Труба с оксидированной внутренней поверхностью и способ ее изготовления

(ОЕ) и КриОИ ВНУТ- ОСОБ ЕЕ Изобретение дированной внут меди или медных применения в об Сти к СпОСООУ иагО ванной внутреннТрубы из мед меняются в качес сти санитарии, н горячей воды, а теплообменниках врвждений от кор ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(72) Ахим Баукло, Ульрих Растиан Трике (ВЕ)(57) Изобретение относится к трубам с оксидированной внутренней поверхностью измеди или медных сплавов, в частности, дляприменения в области санитарии. Цель изобретения - повышение срока службы путемисключения отслаивания и трещинообразования, Способ изготовления труб с оксидиотносится к трубам с оксиренней поверхностью из сплавов, в частности, для ласти санитарии, в частнотовления труб с оксидироей поверхностью,иили медных сплавов притве трубопроводов в облаапример, для холодной и также в конденсаторах и . , Для предупреждения порозии за счет возникнове(я)5 Р 16 . 9/02, С 22 Р 1/08 2рованной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов заключается в том, что Оксидный слОЙ выполняют толщиной 0,01 - 0,2 мкм, медный оксидный слой - толщиной 1., причем 0,030,1 мкм, максимальная величина зерен кристаллов окиси меди в слое составляет 0,05 мкм, кристаллы окиси меди имеют ориентированную(1,1,1) структуру. Трубу выполняют в состоянии неполного отжига после последней операции деформации, Труба имеет полутвердое состояние или твердотянутое состояние, ее выполняют стойкой к точечной коррозии с содержанием остаточного углерода менее 0,15 мг/дм и толщиной слоя окиси меди от 0,03 до 0,09 мкм, Способ изготовления трубы включает удаление жировых веществ с ф помощью растворителя, протяжной отжиг в атмосфере при 600-730 С со скоростью пропускания труб 50 - 220 м/мин при содержании кислорода 1-25 об.%, преимущественно 5 - менее 15 об.%, и инертного газа 75-99 об.%, преимущественно 85-95 об,%, при этом в качестве инерного газа исполь аааВ зуют азот. ния локальных мест точечной коррозии удаляют в значительной степени перед отжигом остатки масла для волочения, склонные к образованию осаждений углерода и находящиеся на внутренней поверхности труб, за счет обезжиривающих средств, например за счет органических растворителей таких, как три- или перхлорзтилен.Известны способы, которые предусматривают осуществление отжига в восстанавливающей .атмосФере и освобождение затем внутренней поверхности труб от возникшей пленки углерода за счет дроби для слоя, преимущественно находящуюся в струйной обработки, При этом дробь для диапазоне от 0,03 до менее 0,1 мкм. За дробеструйной обработки вводят в трубу счет вариации параметров способа возможлибо с помощью сжатого воздуха, либо на- но установить очень точным образом почти5 любую величину в пределах данного диапаКроме того, известно установление низ- зона. При этом предоставляется возможкого содержания остаточного углерода эа ность устанавливать соответствующие счет того, что после обезжиривания труб рабочие условия для отжига, в частности. осуществляюттепловуюобработкув кисло- продолжительность отжига в оксидируюродсодержащей атмосфере, такой как опре щих условиях, а также состав и давление, деленная газовая смесь из кислорода, гелия необходимые для этого газовой смеси. Для иаргона.Притепловойобработкевоксиди- экономичного изготовления труб, а также рующих условиях, в частности стационар- для равномерного образования оксидной ным образом, существует опасность того, пленки на внутренней поверхности труб что образующиеся оксидные пленки имеют 15 должен реализовываться отжиг при пропуплохое сцепление, имеютувеличенную тол- скании, т,е. с помощью непрерывного спощину и при определенных обстоятельствах соба.являются пористыми, в результате чего не Незначительные толщины оксидного удается предотвратить негативные воздей- слоя на внутренней поверхности труб также ствия - антикоррозионные свойства. Поми в агрессивных водах обеспечивают достамо этого оксидные пленки с толщиной, точнуюзащитуотточечнойкоррозии.После превышающей или равной 0,2 мкм, при по- деформации поперечного сечения на вели- следующей обработке трубы, например при чину до 20 или после экстремальных гибокогибке, могут легко растрескиваться или от- на величину до 180 не происходит ухудшеслаиваться. 25 ния антикоррозионных свойств,Аналогичные проблемы имеются, ког- Установление того, имеет ли оксидный да трубы после тепловой обработки при слой на внутренней поверхности труб пооксидирующих условиях для производства вреждения за счет трещин или отслоений, полутвердого состояния еще должны под- может легко производиться невооруженвергаться обработке по уменьшению попе ным глазом. Для этих исследований трубы речного сечения. Тогда усилия деформации разделяют в продольном направлении по- также приводят к трещинам и отслаивани- сле того, как они были предварительно де.- ям образованного на внутренней поверхно- формированы, например изогнуты на сти оксидного слоя. Отслоившиеся оксиды величину до 180, Оксидный слой оценивамогут тогда приводить к неисправностям в 35 ется в качестве сцепляющегося с основным отдельных агрегатах установки, металлом в том случае, если внутренняя по-.Цель изобретения - повышение срока верхность труб после деформации не имеет службы путем исключения отслаивания и признаков повреждения засчеттрещинили трещинообразования. отслоений.В основе изобретения лежит задача 40 Контроль находящегося на основном предложить трубы с оксидированной внут- металле оксидного слоя с помощью растроренней поверхностью из меди или медных вого электронного микроскопа показал, что сплавов с высокой устойчивостью в отноше- величина зерен кристаллов окиси меди не нии точечной коррозии, оксиды которых, превышает величину 0,05 мкм, Визуальная имеющиеся на внутренней поверхности, не 45 картина оксидного слоя в противоположприводят за счет неблагоприятного образо- ность исследованным до сих пор внутренванияилизасчетотслаиваниякнегативным ним поверхностям труб отличается воздействиям на коррозионную стойкость однообразной поверхностью. Оксидный труб или на надежность функционирования слой имеет светло-красную окраску и обла 50 дает высокой отражающей способностьюСогласно изобретению толщина сцепля- при попадании света, Кристаллы оксидного ющегося с основным металлом оксидвого слоя состоят из Сц 20 (куприт) и преимущеслоя находится вдиапазонеот 0 01 до 02 мкм ственно имеют ориентированную (1,1,1) и при этом данный слой является свобод- структуру.ным от трещин и не имеет отслоений, когда 55 Между толщиной оксидного слоя и сотрубы прошли деформацию эа счет волоче- держанием остаточного углерода на внутния или гибки. ренней поверхности труб имеется простоеСогласно предлагаемому способу трубы соотношение, Чем более тонким выполнен с оксидированной внутренней поверхно- оксидный слой, тем меньшим. является состью имеют толщину медного оксидного держание остаточного углерода. Однакоснижение содержания остаточного углерода до величины менее 0,03 мг/дм до сих2 пор достигалось лишь за счет исключительно дорогостоящего обезжиривания внутренней поверхности трубы перед отжигом при оксидирующих условиях. При этом сам оксидирующий отжиг должен был осуществляться в атмосфере, которая содержит приблизительно 857 ь смеси инертных газов из гелия и аргона.Содержание остаточного углерода меньшее или равное 0,05 мг/дм не являетгся обязательным для того, чтобы предотвратить повреждения от коррозии, Напротив того, существенными являются равномерность и малая толщина оксидации, причем толщина слоя составляет менее 0,2 мкм, преимущественно менее 0,1 мкм.П р и м е р. Для изготовления труб с оксидированной внутренней поверхностью согласно изобретению сначала обеэжиривали внутреннюю поверхность имеющихся в кольцевой форме медных труб, например из фосфорнодеоксидированной меди. Остаточное содержание жирового вещества на внутренней поверхности трубы перед оксидирующим отжигом составляло величину менее 0,4 мг/дм, Соответственно отдель 2ные участки медных труб, соединенных со стороны конца друг с другом с помощью гаэопроницаемых соединительных деталей, отжигали при непрерывном пропускании с помощью резистивного или индуктивного нагрева при температуре. находящейся в диапазоне от 600 до 730 С, при этом внутрь труб вводили контролируемую газовую смесь. В зависимости от скорости пропускания, устанавливаемой в диапазоне между 50 и 220 м/мин, а также поперечного сечения труб устанавливали атмосферу внутри труб. Газовая смесь преимущественно состоит из кислорода в количестве от 5 до приблизительно 15 об. , и инертного газа в количестве от 85 до 95 об.благоприятного по цене азота. За счет постоянного контроля температуры и скорости непрерывного отжига, а также содержания кислорода в атмосфере газа удалось достигнуть равномерности медного оксидного слоя, толщина которого находится в требуемом диапазоне,Преимущественная толщина слоя сцепляющейся в основным металлом окиси меди находилась в основном в диапазоне между 0,03 и 0,09 мкм. Полное сцепление этой тонкой пленки окиси меди сохраняется также после того, как медную трубу деформируют с уменьшением поперечного сечения на величину до 200 или гнут на величину до 180 О. Отслоения или трещины в оксидном слое после деформации не обнаруживались ни с10 помощью невооруженного глаза, ни под микроскопом при 40-кратном увеличении.Хорошее сцепление окисей меди имеет особое значение также для того случая, когда должны изготавливаться полутвердыемедные трубы, Для установления состояния"полутвердая" медные трубы, прошедшие неполный отжиг, должны деформироваться с уменьшением поперечного сечения, при этом они, например, вытягиваются от раэмера 18 мм до диаметра 15 мм. Твердотянутые медные трубы обычно деформируют дожелаемого конечного размера без включения между шагами волочения рекристалли 15 зационных отжигав, Для создания тонкоймедной оксидной пленки на внутреннейповерхности труб эти трубы проходят тепловую обработку при температурах приблизительно 250 С настолько кратковременно,20 что не могут измениться отрицательным образом их механические свойства,Формула изобретения1, Труба с оксидированной внутреннейповерхностью из меди или медных сплавов,25 в частности, санитарно-технического назначения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения срока службы путем исключения отслаивания и трещинообразования,оксидный слой выполнен толщиной 0,01 - 0,230 мкм,2,Трубапоп.1,отличающаяся тем,что медный оксидный слой имеет толщину,находящуюся в пределах 0,03 - 0,1 мкм.3. Труба по пп.1 или 2, о т л и ч а ю щ а-.35 я с я тем, что максимальная величина зеренкристаллов окиси меди в слое составляет0,05 мкм.4. Труба по п,3, отл и ч а ю ща я с я тем,что кристаллы окиси меди имеют ориенти 40 рованную (1,1,1) структуру.5, Труба по пп,1-4, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что она выполнена в состоянии неполного отжига после последней операции подеформации.45 6, Труба по пп.1 - 4, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что она имеет полутвердое состояние.7. Труба по пп 1 - 4, от л и ч а ю ща я с ятем, что она имеет твердотянутое состояние,50 8, Труба по пп,1 - 7, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что она выполнена на стойкой к точечной коррозии с содержанием остаточногоуглерода менее 0,15 мг/дм и толщинойслоя окиси меди от 0,03 - 0,09 мкм.55 9. Способ изготовления трубы с оксидированной внутренней поверхностью, включающий удаление жировых веществ спомощью растворителя и протяжной отжигв атмосфере, содержащей кислород и инерный газ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отжиг.Корректор Л.Патай Заказ 621 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ведут при 600-730 ОС со скоростью пропу- менее 15 об., и инертногогаза 75-99 об.; скания труб 50-220 м/мин при содержании преимущественно 85-95 об., при атом в кислорода 1-25 об., преимущественно 5- качестве инертного газа используют азот.