Труба с оксидированной внутренней поверхностью и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к трубам с оксидированной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов, в частности, для применения в области санитарии. Цель изобретения - повышение .срока службы путем исключения отслаивания и трещинообразования. Способ изготовлениятруб с оксидированной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов заключается в том, что оксидный слой выполняют толщиной 0,01-0,2 мкм, медный оксидный слой - толщиной L, причем 0,03 :Ј L 0,1 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 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 используют азот. (/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (II) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4614651/29 (22) 26.07.89 (31) Р 3827353.5 (32) 12.08.88 (33) 0Е (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) KM-Кабельметал АГ (DE) (72) Ахим Баукло, Ульрих Райтер (DE) и Кристиан Трике (BE) (53) 621 785 5 (088 8) (56) Заявка Франции М 2449245, кл. F 16 L 9/02, 1980.

Заявка ФРГ М 3004455, кл. F 16 L9/02, 1980. (54) ТРУБА С ОКСИДИРОВАННОЙ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ И СПОСОБ ЕЕ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к трубам с оксидированной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов, в частности, для применения в области санитарии. Цель изобретения — повышение срока службы путем исключения отслаивания и трещинообразования, Способ изготовления труб с оксидиИзобретение относится к трубам с оксидированной внутренней поверхностью иа меди или медных сплавов, в частности, для применения в области санитарии, в частности к способу изготовления труб с оксидированной внутренней поверхностью.

Трубы из меди или медных сплавов применяются в качестве трубопроводов в области санитарии, например, для холодной и горячей воды, а также в конденсаторах и теплообменниках. Для предупреждения iwвреждений от коррозии за счет возникнове(я)5 F 16 . 9/02, С 22 F 1/08 рованной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов заключается в том, что оксидный слой выполняют толщиной

0,01 — 0,2 мкм, медный оксидный слой — толщиной L, причем 0,03» L» 0,1 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 испольааавЬ зуют азот. ния локальных мест точечной коррозии уда- Д„ ляют 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 почти

5 любую величину в пределах данного диапаКрометого,известноустановлениениз- 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- 10 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- 20 в агрессивных водах обеспечивают достамо этого оксидные пленки с толщиной, точную защиту отточечной коррозии. После превышающей или равной 0,2 мкм, при по- деформации поперечного сечения на велиследующей обработке трубы, например при чину до 20"-,ь или после экстремальных гибок о гибке, 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- 30 ным глазом. Для этих исследований трубы речного сечения. Тогда усилия деформации разделяют в продольном направлении потакже 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 поЦель изобретения — повышение срока верхность труб после деформации не имеет службы путем исключения отслаивания и признаков повреждения засчеттрещинили трещинообразования. отслоений.

8 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 сплавовсвысокойустойчивостьювотноше- величина зерен крис аллов 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 обла50 дает высокой отражающей способностью

Согласно изобретению толщина сцепля- при попадании света. Кристаллы оксидного ющегося с основным металлом оксидвого слоя состоят из С020 (куприт) и преимущеслоя находится вдиапазоне от0 01до0 2 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 простое

Согласно 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. Однако

1716974 снижение содержания остаточного углерода до величины менее 0,03 мг/дм до сих

2 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 857ь смеси инертных газов из гелия и аргона.

Содержание остаточного углерода меньшее или равное 0,05 мг/дм не являетг ся 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.

Пример. Для изготовления труб с оксидированной внутренней поверхностью согласно изобретению сначала обезжиривали 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 отдель2 ные участки медных труб, соединенных со стороны конца друг с другом с помощью газопроницаемых 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.7, 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 величинудо 20 $ или гнут на величину до 180О.

Отслоения или трещины в оксидном слое после деформации не обнаруживались ни с

10 помощью невооруженного глаза, ни под микроскопом при 40-кратном увеличении.

Хорошее сцепление окисей меди имеет особое значение также для того случая, когда должны изготавливаться полутвердые медные трубы. Для установления состояния

"полутвердая" медные трубы, прошедшие неполный отжиг, должны деформироваться с уменьшением поперечного сечения, при этом они, например, вытягиваются от размера 18 мм до диаметра 15 мм. Твердотянутые медные трубы обычно деформируют до желаемого конечного размера без включения между шагами волочения рекристалли15 зационных отжигав, Для создания тонкой медной оксидной пленки на внутренней поверхности труб эти трубы проходят тепловую обработку при температурах приблизительно 250 С настолько кратковременно, 20 что не могут измениться отрицательным образом их механические свойства, Формула изобретения

1. Труба с оксидированной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов, 25 в частности, санитарно-технического назначения, отличающаяся тем, что, с целью повышения срока службы путем исключения отслаивания и трещинообразования, оксидный слой выполнен толщиной 0,01 — 0,2

30 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 тл и ч а ю щ а-.

35 я с я тем, что максимальная величина зерен кристаллов окиси меди в слое составляет

0,05 мкм.

4. Труба по п.3, отл и ч а ю ща я с я тем, что кристаллы окиси меди имеют ориенти40 рованную (1,1,1) структуру.

5. Труба по пп,1-4, отличающаяся тем, что она выполнена в состоянии неполного отжига после последней операции по деформации.

45 6, Труба по пп.1 — 4, отличающаяся тем, что она имеет полутвердое состояние.

7. Труба по пп,1 — 4, отличающаяся тем, что она имеет твердотянутое состояние.

50 8, Труба по пп.1 — 7, отл и ч а ю ща я ся тем, что она выполнена на стойкой к точечной коррозии с содержанием остаточного углерода менее 0,15 мг/дм и толщиной слоя окиси меди от 0,03 — 0,09 мкм.

55 9. Способ изготовления трубы с оксидированной внутренней поверхностью, включающий удаление жировых веществ с помощью растворителя и протяжной отжиг в атмосфере, содержащей кислород и инерный газ, отличающийся тем, что отжиг

1716974

Редактор А.Долинич Техред M.Моргентал.Корректор Л.Патай

Заказ 621 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ведут при 600-730ОС со скоростью пропу- менее15об.g, и инертногогаза 75-99об. ; скания труб 50-220 м/мин при содержании преимущественно 85-95 об.g, при атом в кислорода 1-25 об.g, преимущественно 5- качестве инертного газа используют азот.