具有一段内部电镀结构的金属管制造技术

一种具有对已坏管段的内壁电沉积一金属结构层的金属管，所述金属结构层具有２０至５０００毫微米（ｎｍ）范围的平均颗粒尺寸的超细颗粒的显微结构，所述结构层足够地厚以使所述已坏管段至少恢复到其原始的机械性能指标。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
具有一段内部电镀结构层的金属管本专利技术是一种用于通过就地电沉积在结构上加强管子的方法和装置。这种方法尤其适用修理由于局部和总体腐蚀、应力裂缝或疲劳裂纹这些情况而已坏的热交换管子。这种方法还特别应用于保养和维修用在电力发电设施，例如核电站中的高温高压的热交换器。只要熟练本技术的人都将会认识到本专利技术具有普遍的工业实用性并可应用于各种各样的金属容器的维修场合，因此这种方法就可具体参照热交换器管道来予以说明。在这方面，热交换器管子的结构完善的维护保养提出了一个存在着的工业问题。热交换器管子的壁必须牢固和耐腐蚀，而还要尽可能的薄以提供通过管壁的有效的热传递。在一定的环境条件下，热交换管会变坏，但是这种变坏可能不是均匀地发生。更确切说，微裂纹或其它缺陷提供了局部的管中变坏的部位，而如果对这样的部位维修就可大大地延长整个管子的寿命。当维修一段已坏管道的时候，基本上是使壁恢复到其初始的机械设计指标，例如爆破压力(圆周强度)、弯曲强度、疲劳强度和腐蚀余量。目前，用于管子维修的通常做法包括将一个具有合适尺寸和机械特性的管套插入需要修理的管段，并通过摩擦粘结、焊接或铜焊到管子上的方法，最后将该管套固定在适当的位置上。这种装套技术存在若干缺点。需要维修的已坏管子部分由于其位置或几何形状的原因可能并不适用于装套。装套后的管段由于双层壁的影响和流经装套管部分的流量减小不能达到原始的热传导指标。例如，套与管子的贴合面积相当小，因而在套和管之间存在一个缝隙，该缝隙减少了热传导。在结合部位的严重的金属不连续性的产-->生可导致在那个部位上的管子的机械性能和耐腐蚀性的下降。虽然耐腐蚀的金属薄层的就地电沉积已为大家知道多时，例如美国专利第4,624,750号，但本专利技术提供了一种改进的方法，这种方法可以使电沉积的金属结构层被结合到一段已坏的金属管内壁上。这种电沉积条件产生具有一种特细颗粒的微观结构的金属层，所述的特细颗粒微观结构还在金属颗粒间形成高度双晶(即“特殊”的晶粒界)的晶格)由此赋予该沉积层高强度和耐腐蚀性，而又保持良好的延展性。因此，本专利技术提供一种用于就地将一金属结构层电沉积到一段已坏的金属管内壁上的方法，该方法包括以下步骤：a)用机械的方法清洁该管段的内管壁表面；b)将一电极头插入该金属管内，并使它移动以便它跨越该已坏的管段，所述电极头具有一个基本沿其长度延伸的电极、在其一端或两端上的、用于密封在该管段内的流体的密封装置和用于供流动着的流体进、出该管段的循环装置；以及c)通过使含有至少一种有价值的金属盐的电解液流经该管段，并在该电极和金属管之间施加一个可电沉积0.1至2毫米厚的金属层的脉冲直流电流(其频率为10至1000赫兹，其负载循环在10％至60％的范围内)将一金属的结构层电沉积到管壁上。本专利技术还包括一个用于实现本专利技术方法的电极头。本专利技术的电极头可以插入被维修的金属管中。最好该金属管的内径至少为5毫米。该电极头包括一个密封装置，它设置在电极头的一端或两端上，用于将电极头固定在一段管子内，由此形成一个室，并容纳在该管段内流动的流体。一个电极，例如由铂丝制成的一种柔性管状结构件，基本上是在电极头的长度上延伸。最好是一种多孔非导电的(较理想是塑料的)管套沿着电极的整个长度包围该电极。该电极头具有一个提供所述室和一外部流体容器之间流体连通的流体循环装置。-->附图的简要说明图1是一个用于插入一管子内的电极头的横剖面图，该电极头具有在其每端上的密封装置、流体循环装置和一个电极；图2是用于实现本专利技术方法的另一个电极头的横剖面图；图3是具有一可热膨胀的O型密封圈的密封结构的一电极头的上部的横剖面图，其中该电极头被密封在管子内；图4是在压进图3的电极头的O型圈密封件时使用的一个夹紧装置的立体图；图5是带有图4夹紧装置的一个电极头的立体图，该夹紧装置安装在该电极头上；图6是图3的电极头部分的横剖面图，其中该电极头正被移离该管子；图7是本专利技术的另一实施例的一个电极头的横剖面图；图8是在图7的8-8线方向看的俯视图；图9是本专利技术的电极头的又一实施例的横剖面图；图10是横剖的光学金相照片(100X)，它示出按本专利技术所产生的一电沉积镍层；图11是传真电子显微放大照片(15000X)，它示出特细颗粒结构和由本专利技术产生的一镍层的高度孪晶体。本专利技术将涉及金属管，例如用任何市售的铁、铜和镍基的合金制成热交换器管子的原地修理予以说明。按本专利技术所沉积的电沉积金属层可以包括任何市售的铁、镍、铬或铜轴承合金。被维修的管子的内径至少是5毫米，但通常是在10毫米至50毫米的范围内；被维修的管段可以短到5毫米，但通常是在100毫米至900毫米的范围内。下面的说明是涉及在管子的内壁上的沉积镍的例子来说明本专利技术的方法。熟悉本技术的人可认识到本专利技术具有比下文具体说明的更为广泛的应用。-->现参看图1，一电极头10被插入一金属管12，例如一镍/铜合金的热交换器管子中，并对需修理的管子12的一段13进行操作。该管段13有一个内壁14。电极头10在其每端上具有绝缘管段13内的电极头10和容纳在该段内的电解液和其它加工流体的密封件15，该密封件最好是可膨胀的。该密封件15通过一根与一增压(最好是在10至40磅/英寸2的范围内)空气源连接的毛细管状的空气管17被充气膨胀。这两个密封件15围绕着最好为圆柱体形状的端底座20和头部21两部分设置。一外部的管状多孔的塑料套23(它可以是一种塑料例如聚丙烯构件)在所述底座20和头部21之间延伸，并含有一电极25，该电极在管壁14电沉积状态下的阳(氧化)极，它最好是由在电极头的底座20和头部21之间延伸的被编织的铂丝制成的一个软的多孔管形件。该软套23提供一在阳极和阴极，即电极25和管子13之间的分界面；从而防止在电沉积过程中的短路。该套还阻止了对在管壁14上的金属沉积的干扰，这种干扰可能是在电沉积过程中产生的气体或渣粒而产生的。流体是通过分别在底座20和头部21上形成的馈给进口装置28和出口装置29循环通过管段13的。导管31和32通过一容器34和被联结的泵装置35与所述进口装置28和出口装置29相连接。最好穿过底座20设置一热电偶36以监控在电沉积过程中的温度。阳极25和管段13(阴极)借助于合适的导线接头被连接于一直流电源。空气管17、导管32、管状阳极25和管状塑料套23都是柔性的，以允许电极头10可以被拉出通过具有弯曲的管子12。一旦该电极头10被定位在管子12内的所要求的位置上，增压空气就被提供，通过管17，由此膨胀密封件15。最好密封件15是环形的橡胶件(可以加设肋)以提供对内管壁14的有力的夹紧。熟悉技术的人都可认识到其它的密封结构，例如可热膨胀的O型圈，也可以用于起到与本实施例的可膨胀的密封件15同样用途的作用。另外，不同型式的密-->封件可用在电极头10的各端上。在一些应用中，在该底座20上可设有一可膨胀的密封件15，而在电极10的另端上的密封可由一个单独的可移动的塞(未图示)来实现。流体通过联结有导管31和32的进口装置28和出口装置29提供给被安置的电极头10，并循环通过它。导管31和32根据应用场合可以相当长(例如长到500英尺)虽然在图1中只示出一个流体容器34，显然，还可以使用多个的带有合适的阀门的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有对已坏管段的内壁电沉积一金属结构层的金属管，所述金属结构层具有20至5000毫微米(nm)范围的平均颗粒尺寸的超细颗粒的显微结构，所述结构层足够地厚以使所述已坏管段至少恢复到其原始的机械性能指标。2.如权利要求1所述的金属管，其特征在于，所述结构层的金属具有0.毫米至2.0毫米的厚度。3.如权利要求2所述的金属管，其特征在于，所述结构层的金属具有10％至70％的形成双晶的颗料边界层。4.如权利要求2所述的金属管，其特征在于，所述结构层的金属具有30％至70％的形成双晶的颗粒边界层。5.如权利要求2所述的金属管，其特征在于，所述结构层的金属具有50％至70％的形成双晶的颗粒边界层。6.如权利要求1所述的金属管，其特征在于，所述平均颗粒尺寸的范围是20至1000毫微米(nm)。7.如权利要求1所述的金属管，其特征在于，所述平均颗粒尺寸范围是100至250毫微米(nm)。8.如权利要求1所述的金属管，其特征在于，所述结构层包括一种结合在其中的足够数量的闭合剂，以便随时间推移在电镀之后阻止在电镀结构层内的颗粒尺寸的增大。9.如权利要求8所述的金属管，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉努·帕隆博，菲利普C·利希滕伯格，弗朗西斯科·冈萨雷斯，亚历山大M·布伦南斯图尔，
申请(专利权)人：英格泰兰技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：