Verfahren zur Herstellung eines korrosionsbeständigen Rohres

Abstract

 Zur Verbesserung der Haftung einer Zinn- oder Zinnlegierungsschicht (5) auf der Innenoberfläche eines Installationsrohres (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung wird erfindungsgemäß:

a) im Rohrinneren eine reduzierende Gasatmosphäre eingestellt,

b) das Rohr (1) für 0,5 bis 60 min auf eine Temperatur T von 220 bis 300 °C erwärmt,

c) die Zinnschicht (5) mittels Durchleiten flüssigen Zinns (4) auf die Innenoberfläche des Rohres aufgebracht und

d) das Rohr (1) schnell abgekühlt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Metallrohres mit einer verzinnten Innenoberfläche auf Installationsrohre aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.

[0002] Treten Kupfer oder Kupfer-Legierungen in Kontakt mit Wasser, so geht eine gewisse Kupfer-Menge in Lösung. Das Inlösunggehen von Kupfer, insbesondere in Trinkwasserinstallationen, wird aber in letzter Zeit mit Hinblick auf ein gesteigertes Umweltbewußtsein und gesundheitliche Aspekte zunehmend diskutiert. Eine Absenkung des derzeit noch gültigen Richtwertes von 3 mg Cu/l nach 12 h Stagnation in der deutschen Trinkwasserverordnung bzw. die Festsetzung eines europaweiten niedrigeren Grenzwertes ist in absehbarer Zeit wahrscheinlich. Im allgemeinen wird der oben angegebene Richtwert nicht erreicht oder überschritten. Ausnahmen ergeben sich unter Umständen bei Neuinstallationen oder ungünstigen Wasserqualitäten.

[0003] Es sind mehrere Veröffentlichungen bekannt, in denen von Korrosionsschutzschichten auf Rohrinnenflächen berichtet wird. Hierbei handelt es sich u. a. um vergleichsweise dicke metallische Beschichtungen Von ca 1 bis 200 µm, vorzugsweise aus Zinn, das durch chemische Abscheidung (EP-OS 0.503.389, JP-OS 4-45.282) aufgebracht wird. Damit besteht die Gefahr, daß chemische Rückstände auf der Rohrinnenoberfläche verbleiben, die evtl. in das Trinkwasser übergehen können.

[0004] Weiterhin ist aus der DE-OS 3.823.309 ein Verfahren zur Herstellung von Metallrohren, die mit Zinn oder auf Zinn basierenden Legierungen beschichtet sind, bekannt, bei dem nach einer Verfahrens-Variante vorwiegend Stahlrohre in einer reduzierenden Gasatmosphäre mittels eines Hochfrequenzofens auf eine Temperatur von über 1.000 °C erwärmt werden müssen. Dabei soll das Beschichtungsmaterial in Form von Draht, Blech oder Pulver eingebracht werden.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zum Zweck der Verbesserung der Haftung der Zinnschicht auf der Innenoberfläche des Rohres so zu variieren, daß es in einfacher Weise auf Installationsrohre aus Kupfer oder einer Kupferlegierung angewandt werden kann.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte angewendet.

[0007] Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden überraschenderweise eine Desoxidation und eine Aktivierung der Rohrinnenoberfläche erreicht, wobei insbes. auch Reste der Ziehmittel beseitigt werden, so daß eine vollflächige Zinnschicht definierter Dicke resultiert. Diese Schicht ist auch dicht, d. h. es treten keine durchgehenden Poren auf.
Zwischen Rohrinnenoberfläche und der Zinnschicht bildet sich eine intermetallische Phase (IMP) aus, die für gute Haftungsbeständigkeit der Zinnschicht auf der Rohrinnenoberfläche sorgt.

[0008] Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Verfahrensschritten nach den Ansprüchen 2 bis 11.

[0009] Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt

Fig. 1

schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf für ein Kupferrohr in Form eines Coils oder einer Stange und

Fig. 2

den Einsatz eines Abstreifers bei der Verzinnung.

[0010] In Fig. 2a/2b wird die Verzinnung der Innenoberfläche eines Kupferrohres 1 mittels eines Abstreifers 2 in Form einer Kugel gezeigt (Fig. 2a: Ausgangszustand; Fig. 2b: Betriebszustand). Ein zwischen zwei Stopfen 3', 3'' angeordneter Vorrat flüssigen Zinns 4 wird mittels des kugelförmigen Abstreifers 2 aus flexiblem Material, insbes. Silikon, unter Einfluß von Gas oder Wasser in Pfeilrichtung durch das Rohr 1 getrieben. Im Ausgangszustand ist der Durchmesser d des kugelförmigen Abstreifers 2 größer als der Innendurchmesser D_i des Rohres 1. Nach Einsatz in das Rohr 1 wird der Abstreifer 2 auf den Durchmesser d* zusammengedrückt.

[0011] Die gewünschte Dicke S der Schicht 5 wird beeinflußt durch die geometrischen Verhältnisse, den Verformungswiderstand des Abstreifermaterials und die Geschwindigkeit, mit welcher der Abstreifer 2 durch das Rohr 1 getrieben wird.

Zahlenbeispiel:

[0012] Ein 25 m langer coil eines Kupferrohres der Abmessung 15 x 1 mm wurde in einem Ofen 30 min mit Stickstoff durchgespült.
Konvektives Aufheizen erfolgte für 40 min auf eine Temperatur T = 240 °C.

[0013] Die Stopfen aus Fasermaterial hatten einen Durchmesser von 14 mm und eine Länge von 20 mm.

[0014] Als Abstreifer wurde eine Silikon-Kugel mit einem Ausgangsdurchmesser d = 13,4 mm verwendet. Die verbrauchte Zinnmenge betrug 120 g. Die Kühlzeit betrug 50 min.
Es wurden einwandfreie Zinnschichten der Dicke S = 2,5 bis 22 µm erzielt.

Ansprüche

1. Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Metallrohres (1) mit einer verzinnten Innenoberfläche, bei dem

a) im Rohrinneren eine reduzierende Gasatmosphäre vorliegt,

b) das Rohr (1) erwärmt,

c) die Innenoberfläche mit einer Schicht gleichförmiger Dicke S im µm-Bereich verzinnt und

d) das Rohr (1) schnell abgekühlt wird,

auf ein Installationsrohr (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zum Zweck der Verbesserung der Haftung der Zinn- oder Zinnlegierungsschicht (5) auf der Innenoberfläche des Rohres (1),
mit der Maßgabe, daß im Verfahrensschritt b) das Rohr (1) für 0,5 bis 60 min auf eine Temperatur T von 220 bis 300 °C erwärmt wird und
daß im Verfahrensschritt c) die Zinnschicht (5) mittels Durchleiten flüssigen Zinns (4) auf die Innenoberfläche des Rohres (1) aufgebracht wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung induktiv, konduktiv oder konvektiv erfolgt.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erwärmung auf eine Temperatur T von 230 bis 260 °C erfolgt.

4. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als reduzierende Gasatmosphäre Wasserstoff oder ein Wasserstoff-Stickstoff-Gasgemisch verwendet wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das flüssige Zinn (4) mittels eines Abstreifers (2) aus flexiblem Material, dessen Durchmesser d im Ausgangszustand gleich oder größer ist als der Innendurchmesser D_i des Rohres (1), durch das Rohr (1) getrieben wird.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 5 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zwischen Zwei Stopfen (3', 3'') befindliche Charge flüssigen Zinns (4) durch das Rohr (1) getrieben wird.

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstreifer (2) unter Einfluß von Gas oder Wasser bewegt wird.

8. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Abstreifer (2) eine Kugel, vorzugsweise aus Silikon, verwendet wird.

9. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine 2 bis 100 µm dicke Zinnschicht (5) aufgebracht wird.

10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 9 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine 2 bis 20 µm dicke Zinnschicht (5) aufgebracht wird.

11. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abkühlung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 100 °C/min erfolgt.

12. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 11 für den Zweck nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abkühlung mittels Gas oder Wasser erfolgt.

Zeichnung