Способ покрытия труб

008451 Настоящее изобретение относится к способу покрытия внутренней поверхности трубы, выполненной из меди или медного сплава. Как известно, внутреннюю поверхность медных труб необходимо покрывать оловом, что обеспечивает катодную защиту меди. К качеству покрытых оловом труб установлены особые требования в отношении прочности, чистоты и пористости покрытия. При проведении процесса нанесения покрытия путем химического осаждения олова (химического покрытия оловом), как известно, различают две или три отдельные стадии этого процесса, включающие активацию покрываемой поверхности, предварительное покрытие (грунтование) и стадию нанесения покрытия, заключающуюся в покрытии оловом. В процессе активации поверхности покрываемую поверхность обрабатывают определенными химическими веществами для того, чтобы покрытие было успешным. При грунтовании, проводимом после активации, обычно используют кислотный раствор, в котором растворены комплексообразующий реагент, участвующий в реакциях, проходящих при покрытии, и подходящий источник олова. Назначение стадии грунтовки заключается в формировании на покрываемой поверхности ядер покрытия. На стадии покрытия на сформированные ядра осаждают оловянное покрытие. Фактическая стадия покрытия может проводиться или в кислотном, или в щелочном растворе. Процесс нанесения оловянного покрытия путем химического осаждения, как известно, проводят в виде ионообменной реакции, при которой из покрываемого металла растворяются ионы меди, и одновременно из раствора для покрытия оловом на поверхности покрываемого металла осаждается эквивалентное количество ионов олова на основе неравновесного состояния между раствором для нанесения покрытия и медью. Повышенное количество растворенной меди в растворе по отношению к количеству олова снижает скорость ионообменной реакции. Поэтому, также в соответствии с количеством осажденного олова, в растворе время от времени необходимо регулировать количество источника олова. Когда поверхность обрабатываемого металла покрыта полностью, ионообменная реакция замедляется и, наконец, останавливается. Если оловянное покрытие становится в процессе покрытия неоднородным, это позднее может привести к тому, что ионы олова освобождаются и переходят, например, в воду системы коммунального водоснабжения. Срок службы раствора для нанесения оловянного покрытия может быть увеличен путем добавления в этот раствор так называемых стабилизаторов. Как известно, процесс нанесения покрытия проводят в две отдельные стадии, причем так, что на первой стадии раствор только перекачивают, а на второй стадии используют для наращивания слоя олова. Согласно патентному документу ЕР 0848084 известен способ изготовления медной трубы, в соответствии с которым покрытие медных труб оловом проводят в две стадии так, что при проведении второй стадии покрытия температуру раствора для покрытия оловом увеличивают. Задача настоящего изобретения заключается во внедрении нового раствора, более предпочтительного по сравнению с известным аналогом, предназначенного для покрытия слоем олова внутренней стенки трубы, изготовленной из меди или медного сплава, осуществляемого так, чтобы процесс нанесения покрытия проводился в одну стадию. Настоящее изобретение отличается признаками, изложенными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Различные предпочтительные примеры воплощения данного изобретения отличаются признаками, изложенными в остальных, зависимых пунктах формулы. В результате осуществления данного изобретения согласно формуле изобретения достигаются значительные преимущества. За счет способа, соответствующего изобретению, процесс покрытия оловом внутренней стенки трубы ведется быстрее, а количество используемых химических реагентов заметно уменьшается по сравнению с известным способом нанесения оловянного покрытия. С помощью данного изобретения в соответствии с признаками формулы изобретения формируют слой олова на внутренней поверхности трубы, выполненной из меди или медного сплава, путем проведения процесса покрытия в одну стадию так, чтобы формирование слоя олова происходило по мере протекания раствора для покрытия оловом по внутренней поверхности трубы. Указанная одна стадия процесса покрытия согласно настоящему изобретению предусматривает подачу раствора для покрытия к внутренней поверхности трубы с одного конца трубы и вытекание потока раствора с другого конца трубы, при этом на внутренней поверхности трубы нарастает слой олова за счет химического осаждения олова в соответствии с ионообменной реакцией. Предпочтительно многостадийную активацию внутренней поверхности трубы, нанесение грунтовочного слоя и само покрытие проводят так, что все они осуществляются с использованием одного и того же раствора для покрытия и, по существу, в одну стадию покрытия, по мере того, как раствор для покрытия протекает по внутренней поверхности трубы. Раствор для покрытия согласно изобретению, циркулирующий по внутренней поверхности трубы,содержит, по меньшей мере, агент для регулирования рН таким образом, чтобы величина рН была меньше единицы, источник олова для создания двухвалентных ионов олова (Sn2+) в растворе для покрытия, а также комплексообразующий реагент. Согласно настоящему изобретению используемый источник олова представляет собой хлорид олова (SnCl2), а в качестве комплексообразующего реагента используют тиомочевину (NH2)2CS, и в этом случае отношение содержаний хлорида олова и тиомочевины в растворе для покрытия составляет 1:(1-10), однако предпочтительно 1:4. Согласно одному из примеров воплощения данного изобретения комплексообразующим реагентом, применяемым для регулирования величины-1 008451 рН, является соляная кислота (НСl). Источником олова может служить, например, сульфат олова (II) или иной источник олова, при использовании которого ион олова присутствовал бы в вышеупомянутом растворе для покрытия в виде иона двухвалентного олова (Sn2+). В соответствии с примером воплощения изобретения комплексообразующим реагентом для регулирования рН является серная кислота (H2SO4). Содержание тиомочевины в растворе для покрытия составляет от 2 до 20% (мас.), предпочтительно 10%(мас.) В случае относительно низкого содержания тиомочевины в растворе для покрытия трубы легче очищать после нанесения покрытия. В растворе для нанесения покрытия согласно данному изобретению комплексообразующий реагент участвует в реакциях, сопровождающих процесс покрытия, в качестве комплексообразующего реагента,по меньшей мере, связывающего в указанном растворе для покрытия свободные ионы меди. При нанесении покрытия в одну стадию при помощи раствора для покрытия в соответствии с данным изобретением внутреннюю поверхность трубы, кроме того, очищают от возможных примесей (загрязнений), которые накапливаются на внутренней поверхности в процессе предшествующей обработки внутренней поверхности трубы. При использовании раствора для покрытия согласно изобретению можно полностью избежать использования многих других химических реагентов, например, использования стабилизирующих веществ. За счет исключения необходимости использования многих других химических реагентов дальнейшая обработка раствора для покрытия становится значительно дешевле. Кроме того, использование раствора для покрытия, соответствующего настоящему изобретению, позволяет при высоких температурах избежать нежелательного выпадения осадка из раствора. Время реакции при нанесении покрытия значительно сокращается при достигнутых высоких температурах. В соответствии с одним из примеров воплощения изобретения температуру раствора для покрытия регулируют так, чтобы при подаче раствора на внутреннюю поверхность трубы она находилась в интервале от 35 до 100 С. При такой температуре на внутренней поверхности трубы накапливается подходящий слой олова, соответствующий установленным требованиям. Согласно примеру воплощения изобретения трубу перед нанесением покрытия нагревают, что еще больше улучшает качество покрытия. Трубы можно нагревать снаружи, или, например, путем промывания трубы изнутри теплой водой или теплым сжатым воздухом. В соответствии с изобретением раствор для покрытия циркулирует по внутренней поверхности трубы в течение менее чем 30 мин. Согласно данному изобретению процесс покрытия проводят в атмосфере, не содержащей кислород,с тем, чтобы используемые для покрытия раствор и оборудование были изолированы от воздействия кислорода, например, путем их размещения в газовой среде, не содержащей кислород, и предотвращения доступа кислорода в раствор. Согласно воплощению изобретения из раствора для покрытия удаляют кислород, например, перед проведением или во время проведения стадии нанесения покрытия, и в этом случае можно избежать нежелательное воздействие кислорода, содержащегося в различных компонентах раствора. В результате успешно предотвращается окисление олова в растворе. Окисление олова связывает олово как компонент, и это означает, что количество свободных ионов олова в растворе уменьшается. Если в растворе для нанесения покрытия окисление олова предотвращается, то увеличивается срок службы раствора и улучшается его стойкость. В соответствии с изобретением стабилизирующее вещество может быть, следовательно, с успехом заменено различным выполнением конструкции используемого оборудования. Функция стабилизатора заключается в том, чтобы предотвратить окисление ионов олова(Sn2+) в растворе. После нанесения покрытия внутреннюю поверхность трубы очищают от остатков раствора, например, путем промывки воздухом или водой. Внутренняя поверхность покрываемой трубы может быть как предварительно обработанной, так и не обработанной. Согласно воплощению изобретения покрываемую внутреннюю поверхность трубы оксидируют, и в этом случае труба может быть полужесткой или гибкой. Предпочтительно за счет раствора для покрытия, соответствующего данному изобретению, операции травления и покрытия проводят с использованием одного и того же раствора. В соответствии с воплощением изобретения покрываемая труба выполнена жесткой. Покрываемая труба,кроме того, может быть протравлена. Покрываемая труба может быть выполнена в виде змеевика, или прямой трубы, и может иметь длину, равную 1000 м. Настоящее изобретение ниже описано более подробно на одном из примеров осуществления. Пример Нижеследующий пример раскрывает способ покрытия трубы, выполненной из меди, слоем олова,соответствующий предлагаемому изобретению. Согласно данному примеру покрываемая труба представляет собой не гибкую, прямую трубу с оксидированной внутренней поверхностью. Процесс покрытия с формированием слоя олова может проводиться путем подачи раствора для покрытия одновременно на внутренние поверхности различных труб или же на одну трубу за один рабочий цикл. Раствор для покрытия подводят к внутренней поверхности трубы из отдельной емкости с раствором путем подачи этого раствора в трубу под давлением. Согласно данному примеру раствор для покрытия включает в себя соляную кислоту (НСl) в качестве регулятора величины рН, хлорид олова (SnCl2) как источник олова, и тиомочевину NH2)CS) в качестве комплексообразующего реагента. Реагент для регулирования величины рН добавляют в чистую воду в таком количестве, чтобы кислотность (рН) в растворе для покрытия была меньше 1, в то время как мочевину добавляют для того, чтобы содержание тиомочевины в оконча-2 008451 тельном растворе для покрытия составляло 10% (мас.) Хлорид олова добавляют в раствор для покрытия в таком количестве, чтобы соотношение концентраций хлорида олова и тиомочевины в растворе для покрытия составляло 1:4, т.е. содержание тиомочевины в четыре раза превышает содержание хлорида олова. В растворе для покрытия олово присутствует в виде ионов (Sn2+). В соответствии с данным примером температура раствора для покрытия, который подают на внутреннюю поверхность трубы, равна 75 С. Емкость с раствором и остальное оборудование защищены так, чтобы предотвратить доступ кислорода в раствор для покрытия, например, с помощью защитного газа. Согласно примеру из раствора для покрытия кислород извлекают. Температуру раствора для покрытия в емкости с раствором поддерживают постоянной. Перед подачей в трубу раствора для покрытия трубы промывают теплой жидкостью. В соответствии с данным примером раствор для покрытия подают в предварительно нагретую трубу при скорости, соответствующей турбулентному режиму течения раствора. Раствор для покрытия протекает (циркулирует) по внутренней поверхности в течение приблизительно 20 мин, и в течение этого периода времени формируется слой олова. Слой олова нарастает на внутренней поверхности в соответствии с проходящей ионообменной реакцией так, что металлическая медь из внутренней поверхности трубы переходит в раствор для покрытия, а ионы олова, содержащиеся в растворе для покрытия, осаждаются на внутренней поверхности трубы, образуя металлическое покрытие. Слой олова формируется в виде однородного равномерного слоя толщиной примерно 1-2 мкм. После того, как раствор для покрытия протекает от одного конца трубы к другому концу, и образуется слой олова, раствор из трубы выливают. Трубы, покрытые оловом, очищают от остатков раствора, например, путем промывания труб водой. При необходимости покрытые оловом трубы высушивают перед дальнейшей процедурой, такой как хранение или транспортировка. Для специалистов в данной области техники понятно, что различные воплощения настоящего изобретения не ограничены вышеприведенными примерами и могут меняться в пределах объема, охватываемого приложенными пунктами формулы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ покрытия внутренней поверхности трубы, выполненной из меди или медного сплава,слоем олова, включающий формирование слоя олова в процессе химического покрытия оловом, отличающийся тем, что покрытие внутренней поверхности трубы проводят в одну стадию с помощью раствора для покрытия, из которого до или во времянанесения покрытия удаляют кислород, а слой олова формируют по мере протекания раствора для покрытия по внутренней поверхности трубы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор для покрытия, протекающий по внутренней поверхности трубы, включает в себя агент для регулирования рН до величины менее 1, источник олова для создания двухвалентных ионов олова (Sn2+) в растворе для покрытия, а также комплексообразующий реагент. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве источника олова используют хлорид олова. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве комплексообразующего реагента используют тиомочевину. 5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что отношение содержаний хлорида олова и тиомочевины составляет 1:(1-10). 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что отношение содержаний хлорида олова и тиомочевины предпочтительно составляет 1:4. 7. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве реагента для регулирования величины рН используют соляную кислоту. 8. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве реагента для регулирования величины рН используют серную кислоту. 9. Способ по п.2, отличающийся тем, что используемый источник олова представляет собой сульфат олова. 10. Способ по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что содержание тиомочевины в растворе для покрытия составляет от 2 до 20 мас.%. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что содержание тиомочевины в растворе для покрытия составляет 10 мас.%. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что температуру раствора для покрытия регулируют так, чтобы в процессе подачи раствора для покрытия на внутреннюю поверхность трубы эта температура находилась в интервале значений от 35 до 100 С. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что трубу перед покрытием нагревают. 14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что раствор для покрытия протекает по внутренней поверхности трубы в течение менее чем 30 мин. 15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что процесс покрытия проводят в атмосфере,не содержащей кислород. 16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что внутреннюю поверхность трубы после-3 008451 покрытия очищают. 17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что внутреннюю поверхность трубы до ее покрытия оксидируют. 18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что труба, подлежащая покрытию, выполнена полужесткой. 19. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что труба, подлежащая покрытию, выполнена гибкой. 20. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что труба, подлежащая покрытию, выполнена жесткой. 21. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что трубу, подлежащую покрытию, подвергают травлению.