ES2249268T3 - Articulo que presenta resistencia mejorada a la corrosion en forma de hormiguero. - Google Patents

Abstract

Un artículo resistente a la corrosión en forma de hormiguero que comprende un tubo (2) del circuito de flujo hecho de cobre, teniendo dicho tubo una entrada (3) del refrigerante y una salida (4) del refrigerante, y que comprende además una pluralidad de aletas (5) conectadas a, y que se extienden radialmente desde, el tubo (2), teniendo la superficie externa de dicho tubo (2) una capa provista en su superficie para prevenir la corrosión en forma de hormiguero del tubo, caracterizado porque dicha capa se extiende bajo las aletas (5) entre las aletas (5) y el tubo (2).

Description

Artículo que presenta resistencia mejorada a la corrosión en forma de hormiguero.

La presente invención se refiere, de forma general, a la protección de los metales frente a un medio corrosivo, y más específicamente, a la protección del cobre la corrosión en forma de hormiguero cuando se usa en un medio corrosivo.

La corrosión es un proceso que implica dos reacciones simultáneas que se denominan semipilas. La reacción de una semipila es la oxidación o la corrosión del metal. Este proceso implica la pérdida de electrones, por ejemplo,

2M \rightarrow 2M^{+} + 2e^{-}

Los electrones procedentes del proceso de oxidación son usados, a su vez, por una reacción de una semipila de reducción asociada que es, con frecuencia, la reducción de oxígeno o hidrógeno, por ejemplo,

O_{2} + 4H^{+} + 4e^{-} \rightarrow 2H_{2}O

2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_{2}

La reacción de oxidación (proceso de corrosión) puede transcurrir únicamente a una velocidad gobernada por la reacción de reducción que usa los electrones procedentes del proceso de oxidación. Esto es debido a que tiene que mantener la neutralidad de la carga.

Un único tipo de corrosión localizada denominada corrosión en forma de hormiguero, también referida como corrosión en forma de nido de hormigas, tiene lugar en el cobre cuando está sometido a ácidos orgánicos en presencia de humedad y de aire. El resultado es una rápida formación de túneles a través de la superficie del cobre de una forma aleatoria, lo que al final conduce a la penetración a través de la pared. La prevención de esta forma de corrosión se ha llevado a cabo, típicamente, mediante la eliminación de al menos uno de los tres componentes necesarios para que ocurra, es decir aire, humedad o ácido orgánico. Sin embargo, cuando al menos uno de estos componentes no se puede eliminar, como sería el caso en la aplicación de acondicionamiento de aire en interiores, en el que un serpentín evaporador está húmedo por el condensado en virtud de la función de deshumidificación, se necesitan métodos alternos de protección.

Existe la necesidad, por lo tanto, de un método mejorado para proteger el cobre en ambientes en los que se promueva la corrosión en forma de hormiguero.

El documento JP 08178585 describe un procedimiento en el que la superficie interna de un tubo de cobre está revestida con estaño.

El documento JP 59229200 describe la aplicación de un revestimiento de estaño, níquel, plomo y aluminio sobre los componentes de un cambiador de calor.

La presente invención proporciona un artículo como el reivindicado en la reivindicación 1.

El objeto principal de esta invención es proporcionar un artículo, tal como los tubos de cobre de un serpentín evaporador, que tenga propiedades de resistencia a la corrosión en forma de hormiguero cuando se usa en un ambiente corrosivo.

Según una realización preferida de esta invención, la capa protectora comprende un revestimiento formado o de estaño o de una aleación de estaño. Preferiblemente, el revestimiento tiene un espesor en el intervalo de 0,0025 a 0,025 mm y se aplica uniformemente a la superficie. Muy preferiblemente, el espesor del revestimiento es de 0,0127 mm.

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un serpentín evaporador que incorpora una tubería de cobre tratada según los principios de la presente invención;

la Fig.2 es un gráfico que ilustra las mejoras de comportamiento conseguidas según los principios de la presente invención.

Como se describirá con detalle más adelante, la presente invención proporciona una protección contra la corrosión en forma de hormiguero de las tuberías de cobre usadas en los serpentines revestidos con estaño.

La Fig. 1 ilustra un serpentín 1 revestido con estaño del típico tipo usado en las unidades de los acondicionadores de aire. El serpentín incluye uno o más circuitos de flujo para transportar el refrigerante a través de él. A modo de explicación, el serpentín 1 contiene un único tubo 2 de circuito de flujo que consta de un único conducto 3 de entrada y un conducto de salida, y una pluralidad de aletas 5 que se extienden radialmente desde él.

Como se indicó anteriormente, los serpentines evaporadores de este tipo se usan comúnmente en ambientes corrosivos. En una típica disposición, los serpentines de este tipo se fabrican utilizando tubería de cobre para los tubos de flujo de circuito. Se utiliza cobre en la construcción de tubos debido a sus buenas propiedades de transferencia de calor, su resistencia general a la corrosión, y a su facilidad de fabricación y reparación.

Según los principios de la presente invención, la superficie expuesta del tubo 2 de cobre está revestida o enriquecida con un material para prevenir la corrosión en forma de hormiguero. El estaño y las aleaciones de estaño son los mejores candidatos para este material. Por eso, se consiguen sustanciales mejoras en la resistencia a la corrosión en forma de hormiguero revistiendo o impregnando las superficies de la tubería de cobre con una capa de material tal como el estaño o una aleación de estaño.

La mejora conseguida usando los principios de la presente invención se ilustra gráficamente en la Fig. 2. El ensayo ha mostrado una mejora superior a veinte veces (20\times) en la tasa de fallos del cobre cuando, por ejemplo, la tubería de cobre está revestida con 0,0127 mm de estaño electrodepositado. Otros métodos de prevención tales como usar inhibidores de la corrosión en forma de hormiguero (sin incluir el eliminar uno de los tres factores que originan la corrosión en forma de hormiguero que es raramente una opción factible), muestran típicamente solo una mejora de 3 veces (3\times). Por consiguiente, revistiendo la tubería de cobre susceptible a la corrosión en forma d hormiguero con un metal resistente a tal corrosión, la resistencia a la corrosión de la tubería de cobre mejora significativamente. Aunque el estaño puro es el material preferido, las aleaciones de estaño que contienen metales tales como cinc, magnesio, cobre, galio, cadmio y plomo darán como resultado una mejorada resistencia del cobre a la corrosión en forma de hormiguero. Se pueden usar también otros metales que aumentan también la resistencia a la corrosión en forma de hormiguero.

El revestimiento o el enriquecimiento superficial de los tubos 2 de cobre, en la realización ilustrada con estaño u otro material discutido, se lleva a cabo antes del montaje del cambiador 10 de calor. Hay varios métodos para aplicar los sistemas de revestimiento protectores a la tubería de cobre. Los métodos potenciales incluyen: (1) inmersión en caliente, (2) electrodeposición, (3) depósito de vapor, y (4) implantación iónica.

Esta invención incluye todos los revestimientos que operan para prevenir la corrosión en forma de hormiguero del cobre. El procedimiento propuesto es muy eficaz en coste y mantiene la conducción térmica de la tubería de cobre en aplicaciones de cambiador de calor. La alta conducción térmica se efectúa usando un revestimiento con relativamente alta conductividad térmica o aplicando revestimientos muy finos.

Un aspecto importante de la presente invención es la producción de un revestimiento uniforme con un material resistente a la reacción de corrosión en forma de hormiguero sobre la totalidad de la superficie exterior de los tubos 2 del circuito de flujo. Sin tener en cuanta el procedimiento usado, las variables de la preparación de la superficie del tubo, la temperatura de precalentamiento del tubo, la composición del revestimiento, y el espesor del revestimiento necesitan estar cuidadosamente controlados para conseguir los resultados apropiados de la presente invención. La preparación de las superficies expuestas del tubo se diseña para separar la capa de óxido de la superficie del cobre y para asegurar que el material del revestimiento se adhiera bien al tubo. En la industria se conocen diversos procedimientos para la preparación de superficies, e incluyen el uso de gases reductores de los ácidos, de fundentes y de la abrasión mecánica tal como el chorreado con granalla. Se prefiere que el revestimiento tenga alta ductilidad para permitir el subsiguiente montaje del cambiador de calor sin dañar el revestimiento. La ductilidad del revestimiento está determinada, en parte, por la composición del revestimiento y por el espesor del revestimiento. El revestimiento debe ser lo suficientemente grueso para impedir la penetración del electrolito, y lo suficientemente fino como para tener una buena conformabilidad y ventajas de costes. El intervalo óptimo de espesores es de 0,0025 a 0,025 mm.

La principal ventaja de esta invención es que se dispone de un artículo, tal como un serpentín cambiador de calor de láminas en forma de aletas, que tiene mejoradas propiedades de resistencia a la corrosión en forma de hormiguero cuando se usa en un ambiente corrosivo. Otra ventaja de esta invención es que se dispone de un evaporador de tubo de cobre que tiene un revestimiento para inhibir las actividades de corrosión debidas a la corrosión en forma de hormiguero. Otra ventaja más de esta invención es que se dispone de un serpentín de láminas en forma de aletas formado de tuberías de cobre con un revestimiento de estaño o aleación de estaño para inhibir la corrosión en forma de hormiguero.

Claims (14)

1. Un artículo resistente a la corrosión en forma de hormiguero que comprende un tubo (2) del circuito de flujo hecho de cobre, teniendo dicho tubo una entrada (3) del refrigerante y una salida (4) del refrigerante, y que comprende además una pluralidad de aletas (5) conectadas a, y que se extienden radialmente desde, el tubo (2), teniendo la superficie externa de dicho tubo (2) una capa provista en su superficie para prevenir la corrosión en forma de hormiguero del tubo, caracterizado porque dicha capa se extiende bajo las aletas (5) entre las aletas (5) y el tubo (2).

2. Un artículo según la reivindicación 1, en el que la capa comprende un revestimiento sobre la superficie, siendo dicho revestimiento de un metal que tiene una mayor resistencia a la corrosión en forma de hormiguero que la que tiene el cobre.

3. Un artículo según la reivindicación 1 ó 2, en la que dicho revestimiento está aplicado uniformemente a dicha superficie.

4. Un artículo según la reivindicación 3, en el que el revestimiento tiene un espesor en el intervalo de 0,0025 a 0,025 mm.

5. Un artículo según la reivindicación 1, en el que dicha capa es un revestimiento que comprende o estaño o una aleación de estaño.

6. Un artículo según la reivindicación 5, en el que el revestimiento tiene un espesor en el intervalo de 0,0025 a 0,025 mm.

7. Un artículo según la reivindicación 1, en el que dicha capa es un revestimiento de estaño que tiene un espesor uniforme de aproximadamente 0,0127 mm.

8. Un método para proteger de la corrosión en forma de hormiguero un artículo que comprende un tubo (2) del circuito de flujo hecho de cobre, teniendo dicho tubo una entrada (3) del refrigerante y una salida (4) del refrigerante, y una pluralidad de aletas (5) conectadas a, y que se extienden radialmente desde, el tubo (2), que comprende las etapas de:

proporcionar sobre la superficie externa de dicho tubo, antes de adjuntarle las aletas, una capa que sea resistente a la corrosión en forma de hormiguero.

9. Un método según la reivindicación 8, en el que la capa comprende un revestimiento sobre la superficie, siendo dicho revestimiento de un metal que tiene una mayor resistencia a la corrosión en forma de hormiguero que la que tiene el cobre.

10. Un método según la reivindicación 8 ó 9, en el que dicho revestimiento está aplicado uniformemente a dicha superficie.

11. Un método según la reivindicación 10, en el que el revestimiento tiene un espesor en el intervalo de 0,0025 a 0,025 mm.

12. Un método según la reivindicación 8, en el que dicha capa es un revestimiento que comprende o estaño o una aleación de estaño.

13. Un método según la reivindicación 12, en el que el revestimiento tiene un espesor en el intervalo de 0,0025 a 0,025 mm.

14. Un método según la reivindicación 8, en el que dicha capa es un revestimiento de estaño que tiene un espesor uniforme de aproximadamente 0,0127 mm.