Труба с оксидированной внутренней поверхностью и способ ее изготовления Советский патент 1992 года по МПК F16L9/02 C22F1/08 

Изобретение относится к трубам с оксидированной внутренней поверхностью из 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 повреждений от коррозии за счет возникновения 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 перхлорэтилен.

Известны способы, которые предусматривают осуществление отжига в восстанавливающей .атмосфере и освобождение затем внутренней поверхности труб от возО

ю VI

-fcb

СА

никшей пленки углерода за счет дроби для струйной обработки. При этом дробь для дробеструйной обработки вводят в трубу либо с помощью сжатого воздуха, либо напорной воды.

Кроме того, известно установление низкого содержания остаточного углерода за счет того, что после обезжиривания труб осуществляют тепловую обработку в кислородсодержащей атмосфере, такой как определенная газовая смесь из кислорода, гелия и аргона. При тепловой обработке в оксидирующих условиях, в частности стационарным образом, существует опасность того, что образующиеся оксидные пленки имеют плохое сцепление, имеют увеличенную толщину и при определенных обстоятельствах являются пористыми, в результате чего не удается предотвратить негативные воздействия - антикоррозионные свойства. Помимо этого оксидные пленки с толщиной, превышающей или равной 0,2 мкм, при последующей обработке трубы, например при гибке, могут легко растрескиваться или отслаиваться.

Аналогичные проблемы имеются, когда трубы после тепловой обработки при оксидирующих условиях для производства полутвердого состояния еще должны подвергаться обработке по уменьшению поперечного сечения. Тогда усилия деформации также приводят к трещинам и отслаиваниям образованного на внутренней поверхности оксидного слоя. Отслоившиеся оксиды могут тогда приводить к неисправностям в отдельных агрегатах установки.

Цель изобретения - повышение срока службы путем исключения отслаивания и трещинообразования.

В основе изобретения лежит задача предложить трубы с оксидированной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов с высокой устойчивостью в отношении точечной коррозии, оксиды которых, имеющиеся на внутренней поверхности, не приводят за счет неблагоприятного образования или за счет отслаивания к негативным воздействиям на коррозионную стойкость труб или на надежность функционирования установки.

Согласно изобретению толщина сцепляющегося с основным металлом оксидного слоя находится в диапазоне от 0,01 до 0.2 мкм и при этом данный слой является свободным от трещин и не имеет отслоений, когда трубы прошли деформацию за счет волочения или гибки.

Согласно предлагаемому способу трубы с оксидированной внутренней поверхностью имеют толщину медного оксидного

слоя, преимущественно находящуюся в диапазона от 0,03 до менее 0,1 мкм. За счет вариации параметров способа возможно установить очень точным образом почти

любую величину в пределах данного диапазона. При этом предоставляется возможность устанавливать соответствующие рабочие условия для отжига, в частности, продолжительность отжига в оксидирую0 щих условиях, а также состав и давление, необходимые для этого газовой смеси. Для экономичного изготовления труб, а также для равномерного образования оксидной пленки на внутренней поверхности труб

5 должен реализовываться отжиг при пропускании, т.е. с помощью непрерывного способа.

Незначительные толщины оксидного слоя на внутренней поверхности труб также

0 в агрессивных водах обеспечивают достаточную защиту от точечной коррозии. После деформации поперечного сечения на величину до 20% или после экстремальных гибок на величину до 180° не происходит ухудше5 ния антикоррозионных свойств.

Установление того, имеет ли оксидный слой на внутренней поверхности труб повреждения за счет трещин или отслоений, может легко производиться невооружен0 ным глазом. Для этих исследований трубы разделяют в продольном направлении после того, как они были предварительно де- формированы, например изогнуты на величину до 180°. Оксидный слой оценива5 ется в качестве сцепляющегося с основным металлом в том случае, если внутренняя поверхность труб после деформации не имеет признаков повреждения за счет трещин или отслоений.

0 Контроль находящегося на основном металле оксидного слоя с помощью растрового электронного микроскопа показал, что величина зерен кристаллов окиси меди не превышает величину 0,05 мкм. Визуальная

5 картина оксидного слоя в противоположность исследованным до сих пор внутренним поверхностям труб отличается однообразной поверхностью. Оксидный слой имеет светло-красную окраску и обла0 дает высокой отражающей способностью при попадании света. Кристаллы оксидного слоя состоят из СиаО (куприт) и преимущественно имеют ориентированную (1,1,1) структуру.

5 Между толщиной оксидного слоя и содержанием остаточного углерода на внутренней поверхности труб имеется простое соотношение. Чем более тонким выполнен оксидный слой, тем меньшим является содержание остаточного углерода. Однако

снижение содержания остаточного углерода до величины менее 0,03 мг/дм2 до сих 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 85% смеси инертных газов из гелия и аргона.

Содержание остаточного углерода меньшее или равное 0,05 мг/дм не является обязательным для того, чтобы предотвратить повреждения от коррозии. Напротив того, существенными являются равномер- ность 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/дм2. Соответственно отдельные 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.%, благоприятного по цене азота. За счет постоянного конт- роля 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 20% или гнут на величину до 180°. Отслоения или трещины в оксидном слое после деформации не обнаруживались ни с

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. Твердотяну- тые медные трубы обычно деформируют до желаемого конечного размера без включения между шагами волочения рекристалли- зационных отжигов. Для создания тонкой медной оксидной пленки на внутренней поверхности труб эти трубы проходят тепловую обработку при температурах приблизительно 250°С настолько кратковременно, что не могут измениться отрицательным образом их механические свойства.

Формула изобретения

1.Труба с оксидированной внутренней поверхностью из меди или медных сплавов, 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 мкм..

2.Труба по п. 1,отличающаяся тем, что медный оксидный слой имеет толщину, находящуюся в пределах 0,03-0,1 мкм.

3.Труба по пп.1 или 2, отличающая с я тем, что максимальная величина зерен кристаллов окиси меди в слое составляет 0,05 мкм.

4.Труба по п.З, отличающаяся тем, что кристаллы окиси меди имеют ориентированную (1,1,1) структуру.

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

6.Труба по пп.1-4, о тличающаяся тем, что она имеет полутвердое состояние.

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

8.Труба по пп.1-7, отличающаяся 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.

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

717169748

ведут при 600-730°С со скоростью пропу- менее 15 об. %, и инертного газа 75-99 об. %, екания труб 50-220 м/мин при содержании преимущественно 85-95 об.%, при этом в кислорода 1-25 об.%, преимущественно 5 - качестве инертного газа используют азот.

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 трещинообразо- вания. 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