PROCESS FOR THE ELECTROLYTIC DEPOSITION OF TIN ON OBJECTS

Abstract: 1. Method for the electrolytic tinning of objects of Cr-, Cr-Mo- or Cr-Ni-Mo-alloyed stainless steel by cleaning and degreasing, by corroding with a weak acid or an acid mixture, by electrolytic tinning, by brief melting-on and cooling of the tinning, characterized in that the sections of pipes provided with a thread are subjected, after corroding, firstly to a currentless nickel-plating up to a layer thickness of approximately 1 mu m and, after tinning, are stored firstly at a temperature of between approximately 150 and 200 degrees C for 120 to 130 min and are heated up from this temperature for seconds up to the melting-on of the tin covering and are quenched from this temperature.

Description: Verfahren zum elektrolytischen Verzinnen von Ge genständen genständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Verzinnen von Gegenständen aus Cr-, Cr-Mooder Cr-Ni-Mo-legiertem rostfreiem Stahl durch Reinigen und Entfetten, durch Beizen mit einer schwachen Säure oder einem Säuregemisch, durch elektrolytisches Verzinnen und durch kurzzeitiges Aufschmelzen und Abkühlen der Verzinnung. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE-PS 10 15 297 für die Herstellung von Weissblechen bekannt, wobei die gute Korrosionsbeständigkeit dadurch erreicht wird, dass das Aufschmelzen der Zinnschicht einen porenfreien Überzug ergibt. Nach der DE-AS 12 28 888 soll die Eorrosionsfestig- keit noch dadurch verbessert werden, dass das Aufschmelzen in mehreren, die Schmelztemperatur wenig überschreitenden Intervallen erfolgt. In dieser Beschreibung und den Ansprüchen steht das Verzinnen zugleich für die Beschichtung mit Blei oder Wismut oder mit Mischungen der genannten Metalle. Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist es, die Haftfähigkeit des Zinnüberzuges auf besonders empfindlichen Abschnitten der Rohre aus den genannten Stahllegierungen zu verbessern und die Anwendung dieser für Korrosionsschutz bekannte Beschichtung auf andere Beanspruchungsarten auszudehnen. Dazu sind folgende Ausführungen zu machen. Rohre der Erdöl- und Erdgasgewinnung werden zu Rohrsträngen miteinander verschraubt, wobei eine grosse Verspannung (Flächenpressung im Gewinde) für die Aufnahme der Belastung (Eigengewicht, Bohrkraft, Gebirgsdruck) erzeugt wird. Unter dieser Vorspannung sind die Stränge auch wieder zu entschrauben und dies muss mehrfach oder sogar häufig erfolgen können, ohne dass die Rohre stellenweise miteinander kaltverschweissen (fressen). Diese Gefahr besteht grundsätzlich bei allen derartigen Rohren, die zum grösseren Teil aus unlegiertem Stahl und zu einem nicht so grossen Anteil aus den genannten rostfreien Stahllegierungen bestehen. Wegen des grossen Materialwertes sind die beschriebenen Störungen bei den Stahllegierungen besonders nachteilig. Die weitere Aufgabe besteht deswegen darin, eine derartig erzeugte Beschichtung als Gleitmittel auf Flächen anzuwenden, die unter grosser Pressung gegeneinander gleiten. Hierbei spielt das Korrostionspotenial der Bohrlochmedien keine Rolle, da die Rohre aus Korrosions- angriffen widerstehenden Stahllegierungen bestehen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Diese Merkmale sind das Vernickeln der Teile vor dem Verzinnen und die modifizierte Wärmebehandlung, die eine grosse Haftwirkung auf den schmalen Gewindeflächen und dem besonderen Grundwerkstoff bewirkt. Auch wenn es an sich bekannt ist, die Haftfestigkeit von Metallüberzügen durch Zwischenschichten zu verbessern, so ist die hier vorgeschlagene Werkstoffkombination nicht bekannt. Zur Lösung der Aufgabe trägt ausserdem bei, dass die mit Zinnüberzug versehenen Werkstücke bei einer Temperatur zwischen ca- 1500 und ca. 2000 C (unterhalb des Zineschmelzpunktes) bei 120 - 30 Minuten getempert werden, wodurch der beim elektrolytischen Verzinnen vom Werkstück aufgenommenen Wasserstoff ausgetrieben wird. Die Wasserstoffaufnahme ist nachteilig; andererseits jedoch unvermeidlich und tritt auch dann ein, wenn beim Verzinnen mit hoher Stromausbeute gearbeitet wird. Die Erfindung besteht ausserdem darin, dass das Verfahren allein auf Muffengewinde und die Anschlagschlterfläche und die Dichtfläche von der Art Metall auf Metall angewandt wird. Für den praktischen Fall, dass die Rohre mit Aussengewinde versehen sind und durch Muffen miteinander verschraubt werden, ist vorgesehen, allein die Muffen mindestens auf der gesamten Innenfläche in der angegebenen Weise mit Metallüberzügen zu versehen. Schliesslich ist Gegenstand des Schutzbegehrens neben dem so behandelten Produkt die Summe mehrerer einen Rohrstrang im ölfeld bildenden Rohre. Dabei ist es gleichgültig, ob die Rohre direkt miteinander oder mit tels Muffen oder Nippel und ggf. unter Zwischenschaltung von mit den Rohrenden verbundenen Verdickungen oder Erweiterungen, sogenannte Verbinder, miteinander verschraubt sind. Ein derartiger Rohrstrang kann der Ausfütterung der Erdbohrung dienen, Gestänge des Erdbohrers sein und der Bohrspülung dienen, der Gas- oder ölförderung oder ande ren Zwecken dienen. Einschliesslich dem Verbinden des Zubehörs mit den Rohrsträngen. Es kommt allein darauf an, dass mindestens von einem Teil der Gewinde jeweils eines der zusammenwirkenden Gewinde, vorzugsweise alle Muffengewinde erfindungsgemäss behandelt sind. Das Verfahren wird nachstehend beispielsweise an der Behandlung von Gewindemuffen näher erläutert. Das Ausgangsprodukt sind Rohrabschnitte aus rostfreien Stahllegierungen, die auf die gewünschte mechanische Festigkeit vergütet und auf die endgültige- Form der Muffe spanabhebend bearbeitet werden, insbesondere mit Gewinde versehen sind. Die Muffe wird in folgender Reihenfolge ohne die dazwischen erforderlichen Spülund Trocknungsvorgänge zu nennen im Tauchverfahren alkalisch heiss entfettet, in einem verdünnten Salzsäure-, Salpetersäuregemisch oberflächenaktiviert und (innenseitig) stromlos in einem Nickel-Ionen enthaltenden Bad mit einer bis etwa 1 um dicken Nickelschicht versehen, was in Abhängigkeit der Badkonzentration in einer Tauchzeit von einigen Sekunden erfolgt. Die daran anschliessende (innenseitige) elektrolytische Verzinnung kann in einem sauren oder alkalischen Bad erfolgen. Es wird angestrebt, bei kurzer Tauchzeit mit hoher Stromausbeute zu arbeiten und in wenigen Sekunden eine Schichtdicke von etwa 10 um bis allenfalls das Doppelte zu erreichen. Die Muffe wird dann bei ca 150 Grad C etwa ein bis zwei Stunden an Luft ausgelagert. Zum Aufschmelzen der Zinnschicht wird die Muffe auf 200 bis 210 Grad C vorgewärmt und von dieser Vorwärmung für z.B. 10 Sekunden auf etwa 250 oder für 5 Sekunden auf etwa 280 Grad 0 erhitzt und danach mindestens unter dem Schmelzpunkt des Zinns rasch abgekühlt. Für das Vorwärmen, das Erhitzen und das Abschrecken, wird die Muffe in Flüssigkeitsböder, z.B. Salzbäder, getaucht. Durch das Aufschmelzen wird infolge der Oberflächenspannung des flüssigen Zinns der überzug an den gan- ten des Gewindeproiils teilweise abgezogen und läuftdurchaus erwünscht - auf den Flächen des Gewindeprofils, wozu auch die tragenden beim Verschrauben und Lösen gegeneinander gleitenden Flächen gehören, zusammen. Die danach gereinigte Muffe kann dann zur Verbesserung des Haftens von Schmiermitteln noch oxaliert werden und wird dann zur Verschraubung in üblicher Weise eingefettet. Bei Verschraubungsversuchen haben weder die lediglich verzinnten noch die zusätzlich oxalierten Muffen bei zigfachen Kraftverschraubungen bis zur Muffenfestigkeit keinerlei Fresserscheinungen im Gewinde gezeigt.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum elektrolytischen Verzinnen von Ge genständen aus Cr-, Cr-Mo oder Cr-Ni-Mo-legiertem rostfreiem Stahl durch Reinigen und Entfetten, durch Beizen mit einer schwachen Säure oder einem Säuregemisch, durch elektrolytisches Verzinnen, durch kurzzeitiges Aufschmelzen und Abkuhlen der Verzinnung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die mit Gewinde versehenen Abschnitte von Rohren nach dem Beizen zunächst einer stromlo sen Vernickelung bis zu einer Schichtdicke von etwa 1 um unterzogen werden und nach dem Verzinnen zu nächst bei einer Temperatur zwischen ca,. 150 und 2000C für 120 - 30 Minuten gelagert werden und von dieser Temperatur für Sekunden zum Aufschmelzen des Zinnüberzuges aufgeheizt und von dieser Tempe ratur abgeschreckt werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Muffengewinde und ggf. die Anschlagschlterfläche und Dichtfläche an Rohren für die Erdöl- und Erdgasgewinnung ver zinnt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens auf die gesamte Innenfläche der Muffe, mit der je zwei Rohre für die Erdöl- und Erdgasgewinnung verbunden sind, eine Verzinnung aufgebracht wird. 4. Rohrstrang aus Gewinderohren für die Erdöl- und Erdgasgewinnungsindustrie, an dem alle Muffengewinde nach dem Verfahren nach Anspruch 1 behandelt sind und alle Zapfengewinde in bekannter Weise phosphatiert oder eloxiert sind.

Inventors: FRIEHE, WERNER, NIEHAUS, NORBERT, SCHWENK, WILHELM
Applicants: MANNESMANN AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: C25D5
IPC codes: C25D5