专利名称：吸收管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳能用途的吸收管。此外，本发明涉及一种制造此类吸收管的中央管的方法。
背景技术：
用于抛物面槽式太阳能接收装置的吸收管被用于利用太阳辐射能。太阳辐射能通过反射镜聚焦到吸收管上并转化为热量。热量通过载热介质被散出并直接被用作过程热或者转化为电能。
这种吸收管包括一个具有涂层的中央管和一个玻璃套管。在两个管子之间的环形空间被抽成真空。在工作时，通过中央管泵入载热流体，尤其是油。
一种这样的吸收管例如在DE 102 31 467 B4中公开。在套管的自由末端上分别设置一个玻璃金属过渡元件。中央管和该玻璃金属过渡元件通过至少一个膨胀补偿装置纵向可相对移动地互相连接。
由于载热流体的老化，会产生游离的氢，这些氢是溶解在载热流体内的。氢借助渗透作用穿过中央管到达中央管和套管之间的真空环形空间。渗透率随着工作温度的升高而增大，工作温度在300℃至400℃之间。由此，环形空间内的压力也升高。这种压力升高导致热损失增大并使得吸收管的效率较低。
为了保持环形空隙中的真空，必须采取相应的措施。一种消除环形空间内的氢的措施是通过合适的材料将氢化合。
在此为保持真空，在环形空间内使用吸气材料，该除气材料可以同由中央管渗透进入环形空间的氢气化合。如果除气剂的容量耗尽，那么环形空隙内的压力持续升高，直到环形空隙同在载热介质中溶解的游离氢的部分压力达到平衡为止。氢在环形空间内的平衡压力在公开的吸收管内为0.3mbar至3mbar。在环形空间内由于氢的存在热传导增加。由于这种与空气相比较约为5倍的较高的热传导，热损失显著高于非抽真空的吸收管。
WO 2004/063640 A1公开了一种除气剂布置方案，其中除气剂板被设置在中央管和套管之间的环形空间内。这种布置的缺点是除气剂板处于直接受辐射的区域内。尤其是由反射镜反射的未射中中央管的或者只是掠过并大部分被反射的辐射会导致加热除气剂板。因为除气剂板在真空中同中央管和套管几乎是隔热的，所以板以及除气剂的温度会由于辐射而剧烈地波动。并且由于除气剂材料在规定的装载程度时具有取决于温度的平衡压力(气体解吸和吸附之间的平衡)，除气剂温度的波动会导致不希望的压力波动。在除气剂材料消耗光后，套管的温度强烈上升并使得吸收管无法使用。
由Ostwald和Grabke在杂志Corrosion Science 46(2004)，1113-1127上发表的文章“Initial Oxidation and chromium diffusion.I.Effects of surface working on 9-20％-Cr steels”可知，铬钢具有氧化铬层。为了在腐蚀性的环境中保护这种钢，借助H2-H2O-气氛制造涂层，该涂层包含内部的Cr2O3层和外部的(Mn，Fe)Cr2O4尖晶石层。
发明内容
本发明的任务是提供一种吸收管，这种吸收管比传统的吸收管具有更少的热损失。
这个任务通过这样一种吸收管来解决，其中中央管至少在其内表面具有氢很大程度上无法透过的阻止层，该阻止层含有氧化铬。
已经令人惊奇地得到证实，含有氧化铬的层可以很大程度地阻止氢的渗透。
由中央管内部穿过阻止层进入环形空间的氢渗透可以缩小50倍。
含有氧化铬的层通过对由钢、特别是优质钢制成的中央管进行处理获得，其中中央管的表面层转变为含有氧化铬的层。
阻止层的厚度优选为0.5μm至10μm。如果层过薄，那么阻止层的阻止作用显著下降。如果阻止层过厚，那么在温度变化情况下裂纹形成会增大，这同样也会导致阻止作用下降。
阻止层的氧化铬的质量百分比优选在20％至60％，尤其在30％至50％。氧化铬的含量由钢中铬的含量和中央管处理的方法和时间决定，这里所述的中央管的处理方法和时间如同在方法权利要求中所述的。在此得到证实，对于氢的阻止作用在氧化铬的质量百分比大于20％时产生。
这种中央管还优选在其外表面具有一层含有氧化铬的外层。
在此，所述外层的厚度优选小于阻止层的厚度。这个层确切地说用作随后进行的选择薄层的附着层。外层的厚度优选＜0.1μm。已经表明，在外层的厚度较厚，即大于0.1μm时，在氧化铬层的表面上会形成尖晶石层，该尖晶石层具有粗糙的表面并本身是可渗透的。这种尖晶石层不适合承载相应平滑的选择的薄层。而对于内部的阻止层，尖晶石层则不会产生妨碍，从而可以使用较大的厚度。
在由铬钢、特别是由铬镍钢制造中央管的方法中，首先由钢、特别是由优质钢预制中央管，并随后将中央管进行蒸汽氧化，其中使用含有游离氢的、温度在500℃至700℃的水蒸气至少在中央管的内表面上处理中央管，以形成对于氢在很大程度上无法透过的阻止层，该阻止层含有氧化铬。
其中，为处理中央管的外表面所选择的蒸汽中的比例VA＝H2/H2O优选高于为处理中央管的内表面所选择的蒸汽中的比例VI＝H2/H2O。借助这种措施避免在外表面上形成尖晶石层。
所述比例VA优选在10至1000之间，而比例VI优选在1至100之间，其中遵守公式VA≥10·VI。
根据另一种实施方式，外表面上形成的层厚度可以这样减小，即在进行蒸汽处理之前对中央管的外表面进行加工，从而使得粗糙度Ra＜0.3。优选使粗糙度Ra＜0.25。
作为处理方式可以选择在中央管的外表面上进行抛光。
在第二种实施方式中不再要求不同的比例VA和VI，但是可以参考性地加以考虑。
具体实施例方式
下面借助附图
来说明一种示例性的实施方式。
在附图中示出了一个吸收管1的一部分，其具有一个由玻璃制成的套管2和一个中央管3。在中央管3和套管2之间形成环形空间6。
中央管3中流通一种含有游离氢的载热介质，该游离氢会渗透通过金属管3进入环形空间6。为了阻止游离氢的渗透，中央管3在其内表面设置有含有Cr2O3的阻止层4，其中该中央管3例如可以由钢X2铬镍钼17-12-2/材料编号1.4404制成。
内层4具有例如厚度为10μm，并且分成直接位于金属管上的第一层，该第一层中Cr2O3含量为30％、NiO含量为15％至18％和Fe2O3含量为50％至54％。在这个第一层上还有另外一个层，该层主要由Fe2O3构成，也就是说Fe2O3含量达到98％。氧化铬只占大约1％至2％。该第二层形成尖晶石层并且还含有少量的氧化镍。
在中央管3的外表面上还有厚度为0.05μm的外层5。外层5没有尖晶石层。
氧化层4、5的制造按照如下参数借助于蒸汽氧化方法进行H2/H2O比例＝1，对于两个层4、5；中央管的外表面抛光，Ra＜0.2μm；温度T＝500℃；处理时间5小时。
附图标记列表1吸收管2套管3中央管4阻止层5外层6环形空间
权利要求
1.用于太阳能用途、尤其是用于太阳能发电厂中的抛物面槽式太阳能接收装置的吸收管，其包括由铬钢、尤其由优质钢制成的中央管(3)和围绕该中央管(3)的、由玻璃制成的套管(2)，并在中央管(3)和套管(2)之间形成环形空间(6)，其特征在于，所述中央管(3)至少在其内表面具有对于氢很大程度上无法透过的阻止层(4)，该阻止层(4)含有氧化铬。
2.按照权利要求1所述的吸收管，其特征在于，所述阻止层(4)的厚度为0.5μm至10μm。
3.按照权利要求1或2所述的吸收管，其特征在于，所述阻止层(4)的氧化铬的质量百分比为20％至60％。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的吸收管，其特征在于，所述中央管(3)在其外表面具有合氧化铬的外层(5)。
5.按照权利要求4所述的吸收管，其特征在于，所述外层(5)的厚度小于所述阻止层(4)的厚度。
6.按照权利要求4或5所述的吸收管，其特征在于，所述外层(5)的厚度≤0.1μm。
7.制造用于太阳能用途的吸收管(1)的中央管(3)的方法，其包括下列步骤-由铬钢、尤其由优质钢预制中央管(3)，-使用含有游离氢的、温度在500℃至700℃的水蒸气至少在中央管(3)的内表面上处理中央管(3)，以形成对于氢在很大程度上无法透过的阻止层(4)，该阻止层(4)含有氧化铬。
8.按照权利要求7所述的方法，其中为处理中央管(3)的外表面所选择的蒸汽中的比例VA＝H2/H2O要高于为处理中央管(3)的内表面所选择的蒸汽中的比例VI＝H2/H2O。
9.按照权利要求8所述的方法，其中所述比例VA在10至1000之间，而所述的比例VI在1至100之间，其中遵守公式VA≥10·VI。
10.按照权利要求7所述的方法，其中所述中央管在蒸汽处理之前对外表面进行加工，使其粗糙度RA＜0.3。
11.按照权利要求7或10所述的方法，其中所述中央管在蒸汽处理之前对外表面进行加工，使其粗糙度＜0.25。
12.按照权利要求10或11所述的方法，所述中央管在其外表面进行抛光。
全文摘要
吸收管，本发明涉及一种用于太阳能用途的吸收管(1)，其包括由铬钢制成的中央管(3)和围绕中央管(3)的、由玻璃制成的套管(2)，并在中央管(3)和套管(2)之间形成环形空间(6)。所述中央管(3)至少在其内表面具有对于氢很大程度上无法透过的阻止层(4)，该阻止层(4)含有氧化铬。本发明还涉及一种中央管(3)的制造方法，其中使用含有游离氢的、温度在500℃至700℃的水蒸气处理中央管(3)，从而形成对于氢在很大程度上无法透过的阻止层(4)。
文档编号C23C8/10GK1971168SQ200610163740
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月24日 优先权日2005年11月25日
发明者T·库克尔科恩, N·本茨 申请人:肖特股份有限公司