DE69302941T2

DE69302941T2 - Fäulnisverhindernde Materialien

Info

Publication number: DE69302941T2
Application number: DE69302941T
Authority: DE
Inventors: Shunji Inoue
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: DE69302941D1; CA2092269A1; KR930019504A; KR970003994B1; EP0562441A2; US5423631A; CA2092269C; EP0562441B1; EP0562441A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine anwuchsverhindernde Struktur und ein für die Verhinderung der Abscheidung von Meeresorganismen, wie Entenmuscheln, Blaumuschel (blue mussel) und Seetang, wirksames Verfahren.
Küstennahe bzw. Off-Shore- oder Meeresbauwerke, die mit Meerwasser in Berührung stehen, sind stets einer Verunreinigung bzw. Kontamination mit/durch Meeresorganismen ausgesetzt, was zum Auftreten einer Schädigung oder einer Störung führt. Zum Beispiel leiden Schiffe unter einer Abnahme der Antriebskraft und ähnlichem, wenn sich auf ihren Unterseiten viele Sorten von Meeresorganismen abscheiden, und thermoelektrische Kraftwerke müssen ihren Betrieb unterbrechen, wenn verschiedene Sorten von Meeresorganismen auf ihren Meerwasser-Einströmöffnungen aufwachsen, da ernste Probleme in Bezug auf die Zirkulation des Meerwassers auftreten, das als Kühlmittel dient.
Unter Dutzenden von Techniken zur Verhinderung von Meeresabscheidungen, die bislang im Stand der Technik untersucht wurden, ist nun typischerweise ein Verfahren zum Schutz eines Off-Shore-Bauwerks gegen eine Kontamination verfügbar, in dem die Fläche des Bauwerks, das mit dem Meerwasser in Berührung steht, mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet wird, das Kupfer(I)-oxid oder eine Organozinnverbindung enthält.
Ein schwerwiegendes Problem in diesem Verfahren besteht jedoch darin, daß das Beschichtungsmaterial eine Nutzungsdauer besitzt, die weniger als ein Jahr beträgt, da es, selbst wenn es in einer dicken Schicht aufgebracht wird, dazu neigt, sich abzulösen, weshalb eine mühevolle Instandsetzung nötig ist, durch die das Beschichtungsmaterial jedes Jahr erneuert werden muß.
Ein anderes Verfahren ist in JP-A-60-209505 offenbart, das auf ein Element zur Verhinderung von Meeresabscheidungen gerichtet ist, das Kupfer oder eine Kupferlegierung (z.B. eine Cu-Ni-Legierung) umfaßt. Es wurde jedoch gefunden, daß dieses Verfahren hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit und der anwuchsverhindernden Wirkung weniger wirkungsvoll ist.
FR-A-2268847 offenbart eine anwuchsverhindernde Struktur in verschiedenen Formen, wobei die anwuchsverhindernde Struktur eine Kupferlegierung und eine Schicht aus einem isolierenden Material umfaßt. GB-A-2 040 232 bezieht sich auf eine anwuchsverhindernde Struktur in Schichtenform, die ein Gitter aus einer Kupferlegierung auf einer Trägerschicht aus Kunststoff umfaßt.
Nach jahrelangen Untersuchungen wurde nun gefunden, daß das Aufbringen einer Beryllium-Kupfer-Legierung auf ein Off- Shore-Bauwerk eine viel bessere anwuchsverhindernde Wirkung liefert. Der Grund ist der, daß die Beryllium- und Kupferionen miteinander synergistisch wechselwirken, wodurch eine große Wirkung bei der Hemmung des Zugriffs der Meeresorganismen auf das Off-Shore-Bauwerk erzielt und die Vermehrung der Meeresorganismen verhindert wird. Anders ausgedrückt fanden die Erfinder, daß die Beryllium-Kupfer- Legierung sowohl auf die Verhinderung von Meeresabscheidungen als auch auf die kontinuierliche Freisetzung von Kupferionen eine kombinierte Wirkung aufweist.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist es eine anwuchsverhindernde Struktur zur Verfügung zu stellen, die eine ausgezeichnete anwuchsverhindernde Eigenschaften und eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist, Wartungsarbeiten überflüssig macht, keine Toxizitätsprobleme aufwirft und einfach zu handhaben ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Befestigen einer anwuchsverhindernden Struktur an ein Aufbringelement (application member) zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, daß die anwuchsverhindernde Struktur gut an das Aufbringelement befestigt werden kann, ausgezeichnete anwuchsverhindernde Eigenschaften und eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist, Wartungsarbeiten überflüssig werden und kein Toxizitätsprobleme auftritt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen zur Verfügung zu stellen, die gut an ein Aufbring- (oder assoziertes) Element befestigt ist, ausgezeichnete anwuchsverhindernde Eigenschaften und eine ausgezeichnete Haltbarkeit aufweist, Wartungsarbeiten überflüssig macht und keine Toxizität sprobl eme aufwirft.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einer Erscheinungsform bzw. einem Aspekt der Erfindung wird eine anwuchsverhindernde Struktur zur Verfügung gestellt, die ein biegsames dünnes Blech (sheet), das eine Beryllium-Kupfer-Legierung umfaßt, und eine Schicht aus einem isolierenden Material umfaßt. Bevorzugt umfaßt diese anwuchsverhindernde Struktur eine Schicht aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, eine Schicht aus einem isolierenden Material, die auf der Oberfläche der Schicht aus der Beryllium-Kupfer-Legierung aufgebracht ist, und eine Haftbzw. Klebstoffschicht, die auf der Schicht aus dem isolierenden Material aufgebracht ist. Bevorzugter ist die Schicht aus dem isolierenden Material an ein Metallteil gebunden oder auf andere Weise daran befestigt.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine anwuchsverhindernde Struktur wie vorstehend zur Verfügung gestellt, in der jedoch das biegsame dünne Blech durch ein unbiegsames dünnes Blech ersetzt ist, das eine Beryllium-Kupfer-Legierung umfaßt. Bevorzugt wird eine zusätzliche Haftvermittler bzw. Klebstoffschicht auf die Oberfläche der Isolierschicht aufgebracht. Bevorzugter ist das Element, an das die Klebstoffschicht gebunden ist, ein Metall. Beispielsweise kann die Isolierschicht aus einem synthetischen Harz, einem Kachelmaterial oder Hartgummi gefertigt sein, wobei sie jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Installierung einer anwuchsverhindernden Struktur zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Oberfläche eines Metallelements bzw. Metallteils eine Isolierschicht ausgebildet wird und an die Oberfläche der Isolierschicht eine aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung gefertigtes dünnes Blech befestigt wird.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen zur Verfügung gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Metallteil und eine auf der Fläche des Metallteils ausgebildete Isolierschicht umfaßt, und ein aus einer Kupferlegierung gefertigtes Metallnetz bzw. Metallgaze an die Oberfläche der Isolierschicht gebunden ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Dieerfindung wird nun genauer, aber nicht ausschließlich, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Figur 1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der anwuchsverhindernden Struktur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist,
Figur 2 eine schematische, perspektivische Ansicht ist, die die erste Ausführungsform der anwuchsverhindernden Struktur zeigt, die an die Innenwand einer Rohrleitung für den Wasserzufluß gebunden ist,
Figur 3 eine schematische, perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform der anwuchsverhindernden Struktur gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ist,
Figur 4 eine schematische Darstellung des Zustands ist, in dem sich eine Oxidschicht der Beryllium-Kupfer-Legierung gemäß der Erfindung befindet,
Figur 5 eine schematische Darstellung des Zustands ist, in dem sich eine Oxidschicht einer Kupfer-Nickel-Legierung, die zu Vergleichszwecken bereitgestellt wird, befindet,
Figur 6 eine schematische Darstellung ist, in der eine Beryllium-Kupfer-Legierung mit einer Kupfer-Nickel-Legierung hinsichtlich der Veränderungen der Menge der Kupferionen, die freigesetzt werden, und der Dicke des Korrosionsprodukts im Laufe der Zeit verglichen werden,
Figur 7 eine perspektivische Schnitteilansicht ist, die die erste Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung zeigt,
Figur 8 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Eisenrohrleitung bzw. Eisenröhre zeigt, die in der ersten Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung verwendet wird,
Figur 9 eine Darstellung der Gestalt der Platten (panels) ist, die in der zweiten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendet werden,
Figur 10 eine perspektivische Teilansicht ist, die eine in der zweiten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendete Eisenröhre zeigt,
Figur 11 ist eine perspektivische Ansicht ist, die in der dritten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendete Platten zeigt,
Figur 12 eine Schnittansicht ist, die eine in der dritten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendete Eisenröhre zeigt,
Figur 13 eine Draufsicht ist, die Kacheln zeigt, die in der vierten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendet werden,
Figur 14 eine Schnittansicht ist, die eine in der vierten Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung verwendete Eisenröhre zeigt,
Figur 15 eine Darstellung davon ist, wie die anwuchsverhindernde Struktur in der ersten Ausführungsform gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung installiert wird,
Figur 16 eine Darstellung davon ist, wie die anwuchsverhindernde Struktur in der zweiten Ausführungsform gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung installiert wird,
Figur 17 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Metallgaze der ersten Ausführungsform der Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung zeigt,
Figur 18 eine schematische Schnittansicht ist, die die Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen zeigt, an die das in FIGUR 17 gezeigte Metallgaze gebunden ist,
Figur 19 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Stanzmetall (punching metal) der Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen gemäß der zweiten Ausführungsform gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zeigt,
Figur 20(A) eine perspektivische Ansicht ist, die eine Folie bzw. ein Folienelement der Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung zeigt, und Figur 20(B) ist eine perspektivische Ansicht, die die Folie zeigt, auf die eine Zugspannung ausgeübt wird, und
Figur 21 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Metalldrahtelement der Struktur zur Verhinderung der Abscheidung von Organismen gemäß der vierten Ausführungsform gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die verwendete, erfindungsgemäße Beryllium-Kupgerlegierung weist bevorzugt einen Berylliumgehalt im Bereich von 0,2 Gewichts-% bis 2,8 Gewichts-% auf und kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Be-Cu-, Be-Co-Cu-, Be-Co-Si-Cu- und Be-Ni-Cu-Legierungen besteht.
Typische Zusammensetzungen der in der Erfindung verwendeten Kupferlegierung sind:
(1) 0,2 bis 1,0 Gewichts-% Beryllium, 2,4 bis 2,7 Gewichts-% Kobalt, wobei der Rest aus Kupfer und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
(2) 0,2 bis 1,0 Gewichts-% Beryllium, 1,4 bis 2,2 Gewichts-% Nickel, wobei der Rest aus Kupfer und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
(3) 1,0 bis 2,0 Gewichts-% Beryllium, 0,2 bis 0,6 Gewichts-% Kobalt, wobei der Rest aus Kupfer und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht,
(4) 1,6 bis 2,8 Gewichts-% Beryllium, 0,4 bis 1,0 Gewichts-% Kobalt, 0,2 bis 0,35 Gewichts-% Silicium, wobei der Rest aus Kupfer und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
Bevorzugt liegen die Gehalte an Beryllium (Be), Kobalt (Co), Nickel (Ni) und Silicium (Si), die selektiv in der Kupferlegierung eingearbeitet sind, in Bereichen von jeweils:
Beryllium - 0,2 bis 2,8 Gewichts-%
Kobalt - 0,2 bis 2,7 Gewichts-%
Nickel - 1,4 bis 2,2 Gewichts-%
Silicium - 0,2 bis 0,35 Gewichts-%
Nachstehend wird erläutert, zu welchen Zweck die vorstehenden Elemente zugegeben werden und warum als Ober- und Untergrenzen die vorstehenden Werte angegeben wurden.

Beryllium: 0,2 - 2,8 Gewichts-%

Beryllium wird verwendet, um (1) die Struktur, wenn sie in Meerwasser eintaucht, durch die Freisetzung von Berylliumionen gegen eine Kontamination zu schützen, (2) die Festigkeit und die Eigenschaften, z.B. die Korrosionsbeständigkeit, der Kupferlegierung zu verbessern, (3) die Ergiebigkeit bzw. Produktivität der Kupferlegierung&sub1; etwa durch eine Wärmebehandlung und eine Regulierung der Korngröße, zu erhöhen, und (4) die Verarbeitbarkeit und die Gießbarkeit der Kupferlegierung zu verbessern. Bei einem Wert von unter 0,2 Gewichts-% sind die vorstehend beschriebenen Wirkungen (1) - (4) nicht zu erzielen. Bei einem Wert von größer als 2,8 Gewichts-% tritt nicht nur eine Abnahme des Metallcharakters (metalleability) sondern auch ein Kostenproblem auf.

Kobalt: 0,2 bis 2,7 Gewichts-%

Kobalt wird verwendet, um eine feine (fine) CoBe-Verbindung zu bilden und sie in der Legierungsmatrix zu dispergieren, wodurch die mechanischen Eigenschaften und die Produktivität der Kupferlegierung verbessert werden. Bei weniger als 0,2 Gewichts-% ist diese Wirkung schlecht zu erzielen. Bei einem Wert von größer 2,7 Gewichts-% nimmt nicht nur die Fließfähigkeit des Materials ab, sondern es kommt auch zu keiner oder nur einer geringen Verbesserung der vorstehend beschriebenen Wirkung. Zudem treten Kostenprobleme auf.

Nickel: 1,4 - 2,2 Gewichts-%

Nickel wird verwendet, um eine feine NiBe-Verbindung zu bilden und sie in der Legierungsmatrix zu dispergieren, wodurch die mechanischen Eigenschaften und die Produktivität der Kupferlegierung verbessert werden. Bei weniger als 1,4 Gewichts-% ist diese Wirkung schlecht zu erzielen. Bei einem Wert von größer 2,2 Gewichts-% nimmt nicht nur die Fließfähigkeit des Materials ab, sondern es kommt auch zu keiner oder nur einer geringen Verbesserung der vorstehend beschriebenen Wirkung. Zudem treten Kostenprobleme auf.

Silicium: 0,2 - 0,35 Gewichts-%

Silicium wird verwendet, um die Materialfließfähigkeit der Kupferlegierung zu verbessern. Bei weniger als 0,2 Gewichts-% ist diese Wirkung schlecht zu erzielen. Bei einem Wert von größer 0,35% wird die resultierende Legierung brüchig und es kommt zu einer Abhahme der Zähigkeit.
Als Ergebnis jahrelangen Experimentierens und Forschens wurde gefunden, daß die Beryllium-Kupfer-Legierung eine kombinierte Wirkung, sowohl was die Verhinderung der Kontaminierung als auch die kontinuierliche Freisetzung der Kupferionen angeht, aufweist. Es erfolgt nun eine detaillierte Erklärung der anwuchsverhindernden Wirkung und der fortgesetzten bzw. kontinuierlichen Wirkung auf die Freisetzung von Kupferionen.
(1) Anwuchsverhindernde Wirkung
Wie aus der Literatur gut bekannt ist, kann die Reihenfolge der Ionisierungstendenz von Beryllium, Kupfer und Nickel durch Be > Ni > Cu ausgedrückt werden.
Mit anderen Worten ist es wahrscheinlicher, daß Beryllium ionen anstatt Kupferionen und Kupferionen anstatt Nickelionen freigesetzt werden. Im Falle einer Beryllium-Kupfer- Verbindung wird Beryllium zuerst ionisiert, um ein Lokalelement zu bilden, das aufgrund seiner Stromwirkung die Abscheidung von Kontaminationen ozeahischer Lebensformen verhindert, während die Berylliumionen einer inneren Oxidation unterliegen. Durch diese innere Oxidation wird zunächst eine BeO-Schicht bzw. ein BeO-Film gebildet, wie auf typische Weise in FIGUR 4 gezeigt ist. Dieser BeO-Film gestattet es, da er poros ist, daß Kupferionen freigesetzt werden und sich auf der Oberfläche Cu&sub2;O + BeO bildet. Diese Freisetzung von Kupferionen in das Meerwasser erzeugt eine anwuchsverhindernde Wirkung.
(2) Kontinuierliche Wirkung auf die Freisetzung von Kupferionen.
Die vorstehend erwähnte Wirkung (1) bei der Verhinderung der Kontamination stellt einen anderen Beitrag zur Bereitstellung einer kontinuierlichen Freisetzung von Kupferionen dar; das heißt die Beryllium-Kupfer-Verbindung ermöglicht es, daß die anwuchsverhindernde Wirkung ständig beibehalten wird. Während die Beryllium-Kupfer-Verbindung in Kontakt mit dem Meerwasser steht bildet sich auf ihrer Oberfläche ein inniges bzw. enges (intimate) Oberflächenoxid (Cu&sub2;O), unter dem ein poröser BeO-Oxidfilm ausgebildet ist, wie aus FIGUR 4 ersichtlich ist. So wird die Freisetzung von Kupferionen ins Meerwasser aufrechterhalten, während dieser Film durch die Oxidation an Volumen zunimmt. Wenn die Volumenzunahme ein bestimmtes Niveau erreicht, lost sich der Oberflächenoxidfilm von der porösen Oxid- oder BeO-Schicht. Dies führt dazu, daß die elektrochemische Wirkung und die Freisetzung der Kupferionen über einen ausgedehnten Zeitraum aufrechterhalten wird.
Die fortgesetzte Wirkung der Beryllium-Kupfer-Legierung auf die Freisetzung von Kupferionen wird nun unter Bezugnahme auf FIGUR 6 erklärt, die eine Graphik darstellt, die die Ergebnisse eines Vergleichs der Beryllium-Kupfer- mit der Kupfer-Nickel-Legierung zeigt.
Wenn das Korrosions(Oxidations)produkt eine bestimmte Dicke erreicht, löst es sich von der Beryllium-Kupfer-Legierung bzw. dem Berylliumkupfer (BeCu) ab, wie am besten aus FIGUR 6 ersichtlich ist. Dann ist die Berylliüm-Kupfer-Legierung auf der Oberfläche dem Meerwasser erneut ausgesetzt und wird korrodiert oder oxidiert, wodurch es zu einem Oxidfilmwachstum kommt. Wenn dieses Filmwachstum einen bestimmten Grad an Dicke erreicht, löst es sich von dem Berylliumkupfer. Dieser Prozeß wiederholt sich immer wieder. Die Freisetzung der Kupferionen neigt andererseits dazu mit der Zunahme der Dicke des Oxidationsprodukts abzunehmen. Wenn sich das Oxidationsprodukt ablöst, wird die Beryllium-Kupfer-Legierung jedoch auf ihrer Oberfläche erneut dem Meerwasser ausgesetzt, so daß eine Zunahme der Menge an freigesetzten Ionen stattfinden kann. So kommt es abwechselnd zu einer Zunahme und einer Abnahme der Menge an freigesetzten Kupferionen.
Die in der Erfindung verwendete Beryllium-Kupfer-Legierung ermöglicht es, daß durch die Ablösung des Oxidfilms Kupferionen kontinuierlich freigesetzt werden. Als Ergebnis ist die Menge an Verunreinigungen, die sich auf der Oberfläche des Berylliumkupfers abscheiden, gering, wenn überhaupt eine Abscheidung auftritt.
Dies steht, wie aus FIGUR 5 ersichtlich ist, im Gegensatz zu der Vergleichs-Kupfer-Nickel-Legierung (CuNi). Im Lauf der Jahre bildet sich auf der Oberfläche der Kupfer-Nickel- Legierung eine enge Nickeloxid (NiO&sub2;)- oder Kupferoxid (Cu&sub2;O)-Schicht, was zu einer Abnahme der Freisetzung von Kupferionen führt, wie aus FIGUR 6 ersichtlich ist. Gemäß der Reihenfolge der Ionisierungstendenz (Be > Ni > Cu), ist dies auf die Tatsache zurückzuführen, daß Nickel (Ni) bevorzugt ionisiert wird und eine Lokalelement bildet und so auf der oberfläche der Kupfer-Nickel-Legierung ein enges Oxid gebildet wird, wie aus FIGUR 5 ersichtlich ist. Wie aus FIGUR 6 ersichtlich ist, nimmt die Dicke des Korrosionsprodukts auf der Kupfer-Nickel-Legierung mit der Zeit auf einer frühen Stufe zu, aber mit zunehmender Zeitdauer nimmt seine Wachstumsgeschwindigkeit ab. Damit verbunden ist eine Abnahme der Menge an freigesetzten Kupferionen. Zudem neigt das Korrosionsprodukt dazu sich in geringerem Umfang von der Kupfer-Nickel-Legierung als von der Beryllium-Kupfer- Legierung abzulösen. So bleibt die Menge an freigesetzten Kupferionen gering und führt zu einer schwachen anwuchsverhindernden Wirkung.
Es sei bemerkt, daß die Tatsache, daß eine Beryllium-Kupfer- Legierung eine bemerkenswerte anwuchsverhindernde Wirkung aufweist und eine kontinuierliche Freisetzung von Kupferionen zur Verfügung stellt, zum ersten Mal von den Erfindern entdeckt wurde. Soweit den Erfindern bekannt ist, wurde bislang in der Literatur auf solche Tatsachen niemals Bezug genommen oder wurden solche Tatsachen niemals angegeben.
Es wurde ebenfalls bestatigt, daß eine Berylliumlegierung nicht nur überhaupt keine Toxizitätsprobleme aufwirft, sondern ihre Lebens- bzw. Nutzungsdauer in Meerwasser genauso lang wie diejenige eines Aluminiumpechkupfers (aluminum pitch copper) oder Weißmessing (white brass) ist.
Als praktische Berylliumlegierungen sind nun verschiedene Legierungen, einschließlich einer JIS 11 LEGIERUNG mit einem Berylliumgehalt von 0,2 bis 0,6 Gewichts-% und einer JIS 25 LEGIERUNG mit einem Berylliumgehalt von 1,8 bis 2, Gewichts-% in der Technik erhältlich. In Bezug auf die anwuchsverhindernde Wirkung ist jedoch ein Berylliumgehalt von mindestens 1,60 Gewichts-% bevorzugt. Bei einem Berylliumgehalt von mehr als 2,8 Gewichts-% bildet das Beryllium mit dem Kupfer nicht länger irgendeine feste Lösung. Mit anderen Worten zeigt die resultierende Legierung eine ausgezeichnete anwuchsverhindernde Wirkung, erfährt aber eine allmähliche Abnahme des metallischen Charakters.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DES ERSTEN ASPEKTS DER ERFINDUNG

Es wird nun auf FIGUR 1 Bezug genommen, dort ist die erste Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung gezeigt.
In der ersten Ausführungsform ist eine Schicht 2 aus einem isolierenden Material auf der Oberfläche einer Beryllium- Kupfer-Legierungsschicht 1 ausgebildet, die in Form eines dünnen Blechs vorliegt. Diese Blechförm der anwuchsverhindernden Struktur 3 liegt in Form eines dünnen Blechs vor und weist auch Biegsamkeit auf. Bevorzugt kann die Schicht 1 aus der Beryllium-Kupfer-Legierung zum Beispiel aus Kupferlegierungen auf Basis von Be-Co, Be-Ni und Be-Co-Si gebildet sein.
Für die Schicht 2 aus dem isolierenden Material kann zum Beispiel methylmethacrylat-modifizierter natürlicher Kautschuk, Nitrilkautschuk und chlorierter Kautschuk entweder alleine oder als Kombination aus zwei oder mehreren verwendet werden. Der Kautschuk wird in einem geeigneten Lösungsmittel für eine Grundierung oder andere Behandlungen gelöst, als Schicht auf den erforderlichen Flächenbereich der Schicht 1 aus der Berylliumlegierung aufgebracht und getrocknet, um eine Schicht aus einem isolierenden Material mit einer gegebenen Dicke zu erhalten. Zum Beispiel kann die Schicht 2 aus dem isolierenden Material eine Dicke von ungefähr 5 bis 20 mm, typischerweise von ungefähr 10 mm aufweisen.
In der Praxis kann diese anwuchsverhindernde Struktur 3 zum Beispiel an die Innenfläche einer Rohrleitung für den Wasserzufluß (Wasserzirkulationsröhre) gebunden sein. Ein typisches Beispiel für die Struktur der anwuchsverhindernden Struktur 3 ist in FIGUR 2 gezeigt. Die Rohrleitung 5 für den Wasserzufluß ist aus Eisen hergestellt und auf ihre Oberfläche ist die Schicht 2 aus dem isolierenden Material aufgebracht, auf deren Oberfläche dann die Schicht 1 aus der Beryllium-Kupfer-Legierung aufgebracht ist. Es ist diese Schicht 1 aus der Beryllium-Kupfer-Legierung, die dem Meerwasser oder dem Wasser ausgesetzt ist. Es sei bemerkt, daß die Schicht 2 aus dem isolierenden Material an einer Korrosion aufgrund einer Zellreaktion bzw. Zellwirkung (cell action) gehindert wird, da die Schicht 1 aus der Beryllium Kupfer-Legierung 1 nicht mit dem Eisen 5 in Kontakt steht.
Die zweite Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ist in Figur 3 dargestellt.
Diese verkörpert eine anwuchsverhindernde Struktur 6, die an ein Metallteil gebunden werden kann, das in Kontakt mit Meerwasser steht, zum Beispiel einer Rohrleitung für den Was serzufluß.
Die anwuchsverhindernde Struktur 6 umfaßt ausgehend von der Oberfläche aufeinanderfolgend eine Schicht 1 aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung, eine Grundierschicht 7, eine Schicht 2 aus einem isolierenden Material, eine Schicht 8 aus einem Klebstoffmaterial und ein Trennpapier 9.
Die Grundierschicht 7 ist zwischen der Schicht 1 aus der Beryllium-Kupfer-Legierung 1 und der Schicht aus dem isolierenden Material 2 angeordnet, und ist aus einem Material gefertigt, das mit ihnen gut verträglich ist, um sie zu binden.
Das Kl,ebstoffmaterial 8 wird in Form einer Schicht mit einer Dicke von 0,05 bis 2 mm bereitgestellt.
Das auf der Oberfläche der Klebstoffschicht 8 aufgebrachte Trennpapier 9 wird entfernt, wenn die anwuchsverhindernde Struktur 6 an ein Aufbringelement gebunden wird. Das Trennpapier 9 wird dazu verwendet eine anwuchsverhindernde Struktur vom Aneinanderhaften mit einer anderen Struktur oder mit etwas anderem während der Lagerung oder der Handhabung abzuhalten.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DES ZWEITEN ASPEKTS DER ERFINDUNG

Dieerste Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 7 und 8 erklärt.
Sie verkörpert die Anwendung der Erfindung auf eine Eisenröhre, durch die Meerwasser fließt.
Eine Schicht 22 aus einem Klebstoff ist auf der Wand des Innenumfangs einer zylindrischen Eisenröhre 21 aufgebracht. Eine Platte 23, die aus einem hartewharz gebildet ist, ist mittels Bolzen, Schrauben und ähnlichem, die durch die Klebstoffschicht 22 hindurchgehen, an der Eisenröhre 21 befestigt. Eine Anordnung aus Platten 23 wird durch Verbinden aneinandergrenzenden Platten mittels zueinander passender Anschlußstücke (23a) und (23b) (male-and-female fitting) an ihrer Stelle gehalten. Die Schicht 24 aus dem Klebstoff wird auf die Oberfläche einer jeden Platte 23 aufgebracht und ein dünnes Blech 25 aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung wird auf die Schicht 24 aus Klebstoff aufgebracht.
Diese Beryllium-Kupfer-Legierung weist wie bereits erwähnt eine kombinierte Wirkung auf, sie besitzt sowohl eine anwuchsverhindernde Wirkung und setzt auch kontinuierlich Kupferionen frei.
Die zweite Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 9 und 10 erklärt.
Sie verkörpert das Aufbringen (oder Auskleiden mit) eines dünnen Blechs aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung auf einen Teil der Wand des Innenumfangs der Eisenröhre 21 gemäß der ersten Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung. Eine Klebstoffschicht 22 ist auf der Oberfläche der Eisenröhre 21 aufgebracht und eine Anordnung aus Platten 26, die jeweils aus einem harten Harz gebildet sind, ist mittels Bolzen, Schrauben und ähnlichem auf der Klebstoffschicht 22 befestigt, obgleich dies nicht gezeigt ist. Diese Platten 26, jede erstreckt sich in die axiale Richtung der Eisenröhre 21, sind in Richtung des Umfangs der Eisenröhre 21 nebeneinandergestelltdas dünne Blech 28 aus der Beryllium Kupfer-Legierung ist mittels eines Klebstoffs 29 in den Aussparungen 26a und 26b, die an den beiden Rändern einer jeden Platte 26 ausgebildet sind, befestigt.
Die dritte Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 11 und 12 erklärt.
In dieser Ausführungsform wird anstelle der Platte 23 von durchgehender bzw. kontinuierlicher Länge gemäß der ersten Ausführungsform eine rechteckige Platte 30 verwendet. Diese rechteckige Platte 30, die wiederum aus einem harten Harz gebildet ist, kann auflokale Bereiche eines Eisenrohres 21 aufgebracht sein, zum Beispiel auf seinen Krümmungen, Ecken, Enden und so weiter. Diese Platte 30 wird aufgrund ihrer geringen Größe bevorzugt zur Vergrößerung der Wirkung einer partiellen oder lokalen Verhinderung der Abscheidung von lebenden Verunreinigungen verwendet. Eine rechteckige Platte 30 kann durch zueinander passende Anschlußstücke (30a) und (30b) dicht neben die benachbarten Platten angeordnet sein. Diese Platten zeigen alle elektrische Isoliereigenschaften. Wie in FIGUR 12 gezeigt ist eine Schicht 24 aus einem Klebstoff auf die Oberfläche einer jeden Platte 30 aufgebracht und ein dünnes Blech aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung ist auf der Schicht 24 aufgebracht.
Die vierte Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung 1 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 13 und 14 erklärt.
In. dieser Ausführungsform wird eine Beryllium-Kupfer- Legierung mittels Klebstoff auf einer Gitteranordnung aus rechteckigen, elektrisch isolierenden, keramischen Kacheln 32 befestigt. Jede Kachel 32 ist an und entlang ihrer vier Seiten mit Aussparungen 32a versehen. Wie gezeigt sind vier Kacheln 32 in 34 mit einem Bolzen so befestigt, daß sie stark an die Eisenröhre 21 befestigt sind. Obgleich nicht gezeigt, ist ein dünnes Blech 25 aus einer Beryllium-Kupfer- Legierung auf die Oberflächen der Kacheln 32 vermittels einer Schicht 24 aus Klebstoff angebracht.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DES DRITTEN ASPEKTS DER ERFINDUNG

In FIGUR 15 ist die erste Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung gezeigt.
Sie verkörpert die Anwendung der Erfindung auf eine Röhre für den Meerwasserumlauf, die in dem Kühlsystem eines Kraftwerks verwendet wird.
Eine Kachel 42, die aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, ist mit einem Bolzen in 43 an die Wand des inneren Umfangs einer zylindrischen Eisenröhre 41 befestigt. Die Kachel 42 weist die Form eines flachen polygonalen Körpers auf. Der Kopf des Bolzen 43 befindet sich in einer Aussparung 42a, die in der Kachel 42 ausgebildet ist. Es sei bemerkt, daß die Tiefe der Aussparung 42a größer ist als die Höhe des Bolzens 43. Eine Kachel ist dicht neben der angrenzenden Kachel 42 auf der Eisenröhre 41 angeordnet.
Dann wird ein dünnes Blech 45 aus Beryllium-Kupfer auf die Oberfläche einer jeden Kachel 42 aufgebracht. Dieses dünne Blech wird in gerollter Form zur Verfügung gestellt und wird zuvor mit einem Klebstoff beschichtet.
Durch jahrelanges Experimentieren ünd Forschen fanden die Erfinder, daß eine Beryllium-Kupfer-Legierung wie bereits erwähnt sowohl auf die anwuchsverhindernden Funktion als auch auf die kontinuierliche Freisetzung von Kupferionen eine kombinierte Wirkung ausübt.
In FIGUR 16 ist die zweite Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung dargestellt.
In dieser Ausführungsform wird anstelle der Kachel 42, die in der ersten Ausführungsform als das isolierende Material verwendet wird, eine Schicht 46 aus einem isolierenden Material verwendet.
Die Schicht 46 aus dem isolierenden Material wird auf der Innenwand 41 a einer Röhre 41 aufgebracht und dann getrocknet, wonach ein dünnes Blech 45, das aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung gefertigt ist, auf die Schicht 46 aufgebracht wird. Es wird für diesen Zweck bevorzugt einen Klebstoff oder ein dünnes Blech aus einer Beryllium-Kupfer- Legierung zu verwenden, auf dessen Oberfläche ein Klebstoff aufgebracht ist.
Die zweite Ausführungsform ist wie im Fälle der ersten Ausführungsform sehr beständig gegenüber einem Angriff durch Meerwasser und weist somit eine ausreichend gute anwuchsverhindernde Wirkung auf.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DES VIERTEN ASPEKTS DER ERFINDUNG

Die erste Ausführungsform des vierten Aspekts der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 17 und 18 erklärt.
Sie verkörpert die Anwendung der Erfindung auf eine Röhre für den Meerwasserumlauf, die in Kühlsystemen von Kraftwerken verwendet wird.
Wie in FIGUR 18 gezeigt ist ein elektrisch isolierendes Glas, Beton oder bevorzugt harzhaltiges Material 62 ist an die Wand des Innenumfangs einer zylindrischen Eisenröhre 61 gebunden. Dann wird ein aus Beryllium-Kupfer gefertigtes Metallgaze 65 auf die Oberfläche des Harzes 62 aufgebracht. Wie in FIGUR 17 gezeigt wird das Beryllium-Kupfer-Gaze 65 in einer gerollten Form zur Verfügung gestellt und das Harz 62 weist auf seiner Oberfläche eine Klebstoffschicht auf.
In FIGUR 19 ist die zweite Ausführungsform des vierten Aspekts der Erfindung gezeigt.
In dieser Ausführungsform wird ein Stanzmetall 66 für das Metallgaze 65 in der ersten Ausführungsform verwendet. Das Stanzmetall 66 ist aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung gefertigt und umfaßt eine Folie 66b mit einer Anzahl kleiner Löcher 66c.
Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Schicht 66 aus einem isolierenden Material 66 auf die Wand 61 a des Innenumfangs einer Röhre 61 aufgebracht und dann getrocknet, wonach das Stanzmetall 66 auf die Schicht 66 aus dem isolierenden Material aufgebracht wird. Es wird für diesen Zweck bevorzugt einen Klebstoff oder ein Stanzmetall zu verwenden, auf dessen Oberfläche ein Klebstoffschicht aufgebracht ist.
Die zweite Ausführungsform ist wie im Falle der vorstehend erwähnten, ersten Ausführungsform sehr beständig gegenüber einem Angriff durch Meerwasser und weist somit eine ausreichend gute anwuchsverhindernde Wirkung auf.
In FIGUR 20 ist die dritte Ausführungsform des vierten Aspekts der Erfindung gezeigt.
5 In dieser Ausführungsform wird anstelle des Stanzmetalls 66 in der zweiten Ausführungsform eine Folie verwendet, die unter mechanischer Spannung durchlöchert wird. Wie in FIGUR 20(A) gezeigt, ist die Folie 68 aus einer Beryllium-Kupfer- Legierung gefertigt und mit einer Anzahl an Schlitzen 68a versehen, die sich unter mechanischer Spannung zu rechteckigen oder runden kleinen Löchern 68a verformen.
In FIGUR 21 ist die vierte Ausführungsform des vierten Aspekts der Erfindung gezeigt.
In dieser Ausführungsform wird anstelle des in der zweiten Ausführungsform verwendeten Stanzmetalls ein Metalldrahtelement 70 verwendet, das sich unter mechanischer Spannung zu einem Metallgaze verformt. Dieses Metalldrahtelement 70 ist aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung gefertigt, und verformt sich zu einem Metallgaze, wenn es in der durch den Pfeil in FIGUR 21 angegebenen Richtung einer mechanischen Spannung ausgesetzt wird.
Mit der gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung konstruierten anwuchsverhindernden Struktur, die eine auf ihrer Oberfläche ausgebildete Schicht aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung aufweist, wird eine ausreichend gute Wirkung auf die Verhinderung der Abscheidung lebender Verunreinigungen erreicht, teilweise aufgrund der anwuchsverhindernden Wirkung der Beryllium-Kupfer-Legierung und teilweise aufgrund der Wirkung der Beryllium-Kupfer-Legierung auf die kontinuierliche Freisetzung von Kupferionen. Zudem kann diese anwuchsverhindernde Struktur mit einem ausreichend guten Arbeitswirkungsgrad montiert werden, da sie in Form eines Blechs vorliegt und Biegsamkeit besitzt. Zudem ist sichergestellt, daß jede Korrosion aufgrund einer Zellwirkung wegen der Bereitstellung einer Schicht aus dem isolierenden Material, die einen direkten Kontakt der Beryllium-Kupfer-Legierung mit dem Metall, an das sie gebunden werden soll, verhindert, vermieden werden kann.
Die gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung konstruierte anwuchsverhindernde Struktur kann an Eisenblechen bzw. -platten, Eisenröhren und ähnlichem mittels einfacher Operationen angebracht werden, da es nicht nur um einen einheitlichen Typ handelt, sondern sie auch eine geringe Größe aufweist. Außerdem weist sie aufgrund der Bereitstellung der Isolierschicht, die eine elektrolytische Korrosion verhindert, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Zudem kann sie mittels weniger schwieriger Arbeitsgänge gewartet werden, wirft keine Toxizitätsprobleme auf und kann wirkungsvoll die Abscheidung von Meeresorganismen verhindern.
Mit dem Verfahren zum Anbringen einer anwuchsverhindernden Struktur gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist es möglich die anwuchsverhindernde Struktur zur Verhinderung einer Abscheidung von Meeresorganismen in einem relativ einfachen Arbeitsgang zu befestigen. Die durch dieses Verfahren zur Verfügung gestellte anwuchsverhindernde Struktur kann mittels weniger schwieriger Arbeitsgänge gewartet werden, wirft keine Toxizitätsprobleme auf und kann wirkungsvolldie Abscheidung von Meeresorganismen verhindern.
Mit der Struktur zur Verhinderung einer Abscheidung von Meeresorganismen gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung ist es möglich eine Struktur zur Verhinderung von Meeresabscheidungen in einem relativ einfachen Arbeitsgang zu installieren. Die durch dieses Verfahren installierte Struktur zeigt eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, kann mittels weniger schwieriger Arbeitsgänge gewartet werden, wirft keine Toxizitätsprobleme auf und kann wirkungsvoll die Abscheidung von Meeresorganismen verhindern.
Die Erfindung stellt eine anwuchsverhindernde Struktur zur Verfügung, die eine ausgezeichnete anwuchsverhindernde Wirkung und Haltbarkeit zeigt, eine Wartung überflüssig macht, kein Toxizitätsproblem aufweist und gut zu hanhaben ist.
Die anwuchsverhindernde Struktur liegt in Form eines biegsamen dünnen Blechs vor und umfaßt eine Beryllium-Kupfer- Legierung und eine Schicht aus einem isolierendem Material. Die Beryllium-Kupfer-Legierung weist einen Be-Gehalt von 0,2 bis 2,8 Gew.-% auf. Das Material der Isolierschicht ist zum Beispiel aus mindestens einem methylmethacrylat-modifizierten natütlichen Kautschuk, Nitrilkautschuk und chlorierten Kautschuk hergestellt. Dieser Kautschuk wird in einem geeigneten Lösungsmittel für eine Grundierung oder eine andere Behandlung gelöst, in Form einer Schicht auf den erforderlichen Oberflächenbereich der Schicht aus der Beryllium-Kupfer-Legierung aufgebracht und getrocknet, um eine Schicht aus einem isolierenden Material mit einer gegebenen Dicke zu erhalten. Die anwuchsverhindernde Struktur wird an die Innenwand einer Rohrleitung für den Wasserzufluß gebunden, um eine dreilagige Struktur herzustellen, die aus Eisen, einem isolierenden Material und Beryllium-Kupfer gefertigt ist, wodurch die Abscheidung von Meeresorganismen verhindert wird und eine Aufrechterhaltung der Funktion der Verhinderung von Meeresabscheidungen aufgrundder fortgesetzten Freisetzung von Kupfer- oder Berylliumionen ermöglicht wird.

Claims

1. Anwuchsverhindernde Struktur, die ein biegsames dünnes Blech, das eine Beryllium-Kupfer-Legierung umfaßt, und eine Schicht aus einem isolierenden Material umfaßt.

2. Anwuchsverhindernde Struktur nach Anspruch 1, wobei die Kupferlegierung einen Berylliumgehalt von 0,2 bis 2,8 Gewichts-% aufweist und eine Legierung ist, die aus der Gruppe bestehend aus Be-Cu-, Be-Co-Cu-, Be-Co-Si-Cu- und Be-Ni-Cu-Legierungen ausgewählt ist.

3. Anwuchsverhindernde Struktur nach Anspruch 1, wobei die Schicht aus dem isolierenden Material aus einem Harz gebildet ist.

4. Anwuchsverhindernde Struktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das biegsame dünne Blech durch eine Schicht ersetzt ist, die eine Beryllium-Kupfer-Legierung umfaßt, wobei die Schicht aus dem isolierenden Material auf der Oberfläche der Schicht aus der Beryllium-Kupfer-Legierung aufgebracht ist, und eine Klebstoffschicht auf der Schicht aus dem isolierenden Material aufgebracht ist.

5. Anwuchsverhindernde Struktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schicht aus dem isolierenden Material an ein Metallteil gebunden ist.

6. Anwuchsverhindernde Struktur nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das biegsame dünne Blech durch ein unbieg sames dünnes Blech ersetzt ist, das eine Beryllium-Kupfer- Legierung umfaßt.

7. Anwuchsverhindernde Struktur nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das biegsame dünne Blech durch ein Metallgaze ersetzt ist, das aus einer Beryllium-Kupfer- Legierung gefertigt ist, wobei die Schicht aus dem isolierenden Material auf der Oberfläche eines Metallteils aufgebracht ist, und das aus einer Kupferlegierung gefertigte Metallgaze an die Oberfläche der Schicht aus dem isolierenden Material gebunden ist.

8. Anwuchsverhindernde Struktur nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei das biegsame dünne Blech durch eine Metallfolie ersetzt ist, die aus einer Beryllium-Kupfer- Legierung gefertigt und mit Löchern versehen ist.

9. Verfahren zum Anbringen einer anwuchsverhindernden Struktur an ein Metallteil, das die Bildung einer Isolierschicht auf der Oberfläche des Metallteils und das Befestigen eines aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung gefertigten dünnen Blechs auf der Oberfläche der Isolierschicht einschließt.

10. Verfahren wie in Anspruch 9 angeführt, wobei die Kupferlegierung einen Berylliumgehalt von 0,2 bis 2,8 Gewichts-% aufweist und eine Legierung ist, die aus der Gruppe bestehend aus Be-Cu-, Be-Co-Cu-, Be-Co-Si-Cu- und Be-Ni-Cu- Legierungen ausgewählt ist.

11. Verfahren wie in Anspruch 9 angeführt, wobei die Isolierschicht eine Kachel oder eine Platte ist.