PL196925B1

PL196925B1 - Sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła

Info

Publication number: PL196925B1
Application number: PL343208A
Authority: PL
Inventors: Tadeusz Hejwowski
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2008-02-29
Also published as: PL343208A1

Abstract

Sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła, znamienny tym, że powłokę wykonuje się na nie zdemontowanej rurze wymiennika ciepła a powierzchnię rury oczyszcza się i poddaje obróbce strumieniowo-ściernej a następnie natryskuje się warstwę podkładową proszkiem zawierającym 5-20% Al, korzystnie 5%, oraz Ni-reszta do uzyskania grubości przekraczającej 0,4 mm a następnie natryskuje się metodą „na zimno" powłokę proszkiem typu NiCrBSi o zawartości 11-14% Cr do grubości warstwy przekraczającej 0,5 mm, a następnie wykonaną powłokę nagrzewa się palnikiem gazowym lub wzbudnikiem indukcyjnym w celu przetopienia zewnętrznej warstwy powłoki.

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196925 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 343208 ^{(51) Int.Cl.}

B23P 6/00 (2006.01) C23C 24/00 (2006.01) C23C 24/08 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 12.10.2000 _{C23C 28/00 (2006.01)}

B23K 9/04 (2006.01) (54) Sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła

	(73) Uprawniony z patentu: Politechnika Lubelska,Lublin,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 22.04.2002 BUP 09/02	(72) Twórca(y) wynalazku: Tadeusz Hejwowski,Lublin,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.02.2008 WUP 02/08	(74) Pełnomocnik: Tomasz Milczek, Politechnika Lubelska, Ośrodek Wynalazczości i Ochrony Intelektualnej

⁽⁵⁷⁾ Sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła, znamienny tym, że powłokę wykonuje się na nie zdemontowanej rurze wymiennika ciepła a powierzchnię rury oczyszcza się i poddaje obróbce strumieniowo-ściernej a następnie natryskuje się warstwę podkładową proszkiem zawierającym 5-20% Al, korzystnie 5%, oraz Ni-reszta do uzyskania grubości przekraczającej 0,4 mm a następnie natryskuje się metodą „na zimno powłokę proszkiem typu NiCrBSi o zawartości 11-14% Cr do grubości warstwy przekraczającej 0,5 mm, a następnie wykonaną powłokę nagrzewa się palnikiem gazowym lub wzbudnikiem indukcyjnym w celu przetopienia zewnętrznej warstwy powłoki.

PL 196 925 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła.

Zużycie erozyjno-korozyjne rur wymienników ciepła i elementów kotła energetycznego jest uważane za jedną z głównych przyczyn postojów kotłów energetycznych. Większość stopów przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach stanowią stopy na bazie Ni, Co i Fe. Stopy te są łatwe w produkcji i posiadają stosunkowo wysoką temperaturę topnienia. W temperaturach przekraczających około 550° C na powierzchni tych stopów nie wytwarza się warstwa tlenków o dobrych własnościach ochronnych. W celu zapewnienia skutecznej ochrony należy dodać do składu chemicznego stopu stosunkowo duże zawartości określonych pierwiastków, głównie Cr, Al i Si. Stopy o takim składzie chemicznym posiadają jednak zbyt słabe własności mechaniczne i nie mogą być stosowane na elementy przenoszące obciążenia. Stosowane są dwie metody rozwiązania tego problemu: nasycanie dyfuzyjne powierzchni elementu określonymi pierwiastkami oraz wytwarzanie powłok na powierzchni elementów pracujących w podwyższonych temperaturach. Stosunkowo często są stosowane powłoki z proszków na bazie niklu. W przypadku elementów rurowych jedyną możliwością wykonania takich powłok jest natryskiwanie z jednoczesnym przetopieniem co w praktyce wymaga ogrzania dużego fragmentu rury do temperatury zbliżonej do temperatury topnienia proszków na bazie niklu, autorzy V.F. Godinez-Azcuaga, M.A. Marcial-Amaro i J. Porcayo-Calderon w pracy „Ultrasonic characterization of nickel-chromium-base anticonrosive coating opublikowanej w Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, s. 1285-1289, 1998 r., opisują sposób wytwarzania i własności powłok z proszków na bazie 50Ni-50Cr. Autorzy A. Tomiguchi, Y. Sochi, Y. Matsubara w pracy „Advantages of induction heat treatment in the application of self-fluxing alloy to boiler tubes opublikowanej w Materiałach 151h International Thermal Spray Conference, Nicea, Francja, 25-29 maja 1998 r., opisują sposób wykonania powłok na bazie niklu na powierzchni rur oraz w tej samej operacji po podgrzaniu rury metodą indukcyjną przetopienia położonej powłoki i zgięcia rury. Aktualnie stosowane metody natryskiwania powłok na rurach pozwalają otrzymać powłoki o dobrych własnościach jedynie w przypadku dobrego dostępu do pokrywanych elementów.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła polegający na tym, że powłokę wykonuje się na nie zdemontowanej rurze wymiennika ciepła a powierzchnię rury oczyszcza się i poddaje obróbce strumieniowo-ściernej a następnie natryskuje się warstwę podkładową proszkiem zawierającym 5-20% Al, korzystnie 5%, oraz Ni -reszta do uzyskania grubości przekraczającej 0,4 mm a następnie natryskuje się metodą „na zimno powłokę proszkiem typu NiCrBSi o zawartości 11-14% Cr do grubości warstwy przekraczającej 0,5 mm. Wykonaną powłokę nagrzewa się palnikiem gazowym lub wzbudnikiem indukcyjnym w celu przetopienia zewnętrznej warstwy powłoki.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest możliwość wytwarzania powłok na elementach trudno dostępnych. Otrzymane powłoki charakteryzują się lepszą odpornością na zużycie erozyjne powodowane przez cząstki stałe zawarte w spalinach. Ponadto otrzymywane powłoki są bardziej szczelne i przez to bardziej odporne na korozję niż powłoki natryskiwane metod ą ł ukową lub gazowo-proszkową bez przetopienia. Przy właściwym doborze parametrów przetopione powłoki metodą indukcyjną lub gazową składają się z warstwy wykonanej z materiału podkładowego o strukturze właściwej dla procesu natryskiwania oraz zewnętrznej warstwy powłoki, która po przetopieniu jest szczelna i posiada dobrą odporność na zużycie erozyjne. Warstwa powłoki wykonana z materiału podkładowego, ze względu na swoją strukturę, obniża wartość naprężeń cieplnych powstających podczas zmian temperatury elementu wywołanych cyklami włączeń i wyłączeń oraz dobowymi zmianami obciążeń kotła. Warstwa zewnętrzna powłoki stanowi po przetopieniu rodzaj sztywnej tulei posiadającej lepsze własności mechaniczne od materiału podkładowego.

P r z y k ł a d 1. Powierzchnię odcinka rury ze stali 10H2M oczyszcza się i poddaje obróbce strumieniowo-ściernej węglikiem krzemu, a następnie natryskuje pistoletem gazowo-proszkowym typu UNI-SPRAY-JET materiałem podkładowym o składzie chemicznym Al=5%, Ni=95% do uzyskania grubości powłoki > 0,4 mm. Następnie natryskuje się następną warstwę powłoki proszkiem na bazie niklu o składzie chemicznym: B=2,83%; Cr=11,9%; Si=3,06%; Ni-reszta do uzyskania grubości warstwy > 0,5 mm. Następnie zewnętrzną warstwę powłoki przetapia się palnikiem typu UNI-SPRAY-JET. Podczas natryskiwania i przetapiania ciśnienie acetylenu wynosi 0,07 MPa a ciśnienie acetylenu wynosi 0,07 MPa a ciśnienie tlenu 0,3 MPa. Podczas natryskiwania odległość palnika od powierzchni

PL 196 925 B1 rury wynosi 200 mm, podczas przetapiania 150 mm. Otrzymana powłoką ma gładką powierzchnię, jest szczelna, pozbawiona wad.

P r z y k ł a d 2. Powierzchnię odcinka rury ze stali 10H2M. oczyszcza się i nastę pnie natryskuje pistoletem gazowo-proszkowym typu UNI-SPRAY-JET materiałem podkładowym o składzie chemicznym Al=5%, Ni=95% do uzyskania grubości warstwy > 0,4 mm. Następnie natryskuje się następną warstwę powłoki proszkiem na bazie niklu o składzie chemicznym: B=3,58%; Cr=14,0%; Si=4,25%; Ni-reszta do uzyskania grubości warstwy >0,5 mm. Następnie zewnętrzną warstwę powłoki przetapia się wzbudnikiem generatora indukcyjnego o częstości 440 kHz o mocy maksymalnej 60 kW przy szybkości przesuwu wzbudnika równej 5 mm/s. Cewka wzbudnika otacza rurę na długości 60 mm w odległości 15 mm. Otrzymana powłoka ma gładką powierzchnię, jest szczelna. Powłoka charakteryzuje się wysoką odpornością na zażycie erozyjno-ścierne.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania powłok na rurach, zwłaszcza wymienników ciepła, znamienny tym, że powłokę wykonuje się na nie zdemontowanej rurze wymiennika ciepła a powierzchnię rury oczyszcza się i poddaje obróbce strumieniowo-ściernej a następnie natryskuje się warstwę podkładową proszkiem zawierającym 5-20% Al, korzystnie 5%, oraz Ni-reszta do uzyskania grubości przekraczającej 0,4 mm a następnie natryskuje się metodą „na zimno powłokę proszkiem typu NiCrBSi o zawartości 11-14% Cr do grubości warstwy przekraczającej 0,5 mm, a następnie wykonaną powłokę nagrzewa się palnikiem gazowym lub wzbudnikiem indukcyjnym w celu przetopienia zewnętrznej warstwy powłoki.