ES2483968T5

ES2483968T5 - Método de latonado de artículos de acero inoxidable

Info

Publication number: ES2483968T5
Application number: ES06747812.3T
Authority: ES
Inventors: Per SJÖDIN; Jens Rassmus
Original assignee: Alfa Laval Corporate AB
Current assignee: Alfa Laval Corporate AB
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: US20080199718A1; EP2446996A1; US8857699B2; EP1888294B9; EP1888294B2; PL1888294T5; PT1888294E; JP2008542030A; PL1888294T3; JP2013099785A; DK1888294T3; US20150053389A1; PL2446996T3; EP2446996B1; KR101329941B1; JP5469738B2; DK1888294T4; ES2483968T3; EP1888294A1; SI1888294T1

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Metodo de latonado de articulos de acero inoxidable

La presente invencion se refiere a un metodo para latonar articulos de acero inoxidable de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 (vease por ejemplo el documento US 2004/056074).

Antecedentes de la invencion

El sellado de fisuras y poros, y el latonado de juntas son factores importantes cuando se producen articulos latonados, especialmente cuando se producen articulos hermeticos frente a fluidos sin fugas. Cuando las juntas, fisuras y poros tienen un area grande, entonces la capacidad de sellado y llenado aumenta su importancia para el relleno de laton, pero la capacidad de sellado y llenado no esta necesariamente ligada a la resistencia de la zona o area latonada. Por tanto, un requisito es proporcionar articulos, que tengan suficiente resistencia para el fin o uso pretendido. Se desarrollan diferentes metodos de latonado y se describen, por ejemplo, en el documento US 6.109.505 y en el documento US 4.516.716, que describen el latonado de acero inoxidable.

Otro requisito de la presente invencion es proporcionar articulos latonados de acero inoxidable.

Otro requisito es proporcionar un metodo mejorado para el latonado de articulos de acero inoxidable que tienen poros, grietas, juntas, huecos o fisuras grandes.

La invencion

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un metodo como se define en las reivindicaciones adjuntas. La dureza media HV1 se refiere al ensayo de dureza de Vickers - Parte 1- metodo de ensayo (ISO 650-1:1997).

Las areas latonadas del articulo latonado pueden tener una resistencia frente a la traccion de al menos 110 N/mm2.

Aunque el coeficiente de expansion termica sea el mismo para un objeto pequeno y un objeto grande del mismo material, el objeto grande tiene una expansion total grande. Si se calienta uno de los dos objetos, con la misma longitud a la misma temperatura, la diferencia de longitud es proporcional al tamano del objeto para la misma diferencia de temperatura. Ambas cuestiones dan lugar a fisuras grandes, que es preciso llenar con los materiales de relleno de latonado. De este modo, el tamano, es decir el area, longitud, anchura, espesor grande, etc, de un objeto metalico tiene un efecto sobre la precision de las juntas latonadas o areas latonadas, ya que la expansion termica de las partes varia, y puede dar lugar a una idoneidad irregular y fisuras grandes. Otros casos de idoneidad irregular pueden estar provocados por el diseno de las partes objeto de union, por los movimientos cuando se produce el latonado de los objetos, o por la fabrication de las partes objeto de union. Por tanto, un aspecto importante cuando se produce el latonado de las juntas o areas, etc, es la capacidad de relleno y sellado cuando se produce el latonado.

El cobre (Cu) tiene una buena capacidad de sellado de fisuras grandes. Uno de los motivos para no usar objetos latonados con Cu es la limitation de las propiedades del relleno-latonado de Cu, por ejemplo, el Cu puede inducir diferentes tipos de problemas de corrosion. El problema mas obvio es que el cobre se consume debido a la corrosion. El consumo de cobre puede disminuir la resistencia mecanica del objeto y el objeto puede comenzar a tener fugas. La liberation de productos de corrosion de Cu e iones de Cu al medio en un objeto puede dar lugar a corrosion galvanica en otras partes del mismo sistema en el que se instala el objeto. Los relleno-latonados de plata pueden ser una option, pero normalmente no se usan debido a que el precio de la plata es elevado.

Los rellenos-latonados de niquel (Ni) que contienen cromo (Cr) tienen mejor resistencia a la corrosion que los rellenos-latonados de Cu, pero los rellenos-latonados de Ni tienen varias desventajas. Una de ellas es que se puede liberar niquel a partir del latonado de niquel cuando se usa, por ejemplo, en aplicaciones de agua. La cantidad de niquel, por ejemplo, en agua del grifo esta limitada por normativa. Los iones de Ni tambien pueden dar lugar a corrosion galvanica en otras partes del mismo sistema cuando se instala el objeto.

Una cuestion importante para la resistencia es el modo en el que el material de relleno de latonado es capaz de rellenar los huecos o fisuras grandes. La capacidad de los rellenos-latonados de niquel para rellenar las fisuras es limitada y los materiales latonados de niquel tambien pierden resistencia en las fisuras grandes, es decir, fisuras mayores de 0,076 mm, vease por ejemplo ASM Handbook, volumen 6, Welding, Brazing and Soldering, primera impresion 1993/Brazing of stainless steel pagina 911-913. De este modo, resulta muy dificil producir objetos latonados con Ni de gran tamano.

La selection de un metal de relleno de latonado particular para una aplicacion especifica depende de varios factores. Consideraciones basicas son la temperatura y los materiales objeto de latonado. En cualquier proceso de latonado, el material de relleno de latonado debe poseer una temperatura de solido que sea suficientemente elevada para proporcionar las propiedades deseadas al conjunto latonado. El proceso necesita una temperatura de liquido,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

que sea suficientemente baja para ser compatible con las aptitudes de temperatura de las partes objeto de union. Se puede usar el metodo de la presente invencion para producir articulos de acero inoxidable por medio de latonado de un material de base de acero inoxidable con una aleacion que tiene principalmente la misma composicion que el material de base, proporcionando de este modo una junta homogeneizada de la aleacion entre el material de base o los materiales de base. La aleacion de latonado comprende hierro como componente principal, y es un material de relleno de latonado a base de hierro. El material de relleno de latonado a base de hierro se puede producir por medio de atomizacion de gas o agua, por medio de centrifugacion en masa fundida, aleacion mecanica o por medio de machacado de lingotes.

Cuando se lleva a cabo el latonado de una junta, resulta apropiado que el material de latonado humecte las partes de los objetos, que se tienen que someter juntas a latonado, y que el material de latonado pueda fluir en el interior de las fisuras, juntas, poros, etc durante el latonado. El punto de fusion del material de relleno de latonado esta por debajo, de manera apropiada, del punto de fusion del material de base de las partes. Una propiedad relevante del material de relleno de latonado es la capacidad para rellenar las fisuras, juntas, poros, etc. Los materiales de latonado basados en niquel tienen una capacidad inferior de relleno de las fisuras, de modo que resulta muy dificil producir objetos de gran tamano tales como los intercambiadores de calor latonados con Ni.

El material de latonado se puede fabricar en forma de lamina, un polvo, o polvo mezclado con un aglutinante que forme una pasta, o se puede dispersar el material de latonado en una mezcla de aglutinante y liquido, que se puede pintar o pulverizar sobre una superficie de material de base.

Se puede aplicar el material de base de latonado a base de hierro en forma de polvo o en forma de pasta. Una forma puede ser aplicar cordones o gotas de material de relleno de latonado a base de hierro ejerciendo presion a traves de la boquilla. Otro ejemplo de aplicacion del material de relleno de latonado a base de hierro puede ser aplicar un aglutinante en forma de gotas o cordones sobre el material de base y posteriormente dispersar polvo de latonado sobre la superficie.

El articulo latonado puede ser una parte sub-unida que se somete a latonado con una o mas partes adicionales, aplicandose el material de relleno de latonado a base de hierro sobre las partes objeto de latonado posterior, y posteriormente uniendo las partes objeto de latonado posterior. Se repiten las etapas de precalentamiento de las partes unidas y calentamiento de las partes unidas hasta la temperatura de latonado. Esto permite la fabricacion de articulos que tienen un diseno complejo, que se tienen que someter a latonado por etapas.

Un metodo adicionalmente descrito incluye el calentamiento hasta una temperatura de latonado de al menos 1100 °C, y en algunos ejemplos el calentamiento hasta una temperatura de latonado de al menos 1150 °C. Se puede llevar a cabo el calentamiento durante al menos 30 minutos. Se pueden calentar las partes de los articulos hasta la temperatura en la cual se funde el material de latonado. El metodo adicionalmente descrito comprende una etapa que incluye precalentar las partes hasta, por ejemplo, una temperatura de al menos 400 °C, al menos 500 °C o incluso el menos 550 °C, y dejar las partes a esa temperatura por ejemplo al menos 15 minutos, al menos 30 minutos, al menos 1 hora o incluso durante mas tiempo, posteriormente elevar la temperatura hasta por ejemplo 900 °C, al menos 1000 °C o incluso al menos 1100 °C. Se dejan las partes a esta temperatura para igualar la temperatura de las partes, de forma que la temperatura sea igual a traves de las partes y el material de latonado. El tiempo para el igualado depende del tamano del articulo objeto de latonado; para objetos pequenos, un tiempo corto puede resultar suficiente. Por ejemplo, tiempos apropiados pueden ser de al menos una hora, al menos 2 horas, al menos 3 horas, o incluso tiempos mas prolongados. La temperatura depende de la temperatura de solido-tiquido del material de latonado y de la composicion de la aleacion de latonado y de los elementos que rebajan el punto de fusion. Tras igualar la temperatura de las partes objeto de latonado, se eleva la temperatura hasta una temperatura de latonado. Tanto el tiempo de latonado como la temperatura de latonado dependen del material de latonado, pero tambien del tamano y la forma del articulo objeto de latonado. El latonado se puede dividir en A) fusion del material de latonado, B) flujo del material de latonado por medio de fuerza capilar entre las superficies adyacentes y deposition del material de latonado fundido, y C) difusion de los elementos del material de latonado con el material de base o la aleacion de las partes objeto de latonado.

Durante el proceso de latonado, el material de latonado difunde con las superficies adyacentes de manera que estas y el material de latonado puedan constituir de manera conjunta una region de material parcialmente homogeneo.

Si la temperatura en el medio del articulo no es suficientemente elevada, la parte media no experimenta latonado debido a que el material de latonado no se funde, y las propiedades del articulo seran inferiores.

Ejemplos de temperatura y tiempos de latonado son: calentar hasta al menos 1100 °C y calentar durante al menos 30 minutos; calentar hasta al menos 1100 °C y calentar durante al menos 45 minutos; y calentar hasta al menos 1100 °C durante mas de 60 minutos. De acuerdo con una alternativa adicional, la temperatura puede ser de al menos 1150 °C y el tiempo puede ser de al menos 25 minutos.

Un intercambiador de calor grande puede tener varias placas apiladas juntas. El conjunto de placas puede comprender 10, 20 o mas placas. Un intercambiador de calor puede tener 100, 150, 200 placas o mas. Se puede

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

definir un intercambiador de calor grande por medio del area de las placas del intercambiador de calor y otra forma de definir un intercambiador de calor de gran tamano es el numero de placas.

Durante el proceso de latonado, el material de latonado difunde con las superficies adyacentes de manera que estas y el material de latonado constituyan de manera conjunta una region de material parcialmente homogenea.

El hecho de someter a latonado superficies planas de manera conjunta y formar juntas estancas puede resultar dificil por medio de los metodos convencionales. La presente invencion proporciona un metodo para latonar dos superficies planas de manera conjunta por medio del uso de un material de latonado a base de hierro que contiene un agente reductor de tal forma que se puede controlar la ubicacion inducida por capilaridad del material de latonado entre las superficies. El material de relleno de latonado a base de hierro se puede aplicar a superficies planas o superficies de gran tamano con la ayuda de agentes de ruptura de fuerza capilar. Los agentes de ruptura de fuerza capilar pueden estar en forma de hendiduras, trazas, trayectorias, conductos, canales o vias con forma de u o v, etc. El material de relleno de latonado a base de hierro se puede aplicar al interior de los agentes de ruptura de fuerza capilar, es decir, al interior de las hendiduras, trazas, trayectorias, conductos, canales con forma de u o v, vias, redes, etc o se puede aplicar el material de relleno de latonado proximo a los agentes de ruptura de fuerza capilar. Durante el calentamiento, el material de relleno de latonado a base de hierro fluye al area donde se puede romper la fuerza capilar y produce el latonado de las superficies de manera conjunta, superficies que se encuentran una en posicion adyacente con respecto a la otra. De este modo, el area latonada proporciona fisuras, juntas, etc. estancas o selladas y latonadas, entre la superficie plana que, por otro lado, resulta dificil de latonar de manera uniforme. Los agentes de ruptura de fuerza capilar permiten tambien el latonado de las superficies que tienen fisuras de gran tamano, partes que tienen forma irregular, etc.

Cuando se aplica el material de latonado entre dos partes proximas a un agente de ruptura de fuerza capilar, el material de latonado viscoso que fluye detiene el movimiento de flujo y se deposita en el borde del agente de ruptura de fuerza capilar. El canal de reactor puede funcionar como un agente de ruptura de fuerza capilar. Se aplica una placa que tiene un canal de reactor con material de latonado y se coloca una placa de barrera o similar en contacto con la placa de canal de reactor. El material de latonado que fluye se detiene y se deposita en el borde del canal de reactor, lo cual provoca el sellado de la placa de reactor frente a la placa de barrera sin rellenar el canal de reactor con el material de latonado depositado.

Hasta donde puede fluir el material de latonado entre las dos superficies de borde depende parcialmente del tiempo de deposition de los materiales de latonado y de la distancia entre las superficies, y la cantidad de material de latonado. Debido a que el material de latonado "se adhiere" a cada superficie, que es objeto de latonado, el espacio intermedio entre las superficies disminuye. A medida que disminuye el espacio intermedio, al tiempo que se deposita el material de latonado, tambien resulta mas dificil que el material de latonado fluya entre los mismos.

En el metodo de la invencion, el latonado tiene lugar en presencia de un gas inerte o un gas activo de soldadura. El calentamiento o el latonado se pueden llevar a cabo en presencia de uno o mas de los gases seleccionados entre el grupo que consiste en helio, argon, nitrogeno, hidrogeno, dioxido de carbono, uno o mas de los gases mencionados en combinaciones con vacio.

De acuerdo con el metodo de la presente invencion, las zonas latonadas formadas o areas de latonado, tal como por ejemplo las juntas latonadas, poros, grietas, huecos, fisuras, etc., tienen una dureza media de menos de 600 HV1. Las zonas de latonado o areas de latonado pueden tener una dureza media de menos de 500 HV1, menos de 400 HV1, menos de 350 HV1 y posiblemente menos de 300 HV1.

Debido a que los materiales de relleno de soldadura basados en hierro tienen propiedades de flujo y propiedades humectantes para penetrar en el interior de las fisuras, los materiales de relleno de latonado basados en hierro crean una union con el material de base, sellan las fisuras y son capaces de unir superficies planas por medio de latonado. De acuerdo con un aspecto alternativo de la invencion, los materiales de relleno de latonado basados en hierro pueden sellar o rellenar poros, grietas, huecos, juntas o fisuras mayores de 1000 ^m, y pueden sellar o rellenar poros, grietas, huecos, juntas o fisuras de hasta 3000 ^m o mas. De acuerdo con el metodo de la presente invencion, se pueden sellar o rellenar poros, grietas, huecos, juntas o fisuras mayores de 250 ^m con el material de relleno de latonado a base de hierro y se puede proporcionar una zona latonada o area latonada que tenga una dureza media de menos de 350 HV1. De acuerdo con otro aspecto alternativo del metodo se pueden sellar o rellenar poros, grietas, huecos, juntas o fisuras mayores de 1000 ^m con el material de relleno de latonado a base de hierro y se puede proporcionar una zona latonada o area latonada que tiene una dureza media menor de 350 HV1.

Se suministra la cantidad deseada de material de latonado a las juntas de contacto, que se pretenden latonar juntas de cualquiera de las formas descritas u otras. El material de latonado puede cubrir un area que es bastante mayor que el punto de la junta de contacto. Los puntos de la junta de contacto pueden tener un diametro de al menos 0,5 mm.

Materiales de relleno de latonado basados en hierro apropiados se divulgan en los documentos WO 02/38327, WO 02/098600, US 3.736.128, US 4.402.742, US 4.410604, US 4.516.716, US 6.656.292 o EP 0 418 606. De acuerdo

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

con un aspecto del presente metodo, se pueden seleccionar los materiales de relleno de latonado basados en hierro entre los materiales divulgados en el documento WO 02/38327 o en el documento WO 02/098600. Los materiales de relleno de latonado basados en hierro pueden comprender Si, B o P. En particular, el material de relleno de latonado a base de hierro comprende al menos un 40 % en peso de Fe, un 14-21 % en peso de Cr, un 5-21 % en peso de Ni, 6-15 % en peso de Si, 0,2-1,5 % en peso de B y como alternativa en equilibrio con otros elementos, o como material de relleno alternativo de latonado a base de hierro comprende al menos un 40 % en peso de Fe, 14-21 % en peso de Cr, 5-21 % en peso de Ni, 4-9 % en peso de P y como alternativa en equilibrio con otros elementos.

Debido a que el proceso de latonado es un proceso metalico y las superficies respectivas para latonado adoptan la forma de material metalico, entonces el material de latonado a base de hierro durante el proceso de latonado difunde con las superficies de borde, que se pretenden latonar de manera conjunta. La junta o sellado entre las dos superficies unidas "desaparece" mas o menos durante el proceso de latonado de acuerdo con un aspecto de la invencion. La junta latonada junto con las superficies de las partes metalicas se convierten en una unidad con unicamente pequenos cambios en la composicion del material de las aleaciones.

Cuando las partes son placas de un intercambiador de calor, las placas pueden ser placas terminales, placas de adaptador, placas sellantes, placas de bastidor, etc. y constituir un sistema de intercambiador de calor. Cada una de las placas del intercambiador de calor comprende al menos un rebaje de puerto, de manera que los rebajes de puerto juntos forman un canal de puerto cuando las placas se colocan una sobre otra. Las placas se apilan juntas en una pila de placas o conjunto de placas en el intercambiador de calor. El paquete de placas comprende entre las placas un numero de canales, que se adaptan en numero de medio. El medio de los canales adyacentes se somete a transferencia de temperatura a traves de la placa de transferencia de calor de manera convencional. Las placas pueden comprender un borde, que se puede extender parcialmente hacia abajo y sobre la parte de borde de una placa adyacente de transferencia de calor de la pila de placas. Los bordes de las placas forman un sellado contra la placa adyacente de transferencia de calor de tal manera que se puede formar un canal entre las placas. El canal bien permite el flujo de un medio o bien se cierra de manera que no tenga lugar flujo alguno y, por tanto, el canal se encuentre vacio. Para consolidar el paquete de placas y las regiones de puerto, se puede adaptar una placa de adaptador o una placa terminal al paquete. Las superficies de la placa terminal o placa de adaptador pueden ser planas de manera que se puedan maximizar las superficies de contacto entre las superficies. Como se ha comentado anteriormente, los respectivos rebordes de puerto de las placas coinciden, formando de este modo un canal. En un lado de este canal de puerto existe, por tanto, una junta entre las dos placas. Para evitar la fuga en esta junta se puede aplicar material de latonado alrededor de la region de puerto entre las placas. Se puede colocar el material de latonado en el mismo punto o cerca de un agente de ruptura de la fuerza capilar, que se puede extender total o parcialmente alrededor de la region de puerto entre las placas. En el paquete de placas se puede aplicar material de latonado sobre diferentes partes pre-disenadas o pre-determinadas de las placas. Durante el proceso de latonado, el material de latonado se vuelve viscoso y fluye a partir de las partes aplicadas fuera, entre las placas, debido a la accion de la fuerza capilar. La ventaja de aplicar el material de latonado en puntos determinados posibilita controlar el volumen y la cantidad de material de latonado, y controlar que partes de las superficies se tienen que latonar y que partes no. Cuando se produce el latonado de un intercambiador de calor se requieren al menos tres placas de intercambiador de calor, pero resulta comun que se latonen varias placas de manera conjunta. De acuerdo con un aspecto alternativo de la invencion, existe una pila de varias placas latonadas de manera conjunta al mismo tiempo en el mismo horno.

El metodo de latonado de la invencion puede comprender el latonado del articulo unido con todas sus partes al mismo tiempo o se puede latonar el articulo por etapas, de manera que primero se unen y latonan las partes de manera conjunta y posteriormente se unen con partes adicionales y se latonan de manera conjunta, y asi sucesivamente usando el mismo tipo de material de latonado en cada ciclo de latonado.

Las sub-reivindicaciones definen caracteristicas adicionales y realizaciones de la invencion.

A continuacion, se explica la presente invencion con mas detalle por medio de las fotografias adjuntas.

Breve descripcion de las figuras

La Figura 1 es una fotografia que muestra un corte transversal de una parte de un intercambiador de calor.

La Figura 2 es un dibujo que muestra un corte transversal de una junta.

La Figura 3 es una fotografia que muestra un corte transversal de una junta sobre la cual se llevan a cabo ensayos de dureza.

Descripcion detallada de las figuras

La Figura 1 muestra que el material de relleno de latonado a base de hierro es capaz de rellenar las fisuras grandes, y que es posible latonar con grandes cantidades de material de latonado. Los intercambiadores de calor grandes latonan juntas y, por tanto, se caracterizan porque se aplica mucha sustancia de relleno de latonado aplicada y

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

tambien se descubren zonas de homogeneizacion de gran tamano. Se mezclan una parte de la sustancia de relleno de latonado y una parte del espesor de la placa original en el interior de la zona de homogeneizacion.

La Figura 2 muestra esquematicamente las relaciones que existen entre los diferentes parametros en una fisura o junta latonada con el material de relleno F. La letra A representa el espesor de la placa E que tambien representa el material de base E. B representa el espesor mas pequeno de una fisura o junta latonada entre el material de base E o las placas E. C representa el espesor mas grande de una fisura o junta latonada sin ningun poro, fisuras o conductos, y la letra D representa el espesor mas grande de una fisura o junta latonada en la cual cualesquiera poros, fisuras o conductos G se abren, pero todavia esta sellada. Si no existe traza alguna de poro, fisura o conducto, entonces C = D. Para el material de relleno a base de niquel C = D es menor que C = D para el material de relleno a base de hierro. La presencia de poros, fisuras o conductos hace que la zona latonada sea menos fuerte.

La Figura 3 es una fotografia que muestra un corte transversal de una junta sobre la cual se han llevado a cabo ensayos de dureza. Se calcula la dureza media en forma de media numerica y depende del numero de ensayos.

A continuacion, se muestran algunos aspectos en los Ejemplos. Si no se afirma lo contrario, en los ejemplos y tablas, el porcentaje se proporciona en peso (% en peso). Los Ejemplos 1 a 5 no ilustran aspectos que se encuentran dentro del alcance de la reivindicacion 1.

Ejemplo 1

Se sometieron a ensayo muestras de ensayo que tenian una geometria similar al patron de placa del interior de las placas de intercambiador de calor sometido a presion de paredes finas latonadas. La cantidad aplicada de material de relleno-latonado fue de aproximadamente 16 a 20 g por cada 4 juntas de latonado. Se comparo un relleno de latonado a base de niquel BNi-5 de acuerdo con las especificaciones AWS A5.8 para rellenos-latonados con un relleno-latonado a base de hierro que comprendia un 56 % en peso de Fe, un 17 % en peso de Cr, un 12 % en peso de Ni, un 12 % en peso de Si y un 1 % en peso de B. Se aplico el relleno de latonado a las muestras de ensayo que tenian fisuras de 0,3-0,4 mm, y se calentaron las muestras en un horno a una temperatura de aproximadamente 1200 °C en una atmosfera no oxidativa. La Tabla 1 recoge los resultados de ensayo.

Tabla 1

Muestra [g]: BNi-5 a base de Ni [N/mm2] A base de hierro [N/mm2]

16: 109 123

18: 110 126

20: 106 151

Los resultados de ensayo muestran que el relleno-latonado a base de Fe puede por un lado rellenar fisuras que son grandes (vease la Figura 1) y por otro, se puede obtener una resistencia muy buena al mismo tiempo, en comparacion con los rellenos-latonados basados en Ni. Incluso en la cantidad de ensayo, se puede observar que el latonado con Fe tiene la mejor resistencia mecanica de los rellenos sometidos a ensayo. La Figura 1 muestra un corte transversal de un intercambiador de calor latonado a base de Fe. En el dibujo, se puede observar que las fisuras entre 0,4-0,6 mm se convierten en estancas.

Ejemplo 2

A continuacion, se descubrio que el relleno-latonado a base de hierro no solo tiene la capacidad de rellenar las fisuras grandes, sino que tambien tiene una resistencia mecanica muy elevada en las fisuras grandes, lo que posibilita el latonado por ejemplo de intercambiadores de calor grandes o superficies planas de, por ejemplo, placas de reactores. Se llevaron a cabo los ensayos por medio de comparacion de la cantidad de relleno de latonado con respecto a la resistencia a la traccion, y los resultados se recogen en la Tabla 2.

Tabla 2

Muestra [g]: A base de hierro (invencion) [N/mm2]

25: 162

55: 227

Ejemplo 3

Se llevo a cabo una serie de ensayos modificando el ciclo de tratamiento termico del proceso de latonado para obtener un relleno lo mejor posible. Se descubrio una diferencia significativa, incluso con un ciclo de tratamiento termico muy corto (5 minutos), que consistio en que se logro un relleno bueno con el relleno a base de Fe. Se llevaron a cabo ensayos de latonado a 1100 °C, comparando la capacidad de rellenar fisuras entre el relleno a base

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

de mquel (BNi-5) y un relleno a base de hierro que comprendia un 56 % en peso de Fe, un 17 % en peso de Cr, un 12 % en peso de Ni, un 12 % en peso de Si y un 1 % de B. La Tabla 3 recoge los resultados.

Tabla 3

Tiempo [minutos]: C Figura 2 BNi-5 [^m] Relleno a base de hierro de la C Figura 2 [^m]

5: 130 800-1200

15: 180 800-1200

30: 220 800-1200

150: 300 800-1200

Los resultados muestran que BNi-5 requiere un tiempo de tratamiento termico prolongado para latonar las juntas grandes, pero incluso tras tiempos de tratamiento termico prolongados, BNi-5 no rellena las fisuras de manera tan buena como el relleno a base de hierro. El relleno a base de hierro se introdujo en las fisuras en un tiempo muy corto en comparacion con BNi-5. Por tanto, los tiempos de latonado mas prolongados para BNi-5 consumen mas energia que los del relleno a base de hierro.

Ejemplo 4

Se llevaron a cabo ensayos de dureza en una junta con un hueco igualmente sellado entre dos placas de material de base (tipo 316). Se llevaron a cabo los ensayos a una distancia igual desde el material de base, en el centro de la junta. Se llevaron a cabo las mediciones de dureza HV1 de acuerdo con ASTM E92-82 (metodos de ensayo convencional para Dureza de Vickers de Materiales Metalicos) y EN ISO 6507-1 (Materiales metalicos - ensayo de Dureza de Vickers - Parte 1: metodo de ensayo (ISO 6507-1: 1997) y se llevo a cabo una comparacion entre una junta de BNi-5 y una junta de material a base de Fe de un 56 % en peso de Fe, un 17 % en peso de Cr, un 12 % en peso de Ni, un 12 % en peso de Si y un 1 % en peso de B. La Tabla 4 recoge los resultados.

Tabla 4

Junta preparada con BNi-5 [HV1]: Junta preparada con material a base de Fe [HV1]

490: 260

600: 210

520: 280

480: 270

Los resultados de ensayo de dureza muestran que la junta BNi-5 es mas dura que la junta de material a base de Fe. De este modo, la junta de BNi-5 muestra menos ductilidad y por consiguiente menos resistencia que la junta de relleno a base de hierro de acuerdo con la invencion, que se ilustra por medio de los valores de dureza bajos de la junta de relleno a base de hierro. De este modo, la junta BNi-5 es fragil en comparacion con la junta de relleno a base de hierro.

Ejemplo 5

Se llevaron a cabo ensayos de dureza en una junta grade sellada con un relleno a base de Fe que comprendia un 56 % en peso de Fe, un 17 % en peso de Cr, un 12 % en peso de Ni, un 12 % en peso de Si y un 1 % en peso de B. Se llevaron a cabo los ensayos cuando la junta latonada tiene un hueco mayor de 1000 ^m, y las posiciones en las cuales se llevaron a cabo los ensayos como en la Figura 3, pero la fotografia de la Figura 3 no es una fotografia de la junta del presente ejemplo. Los resultados son 349 HV1, 336 HV1, 210 HV1, 197 HV1, 250 HV1, 300 HV1 y 287 HV1, que proporcionan una dureza media de 275 HV1.

Ejemplo 6

En este ejemplo, se llevaron a cabo ensayos para producir un intercambiador de calor sin fugas, es decir, que estuviera completamente latonado sin juntas defectuosas. Se aplico un relleno a base de hierro definido por el documento WO 02/38327 entre las placas prensadas. Para cada ensayo, se usaron 20 placas. Las placas tenian una dimension aproximada de: anchura 400 mm, longitud 1000 mm y espesor 0,4 mm. Se colocaron las placas sobre un elemento de fijacion, y se coloco un elemento de fijacion con un peso sobre la parte superior de las placas. Se calento el conjunto de placas en un horno de vacio. Se llevaron a cabo varios ensayos de latonado con conjuntos de placas de intercambiador de calor, y los ensayos se llevaron a cabo en diferentes ciclos de tratamiento termico.

En todos los ensayos de los ciclos de tratamiento termico, en primer lugar se calento el conjunto de placas de intercambiador de calor a 500 °C durante 1 hora, posteriormente se elevo la temperatura hasta 1100 °C durante 4 horas para garantizar el calentamiento de todo el conjunto de placas.

10

15

20

Ensayo A: se calento el horno desde 1100 °C hasta 1200 °C durante 5 minutos, y posteriormente se rebajo el calor hasta 1100 °C durante aproximadamente 30 minutos.

Ensayo B: se calento el horno desde 1100 °C hasta 1200 °C durante 15 minutos, y posteriormente se rebajo el calor hasta 1100 °C durante aproximadamente 30 minutos.

Ensayo C: se calento el horno desde 1100 °C hasta 1200 °C durante 30 minutos, y posteriormente se rebajo el calor hasta 1100 °C durante aproximadamente 30 minutos.

Ensayo D: se calento el horno desde 1100 °C hasta 1200 °C durante 60 minutos, y posteriormente se rebajo el calor hasta 1100 °C durante aproximadamente 30 minutos.

Analisis: se cortaron los conjuntos de placas en secciones objeto de analisis si el relleno a base de hierro de la parte central del conjunto de placas se habia fundido o no. Se investigaron opticamente las partes sometidas a ensayo.

Resultados:

Ensayo A: no se fundio el relleno del centro.

Ensayo B: no se fundio el relleno del centro.

Ensayo C: se fundio parcialmente el relleno del centro (mas sinterizado).

Ensayo D: se fundio el relleno del centro.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para el latonado de un articulo de acero inoxidable que comprende partes de acero inoxidable, en el que el articulo es un paquete de placas de un intercambiador de calor, comprendiendo el metodo:

aplicar un material de relleno de latonado a base de hierro a las partes de acero inoxidable objeto de latonado y unir las partes, comprendiendo el material de relleno de latonado a base de hierro al menos un 40 % en peso de Fe, un 14-21 % en peso de Cr, un 5-21 % en peso de Ni, un 0-8 % en peso de Mn, un 0-2 % en peso de C y un 0-15 % en peso de Hf y bien un 6-15 % en peso de Si y un 0,2-1,5 % en peso de B o bien un 4-9 % en peso de Si y un 4-9 % en peso de P, caracterizado por:

precalentar las partes unidas en una atmosfera no oxidante, una atmosfera reductora, vacio o combinaciones de los mismos, hasta al menos 500 °C y dejar las partes a la temperatura de al menos 500 °C durante al

menos 15 minutos, elevar la temperatura hasta al menos 100 °C y dejar las partes a la temperatura de al

menos 100 °C durante al menos una hora para igualar la temperatura de las partes de manera que la temperatura sea igual a traves de las partes y del material de latonado, calentandose despues las partes unidas hasta una temperatura de latonado de al menos 1200 °C durante al menos 30 minutos para latonar las partes y para que el material de latonado se funda en el centro del paquete de placas y fluya al interior de juntas, poros, grietas, huecos o fisuras objeto de relleno o sellado; rebajar el calor hasta 1100 °C durante aproximadamente 30 minutos; y

permitir que el material de latonado se deposite para formar, de este modo, areas latonadas en el articulo latonado que tienen una dureza media menor de 600 HV1,

en el que las juntas, los poros, las fisuras, los huecos o las grietas mayores de 250 |jm o combinaciones de los mismos, se sellan o rellenan por medio del material de latonado, y las areas latonadas tienen una dureza media menor de 350 HV1 medida en la linea central o en las proximidades del area latonada.
2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el material de latonado a base de hierro se obtiene por

medio de atomizacion de gas, por medio de atomizacion de agua o por medio de machacado de lingotes, y el material de latonado a base de hierro, se aplica a las partes de acero inoxidable como pasta en forma de cordones o gotas.
3. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las areas latonadas del articulo latonado tienen una resistencia frente a la traccion de al menos 110 N/mm2.
4. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el intercambiador de calor tiene un paquete de placas de mas de 9 placas de intercambiador de calor latonadas de manera conjunta.
5. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que se aplica el material de latonado a base de hierro con ayuda de agentes de ruptura de fuerza capilar en forma de hendiduras, trayectorias, trazas, conductos, vias con forma de U o V, redes o combinaciones de los mismos, sobre el acero inoxidable objeto de latonado.