Спосіб струминного травлення внутрішньої поверхні труб і пристрій для його здійснення

1. Спосіб струминного травлення внутрішньої поверхні труб, що включає завантаження і фіксацію труб в певному положенні, обробку їх внутрішньої поверхні послідовною подачею із зміною напряму травильного розчину, води і стисненого повітря, вивантаження труб, який відрізняється тим, що подачу травильного розчину здійснюють стисненим повітрям, кожну трубу по черзі обробляють на трьох позиціях, при цьому на першій позиції подають травильний розчин в одному напрямі, потім очищене стиснене повітря в цьому ж напрямі, на другій позиції подають травильний розчин в протилежному напрямі, потім очищене стиснене повітря в цьому ж напрямі, на третій позиції подають воду, потім очищене стиснене повітря, обробку труб на кожній позиції проводять з розривом струменя на виході. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що труби є трубами з цирконієвих сплавів, для струминного травлення яких використовують травильний розчин складу, г/л: 2 (19) 1 3 Винахід стосується хімічної обробки металів і може бути використаний для струминного травлення внутрішньої поверхні труб, наприклад, труб для тепловидільних елементів зі сплавів цирконію. Відомо, що струминно-циркуляційна обробка застосовується для інтенсифікації процесів хімічної обробки труб, а також для забезпечення якісної обробки внутрішньої поверхні каналів. Найближчим до пропонованого винаходу, що стосується способу струминного травлення внутрішньої поверхні труб, є спосіб за патентом DE 3825 533 А, С23 F1/16 (опубл.09.02.89). Спосіб включає завантаження труб, фіксацію декількох труб у певному положенні, установлення на відкриті кінці труб мундштуків, що виключають проникнення в труби атмосферного повітря, сполучення внутрішнього простору труб з системою, що забезпечує прокачування через труби речовини, яка здійснює обробку їхніх внутрішніх поверхонь, причому обробка внутрішніх поверхонь кожної з труб здійснюється на одній позиції подачею послідовно і зі зміною напряму кислоти для травлення і води для промивання, а потім подачею стисненої пари як засобу для очищення внутрішньої поверхні труб і стисненого повітря як осушувального засобу. Проте обробка внутрішньої поверхні труб різними речовинами на одній робочій позиції приводить до їхнього змішування в оброблюваних трубах і зливному трубопроводі. Оброблювані труби знаходяться під надлишковим тиском, який складається з лінійних втрат тиску в оброблюваній трубі, місцевих і лінійних втрат системи зливу технологічного трубопроводу, що приводить до втрати швидкості протікання травильного розчину в оброблюваних трубах, до зниження рівномірності зняття металу в трубі залежно від її довжини. У цьому ж патенті описано пристрій, за допомогою якого здійснюється спосіб струминного травлення, який містить станину, фіксатори для фіксації декількох труб в певному положенні, мундштуки, установлені з можливістю переміщення між початковим і робочим положеннями труб і які в робочому положенні ізолюють внутрішній простір труби від зовнішнього повітряного середовища, пристрій керування для вибіркового приєднування потоків речовини для прокачування через внутрішні поверхні труб. Цей пристрій, так само як і спосіб, не забезпечує високої і рівномірної швидкості руху оброблювальної речовини по трубах, що не дозволяє здійснювати травлення труб ефективно і з високою якістю. До недоліків пристрою слід віднести і необхідність використання помп для подачі високоагресивних травильних розчинів. Завданням пропонованих винаходів є підвищення ефективності, точності і якості обробки за рахунок рівномірності зняття металу уздовж труби. Для отримання такого технічного результату в пропонованому способі струминного травлення внутрішньої поверхні труб, що включає завантаження і фіксацію труб в певному положенні, обро 90799 4 бку їхньої внутрішньої поверхні послідовною подачею зі зміною напряму травильного розчину, води і стисненого повітря і вивантаження труб, подачу травильного розчину здійснюють стисненим повітрям, кожну трубу по черзі обробляють на трьох позиціях, при цьому на першій позиції подають травильний розчин в одному напрямі, потім очищене стиснене повітря в цьому ж напрямі, на другій позиції подають травильний розчин в протилежному напрямі, потім очищене стиснене повітря в цьому ж напрямі, на третій позиції подають воду, потім очищене стиснене повітря, обробку труб на кожній позиції ведуть з розривом струменя на виході. Відмітні ознаки винаходу, а саме обробка труб на трьох позиціях, з подачею на першій позиції травильного розчину і стисненого повітря в одному напрямі, на другій позиції -травильного розчину і стисненого повітря в протилежному напрямі, з подачею води на третій позиції дозволяє у сукупності з тим, що подача травильного розчину і води у внутрішні поверхні труб здійснюється стисненим повітрям і обробка труб на кожній позиції проводиться з розривом струменя на виході, проводити процес травлення з високою рівномірною уздовж труб швидкістю руху травильного розчину, без лінійних і місцевих втрат напору в зливному трубопроводі, оскільки обробка проводиться в прохідному режимі. Це забезпечує ефективне і рівномірне зняття металу уздовж труб, чим досягається висока якість і точність обробки. Додатковим технічним результатом є можливість використання травильного розчину багато разів після регенерації, оскільки технологічні розчини в оброблюваних трубах і зливних трубопроводах завдяки обробці на різних позиціях не змішуються. Для травлення труб з цирконієвих сплавів краще використовувати травильний розчин наступного складу: - вміст азотної кислоти, г/л від 450 до 550 - вміст вільного фтору, г/л від 5 до 12 - вода решта. Найкращим є вміст вільного фтору в травильному розчині 5 * 7,5 г/л. Для досягнення зазначеного технічного результату пропонується пристрій, який включає станину, механізм подачі і вивантаження труб, механізми фіксації труб, систему для прокачування через труби речовин, що здійснюють обробку внутрішньої поверхні труб, яка складається з трубопроводів, ємностей і кранів, причому станина містить три робочі позиції для обробки труб, механізми для подачі труб на робочі позиції, на кожній позиції нерухомо установлені ущільнювачі з боку подачі речовин, що здійснюють обробку, і з можливістю руху уздовж станини - засоби для приймання з труб з розривом струменя речовин, що здійснюють обробку, а система для прокачування через труби речовин, що здійснюють обробку, додатково включає проміжні ємності, сполучені з трубопроводами, що підводять травильний розчин 5 90799 6 і стиснене повітря, і сполучені через ущільнювачі з - механізм подачі приймальної головки 13 (фіг. оброблюваними трубами. 1); Пропонований пристрій прохідної дії, дозволяє - механізм 14 подачі труби на другу робочу пообробити до 120 труб за годину. зицію 4 (фіг. 2); Станина може бути виконана похилою у бік - ущільнювач з головкою промивальною 15 вивантаження труб. (фіг. 2); Механізми для фіксації труб краще виконати у - система для прокачування через труби речовигляді установленої на кожній позиції з можливісвин, що здійснюють обробку, включає: тю переміщення уздовж станини каретки з кліщатрубопроводи 16; ми для подачі труби в ущільнювач і механізму для - проміжну ємність 17; подачі на інший кінець труби засобу для прийман- проміжну ємність 18; ня з розривом струменя речовин, що здійснюють - кран подачі стисненого повітря 19 у проміжну обробку. ємність 17; Засіб для приймання з розривом струменя ре- кран подачі травильного розчину 20; човин, що здійснюють обробку, може бути викона- кран подачі повітря на продування 21; ний у вигляді приймальної головки і містить герме- установку очищення стисненого повітря 22; тичний корпус, оснащений втулкою, яка в - установку регенерації травильного розчину робочому положенні охоплює кінець труби, венти23. ляційним патрубком і колектором. Пристрій працює таким чином. Оброблювану Суть винаходу пояснюється кресленнями, де трубу подають з накопичувача 2 на першу робочу на фіг. 1 показаний пристрій для здійснення спопозицію 3 станини 1 механізмом 6, переміщають в собу струминного травлення внутрішньої поверхні ущільнювач травильної головки 7 кареткою з клітруб, на фіг. 2 - схема пневмогідравлічна принцищами 8. На протилежний кінець труби механізмом пова, на фіг. З - приймальна головка. 13 підводять приймальну головку 9 з втулкою 10, Пропонований спосіб здійснюють в наступній колектором 11, вентиляційним патрубком 12. Вмипослідовності. На накопичувач завантажують паркають кран 19 подачі стисненого повітря в проміжтію труб, першу трубу подають на першу робочу ну ємність 17 і кран подачі травильного розчину позицію, ущільнюють з боку подачі травильного 20, після травлення закривають крани 19 і 20, відрозчину і фіксують. На протилежний кінець труби кривається кран 21 подачі стисненого повітря на одягають приймальну головку. Подають травильпродування, після закінчення продування закриваний розчин за допомогою очищеного стисненого ється кран 21, відводять приймальну головку 9 повітря, з труби травильний розчин виходить вільмеханізмом 13 у початкове положення, звільняють но з розривом струменя. Потім продувають залиштрубу з ущільнювача травильної головки 7 каретки травильного розчину очищеним стисненим повікою з кліщами 8, перекладають трубу механізмом трям, звільняють трубу і передають на другу 14 на другу робочу позицію 4. На другій робочій робочу позицію, де проводяться ті ж дії, але з пропозиції проводять ті ж операції, що і на першій тилежного кінця труби. На третій робочій позиції позиції, але при цьому травлення здійснюється в промивають водою і продувають очищеним стиспротилежному напрямі з ємності 18. На третій роненим повітрям і вивантажують оброблену трубу. бочій позиції 5 проводять ті ж операції, але викоОбробку другої і наступних труб починають після ристовують воду для промивання і головку промизвільнення першої робочої позиції. вальну 15. Друга і наступна труба автоматично Реалізація способу дозволяє при мінімальнозавантажується після звільнення першої робочої му тиску травильного розчину (0,2 МПа), проводипозиції. Усі приводи механізмів і кранів на основі ти процес травлення з високими лінійними швидпневмоциліндрів з датчиками контролю кінцевих костями до 4,5 м/с, з переходом процесу положень виконавчих механізмів і положення труб травлення у режим полірування. При цьому знина всіх позиціях. Очищене стиснене повітря готужується шорсткість поверхні і підвищується точється на установці очищення стисненого повітря ність обробки, а шлаки, що утворюються, видаля22. Після обробки партії труб проводять регенераються потоками травильного розчину з цію травильного розчину на установці регенерації внутрішнього простору труби у зливний колектор. 23, що дозволяє багато разів його використовуваПристрій обробки струминним травленням ти. Пристрій працює в автоматичному режимі. внутрішньої поверхні труб містить такі елементи Травильну головку, промивальну головку і (див. фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3): приймальну головку переміщують щодо напрям- станина 1; них рами під час переходу на інший розмір труби - накопичувач 2; за довжиною. Під час переходу на інший розмір за - перша робоча позиція 3; -друга робоча позидіаметром замінюють ущільнювачі в травильних, ція 4; промивальній головці і втулки 10 (див. фіг. 3) у - третя робоча позиція 5; приймальних головках. - механізм подачі труб на першу робочу позиПриклад: цію 6; Дослідну перевірку заявленого способу здійс- ущільнювач з головкою травильною 7; нювали на пристрої травлення внутрішньої повер- каретка з кліщами 8 для подачі труби в ущіхні труб діаметром 9,1-9,13 мм, завдовжки від 2,5 льнювач 7 травильної головки; до 4,5 м травильними розчинами: - головка приймальна 9 (фіг. 1, 2) з втулкою - вміст азотної кислоти, г/л від 450 до 550 10, колектором 11 і вентиляційним патрубком 12 - вміст вільного фтору, г/л від 5 до 7,5 (фіг. 3); - вода решта. 7 90799 8 Оброблено 15 партій труб загальною кількістю Аналіз результатів, наведених в таблиці 1, по3059 штук. Результати дослідів оцінювали за наяказує, що пропонований спосіб і пристрій забезпевністю внутрішніх дефектів у трубі, за відхиленням чують високу точність і якість зняття металу узвід розмірів за товщиною стінки, за шорсткістю довж труби, за діаметром, з шорсткістю поверхні початковою і кінцевою, які наведені в обробленої поверхні за Ra 0,2-0,3 мкм. таблиці 1. Економія травильного розчину склала 100%. Таблиця 1 Склад травильного Розмір розчину труб нxL, кінц. кінц. мм вільн. HNO3, фтору г/л [F-],г/л 6,2 9,1x3867 464 7,3 9,1x3860 487 6,7 9,1x3867 498 6,7 9,07x2637 471 5 9,13x3850 468 6 9,13x3850 480 7 9,13x3867 497 8 9 1 9,1x3863 9,1x3863 9,1x3863 489 481 492 Макс. відШорсткість Макс. відхилення Зниження умоRa, мкм хилення внутр. дівної величини Тиск, товщини Продуктивність, аметру дефекту, МПа стінки пісшт./год піля обро- до після % до початколя оброббки, вої величини оброб. оброб. ки, мкм мкм 0,20 2,8 5,0 0,41 0,26 95 40 0,17 2,1 4,0 0,48 0,29 100 40 0,20 2,5 4,0 0,42 0,14 95 40 0,30 3,5 6,1 0,53 0,30 120 40 60 9,0 0,20 3,8 7,5 0,42 0,52 100 дрібні розтрави 75 17,0 0,20 4,7 8,0 0,51 0,68 100 розтрави 25 4,8 0,18 2,4 4,2 0,47 0,28 65 зниження продуктивності 8,3 0,18 3,3 6,6 0,62 0,38 100 40 5,4 0,18 1,3 4,0 0,51 0,32 90 35 5,0 0,18 2,2 4,6 0,54 0,33 90 40 1 9,1x3867 475 7,2 0,30 3,3 6,0 0,47 0,25 100 9,13x3850 440 5,1 0,20 2,4 5,0 0,56 0,62 90 9,1x3867 442 7,3 0,18 3,4 6,0 0,48 0,64 95 9,1x3863 560 5,2 0,20 2,5 5,2 0,48 0,30 60 30 9,1x3863 557 7,2 0,20 3,5 7,1 0,51 0,32 85 30 № партії труб 1 2 3 4 0 40 1 1 2 1 3 1 4 1 5 30 дрібні розтрави 20 розтрави, збільшення дефектів 9 90799 10 11 90799 12 13 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 90799 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601