PL161517B1 - Rury wewnetrznie oksydow ane i sp o só b wytwarzania rur wewnetrznie oksydow anych PL PL - Google Patents

Abstract

1. Rury wewnetrznie oksydow ane z miedzi lub jej stopów , odporne na korozje wzerowa, przeznaczone zwlaszcza na instlacje sanitarne, znamienne tym, ze grubosc warstwy tlenkowej, która przywiera do wewnetrznej powierzchni tych rur i która sklada sie w zasadzie z krysztalów tlenków miedzi, wynosi od 0,01 do 0 ,0 9 µm, przy czym krysztaly tlenków miedzi maja strukture o orientacji ( 1, 1, 1), a maksymalna wielkosc ziarn krysztalów wynosi 0 ,0 5 µm. 5. Sposób wytwarzania rur oksydow anych wewnetrznie z miedzi lub jej stopów odpornych na korozje wzerowa, znamienny tym, ze rury najpierw sie odtluszcza za pom oca rozpuszczalnika, nastepnie poddaje sie ich ciaglem u wyzarzaniu w zakresie temperatur od ok olo 600 do 730°C z predkoscia przebiegu rur od 50 do 220 m /m in., przy czym w zaleznosci od srednicy rur i predkosci ciaglego ich wyzarzania tworzy sie wewnatrz rur atmosfere wyzarzania, zawierajaca objetosciowo od 1 do 25% tlenu, korzystnie od 5 do 15% tlenu oraz od 75 do 99% azotu, korzystnie od 85 do 95% azotu. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku są rury wewnętrznie oksydowane z miedzi lub jej stopów, odporne na korozję wżerową, przeznaczone zwłaszcza na instalacje sanitarne. Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania rur wewnętrznie oksydowane z miedzi lub jej stopów, odpornych na korozję wżerową, przeznczonych na instalacje sanitarne.

Rury z miedzi lub jej stopów stosuje się jako przewody rurowe w dziedzinie instalacji sanitarnych, na przykład do prowadzenia wody zimnej i gorącej, ale także w skraplaczach i wymiennikach ciepła. W celu wyeliminowania uszkodzeń korozyjnych, zwłaszcza przeciw występowaniu lokalnych wżerów korozyjnych, proponowano już usuwanie znajdujących się na powierzchni wewnętrznej rury resztek oleju ciągowego, wykazującego skłonność do osadzania węgla, przed wyżarzaniem w jak największym stopniu za pomocą środków odtłuszczających, na przykład za pomocą rozpuszczalników organicznych, takich jak trójchloroetylen lub nadchloroetylen.

Inne sposoby proponują przeprowadzanie wyżarzania w atmosferze redukującej, a następnie uwalnianie powierzchni wewnętrznej rur od powstałej warstewki węgla za pomocą ścierniwa do obroki strumieniowo-ściernej. Ścierniwo to wprowadza się przy tym do rury za pomocą bądź sprężonego powietrza, bądź też wody pod ciśnieniem.

Wreszcie z opisu wyłożeniowego RFN nr 3 004 455 znane jest osiąganie małej zawartości węgla szczątkowego w ten sposób, że obróbkę cieplną po odtłuszczeniu rur przeprowadza się w atmosferze, zawierającej tlen, np. w określonej mieszaninie gazowej, złożonej z tlenu, helu i argonu. Podczas obróbki cieplnej w warunkach utleniających, w szczególności gdy przeprowadza się ją stacjonarnie, istnieje jednak niebezpieczeństwo, że powstające warstwy tlenkowe źle przywierają, mają wiąkszą grubość i są ewentualnie porowate, wskutek czego me daje się uniknąć ujemnego wpływu między innymi również na zachowanie się korozyjne. Ponadto warstwy tlenkowe o grubości, większej lub równej 0,2/rm, mogą podczas późniejszej obróbki rur, na przykład podczas zginania, łatwo zarysowywać się lub odpryskiwać.

Podobne problemy pojawiają się wówczas, gdy po obróbce cieplnej w warunkach utleniających, w celu uzyskania stnu półtwardego, rury należy poddać dodatkowo obróbce, zmniejszającej przekrój poprzeczny. Siły odkształcające powodują wtedy również rysy i odpryski warstwy tlenko161 517 3 wej, wytworzonej na powierzchni wewnętrznej. Oderwane tlenki mogą wówczas wywoływać zakłócenia wewnątrz poszczególnych zespołów danej instalacji.

U podstaw wynalazku leży zadanie opracownia wewnętrznie oksydowanych rur z miedzi lub jej stopów o dużej zwłaszcza odporności na korozję wżerową, w których tlenki występujące na powierzchni wewnętrznej, nie mają wskutek niekorzystnego ukształtowania lub wskutek odrywania się ujemnego wpływu na odporność korozyjną rur albo na niezawodność działania instalacji. Zadanie to rozwiązuje się w myśl wynalazku przez to, ze grubość warstwy tlenkowej, przywartej do powierzchni, metalu, zawiera się w granicach od 0,01 do 0,2//m, przy czym warstwa ta jest nawet wówczas wolna od rys i nie wykazuje żadnych odprysków, gdy rury zostały odkształcone przez ciągnienie lub zginanie.

Zgodnie z wynalazkiem warstwa tlenku miedzi na rurkach ma grubość od 0,03 do poniżej 0,1 pm, a maksymalna wielkość ziarn kryształów tlenku miedzi w warstwie wynosi 0,05 μτη, przy czym kryształy tlenku miedzi mają strukturę zorientowaną (1, 1, 1). Rury pozostają w stanie wyżarzonym zmiękczająco, dokonanym po ostatniej operacji ich formowania i są w stanie półtwardym. Ponadto rury pozostają w stanie przeciągniętym na twardo.

Zalecany sposób wytwarzania oksydowanych wewnętrznie rur polega na ich odtłuszczeniu za pomocą rozpuszczalnika i na ciągłej obróbce wyżarzającej w zakresie temperatur od ok. 600 do 730°C i przy prędkości przebiegu od 50 do 220 m/min, przy czym w zależności od średnicy rury i prędkości ciągłej obróbki wyżarzającej wewnątrz rur wytwarza się atmosferę wyżarzania, która składa się objętościowo z 1 do 25% tlenu, korzystnie od 5 do poniżej 15%, oraz z 75 do 99% gazu obojętnego, korzystnie od ok. 85 do 95%.

Oksydowane wewnętrznie rury, wytwarzane tym sposobem, mają przy tym grubość warstwy tlenku miedzi, która zawiera się korzystnie w granicach od 0,03 do poniżej 0,1 μτη. Za pomocą tego sposobu możliwe jest bardzo dokładne nastawianie niemal każdej wartości w granicach podanego zakresu przez zmianę parametrów technologicznych. Fachowiec w produkcji jest przy tym w stanie określać każdorazowe warunki robocze obróbki w warunkach ulteniających, a także skład i ciśnienie niezbędnej do tego celu mieszaniny gazowej. W celu ekonomicznego wytwarzania rur oraz w celu równomiernego nanoszenia powłoki tlenkowej na powierzchnię wewnętrzną rur, konieczne jest jako niezbędna cecha technologiczna przeprowadzanie obróbki wyżarzającej w przebiegu ciągłym, to jest metodą ciągłą.

Podczas badań stwierdzono niespodziewnie, że w przeciwieństwie do dotychczasowej opinii fachowców już bardzo małe grubości warstwy tlenkowej na powierzchni wewnętrznej rur zapewniają dostateczną ochronę przed korozją wżerową nawet w cieczach agresywnych. Również po odkształceniu przekroju poprzecznego o wartość, siągającą 20% lub po ekstremalnych zgięciach, siągających 180°, nie zachodzi pogorszenie zachowania się korozyjnego.

Czy warstwa tlenkowa na powierzchni wewnętrznej rur wykazuje uszkodzenia wskutek rys lub odprysków, można z łatwością przekonać się gołym okiem. Dla tych badań przecięto rury w kierunku podłużnym po ich uprzednim odkształceniu, na przykład po zgięciu aż do 180°. Warstwę tlenkową określa się jako przywartą do metalu podłoża wówczas, gdy po odkształceniu powierzchnia wewnętrzna rur nie wykazuje żadnych oznak uszkodzenia wskutek rys lub odprysków.

Obserwacje znajdującej się na metalu podłoża warstwy tlenkowej za pomocą mikroskopu skaningowego wykazały, że wielkość ziaren kryształów tlenku miedzi nie przekracza wartości 0,05 μτη. W przeciwieństwie do dotychczas badanych powierzchni wewnętrznych rur wizualny obraz warstwy tlenkowej odznacza się bardzo jednolitę powierzchnią. Warstwa tlenkowa ma barwę jasnoczerwoną i wykazuje dużą zdolność odbijania padającego światła. Można było prócz tego stwierdzić, że kryształy warstwy tlenkowej składają się z CU2O (kupryt) i maj przeważnie strukturę zorientowaną (1,1, 1). Rysunek przedstawia w 10 000-krotnym powiększeniu warstwę CU2O, przywartą do powierzchni wewnętrznej rury, przy czym można rozpoznać w szczególności ekstremalnie równomierną powierzchnię warstwy, czyli małą chropowatość powierzchni.

Dotychczas przyjmowano za punkt wyjścia, że pomiędzy grubością warstwy tlenkowej a zawartością węgla szczątkowego na powierzchni wewnętrznej rur istnieje prosta zależność: im cieńsza jest wykonana warstwa tlenkowa, tym mniejsza jest również zawartość węgla szczątkowego. W każdym razie do wartości poniżej 0,03 mg/dm² można było uzyskać jedynie przez bardzo kosztowne odtłuszczenie powierzchni wewnętrznej rury przed wyżarzaniem w warunkach utlenia4

161 517 jących. Samo wyżarzanie utleniające należało przy tym przeprowadzać w atmosferze, zawierającej ok. 85% mieszaniny gazów szlachetnych: helu i argonu.

Oksydowane wewnętrznie rury według wynalazku ukazują teraz, że nie jest koniecznie wymagana zawartość węgla szczątkowego, mniejsza lub równa 0,05 mg/dm², aby wyeliminować uszkodzenia korozyjne. O wiele bardziej istotna jest równomierność i mała grubość utlenienia, przy czym grubość warstwy leży poniżej 0,2 μπι, korzystnie poniżej 0,1 μπι.

W celu wytworzenia wewnętrznie oksydowanych rur według wynalazku, odtłuszczono najpierw powierzchnię wewnętrzną rozmieszczonych pierścieniowo rur miedzianych, na przykład z miedzi odtlenionej fosforem, według sposobu, opisanego w opisie wyłożeniowym RFN nr 3 207 135. Zawartość tłuszczu szczątkowego na powierzchni wewnętrznej rur leżała przed utleniającą obróbką wyżarzającą poniżej wartości 0,4 mg/dm2. Poszczególne długości rur miedzianych, połącznych ze sobą końcami za pomocą złączek, przepuszczających gaz, były każdorazowo wyżarzane w przebiegu ciągłym za pomocą nagrzewania oporowego lub indukcyjnego w temperaturze, zawartej w granicach od 600 do 730°, przy czym do wnętrza rur wprowadzano kontrolowaną mieszaninę gazową. Atmosferę wewnątrz rur regulowano w zależności od prędkości przebiegu, ustalonej w granicach od 50 do 220 m/min, oraz od przekroju poprzecznego rur. Mieszanina gazowa składa się objętościowo korzystnie z 5 do ok. 15% tlenu oraz 85 do 95% gazu obojętnego, na przykład mało kosztownego azotu. Dzięki stałej kontroli parametrów: temperatury i szybkości wyżarzania ciągłego, a także zawartości tlenu w atmosferze gazowej można było uzyskać bardzo równomierną warstwę tlenku miedzi, której grubość ma wartość, zawartą w granicach wymaganego zakresu.

W wyniku szeregu przeprowadzonych prób stwierdzono, że zalecana grubość warstwy tlenku miedzi, przywartej do powierzchni metalu, pozostawała w zasadzie w granicach od 0,03 do 0,09μηι. Całkowita przyczepność tej cienkiej powłoki z tlenku miedzi jest zachowana również wówczas, gdy rurę miedzianą odkształcono o wartość, sięgającą 20% przez zmniejszenie jej przekroju poprzecznego, lub zgięto aż do 180°. Po odkształceniu nie zaobserwowano w warstwie tlenkowej odprysków lub rys ani gołym okiem, ani też pod mikroskopem przy 40-krotnym powiększeniu.

Duża przyczepność tlenków miedzi ma również szczególne znaczenie w tym przypadku, gdy należy wytwarzać półtwarde rury miedziane. W celu uzyskania stanu „półtwarde należy poddane wyżarzaniu zmiękczającemu rury miedziane odkształcić, mianowicie przez zmniejszenie ich przekroju poprzecznego, przy czym wyciąga się je na przykład do wymiaru 18 mm do średnicy 15 mm. Ciągnione na twardo rury miedziane odkształca się zazwyczaj na żądany wymiar końcowy bez przeprowadzania pomiędzy operacjami ciągnienia wyżarzań rekrystalizacyjnych. W celu uzyskania cienkiego dodatku tlenku miedzi na powierzchni weynętrznej rur, poddaje się je wówczas obróbce cieplnej w temperaturach ok. 250°C w ciągu tak krótkiego czasu, że właściwości mechaniczne nie mogą ulec niekorzystnej zmianie.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Rury wewnętrznie oksydowane z miedzi lub jej stopów, odporne na korozję wżerową, przeznaczone zwłaszcza na instlacje sanitarne, znamienne tym, że grubość warstwy tlenkowej, która przywiera do wewnętrznej powierzchni tych rur i która składa się w zasadzie z kryształów tlenków miedzi, wynosi od 0,01 do 0,09pm, przy czym kryształy tlenków miedzi mają strukturę o orientacji (1, 1, 1), a maksymalna wielkość ziarn kryształów wynosi 0,05 pm.
2. 2. Rury według zastrz. 1, znamienne tym, że są w stanie po wyżarzeniu zmiękczającym po ostatniej operacji ich formowania.
3. 3. Rury według zastrz. 1, znamienne tym, że są w stanie półtwardym.
4. 4. Rury według zastrz. 1, znamienne tym, że są w stanie po ciągnieniu na twardo.
5. 5. Sposób wytwarzania rur oksydowanych wewnętrznie z miedzi lub jej stopów odpornych na korozję wżerową, znamienny tym, że rury najpierw się odtłuszcza za pomocą rozpuszczalnika, następnie poddaje się ich ciągłemu wyżarzaniu w zakresie temperatur od około 600 do 730°C z prędkością przebiegu rur od 50 do 220 m/min., przy czym w zależności od średnicy rur i prędkości ciągłego ich wyżarzania tworzy się wewnątrz rur atmosferę wyżarzania, zawierającą objętościowo od 1 do 25% tlenu, korzystnie od 5 do 15% tlenu oraz od 75 do 99% azotu, korzystnie od 85 do 95% azotu.