 대하여 고유한 것일 수 있고, 다른 애플리케이션들에 대해서 사용되는 코팅 프로세스들에 대해서는 특별하게 요구되지 않을 수 있다. 수소 분석(hydrogen analysis)이 캐나다형 중수로(CANDU power-reactor) 연료의 상업적 제조사인 Cameco Fuel Manufacturing에 의해 수행되었다. 모든 샘플들이 CANDU 연료에 대한 최대 제한 아래의 수소 농도들을 가졌다.
예 1의 프로세스를 사용하여 달성된 건조 코팅 층들(즉, 최종 두께들(Tf))이 10 마이크론을 초과할 수 있으며, 요구되는 경우 10 마이크론과 30 마이크론 사이에 있거나, 또는 더 두꺼울 수 있다.
현미경(microscopic) 분석을 사용하는 두께 측정들
진공에서의 굽기 다음에, 링 샘플들을 생성하기 위해 튜브가 미리 결정된 장소들에서 저속 다이아몬드 휠 톱을 사용하여 축방향으로(axially) 커팅된다. 링 샘플들이 에폭시 수지 내에 설치되며, 2개의 반원형 견본(specimen)들이 형성될 수 있도록 저속 다이아몬드 휠 톱 상에서 반지름 방향으로(radially) 커팅된다. 현미경 검사를 위한 샘플을 생성하기 위하여 반원형들 중 하나로부터의 커팅된 표면이 폴리싱(polish)된다. 디지털 이미지 분석을 이용하는 금속 현미경(metallurgical microscope)이 흑연 코팅의 두께를 측정하는데 사용된다.
튜브당 총 18개의 측정들을 위하여, 링 샘플들이 튜브 상의 3개의 축 위치들로부터 취해지며, 이러한 3개의 위치들의 각각에서 6개의 흑연 코팅 두께 측정들이 이루어진다. 각각의 링 샘플에 대해 측정들이 이루어지는 위치가 도 5에 도시된다. 링 섹션(section)으로부터 얻어지는 결과들의 예시적인 세트(set)가 이하의 표 1에 나타난다.
금속공학적(metallurgical) 검사 두께 측정들(μm)
시험 번호 비-참조 섹션 중간 섹션 참조 섹션
1 33.5 27.2 34.0
2 25.0 25.7 34.9
3 29.8 32.8 36.1
4 29.3 28.1 25.3
5 30.9 30.1 24.1
6 27.4 28.9 23.0
스크래치 테스트
스크래치 테스트는 튜브의 내부 표면에 대한 코팅의 접착성에 대한 극한의 테스트이다. 이러한 테스트를 수행하는 동안, 코팅된 튜브의 섹션은 코팅된 표면을 노출하도록 절반으로 커팅된다. 크로스 해치 패턴(cross hatch pattern)이 표면에 스크래치된다. 수용가능한(acceptable) 결과는 스크래치들 사이에 존재하는 코팅이 벗겨지지(flake off) 않거나 또는 비교적 작은 양만이 벗겨지는 것이다. Zircaloy™ 튜브 상의 흑연 코팅을 사용하는 스크래치 테스트의 일 예가 도 6에 도시된다.
펠릿 로딩 테스트(Pellet Loading Test)
Zircaloy™ 연료 쉬스가 흑연 코팅으로 코팅되는 핵 애플리케이션들에 있어, 펠릿 로딩 테스트는 일반적인 동작 조건들 하에서 흑연 코팅의 리질리언시(resiliency)를 테스트하기 위해 이루어질 수 있다. 펠릿 로딩 테스트는 펠릿들을 로딩하는 실제 프로세스의 복제이며, 코팅이 펠릿 로딩의 스크래핑 액션을 견디는 충분한 강도와 튜브의 내부 표면(들)에 대한 접착력을 가진다는 것을 보여준다.
펠릿 스택(stack)이 형성되고, 로딩되며 그 뒤 언로딩(unload)된다. 테스트에 의해 제거되는 코팅의 크기가 시각적으로 결정되며, 수용가능성(acceptability)은 반-질적(semi-qualitative)이다. 흑연 파우더의 초과하는 양들 또는 흑연의 조각(flake)들은 수용할 수 없을 것이다.
수용 기준
수소 분석뿐만 아니라, 현미경 금속 검사, 스크래치 테스트, 펠릿 로딩 테스트에 대한 수용 기준이 아래의 표 2에 제공된다. 수용 기준이 2개의 상이한 크기들(즉, 11.5 mm 및 13.5 mm의 외각 직경들)의 튜브/쉬스에 도포된 2개의 상이한 목표 코팅 두께 범위들(코팅들 1 및 2)에 대하여 제공된다. 예 1의 프로세스들에 따라 마련된 코팅들이 이하에서 열거되는 수용 기준을 충족시킨다는 것이 주목되어야 한다.
수용 기준
쉬스들의 외곽 직경
(코팅 번호)		 쉬스들의 수 테스트 테스트들의 수 수용 기준

11.5 mm
(코팅 1)
5

 금속공학적 검사
(두께 측정)		 3 10 μm 로컬 최소; 25 μm 로컬 최대; 12 μm 내지 22 μm 평균
스크래치 2 스크래치 가장자리들에서 벗겨짐(flaking) 없음
수소 분석 2 코팅 내에서 < 0.7 mg의 수소
펠릿 로딩 2 펠릿 언로딩시 벗겨짐이 관찰되지 않음

13.5 mm
(코팅 1)
2

 금속공학적 검사
(두께 측정)		 1 10 μm 로컬 최소; 25 μm 로컬 최대; 12 μm 내지 22 μm 평균
스크래치 1 스크래치 가장자리들에서 벗겨짐(flaking) 없음
수소 분석 1 코팅 내에서 < 0.7 mg의 수소
펠릿 로딩 1 펠릿 언로딩시 벗겨짐이 관찰되지 않음

11.5 mm
(코팅 2)
5

 금속공학적 검사
(두께 측정)		 3 > 20μm의 평균 코팅 두께
스크래치 2 스크래치 가장자리들에서 벗겨짐(flaking) 없음
수소 분석 2 코팅 내에서 < 0.7 mg의 수소
펠릿 로딩 2 펠릿 언로딩시 벗겨짐이 관찰되지 않음

13.5 mm
(코팅 2)
2

 금속공학적 검사
(두께 측정)		 1 > 20μm의 평균 코팅 두께
스크래치 1 스크래치 가장자리들에서 벗겨짐(flaking) 없음
수소 분석 1 코팅 내에서 < 0.7 mg의 수소
펠릿 로딩 1 펠릿 언로딩시 벗겨짐이 관찰되지 않음
예 2 - 코팅 프로세스 파라미터들
이하의 표 3은 코팅(14)의 최종 두께(Tf) 상의 3가지 분리된 조건들 하에서의 프로세스들(40, 400)의 다양한 파라미터들의 효과들의 표시를 제공한다. 표 3의 파라미터들은 이상의 예 1에서 설명된 다른 프로세스 파라미터들과 함께 고려될 것이다. 특히, 표 3의 파라미터들은 또한 코팅액으로서 사용된 상업적으로 이용가능한 흑연 현탁액 DAG-154N을 이용한 대체로 똑바로 세워져(즉, 수직으로) 지지되는 Zircaloy™ 튜브의 코팅과 관련된다. 이하의 조건들 1-3과 관련되어 열거된 파라미터들 중 일부는: 코팅액의 고형물 함유량(solid content)(고형물 Wt.%); 코팅액의 점도(센티포아즈(centipoise)로 측정된); 튜브/쉬스의 내부 직경; 평활화 부재의 전체 직경 및 평활화 부재가 드롭되었는지(즉, 중력만의 영향하에 자유 낙하되었는지) 또는 풀링(pull)되었는지(즉, 인가되는 힘에 의해 추진되었는지) 여부를 포함한다. 모든 3가지 조건들 하에서의 코팅의 도포는 약 60℃의 온도에서 수행되었다. 코팅액은 이러한 온도에서 유사플라스틱(pseudoplastic) 거동을 나타낸다.
최종 코팅 두께에 대한 프로세스 파라미터들의 영향들
파라미터 조건 1 조건 2 조건 3
코팅액의 고형물 Wt.% 24 30 30
코팅액의 점도 측정되지 않음 60℃에서 977cP 60℃에서 977cP
튜브/쉬스의 내부 직경(mm) 10.76 10.76 10.76
평활화 부재의 전체 직경(mm) 10.15 10.39 10.09
평활화 부재가 풀링되는지 또는 드롭되는지 풀링됨 드롭됨 드롭됨
평균 최종 층 두께(마이크론) 25 18 29
이상의 설명은 예시적일 뿐이며, 당업자는 개시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 설명된 실시예들에 대하여 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면들에 특별히 도시된 튜브의 똑바로 선 방향이 평활화 부재(22)의 셀프-센터링 거동에 유용하고 이에 기여할 수 있지만, 튜브(10)가 필수적으로 똑바로 선 방향으로 배향되어야만 하지는 않는다는 것이 이상의 설명으로부터 명백할 것이다. 예를 들어, 코팅액(들)(18)의 희망되는 습도막 두께(Twf)가 희망되는 표면(들)(16) 또는 표면(들)(16)의 부분에 도포될 수 있도록, 평활화 부재(22)가 코팅될 튜브(10)의 내부 표면(들)(16)의 부분과 평활화 부재(22) 사이의 적절한 거리를 유지하도록 적응되는 한, 튜브(10)는 수직 및 수평 방향들에 대하여 달리 배향될 수 있다(즉, 경사지게). 본 발명의 범위 내에 속하는 다른 수정예들이 본 발명의 검토에 비추어 당업자들에게 자명할 것이며, 이러한 수정예들이 첨부된 청구항들 내에 속하도록 의도된다.

Claims (34)

  1. 튜브의 내부 표면의 적어도 일 부분에 희망되는 최종 두께의 코팅을 도포(application)하는데 사용하기 위한 프로세스에 있어서,
    상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분에 코팅액의 층을 도포하는 단계로서, 상기 코팅액은 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관(correlate)된 미리 결정된 습도막(wet film) 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도(viscosity)를 갖는, 단계; 및
    상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분에 대하여 이격된 관계로, 그리고 이로부터 최소 거리에서 상기 튜브를 통해 평활화 부재(smoothing member)를 통과시키는 단계로서, 상기 평활화 부재는 상기 코팅액을 평활화하고, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분으로부터 상기 습도막 두께를 초과하는 코팅액을 제거하도록 구성된, 단계를 포함하는, 프로세스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 평활화 부재의 상기 통과 이전에, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분이 대체로 똑바로 선(upright) 방향(orientation)이 되도록 상기 튜브를 지지하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 코팅액은, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분이 대체로 똑바로 선 방향에 있을 때, 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도를 갖는, 프로세스.
  4. 청구항 2에 있어서,
    중력의 영향 하에서 상기 평활화 부재를 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분을 가로질러 통과시키는 단계를 포함하는, 프로세스.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅액은 슬러리(slurry)를 포함하는, 프로세스.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 상기 미리 결정된 습도막 두께에 기초하여 상기 슬러리의 고형물(solids) 농도를 선택하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 상기 미리 결정된 습도막 두께에 기초하여 전체 외곽(outer) 치수를 갖는 평활화 부재를 선택하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브의 중심 축과 대체로 동축을 가지고(coaxially) 상기 평활화 부재를 통과시키는 단계를 포함하는, 프로세스.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브를 코팅액으로 채우는 단계 및 상기 평활화 부재의 통과 이전에 상기 코팅액의 일부를 상기 튜브로부터 빼내는(drain) 단계를 포함하는, 프로세스.
  10. 핵 연료 쉬스(nuclear fuel sheath)의 내부 표면에 희망되는 최종 두께의 코팅을 도포하는 데 사용하기 위한 프로세스에 있어서,
    상기 쉬스의 상기 내부 표면의 상기 부분에 코팅액의 층을 도포하는 단계로서, 상기 코팅액은 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도를 갖는, 단계; 및
    상기 쉬스의 상기 내부 표면과 평활화 부재 사이에 최소 이격(seperating) 거리를 유지하면서 평활화 부재를 상기 쉬스의 내부 캐비티(cavity)를 통해 통과시키는 단계로서, 상기 최소 이격 거리는 대체로 상기 습도막 두께에 대응하며, 상기 평활화 부재는 상기 코팅액을 평활화하고, 상기 쉬스의 상기 내부 표면의 상기 부분으로부터 상기 습도막 두께를 초과하는 코팅액을 제거하도록 구성된, 단계를 포함하는, 프로세스.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 평활화 부재의 상기 통과 이전에, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분이 대체로 똑바로 선 방향이 되도록 상기 튜브를 지지하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅액은, 상기 쉬스가 대체로 똑바로 선 방향에 있을 때, 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 가지도록 선택된 점도를 갖는, 프로세스.
  13. 청구항 11에 있어서,
    코팅액의 상기 층을 도포하는 단계는,
    상기 쉬스를 코팅액으로 채우는 단계 및 그 후 상기 코팅액의 일부를 상기 쉬스로부터 빼내는 단계를 포함하는, 프로세스.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 쉬스의 내부 캐비티를 통해 평활화 부재를 통과시키는 단계는,
    상기 평활화 부재가 중력의 영향 하에서 자유 낙하하게 하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 평활화 부재의 통과 동안, 상기 평활화 부재를 상기 쉬스의 중심 축에 대하여 대체로 동축으로(coaxial) 유지하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 쉬스의 상기 내부 캐비티를 통한 상기 평활화 부재의 통과 동안, 상기 평활화 부재가 상기 쉬스의 내부에서 대체로 중심에 위치되도록 유지하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 코팅액은 흑연(graphite) 및 용매를 포함하는, 프로세스.
  18. 청구항 10에 있어서,
    습도막 두께를 얻기 위해, 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 상기 미리 결정된 습도막 두께에 기초하여 상기 코팅액의 상기 점도를 조정하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 쉬스를 상승된 온도 및/또는 상승된 압력 조건들에 노출시킴으로써 코팅액의 상기 층을 경화(cure)시키는 단계를 포함하는, 프로세스.
  20. 튜브의 내부 표면의 적어도 일 부분에 코팅을 도포하는데 사용하기 위한 프로세스에 있어서,
    상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분에 코팅액의 층을 도포하는 단계로서, 코팅의 상기 층은 희망되는 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 갖는, 단계; 및
    상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분에 대하여 이격된 관계로, 그리고 이로부터 최소 거리에서 상기 튜브를 통해 평활화 부재를 통과시키는 단계로서, 상기 최소 거리는 대체로 코팅액의 상기 층의 상기 습도막 두께에 대응하며, 상기 평활화 부재는 상기 코팅액을 평활화하고, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분으로부터 상기 습도막 두께를 초과하는 코팅액을 제거하도록 구성된, 단계를 포함하는, 프로세스.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 코팅액은 상기 희망되는 습도막 두께가 상기 코팅의 희망되는 최종 두께와 상관되도록 선택된 점도를 갖는, 프로세스.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 희망되는 습도막 두께는 상기 코팅의 희망되는 최종 두께와 상관되는, 프로세스.
  23. 청구항 20에 있어서,
    상기 평활화 부재의 상기 통과 이전에, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 부분을 대체로 똑바로 서게 배향(orient)하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 평활화 부재가 중력의 영향 하에서 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분을 가로질러 통과하도록 하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  25. 청구항 20에 있어서,
    상기 코팅액은, 상기 튜브의 상기 내부 표면의 상기 코팅액이 도포된 부분이 대체로 똑바로 선 방향에 있을 때, 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 희망되는 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 갖도록 선택된 점도를 갖는, 프로세스.
  26. 청구항 20에 있어서,
    상기 코팅액은 슬러리를 포함하는, 프로세스.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 코팅의 희망되는 최종 두께와 상관된 상기 희망되는 습도막 두께에 기초하여 상기 슬러리의 고형물 농도를 선택하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  28. 청구항 20에 있어서,
    상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관된 상기 미리 결정된 습도막 두께에 기초하여 전체 외곽 치수를 갖는 평활화 부재를 선택하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  29. 청구항 20에 있어서,
    상기 튜브의 중심 축과 대체로 동축을 가지고 상기 평활화 부재를 통과시키는 단계를 포함하는, 프로세스.
  30. 미리 결정된 단면 치수를 갖는 튜브의 내부 표면에 대하여 코팅을 도포하는데 사용하기 위한 키트(kit)에 있어서,
    상기 튜브의 상기 내부 표면에 대한 도포를 위한 코팅액으로서, 상기 코팅액은 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 갖는 코팅액의 층을 생성하도록 적응된, 상기 코팅액; 및
    상기 튜브의 상기 내부 표면과 평활화 부재 사이에 최소 이격 거리를 대체로 유지하면서 상기 튜브를 통해 통과되도록 구성된 평활화 부재로서, 상기 최소 이격 거리는 상기 코팅액의 상기 습도막 두께에 대체로 대응하는, 상기 평활화 부재를 포함하는, 키트.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 평활화 부재는 셀프-센터링(self-centering)하는, 키트.
  32. 청구항 30에 있어서,
    상기 코팅액은 흑연 및 용매를 포함하는, 키트.
  33. 청구항 30에 있어서,
    상기 코팅액은, 상기 내부 표면이 대체로 똑바로 선 방향에 있을 때, 코팅액의 상기 도포된 층이 상기 미리 결정된 습도막 두께와 대체로 동일하거나 또는 이를 초과하는 두께를 갖도록 선택된 점도를 갖는, 키트.
  34. 청구항 30에 있어서,
    상기 미리 결정된 습도막 두께는 상기 코팅의 상기 희망되는 최종 두께와 상관되는, 키트.
KR1020137026464A 2011-03-07 2012-03-07 튜브들의 내부에 코팅들을 도포하기 위한 프로세스들 및 디바이스들 KR102162871B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161449957P 2011-03-07 2011-03-07
US61/449,957 2011-03-07
PCT/CA2012/000208 WO2012119234A1 (en) 2011-03-07 2012-03-07 Processes and devices for applying coatings to the interior of tubes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140010435A true KR20140010435A (ko) 2014-01-24
KR102162871B1 KR102162871B1 (ko) 2020-10-08

Family

ID=46797361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137026464A KR102162871B1 (ko) 2011-03-07 2012-03-07 튜브들의 내부에 코팅들을 도포하기 위한 프로세스들 및 디바이스들

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9757758B2 (ko)
EP (1) EP2683493B1 (ko)
KR (1) KR102162871B1 (ko)
CN (1) CN103619491B (ko)
CA (1) CA2828991C (ko)
WO (1) WO2012119234A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106040568A (zh) * 2016-08-04 2016-10-26 深圳朝伟达科技有限公司 管道内发泡剂或者起泡密封剂涂敷方法
CN106269333A (zh) * 2016-08-04 2017-01-04 深圳朝伟达科技有限公司 管道内发泡剂或者起泡密封剂涂敷方法
KR102036910B1 (ko) 2018-03-15 2019-10-25 한국원자력연구원 금속연료심 제조용 튜브 코팅 장치 및 방법
AT523427B1 (de) * 2020-02-12 2021-08-15 Miba Sinter Austria Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Wärmerohres
CN112275560B (zh) * 2020-10-19 2021-12-10 太原市迪辉磁材科技有限公司 一种磁性材料全自动装配工艺
CN113324811B (zh) * 2021-04-15 2024-07-02 南京顺锐禾环保科技有限公司 一种基于环境检测的螺旋式混匀富锌底漆样本制备装置
CN114904712B (zh) * 2021-08-30 2023-06-06 安越环境科技股份有限公司 用于玻璃纤维软管的灌胶装置和玻璃纤维软管的灌胶方法
KR102675511B1 (ko) * 2022-06-29 2024-06-14 가천대학교 산학협력단 다층구조 핵연료 피복관 제조 방법 및 다층구조 핵연료 피복관 제조 장치
CN114939501B (zh) * 2022-06-30 2024-07-09 鹰潭市国美汽配涂装有限公司 一种汽车灯壳制造表面硬化涂装设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3705569A (en) * 1968-07-02 1972-12-12 Kansai Paint Co Ltd Apparatus for painting the inner surface of pipes
KR100824511B1 (ko) * 1997-04-10 2008-04-22 아토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드 지르코늄 합금 연료 외장의 응력 부식 균열을 감소시키기 위한 보호 코팅물
KR20080037532A (ko) * 2006-10-26 2008-04-30 생-고뱅 빵 파이프, 파이프의 제조 방법 및 파이프의 제조를 위한 툴

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1149421B (de) * 1962-05-14 1963-05-30 Siemens Ag Verfahren zum Auskleiden der Innenflaeche eines Hohlleiterabschnittes fuer sehr kurze elektromagnetische Wellen mit einer duennen dielektrischen Schicht aus Kunststoff
US4069535A (en) 1973-05-30 1978-01-24 Cato Bennie D Pipeline pig
CA1017138A (en) * 1974-03-13 1977-09-13 Archibald L. Rowlandson Graphite coating systems for nuclear fuel
CA1043644A (en) * 1974-09-10 1978-12-05 Polysar Limited Coating interior of pipe with flowable rubber composition by means of movable applicator
US4425385A (en) * 1982-04-12 1984-01-10 Coulter-Mustang Services Company Method for cleaning and coating pipeline walls
US5230842A (en) * 1989-02-21 1993-07-27 Munde Bruce A Interior pipeline coating process
JPH0374005A (ja) 1989-08-15 1991-03-28 Asahi Glass Co Ltd 抵抗体ペースト及びセラミックス基板
JP3074005B2 (ja) * 1990-09-25 2000-08-07 株式会社ハッコー 垂直管の内面ライニング方法
DE4237553C2 (de) * 1991-11-12 1996-09-26 Shizuo Sagawa Stempel zur Verwendung bei einem Verfahren zum Beschichten einer Rohr-Innenfläche
US5855676A (en) * 1997-05-01 1999-01-05 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Tube lining apparatus
ES2320569T3 (es) * 2004-06-18 2009-05-25 Plastocor Inc Procedimiento para el revestimiento de tubos.
RU2362942C1 (ru) * 2007-12-27 2009-07-27 Малик Фавзавиевич Гайсин Насосно-компрессорная труба (нкт) с внутренним покрытием, исключающим отложения, и способ его нанесения

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3705569A (en) * 1968-07-02 1972-12-12 Kansai Paint Co Ltd Apparatus for painting the inner surface of pipes
KR100824511B1 (ko) * 1997-04-10 2008-04-22 아토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드 지르코늄 합금 연료 외장의 응력 부식 균열을 감소시키기 위한 보호 코팅물
KR20080037532A (ko) * 2006-10-26 2008-04-30 생-고뱅 빵 파이프, 파이프의 제조 방법 및 파이프의 제조를 위한 툴

Also Published As

Publication number Publication date
CA2828991C (en) 2020-04-28
US20140099440A1 (en) 2014-04-10
EP2683493A1 (en) 2014-01-15
WO2012119234A1 (en) 2012-09-13
CA2828991A1 (en) 2012-09-13
WO2012119234A8 (en) 2013-10-10
KR102162871B1 (ko) 2020-10-08
EP2683493B1 (en) 2020-04-29
CN103619491B (zh) 2016-03-16
CN103619491A (zh) 2014-03-05
US9757758B2 (en) 2017-09-12
EP2683493A4 (en) 2014-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102162871B1 (ko) 튜브들의 내부에 코팅들을 도포하기 위한 프로세스들 및 디바이스들
Zhu et al. Robust superhydrophobic surfaces with mechanical durability and easy repairability
Jafari et al. Superhydrophobic and icephobic surfaces prepared by RF-sputtered polytetrafluoroethylene coatings
US7270847B2 (en) System and method for coating tubes
SE535137C2 (sv) Metod för att testa återsuspensionskaraktäristika hos ett kemiskt dispergeringsmedel
CN103945949A (zh) 具有防结垢性质的离心分离机
CN113275204A (zh) 一种用于非晶纳米晶带材连续涂覆绝缘涂层的设备及方法
Martinez et al. Rheological, structural, and stress evolution of aqueous Al2O3: latex tape‐cast layers
US20140226154A1 (en) Method for measuring thread element at end portion of pipe or tube
RU2642667C2 (ru) Состав водорастворимого покрытия для защиты поверхности ядерного топливного стержня
US20120312518A1 (en) Resin-impregnated body made of silicon carbide and method of producing the resin-impregnated body
JP2009247949A (ja) 撥水性コーティング皮膜及び液体輸送配管
JP5719801B2 (ja) 金属表面への放射性種の蓄積を低減する酸化物皮膜の形成方法
US20170008027A1 (en) System and method for coating tubes
JP7296180B2 (ja) 原子炉用の燃料アセンブリの製造方法
KR101670261B1 (ko) 고형물 집적 최소화를 위한 석유배관 내벽코팅제 선정방법
JP2007211894A (ja) 撥水性被膜、流体輸送配管及び撥水性皮膜の製造方法
JP2009127649A (ja) 撥水性皮膜、流体流通流路および撥水性皮膜の形成方法
TWI681075B (zh) 形成金屬管內側金屬鍍層的方法
FR2981950A1 (fr) Procede de revetement d&#39;une surface
CN216225074U (zh) 一种管路表面合金锌液涂覆装置
KR101736171B1 (ko) 핵연료봉 표면 보호를 위한 수용성 코팅제
TWM605376U (zh) 光阻液浸塗設備
Liu et al. Experimental Characterization of Shrinkage Behaviour of Australian Expansive Soils
CN112831203A (zh) 一种铝板翅式换热器翅片耐腐蚀喷涂用粉末及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant