CS259904B1

CS259904B1 - Process for the preparation of a protective coating of heat and abrasive components

Info

Publication number: CS259904B1
Application number: CS259686A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Pilous; Jan Vaclav; Jaroslav Kraft; David Dytrich; Otakar Tucek; Jiri Razesberger
Original assignee: Vaclav Pilous; Jan Vaclav; Jaroslav Kraft; David Dytrich; Otakar Tucek; Jiri Razesberger
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1986-04-10
Publication date: 1988-11-15

Abstract

Způsob přípravy ochranného povlaku tepelně a abrazivně namáhaných součástí vytvořený žárovým nebo plazmovým nástřikem heterogenní směsí práškového přídavného materiálu, obsahujícího kromě niklu 0,1 až 2 % hmotnostní uhlíku, 0,1 až 20 % hmotnostních chrómu, 0,1 až 7 % hmotnostních křemíku, 0,1 až 5 % hmotnostních bóru, stopy až 8 % hmotnostních železa, stopy až 5 í hmotnostních kobaltu, stopy až 5 % hmotnostních molybdenu, stopy až 5 % hmotnostních wolframu, stopy až 5 S hmotnostních mědi a 20 až 50 4 hmotnostních karbidu křemíku spočívá v tom, že nástřik je tepelně aktizován žíháním ve vakuu při teplotě 980 až L 080 °C a po dobu 30 až 10 minut.The method of preparing a protective coating of thermally and abrasively stressed components formed by hot or plasma spraying with a heterogeneous mixture of powdered additive material containing, in addition to nickel, 0.1 to 2% by weight of carbon, 0.1 to 20% by weight of chromium, 0.1 to 7% by weight of silicon, 0.1 to 5% by weight of boron, traces of up to 8% by weight of iron, traces of up to 5% by weight of cobalt, traces of up to 5% by weight of molybdenum, traces of up to 5% by weight of tungsten, traces of up to 5% by weight of copper and 20 to 50% by weight of silicon carbide consists in that the spray is thermally activated by annealing in vacuum at a temperature of 980 to 1080 °C and for a period of 30 to 10 minutes.

Description

Vynález řeší ochranné žárově a plazmově stříkané povlaky tepelně a abrazivně namáhaných součástí, zejména ekonomizérů parních kotlů. Ze známých způsobů ochrany je použiti vícevrstvových žárových nebo plazmových nástřiků se zajištěním odolnosti proti oxidaci a korozi za vysokých teplot podle čs. patentů č. 196 846, 197 697 a 197 698. Žádný z uvedených patentů neřeší ochranu těch částí kotle, které jsou namáhány intenzivní abrazí v důsledku vysokého obsahu popela Ve spalinách, zvláště při spalování méně hodnotných tuhých paliv. Jedná se především o ekonomizéry. Rovněž ochranné clony vyráběné z konstrukčních ocelí neprodlužují životnost těchto součástí na požadovanou úroveň.The invention solves protective heat and plasma spray coatings of thermally and abrasively stressed components, in particular economizers of steam boilers. Among the known methods of protection is the use of multilayered heat or plasma coatings ensuring oxidation and corrosion resistance at high temperatures according to U.S. Pat. No. 196,846, 197,697, and 197,698. None of these patents address the protection of those parts of the boiler that are subjected to intense abrasion due to the high ash content in the flue gas, particularly when burning less valuable solid fuels. These are mainly economizers. Likewise, protective screens made of structural steels do not extend the service life of these components to the required level.

Nevýhody stávající ochrany vybraných dílů parních kotlů řeší způsob přípravy ochranného povlaku tepelně a abrazivně namáhaných součástí vytvořený žárovým nebo plazmovým nástřikem heterogenní směsí práškového přídavného materiálu obsahujícího kromě niklu 0,1 až 2 % hmotnostní uhlíku, 0,1 až 20 ΐ hmotnostních chrómu, 0,1 až 7 % hmotnostních křemíku, 0,1 až 5 % hmotnostních bóru, stopy až 8 % hmotnostních železa, stopy až 5 % hmotnostních kobaltu, stopy až 5 % hmotnostních wolframu, stopy až 5 % hmotnostních mědi a 20 až 50 % hmotnostních karbidu křemíku podle vynálezu, který spočívá v tom, že je tepelně aktivován žíháním ve vakuu při teplotě 980 až 1 080 °C po dobu 10 až 30 minut. Tyto teploty způsobují natavení prvků a jejich úplné rozpustnosti se železem, jako jsou nikl a kobalt, nebo tvoří entektikum se železem, jako jsou uhlík, chróm, molybden, kobalt, nikl a křemík, a dále způsobí vzájemnou difúzi prvků chrómu, křemíku, molybdenu, niklu a kobaltu čímž umožní spojení ochranného povlaku se základním materiálem.The disadvantages of the existing protection of selected parts of steam boilers are solved by a method of preparation of a protective coating of thermally and abrasively stressed components created by heat or plasma spraying of heterogeneous mixture of powder additive containing 0.1 to 2% by weight of carbon, 0.1 to 20 ΐ by weight of chromium. 1 to 7% silicon, 0.1 to 5% boron, up to 8% iron, up to 5% cobalt, up to 5% tungsten, up to 5% copper and 20 to 50% carbide Silicon according to the invention, characterized in that it is thermally activated by annealing under vacuum at a temperature of 980 to 1080 ° C for 10 to 30 minutes. These temperatures cause melting of the elements and their complete solubility with iron, such as nickel and cobalt, or form an iron-containing entectic such as carbon, chromium, molybdenum, cobalt, nickel and silicon, and further cause diffusion of chromium, silicon, molybdenum, nickel and cobalt thereby allowing the protective coating to be bonded to the base material.

Ochranný pbvlak tepelně aktivovaný podle předmětu vynálezu má uplatnění hlavně v těch případech, kdy jsou požadovány účinky povlaku jako protioxidační a protiabrazivni clony a nejsou požadovány účinky povlaku jako tepelné clony. V důsledku tepelného zpracováni povlaku podle předmětu vynálezu dojde k difuznimu spojení mezi povlakem se základním materiálem a tím ke zvýšení pevnosti spojení mezi povlakem a základním materiálem, ke zvýšení odolnosti povlaku proti cyklickému tepelnému namáhání a k pevnému zakotvení karbidu křemíku v matrici ochranného povlaku a k výraznému zvýšeni odolnosti povlaku proti abrazi.The thermally activated protective coating of the present invention is particularly useful in those cases where coating effects such as antioxidant and anti-abrasive screens are required and coating effects such as thermal screens are not required. The thermal treatment of the coating of the present invention results in a diffusion bond between the coating and the base material, thereby increasing the bond strength between the coating and the base material, increasing the coating's resistance to cyclic thermal stress and firmly anchoring the silicon carbide in the protective coating matrix, anti-abrasion coating.

Použitím uvedené ochrany materiálu u vybraných dílů parních kotlů, zejména ekonomizérů, dojde k výrazné úspoře materiálu tím, že se prodlouží životnost těchto dílů a ke snížení pracnosti při zajištění provozní spolehlivosti kotle, aniž by byla nepříznivě ovlivněna tepelná účinnost kotle.The use of said material protection for selected parts of steam boilers, especially economizers, will result in significant material savings by extending the service life of these parts and reducing labor intensity while ensuring the boiler's operational reliability without adversely affecting the boiler's thermal efficiency.

Příkladem je plazmou stříkaný povlak trubek ekonomizéru parního kotle, který vyrábí 365 t páry za hodinu. Na trubky o průměru 28 mm s tloušEkou stěny 4 mm byl po otryskáni korundem plazmově nastříkán povlak o tlouštce 0,7 mm, který kromě niklu obsahoval 0,94 % hmotnostních uhlíku, 17,3 % hmotnostních chrómu, 2,7 % hmotnostních křemíku, 2,6 % hmotnostních bóru,An example is a plasma-sprayed pipe coating of a steam boiler economizer that produces 365 tons of steam per hour. 28 mm diameter tubes with a wall thickness of 4 mm were spray-coated with 0.7 mm thick corundum blasting, containing 0.94% by weight of carbon, 17.3% by weight of chromium, 2.7% by weight of silicon, in addition to nickel, 2.6% by weight of boron,

3,8 % hmotnostních železa, 3,2 % hmotnostních wolframu, 2,8 % hmotnostních molybdénu, 3,5 % hmotnostních kobaltu, 2,7 % hmotnostních mědi a 27 % hmotnostních karbidu křemíku. Povlak byl tepelně zpracován žíháním ve vakuu za teploty 1 050 °C po dobu 20 minut. Odolnost proti abrazi tepelně aktivovaného povlaku podle vynálezu se v důsledku koherence nastříkaného povlaku vytvrzeného z části se základní hmotou zvýšila 4,5násobně v porovnání s klasickým povlakem. Je to způsobeno dále difusitou probíhající mezi nástřikem a základní hmotou. Přednost předmětu vynálezu je v tom, že zakotvení nástřiku mechanickým způsobem přechází částečně v zakotvení nástřiku metalurgickým způsobem v základní hmotě.3.8% iron, 3.2% tungsten, 2.8% molybdenum, 3.5% cobalt, 2.7% copper and 27% silicon carbide. The coating was heat treated by vacuum annealing at 1050 ° C for 20 minutes. The abrasion resistance of the thermally activated coating according to the invention has increased 4.5-fold compared to a conventional coating due to the coherence of the spray-coated coating partially cured with the matrix. This is further due to the diffusion between the feed and the matrix. It is an advantage of the present invention that the anchoring of the feed by mechanical means partially transduces the anchoring of the feed by the metallurgical method in the matrix.

V dalším případě byl po vytvoření ochranného povlaku použit žárový nástřik v tlouštce 1,5 mm kyslíkoacetylénovým hořákem stejným přídavným materiálem s následujícím přetavením povlaku stejným hořákem při teplotě 1 040 až 1 080 °C po dobu 25 minut.In another case, after the coating was formed, a 1.5 mm thick oxy-acetylene burner was sprayed with the same filler material followed by remelting the coating with the same burner at a temperature of 1040 ° C to 1080 ° C for 25 minutes.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A process for preparing a protective coating of thermally and abrasively stressed components formed by heat or plasma spraying of a heterogeneous mixture of powder filler material containing 0.1 to 2% by weight of carbon, 0.1 to 20% by weight of chromium, 0.1 to 7% by weight of silicon, 0.1 to 5% boron, trace to 8% iron, trace to 5% cobalt, trace to 5% molybdenum, trace to 5% tungsten, trace to 5% copper and 20 to 50% carbide % of silicon, characterized in that the feed is thermally activated by annealing under vacuum at a temperature of 980 to 1080 ° C and for 30 to 10 minutes.