DE102011053079A1

DE102011053079A1 - Korrosionsbeständige Steigrohrspanner und Verfahren für deren Herstellung

Info

Publication number: DE102011053079A1
Application number: DE102011053079A
Authority: DE
Inventors: Leonardo Ajdelsztajn
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2012-04-05
Also published as: NL2007320A; US20120051844A1; US8535755B2; NL2007320C2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Aufbringen einer Kaltspritzzusammensetzung auf ein Metallsubstrat, um eine erste Beschichtung auf dem Metallsubstrat zu erhalten, wobei die Kaltspritzzusammensetzung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die erste Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) hat; und (b) Grobschlichten der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit Ra von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erhalten. Eine Steigrohrspannerkomponente wird erkomponente eine durch Kaltspritzen aufgebrachte Beschichtung auf einem Metallsubstrat aufweist, wobei die Beschichtung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) und eine mittlere Rauheit Ra von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) hat.

Description

Hintergrund
Das Ziel der Aufbringung von Beschichtungen besteht in der Verbesserung von Oberflächeneigenschaften eines Gegenstandes. Beschichtungen können die physikalischen Eigenschaften verschiedener Materialien abhängig von der Zusammensetzung der Beschichtungsmaterialien und dem Verfahren der Ausbildung der Beschichtungen beeinflussen. Solche Eigenschafen umfassen, sind ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Korrosion, Anhaftung, Härte, Elastizität, Temperaturempfindlichkeit und Druckempfindlichkeit. Fortschritte in der Beschichtungstechnologie haben die Qualität und Spezifität (wie z. B. Hydrophobie) und Kompatibilität von Beschichtungen bei verschiedenen Gegenständen und deren Einsatz in verschiedenen Anwendungen verbessert.
In Reaktion auf den steigenden Bedarf nach beschädigungstoleranten, widrigen Umgebungen widerstehenden Beschichtungen wurden bereits vielfältige bei relativ hoher Temperatur arbeitende Legierungsbeschichtungsprozesse entwickelt und umfassen beispielsweise Plasmaspritzbeschichtungsprozesse, thermische Spritzbeschichtungsprozesse und Laserauftragsschweißprozesse. Die Nachteile dieser Prozesse umfassen unter anderem die schädlichen Auswirkungen von Hochtemperaturoxidation, Verdampfung, Schmelzung, Kristallisierung, Erzeugung von Restspannungen, Gasfreisetzung, hohen Kosten und/oder Verschwendung von Rohmaterialien. Diese Nachteile können in einem vor Kurzem als Kaltspritzbeschichtung bekannten Beschichtungsprozess minimiert oder vermieden werden. Kaltspritzbeschichtung, welche manchmal als kaltes gasdynamisches Spritzen bezeichnet wird, beinhaltet die Lenkung eines Strahls von einer Strahlvorrichtung ausgestoßener und mit hoher Geschwindigkeit wandernder kleiner fester Metallpartikel auf ein Substrat. Der Kaltspritzprozess kann zum Erzeugen einer hoch qualitativen Legierungsbeschichtung verwendet werden, die einen niedrigen Metalloxidgehalt, eine nahezu theoretische Volumendichte, unüblich hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und niedrige Restspannungen besitzt. Der Kaltspritzprozess ist wirtschaftlich, schnell und in diversen Anwendungen nützlich.
In Anwendungen wie z. B. beim Offshore-Ölbohren enthalten auch als Plattformen bezeichnete schwimmende Bohrinseln oft direkt wirkende Steigrohrspanner, um die von den Wellen ausgelöste Bewegung der Plattform zu kompensieren. Derartige direkt wirkende Spanner weisen typischerweise einen massiven hydraulischen Zylinder auf, der ständig die von den Wellen verursachte Plattformbewegung dämpft, um dadurch die Operationen auf der Bohrinsel zu stabilisieren. Typischerweise sind die hydraulischen Zylinder der Steigrohrspanner unterhalb des Decks der Bohrinsel in unmittelbarer Nähe zum Wasser, d. h., in der Spritzzone montiert und sind daher oft einer extrem korrosiven und verschleißauslösenden Umgebung von Luftsalznebel, Meerwasser, Eis, sich bewegenden Seilen und/oder anderem Schmutz ausgesetzt. Zusätzlich können die hydraulischen Zylinder Tausenden von verschleißauslösenden Verschiebungen gegenüber mehreren hydraulischen Zylinderdichtungen ausgesetzt sein. Daher besteht ein Bedarf nach Steigrohrspannerkomponenten, die Beschichtungen mit ausgezeichneter Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aufweisen, und nach Verfahren zur Herstellung derartiger Komponenten.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine korrosionsbeständige Beschichtung und insbesondere Verfahren zur Herstellung einer korrosionsbeständigen Beschichtung auf einer Metallsubstratkomponente eines Steigrohrspanners.
Kurzbeschreibung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente bereitgestellt, das die Schritte umfasst: (a) Aufbringen einer Kaltspritzzusammensetzung auf ein Metallsubstrat, um eine erste Beschichtung auf dem Metallsubstrat zu erhalten, wobei die Kaltspritzzusammensetzung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die erste Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) hat; und (b) Grobschlichten der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erhalten.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Steigrohrspannerkomponente mit einer durch Kaltspritzen aufgebrachten Beschichtung auf einem Metallsubstrat bereit, wobei die Beschichtung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) und eine mittlere Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Steigrohrspannerkomponente mit einer durch Kaltspritzen aufgebrachten verschleißbeständigen Beschichtung auf einem Stahlsubstrat bereit, wobei die Beschichtung eine auf Kobalt (Co) basierende Legierung aufweist, wobei die Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) und eine mittlere Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) hat, und wobei die verschleißbeständige Beschichtung im Wesentlichen gegen Korrosion von Meerwasser bei einer Temperatur von etwa –40°C bis etwa 50°C beständig ist.
Weitere Ausführungsformen, Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungsfiguren
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich, wenn die nachstehende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gelesen wird, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durchgängig durch die Zeichnungen bezeichnen, in welchen:
1 einen Steigrohrspanner darstellt, der eine durch Kaltspritzen beschichtete Spannerkomponente der Erfindung enthält.
2A und 2B die Beschichtungen auf den Substraten darstellen, die durch Laserauftragsschweißen bzw. den Kaltspritzprozess erzeugt wurden.
3A, 3B, 3C und 3D Bilder von Kaltspritzzusammensetzungsbeschichtungen auf Substraten sind, die durch einen Kaltspritzprozess unter Verwendung eines Trägergases mit 98% He, 80% He, 60% He bzw. 40% He erzeugt wurden.
Detaillierte Beschreibung
Wie nachstehend im Detail diskutiert, umfassen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente durch Aufbringen einer Kaltspritzzusammensetzung, um eine erste Beschichtung zu erhalten. Das Verfahren beinhaltet ferner die Grobschlichten der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a von weniger als 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erhalten.
Die Singularformen ”ein, einer, eines” und ”der, die, das” beinhalten auch die Pluralformen, sofern der Kontext dies nicht anderweitig deutlich vorgibt.
Um den Erfindungsgegenstand der beanspruchten Erfindung deutlicher und präziser zu beschreiben und darzustellen, werden die nachstehenden Definitionen für spezifische Begriffe dargelegt, welche in der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden. Durchgängig durch die Patentschrift sollte die verwendeten spezifischen Begriffe nicht als einschränkende Beispiele betrachtet werden.
So wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”Grobschlichten” auf ein Verfahren, um einer Oberfläche eine Rauheit zu verleihen, und die Oberflächenrauheit kann mittels eines Parameters, der mittleren Rauheit R_a, gemessen werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist es günstig, den Begriff ”Grobschlichten” mit dem Begriff ”Schlichten” gleichzusetzen.
So wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”mittlere Rauheit” R_a auf ein Maß der Textur einer Oberfläche eines Substrates. Insbesondere bezieht sich R_a auf einen arithmetischen Mittelwert eines Rauheitsprofils einer Beschichtungsoberfläche. R_a misst einen mittleren Abstand zwischen der höchsten Spitze und dem tiefsten Tal der Oberfläche. Insbesondere entspricht ein mikroskopisches Tal auf der Oberfläche einem Punkt auf der Oberfläche, der unterhalb einer Mittellinie liegt. In ähnlicher Weise entspricht eine mikroskopische Spitze auf der Oberfläche einem Punkt auf der Oberfläche, der über der Mittellinie liegt. Somit bestimmen Messungen der Abstände zwischen derartigen Spitzen und Tälern die mittlere Rauheit R_a.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente bereit, wobei das Verfahren die Schritte der Aufbringung einer Kaltspritzzusammensetzung auf ein Metallsubstrat aufweist, um eine erste Beschichtung mit einer Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) auf dem Metallsubstrat zu erhalten; und (b) Grobschlichten der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erhalten.
In einer Ausführungsform weist die Kaltspritzzusammensetzung Metallpartikel in pulverisierter Form, beispielsweise einem Legierungsmonolith auf, welcher zu Pulver zermahlen oder gaszerstäubt ist. In einer alternativen Ausführungsform weist die Kaltspritzzusammensetzung Metallpartikel auf, die durch einen alternativen Prozess hergestellt sind, beispielsweise durch reduktive Ausfällung nullwertiger Metallpartikel aus einer Lösung. Eine unter Druck gesetztes Trägergas verwendende Kaltspritzpistole wird zum Aufspritzen der Kaltspritzzusammensetzung auf ein Substrat mit einer Geschwindigkeit verwendet, die ausreicht, um die Partikel zu transportieren und einen engen Kontakt zwischen den gespritzten Partikeln und der Substratoberfläche zu erzeugen. In einer Ausführungsform werden die Partikel der Kaltspritzzusammensetzung auf die Oberfläche des Substrates bei Geschwindigkeiten bis zu 1200 m/s aufgebracht. Die Kaltspritztechnik kann dazu genutzt werden, eine Vielfalt von metallischen Beschichtungszusammensetzungen und Metallverbundstoffzusammensetzungen auf das Substrat bei oder nahe bei Raumtemperatur in einem Umgebungsluftbereich aufzubringen, ohne weder die Kaltspritzbeschichtungszusammensetzung noch das Substrat wesentlich zu erwärmen. Wie angemerkt, weist die Kaltspritzzusammensetzung, die gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Metalllegierung auf. Geeignete Metalllegierungen können ein aus der aus Nickel, Kobalt, Mangan und Kombinationen davon bestehenden Gruppe ausgewähltes Element enthalten. In einer spezifischen Ausführungsform enthält die Metalllegierung Co.
In einer Ausführungsform können Ni, Co oder Mn vorhanden in der in der Kaltspritzbeschichtungszusammensetzung vorhandenen Metalllegierung in einer Menge vorhanden ist, die von etwa 1 bis 90 Gewichtsanteilen auf der Basis von 100 Gewichtsanteilen der Metalllegierung entspricht. In verschiedenen Ausführungsformen verleiht eine Beschichtung mit der Ni, Co und/oder Mn aufweisenden Metalllegierung dem beschichteten Substrat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung der Metalllegierung etwa 25 Gewichtsprozent Chrom (Cr), etwa 9 Gewichtsprozent Ni, etwa 5 Gewichtsprozent Molybdän (Mo), etwa 2 Gewichtsprozent Wolfram (W), etwa 0,05 Gewichtsprozent Kohlenstoff (C) und etwa 58,95 Gewichtsprozent Eisen (Fe) auf der Basis von 100 Gewichtsanteilen der Metalllegierung auf. (Beispielsweise ist die Legierung im Handel unter der Handelsbezeichnung Mikro-Melt^®-Legierung von Carpenter Technologie Corporation of Reading, PA beziehbar). Eine geeignete Ni-enthaltende Metalllegierung kann beispielsweise etwa 65 Gewichtsprozent Ni, etwa 20 Gewichtsprozent Cr, etwa 8 Gewichtsprozent Mo, etwa 3,5 Gewichtsprozent einer Kombination von Niob (Nb) und Tantal (Ta) und etwa 3,5 Gewichtsprozent Fe auf der Basis von 100 Gewichtsprozent der Metalllegierung enthalten. (Beispielsweise kann die Legierung im Handel unter der Handelsbezeichnung Inconel^® 625) bezogen werden. Zusätzliche Beispiele geeigneter Ni-Legierungen, welche als Kaltspritzzusammensetzung verwendet werden können, umfassen Inconel^® 706, Inconel^® 718 und Inconel^® 725 in pulverisierter Form. Eine geeignete Kobalt enthaltende Metalllegierung kann etwa 54 Gewichtsprozent Co, etwa 26 Gewichtsprozent Cr, etwa 9 Gewichtsprozent Ni, etwa 5 Gewichtsprozent Mo, etwa 3 Gewichtsprozent Fe, etwa 2 Gewichtsprozent W und etwa 1 Gewichtsprozent einer Kombination von Mn, Silizium (Si), Stickstoff (N) und Kohlenstoff (C) enthalten. (Beispielsweise kann die Legierung im Handel unter der Handelsbezeichnung Ultimed^® bezogen werden). Ein nicht einschränkendes Beispiel einer weiteren auf Co basierenden Metalllegierung kann Stellite^® 21 von Stellite Coatings of Goshen, Ind. enthalten. Für Kaltspritzzusammensetzungen werden verschiedene Co-basierende Legierungen verwendet, sofern nicht der Karbidanteil der Legierung hoch ist. Beispielsweise gestaltet sich der erfolgreiche Einsatz von Stellite^® 6 offensichtlich in einem Kaltspritzprozess schwierig, da der Karbidanteil von Stellite^® 6 relativ hoch ist. Man glaubt, dass sich die Partikel von Stellite^® 6 nicht ausreichend bei dem Aufprall auf dem Substrat aufgrund der Härte der Partikel verformen können. Somit neigen, anstelle der Kaltspritzzusammensetzung, welche eine Beschichtung auf der Oberfläche des Substrates aufbaut, die harten Partikel der Kaltspritzzusammensetzung Stellite^® 6 zum Erodieren der zuvor abgeschiedenen Schicht.
Wie angemerkt, weist die Kaltspritzzusammensetzung typischerweise eine Metalllegierung auf, welche in einer pulverisierten Form verwendet wird. Beim Kaltspritzen werden die Pulverpartikel der Kaltspritzzusammensetzung auf eine kritische Geschwindigkeit bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Pulverpartikel beschleunigt und treffen auf die Oberfläche des Substrates auf und haften daran an, und erzeugen dadurch eine Beschichtung auf der Oberfläche des Substrats. Die bei dem Kaltspritzbeschichtungsprozess verwendete niedrigere Temperatur in Bezug auf die herkömmlichen Metalllegierungsbeschichtungstechniken, wie z. B. thermische Spritzbeschichtungen, können zur Erhaltung der chemischen Identität der Kaltspritzzusammensetzungskomponenten beitragen und die Tendenz von Metallspezies reduzieren, eine Oxidation bei den hohen Temperaturen in Verbindung mit herkömmlichen Metalllegierungsbeschichtungstechniken durchzumachen. Der Aufprall der Partikel der kalten Spritzzusammensetzung auf der Substratoberfläche bei hohen Geschwindigkeiten führt zu einem engen Kontakt zwischen der Substratoberfläche und der abgeschiedenen Kaltspritzzusammensetzung, was eine starke Bindung zwischen der Kaltspritzzusammensetzungsbeschichtung und dem Substrat erzeugt.
Während der Aufbringung der Kaltspritzzusammensetzung werden die in der Kaltspritzzusammensetzung vorhandenen Pulverpartikel von einer Kaltspritzpistole, die einen Strom von Kaltspritzzusammensetzungspartikeln in einem Überschallstrahl des Trägergases erzeugt, ausgestoßen. Die Kaltspritzzusammensetzungspartikel treffen mit ausreichender Energie auf der Substratoberfläche auf, um eine plastische Verformung der Partikel und deren Verfestigung zu einer Beschichtung auf der Substratoberfläche zu bewirken. Der Kaltspritzbeschichtungsprozess nutzt typischerweise die in dem Hochdruckträgergas gespeicherte Energie, um feine Pulverpartikel mit sehr hohen Geschwindigkeiten anzutreiben.
In einer Ausführungsform weist das Trägergas Helium (He) auf. In einer alternativen Ausführungsform weist das Trägergas Stickstoff (N₂) auf. In noch einer weiteren Ausführungsform weist das Trägergas ein Stickstoff/Helium-Gemisch auf. In einer Ausführungsform kann das Trägergas Luft oder eine Kombination von Luft mit He aufweisen. Die Partikelgeschwindigkeit der auf die Oberfläche des Substrates auftreffenden Kaltspritzzusammensetzung kann durch die Identität des verwendeten Trägergases beeinflusst werden. In einer Ausführungsform können höhere Partikelgeschwindigkeiten unter Verwendung von He als Trägergas erzielt werden. In einigen Ausführungsformen wird N₂-Gas verwendet und ist gut für den Kaltgasspritzprozess geeignet, das N₂ im Wesentlichen inert und in Bezug auf He preiswert ist. Umgekehrt ist Luft trotz ihres hohen N₂-Gehalts nur für einige wenige Anwendungen aufgrund ihres Sauerstoffgehalts geeignet. In bestimmten Ausführungsformen hat der Verbrauch von Trägergas während des Kaltgasspritzens einen signifikanten Einfluss auf die Kosten des Gesamtprozesses. In einer Ausführungsform wird das Trägergas mit einem Durchsatz von etwa 40 bis etwa 200 m³/h verbraucht. Wie der Fachmann erkennt, kann der Trägergasverbrauch sowohl von der Identität des verwendeten Trägergases als auch der Art der verwendeten Kaltspritzzusammensetzung abhängen.
In einer Ausführungsform wird das Trägergas mittels einer Heizeinrichtung einer Pistole mit einer speziell ausgelegten Düse zugeführt, in welcher das verdichtete Gas die Düse bei sehr hoher Geschwindigkeit verlässt. Die Düse kann eine konvergente-divergente Laval-Düse sein. Im Wesentlichen kann der kleinste Querschnitt der Düse etwa 2,7 mm² sein, da ein Kubikmeter Stickstoff pro Minute für Überschallgeschwindigkeit erforderlich ist. Die Beschleunigung der Partikel kann von der Trägergasdichte abhängen und kann ferner von der Partikeldichte der Partikel in der Kaltspritzzusammensetzung abhängen. In einer Ausführungsform wird das Trägergas über einen Hochdruckpulverspeiser zugeführt, um einen das Trägergas und die Kaltspritzzusammensetzungspartikel aufweisenden Strahl zu erzeugen.
Wie angemerkt, erzeugt das Lenken eines das Trägergas und die Kaltspritzzusammensetzungspartikel aufweisenden Strahls bei hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche eines Substrates ein beschichtetes Substrat zu Zeitpunkten, welche hierin als eine erste Beschichtung bezeichnet werden. In der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die erste Beschichtung einem Grobschlichtungsschritt unterzogen, welcher die erste Beschichtung in eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) umwandelt. In einer Ausführungsform hat die zweite Beschichtung eine mittlere Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll). In einer alternativen Ausführungsform hat die zweite Beschichtung eine mittlere Rauheit R_a von weniger als etwa 0,51 mm (etwa 20 mikro-Zoll). In verschiedenen Ausführungsformen liefert das Grobschlichten der ersten Beschichtung eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a, welche sich von der mittleren Rauheit der ersten Beschichtung unterscheidet, und die zweite Beschichtung ist durch eine oder mehrere Verhaltensverbesserungen in Verbindung mit dieser Änderung in der Oberflächenrauheit gekennzeichnet. In einer Ausführungsform verbessert die Änderung in der Rauheit die Hydrophobie der zweiten Beschichtung in Bezug auf die erste Beschichtung. In einer alternativen Ausführungsform führt die Änderung in der Rauheit zu einer verbesserten Abriebbeständigkeit. Die erste Beschichtung kann durch jeden geeigneten Prozess grobgeschlichtet werden, wobei beispielsweise der Grobschlichtungsprozess einen oder mehrere Bearbeitungs-, Schleif- und/oder Polierschritte oder eine Kombination von zwei oder mehreren derartigen Schritten beinhalten kann. In einer spezifischen Ausführungsform umfasst das Grobschlichten der ersten Beschichtung eine mechanische Bearbeitung, um eine zweite Beschichtung mit einer durchschnittlichen Oberflächenrauheit von weniger als 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist die zweite Beschichtung durch eine mittlere Rauheit von R_a von etwa 0,25 mm bis etwa 0,51 mm (10 mikro-Zoll bis etwa 20 mikro-Zoll) gekennzeichnet. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine mechanische Bearbeitung der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit von R_a in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,51 mm (etwa 2 mikro-Zoll bis etwa 20 mikro-Zoll) zu erzeugen. In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine mechanische Bearbeitung der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit von R_a in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,46 mm (etwa 2 mikro-Zoll bis etwa 20 mikro-Zoll) zu erzeugen. In noch einer alternativen Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine mechanische Bearbeitung der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit von R_a in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,41 mm (etwa 2 mikro-Zoll bis etwa 16 mikro-Zoll) zu erzeugen. Die durch die vorliegende Erfindung erzeugte Oberflächenrauheit kann gemäß ASME (American Society of Mechanical Engineers) B 46,1 ”surface texture, waviness, and lay”-Testverfahren gemessen werden. Die zweite Beschichtung ist korrosionsbeständig und verschleißbeständig. Wie der Fachmann erkennt, neigen Oberflächen mit höheren Rauheiten zu einem schnelleren Verschleiß als vergleichbare Beschichtungen mit glatteren Oberflächen, da Unregelmäßigkeiten, wie z. B. Spitzen und Täler in den Beschichtungsoberflächen, Auslösestellen für Risse, Spannungszonen und/oder Korrosion bilden können. Daher zeigen, da die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten verschleißbeständigen Beschichtungen eine mittlere Rauheit von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 0,32 mikro-Zoll) und in bestimmten Ausführungsformen eine mittlere Rauheit in einem Bereich von etwa 0,25 mm bis etwa 0,51 mm (10 mikro-Zoll bis etwa 20 mikro-Zoll) haben, die verschleißbeständigen Beschichtungen eine ausgezeichnete Glattheit und eine sich daraus ergebende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit. In einer Ausführungsform hat die zweite Beschichtung eine Dichte von etwa 8,47 g/cm³.
Wie angemerkt, bildet sich die Kaltspritzzusammensetzungsbeschichtung durch Anhaftung der Metalllegierungspartikel der Kaltspritzzusammensetzung an der Oberfläche des Substrates. Die Anhaftung der Partikel hängt von vielen Faktoren ab wie z. B.: der Kontaktfläche, der Geschwindigkeit der auf der Oberfläche des Substrates auftreffenden Kaltspritzzusammensetzungspartikel, dem Auftreffwinkel der Partikel zu der Oberfläche des Substrates und dem Druck und der Temperatur des Beschichtungsmaterials. Die Anhaftung des Beschichtungsmaterials ist primär eine mechanische Verhakung der Kaltspritzbeschichtung mit der Oberfläche des Substrates. In einigen Ausführungsformen kann die Anhaftung wenigstens teilweise auf einer metallurgischen Verbindung zwischen der Kaltspritzzusammensetzung und der Oberfläche des Substrates beruhen, ein Zustand, von dem man glaubt, dass er durch Bedingungen beeinflusst wird, unter welchen die Kaltspritzzusammensetzung auf das Substrat auftrifft, wobei eine erhöhte thermische und kinetische Energie der auf die Substratoberfläche auftreffenden Kaltspritzzusammensetzung als die Ausbildung einer metallurgischen Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Substrat begünstigend angesehen werden. Der Wirkungsgrad der Partikel/Substrat-Anhaftung hängt erheblich von der Partikelgeschwindigkeit der Kaltspritzzusammensetzung vor dem Aufprall auf dem Substrat ab. Wie angemerkt, kann die Geschwindigkeit der Kaltspritzzusammensetzung stark von den Bedingungen des Spritzprozesses einschließlich dem Trägergastyp, dem Trägergasdruck, der Trägergastemperatur und den Materialeigenschaften der Kaltspritzzusammensetzung wie z. B. Partikeldurchmesser, Dichte und Morphologie abhängen.
In einer Ausführungsform wird der Kaltspritzprozess bei einem Druck zwischen 1 und 60 Bar (1 bis 6 MPa) oder insbesondere bei 20 bis 40 Bar (2 bis 40 MPa) ausgeführt. Dieser Druckbereich ist leicht mit kommerziell verfügbaren Geräten zu erreichen. Bezüglich der Temperatur, bei der der Kaltspritzbeschichtungsprozess ausgeführt wird, werden im Wesentlichen Temperaturen niedriger als der Schmelzpunkt der Kaltspritzzusammensetzung verwendet. Das zugehörige Trägergas kann eine Temperatur haben, welche unter dem Schmelzpunkt der Kaltspritzzusammensetzung liegt, sodass die in der Kaltspritzzusammensetzung vorhandenen Partikel während der Aufbringung nicht im Gasstrahl schmelzen, und dass eine Oxidation und/oder Phasentransformationen der Beschichtungsmaterialien größtenteils vermieden werden. Beispielsweise hat Ni einen Schmelzpunkt von 1550°C, sodass die gewünschten Temperaturen niedriger als 1550°C sein können, da die in der Kaltspritzzusammensetzung vorhandenen Ni-Partikel, die in einem Kaltspritzprozess aufgebracht werden, in dem den Trägergasstrom und die Kaltspritzzusammensetzung aufweisenden Gasstrom (Strahl) nicht schmelzen. Die Temperaturen können auch in Abhängigkeit von dem verwendeten Gas variieren. Beispielsweise ermöglicht He ein Arbeiten bei höheren Geschwindigkeiten und höherer Temperatur im Vergleich zu N₂, da die Anhaftung der Kaltspritzzusammensetzung-Partikel an der Düsenoberfläche für He typisch geringer als für andere Trägergase ist. In einer Ausführungsform wird die Temperatur des Trägergases auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt einer speziellen Kaltspritzzusammensetzung eingestellt. Somit ist in verschiedenen Ausführungsformen die Temperatur des Trägergases für die Abscheidung der Kaltspritzzusammensetzung, die Kupferpartikel, Aluminiumpartikel, Ta-Partikel oder Cr-Partikel aufweist 580°C, 680°C, 600°C bzw. 800°C. Mit N₂ als Trägergas können die Partikel auf etwa 1200 m/s beschleunigt werden, wobei es jedoch in einigen Fällen schwierig sein kann, die Partikel bei einigen Geschwindigkeiten ausreichend anzutreiben, um eine geeignete minimale Temperatur zum Anhaften an dem Substrat bei dem Aufprall zu erreichen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Substrat ein Metallsubstrat sein. In einer Ausführungsform ist das Metallsubstrat eine auf Eisen basierende Metalllegierung. Beispielsweise kann das Metallsubstrat Kohlenstoffstahl, Legierungsstahl, rostfreien Stahl, Werkzeugstahl, Gusseisen oder eine Kombination von zwei oder mehr der vorgenannten Materialien umfassen. In einer Ausführungsform weist das Metallsubstrat wenigstens 98% Fe und höchstens 0,31% C auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Metallsubstrat wenigstens 98% Fe, höchstens 0,31% C und höchstens 1,9% Mn auf.
Wie angemerkt, kann das Metallsubstrat eine Steigrohrspannerkomponente, wie z. B. eine hydraulische Zylinderstange sein. Der Steigrohrspanner kann ein Hochzieh-Spanner, ein Hochdruck-Spanner oder ein Luftbehälter sein. Der Hochzieh-Spanner mit einem geringeren Hubvermögen kann eine geeignete Länge von etwa 1,52 m bis 2,05 m (etwa 5 bis etwa 10 Fuß) haben. Ein Hochdruck-Spanner mit einem großen Hubvermögen kann eine geeignete Länge von etwa 9,14 m (etwa 30 Fuß) haben. Die Kaltspritzbeschichtung kann auf verschiedenen Teilen des Steigrohrspanners, wie z. B. am Spannring, am Bohrsteigrohr, am Zylinderdruckspeicher, am Kassettenrahmen, am PRT-Zentrierer, Steuerfeld, oder Hochdruck-RAM-Spannern abgeschieden werden. In einigen Ausführungsformen kann die Stange des Hydraulikzylinders jede geeignete Abmessung gemäß einer gewünschten Anwendung haben. Für Bohrinselanwendungen kann die Stange des Hydraulikzylinders dafür eingerichtet sein, sich in und aus einem Zylindergehäuse zu verschieben und kann eine Länge von etwa 12,2 m bis etwa 18,3 m (480 Zoll bis etwa 720 Zoll und einen Durchmesser von etwa 12,7 cm bis etwa 50,8 cm (etwa 5 Zoll bis etwa 20 Zoll) haben. Ferner kann das Metallsubstrat nur eine Oberfläche haben, z. B., wenn es als eine Vollmaterial-Zylinderstange konfiguriert ist, oder kann mehr als nur eine Oberfläche haben, wenn sie als eine hohle Zylinderstange konfiguriert ist. In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen Steigrohrspanner mit etwa 27,2 kg (etwa 60 lb) Kaltspritzzusammensetzung, die als zweite Beschichtung auf einer Komponente des Steigrohrspanners ausgeführt ist, bereit.
In einer Ausführungsform weist eine Steigrohrspannerkomponente eine mittels Kaltspritzen aufgebrachte Beschichtung auf einem Metallsubstrat auf, wobei die Beschichtung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die Beschichtung eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) besitzt; und eine mittlere Rauheit R_a von wenigstens etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll). In einer weiteren Ausführungsform hat die Beschichtung eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,13 mm bis etwa 0,65 mm (etwa 5 mils bis etwa 25 mils). In einer Ausführungsform hat die Kaltspritzbeschichtung auf dem Substrat eine Dichte in einem Bereich von etwa 7,5 g/cm³ bis etwa 9,5 g/cm³. In einer spezifischen Ausführungsform hat die Kaltspritzbeschichtung auf dem Substrat eine Dichte von etwa 8,47 g/cm³. In einer spezifischen Ausführungsform weist die Steigrohrspannerkomponente eine durch Kaltspritzen aufgebrachte verschleißbeständige Beschichtung auf einem Stahlsubstrat auf. In einer Ausführungsform weist die Beschichtung eine auf Co basierende Legierung auf und die verschleißbeständige Beschichtung ist im Wesentlichen gegen Korrosion von Meerwasser bei einer Umgebungstemperatur von etwa –40°C bis etwa 50°C beständig.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente bereit, wobei die Kaltspritzzusammensetzung auf das Substrat mit einer Rate von etwa 15 lb/h aufgebracht wird. In verschiedenen Ausführungsformen kann es möglich sein, die Rate, mit welcher die Kaltspritzzusammensetzung auf dem Substrat abgeschieden wird, durch Modifizieren der Düsenkonstruktion der verwendeten Kaltspritzvorrichtung zu steigern. Die Dicke der durch den Kaltspritzprozess erzeugten und für einen effektiven Schutz der Steigrohrspannerkomponenten notwendigen Beschichtung, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, liegt im Wesentlichen in einem Bereich zwischen etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils), wobei jedoch die Dicke abhängig von den Auslegungsanforderungen und der verwendeten speziellen Kaltspritzzusammensetzung vergrößert werden kann. In einer Ausführungsform wird zur Erfüllung der Auslegungsanforderungen bezüglich Korrosionswiderstand, Verschleißwiderstand und Schlagzähigkeit der Steigrohrspannerkomponente die Kaltspritzzusammensetzung auf dem Substrat zur Ausbildung einer ersten Beschichtung mit einer Dicke in einem Bereich von etwa 0,1 mm bis etwa 7,11 mm (etwa 4 bis etwa 280 mils) abgeschieden. Wie der Fachmann erkennt, verringert das Fehlen einer Erwärmungszone an der Schnittstelle der Beschichtungslage und der Substratoberfläche während der Aufbringung der Kaltspritzzusammensetzung die Diffusion von Fe aus einem Eisen aufweisenden Metallsubstrat in die Beschichtungslage. In einer Ausführungsform kann die Beschichtung auf wenigstens einer Oberfläche des Metallsubstrates ausgebildet werden. In einer alternativen Ausführungsform wird die Beschichtung auf mehreren Oberflächen eines Metallsubstrates ausgebildet.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Experimenteller Teil
Die praktische Umsetzung der Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele besser verständlich, welche hierin nur zur Veranschaulichung präsentiert werden und keinesfalls als Einschränkung der Erfindung zu betrachten sind.
Die nachfolgende Reihe von Beispielen präsentiert exemplarische Verfahren für Kaltspritzbeschichtung gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine Beschreibung eines Herstellungsprozesses für eine Steigrohrspannerkomponente unter Anwendung der Kaltspritzbeschichtung wird geboten. Zusätzlich werden auch Verfahren für die Untersuchung der als eine Beschichtung auf einem Substrat, wie z. B. einer Steigrohrspannerkomponente, abgeschiedenen Kaltspritzzusammensetzung präsentiert.
Materialien:
Die kommerziell erhältliche Metalllegierungs-Kaltspritzzusammensetzung MicroMelt^® kann von Carpenter Technology Corporation of Reading, Pa bezogen werden; die Ultimet^®-Kaltspritzzusammensetzung kann von Deloro Stellite Coatings of Goshen, Ind. bezogen werden. Die Trägergase Helium (He) und Stickstoff (N₂) sind von lokalen Gashändlern beziehbar.
BEISPIEL 1: Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente
Abhängig von der Auslegung des hydraulischen Betätigungselementes ist das Substrat ein Rohr oder eine Stange, welche mittels des Kaltspritzbeschichtungsprozesses beschichtet wird. Das Substrat oder die Komponente (Stange oder Rohr) wird zuerst mit der Metalllegierung der Kaltspritzzusammensetzung beschichtet und dann wird die Komponente in das Steigrohrspannersystem (1) zur weiteren Verwendung eingebaut. Der Steigrohrspanner von 1 weist Wärme und Druckentlastungsvorrichtungen 10 auf einen Verbundstoffdruckbehälter 12, einen Zylinder 14, einen Strömungskreislauf 16 aus rostfreiem Stahl, eine Stangenverlängerungshülse 18, eine mit der Kaltspritzzusammensetzung ULTIMED beschichtete Stahlstange 20, die, wobei die Beschichtung eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,51 bis etwa 1,3 mm (etwa 2 bis 50 mils) hat und eine mittlere Rauheit R_a von 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) oder weniger hat, ein Hurrikan-Trennventil 22 und ein Niederdruckentlastungsventil 24 auf. Einige von den im Fachgebiet bekannten Verfahren bewirken das Fernhalten von Schmutz an der Schnittstelle der Beschichtungslage und dem Substrat, der eine Rissausbreitung begünstigen und ein Abplatzen von Fragmenten der Beschichtungen bewirken kann. In der hierin beschriebenen Ausführungsform wird das Stahlstangensubstrat zuerst entfettet und gereinigt, sodass die Stange frei von Oberflächenölen, Schmutz und irgendwelchen anderen organischen Materialien ist, die wahrscheinlich die Kaltspritzzusammensetzung-Beschichtung beeinträchtigen. Eine oder mehrere drehbare Kaltspritzpistolen werden zum Abscheiden der Kaltspritzzusammensetzung auf der Oberfläche der Substratstange dergestalt verwendet, dass eine Rotationsbewegung der Pistolen eine tangentiale Oberflächengeschwindigkeit des das Trägergas und die Kaltspritzzusammensetzung enthaltenden Strahls zwischen 150 bis 1200 m/s sicherstellt. Die Kaltspritzpistole wird in etwa 25 mm Abstand von der Oberfläche des Substrates platziert. Das Hochdruckträgergas, wie z. B. Helium (He), wird zum Beschleunigen der ULTIMED-Kaltspritzbeschichtungspartikel auf eine Geschwindigkeit von etwa 500 m/s während der Abscheidung der Kaltspritzzusammensetzung auf der Oberfläche des Substrates verwendet. Der Beschichtungsprozess wird bei Umgebungstemperatur ausgeführt. Die Kaltspritzpistolen werden entlang der Stangenachse verschoben, um eine gleichmäßige, dichte, hoch qualitative korrosionsbeständige und verschleißbeständige Beschichtung auf der gesamten Oberfläche der Stange zu erzeugen.
Die Oberfläche der Stange wird dann durch mechanische Bearbeitung grobgeschlichtet, um eine Oberfläche mit einer mittleren Rauheit von etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erzeugen. Das Substrat oder die Komponente (Stange oder Rohr) kann dann in das Steigrohrspannersystem unter Anwendung dem Fachmann bekannter Techniken eingebaut werden.
UNTERSUCHUNGSFAHREN 1: Vergleichen einer Kaltspritzbeschichtung mit einer Laserauftragsschweißbeschichtung
Substrate mit Materialeigenschaften ähnlich den in den Steigrohrspannerkomponenten verwendeten werden unter Anwendung eines Kaltspritzprozesses analog zu dem im Beispiel 1 beschriebenen beschichtet (2B). Ein Vergleichsbeispiel (Kontrolle) wird unter Verwendung eines herkömmlichen Laserauftragsschweißprozesses (2A) erzeugt. Beide Proben werden dann untersucht und gegenübergestellt. 2A stellt eine auf einem Stahlsubstrat 30 mittels Laserauftragsschweißen abgeschiedene Diffusionslagenbeschichtung 26 dar, wobei die Beschichtung dick ist und die Oberfläche der Beschichtung eine Rauheit besitzt. Die Schnittstelle der Beschichtung und des Substrates hat eine durch Wärme beeinträchtigte Zone 28. 2B stellt eine Beschichtung 32 dar, die auf einem Stahlsubstrat 34 unter Anwendung einer Kaltspritztechnik analog zu der im Beispiel 1 verwendeten aufgebracht wurde, wobei die Beschichtung 32 dünner und glatter als die durch Laserauftragsschweißen (2A) aufgebrachte Schicht 26 ist.
UNTERSUCHUNGSVERFAHREN 2:
Vergleich der Oberflächenstrukturen der Kaltspritzbeschichtung
Beschichtungen wurden durch Kaltspritzen der Kaltspritzzusammensetzung Ultimed^® unter Verwendung unterschiedlicher Anteile von He- oder N₂-Trägergas hergestellt und die Oberflächen der Kaltspritzbeschichtungen untersucht. 3A, 3B, 3C und 3D sind die Bilder von vier unterschiedlichen auf dem Substrat durch den Kaltspritzprozess aufgebrachten Beschichtungen, wobei der Anteil von He in dem Trägergas von 98% auf 40% verändert wurde. Der Anteil von He ist 98% (36) in 3A, 80% (38) in 3B, 60% (40) in 3C und 40% (42) in 3D. Wie der Fachmann erkennt, führt die Verwendung eines Trägergases mit weniger He zu einer Kaltspritzbeschichtung mit schlechterer Oberflächenmorphologie. Man glaubt, dass dieses auf der verringerten Oberflächengeschwindigkeit in dem die Kaltspritzzusammensetzung aufweisenden Strahl und dem Trägergas beruht, welche wiederum zu einer verringerten Partikelaufprallgeschwindigkeit auf der Substratoberfläche führt. Wie man in den 3A–3D sehen kann, nimmt die Porosität der Beschichtung zu, wenn der Volumenanteil von Stickstoff in dem Trägergas zunimmt.
Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: (a) Aufbringen einer Kaltspritzzusammensetzung auf ein Metallsubstrat, um eine erste Beschichtung auf dem Metallsubstrat zu erhalten, wobei die Kaltspritzzusammensetzung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die erste Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) hat; und (b) Grobschlichten der ersten Beschichtung, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erhalten. Eine Steigrohrspannerkomponente wird ebenfalls bereitgestellt, wobei die Steigrohrspannerkomponente eine durch Kaltspritzen aufgebrachte Beschichtung auf einem Metallsubstrat aufweist, wobei die Beschichtung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) und eine mittlere Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) hat.
Bezugszeichenliste

10: Wärme- und Druckentlastungsvorrichtungen
12: Verbundstoff-Druckbehälter
14: Zylinder
16: Strömungskreis aus rostfreiem Stahl
18: Stangenverlängerungshülse
20: Stahlstange
22: Hurrikan-Trennventil
24: Niederdruckentlastungsvorrichtung
26: Diffusionslagenbeschichtung
28: wärmebeeinträchtigte Zone
30: Stahlsubstrat
32: Beschichtung
34: Stahlsubstrat
36: Anteil von He ist 98%
38: Anteil von He ist 80%
40: Anteil von He ist 60%
42: Anteil von He ist 40%

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Steigrohrspannerkomponente, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Aufbringen einer Kaltspritzzusammensetzung auf ein Metallsubstrat, um eine erste Beschichtung auf dem Metallsubstrat zu erhalten, wobei die Kaltspritzzusammensetzung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die erste Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (5 bis etwa 50 mils) hat; und (b) Grobschlichten der ersten Oberfläche, um eine zweite Beschichtung mit einer mittleren Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Grobschlichtungsvorgang einen oder mehrere der Schritte aufweist, von: mechanischem Bearbeiten, Schleifen oder Polieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Beschichtung eine mittlere Rauheit R_a im Bereich von etwa 0,25 mm bis etwa 0,51 mm (etwa 10 mikro-Zoll bis etwa 20 mikro-Zoll) hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Beschichtung eine Dichte in einem Bereich von etwa 7,5 bis etwa 9,5 g/cm³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Metalllegierung Kobalt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallsubstrat wenigstens 98% Eisen, höchstens 0,31% Kohlenstoff und höchstens 1,9% Mangan aufweist.
Steigrohrspannerkomponente, aufweisend: eine durch Kaltspritzen aufgebrachte Beschichtung auf einem Metallsubstrat, wobei die Beschichtung eine Metalllegierung aufweist, und wobei die erste Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (5 bis etwa 50 mils) hat; und eine mittlere Rauheit R_a von weniger als etwa 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll).
Steigrohrspannerkomponente nach Anspruch 7, wobei das Metallsubstrat wenigstens 98% Eisen und höchstens 0,31% Kohlenstoff aufweist.
Steigrohrspannerkomponente nach Anspruch 7, wobei die zweite Beschichtung verschleißbeständig ist.
Steigrohrspannerkomponente, aufweisend: eine durch Kaltspritzen auf einem Metallsubstrat aufgebrachte verschleißbeständige Beschichtung, wobei die Beschichtung eine auf Kobalt basierende Legierung aufweist, wobei die Beschichtung eine Dicke in einem Bereich von etwa 0,13 bis etwa 1,3 mm (etwa 5 bis etwa 50 mils) und eine mittlere Rauheit R_a von weniger als 0,81 mm (etwa 32 mikro-Zoll) hat, und wobei die verschleißbeständige Beschichtung im Wesentlichen gegen Korrosion von Meerwasser bei einer Umgebungstemperatur von etwa –40°C bis etwa 50°C beständig ist.