DE3412664A1 - Rohr fuer ein rohrbuendel in einem waermetauscher - Google Patents

Description

• Rohr für ein Rohrbündel in einem Wärmetauscher
• Die Erfindung betrifft ein Rohr für ein Rohrbündel in einem Wärmetauscher, insbesondere einem Dampferzeuger für Kernkraftwerke.
• Ein solches Rohr macht man möglichst dünnwandig, um den Wårmeübergang nicht zu behindern. Daraus ergibt sich jedoch die Gefahr, daß schon geringe Beanspruchungen zu einer unzulässigen Schädigung der Rohrwand führen können. Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, Schädigungen der Rohrwand zu vermeiden, und zwar besonders an kritischen Stellen mit Korrosionsgefahr.
• Gemäß der Erfindung ist das Rohr mindestens stellenweise mit einer Schicht aus amorphem Metall beschichtet, die eine Schichtdicke von 10 bis 500 Mm hat.
• Mit der erfindungsgemäßen Beschichtung wird im Gegensatz zu kristallinem Material schon bei Schichtdicken, die für den Wärmeübergang bedeutungslos sind, eine unerwartete Verbesserung des Korrosionsverhaltens erzielt. Dabei richtet sich die Auswahl des amorphen Metalls nach dem Grundwerkstoff des Rohres und nach der zu beeinflussenden Beanspruchung. Zum Beispiel ist es vorteilhaft, als amorphes Metall das gleiche Material wie den Grundwerkstoff zu verwenden.
• Bei den für Dampferzeugerrohre üblichen hochwertigen Werkstoffen, zum Beispiel austenitischem Stahl oder Incoloy 800, hat das amorphe Metall vorteilhaft eine Metall- Metalloid-Zusammensetzung, bei der der Metalloid-Anteil 10 bis 30 at beträgt. Dabei umfaßt das Metalloid ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe B, C, N, Si, Ge, P. Für den Metallanteil kommen vor allem ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe Fe, Ni, Cr, Co, W und Mo in Frage. Besonders bewährt hat sich eine Legierung Fe Ni Cr P B mit einem Cr-Gehalt von 5 bis 30 at% und einem P-Gehalt bis zu 15 ast%.
• Als amorphes Metall kann man vorteilhaft auch Legierungen des Typs A, B einsetzen, wobei A ein Element der Gruppe Fe, Ni, Cu und B ein Element der Gruppe Ti, Zr, Nb ist. Der A-Anteil sollte dabei zwischen 20 und 80 at% betragen.
• Das amorphe Metall kann zur Beschichtung vorteilhaft in Form eines Bandes aufgebracht sein, das durch Kaltpreßschweißen, Explosionsschweißen oder Ultraschallschweißen befestigt wird. Das amorphe Metall kann aber auch unmittelbar mit Hilfe eines Laserstrahles glasartig aufgeschmolzen werden, und zwar durch "Laser-Annealing't.
• Hierzu werden zunächst die Bestandteile der gewünschten Legierung in beliebiger Form, zum Beispiel Aufspritzen der Legierung, galvanische Beschichtung, chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung, Auf sprühen von Pulver, Auflöten eines amorphen Bandes etc., auf das herkömmliche Rohr aufgebracht, wenn die gewünschte Zusammensetzung des amorphen Metalls nicht bereits der Zusammensetzung des Rohres entspricht. Fehlt bei der Zusammensetzung des Rohres nur die Metalloid-Komponente des gewünschten amorphen Metalls, so kann diese auch durch Laser-Gaslegieren in die Oberfläche des Rohres eingebracht werden. Die Oberflächenschicht wird dann im gepulsten oder schnell bewegten Laserstrahl aufgeschmolzen. Die Abkühlrate nach dem Ende der Laser-Bestrahlung ist so groß, daß die Legierung auf einer Dicke bis zu ca. 100 gnn amorph erstarren kann. Das Laser-Annealing muß selbstverständlich flächendeckend erfolgen. In der gleichen Weise kann auch Elektronenstrahl-Annealing eingesetzt werden.
• Besonders geeignet ist die Erfindung für Reparaturen, bei denen Rohre an besonders beanspruchten Stellen, zum Beispiel im Bereich eines Rohrbodens, ersetzt werden.
• Hier verwendet man zum Ersatz Rohrstücke mit der erfindungsgemäßen Beschichtung, die durch Einschweißen eingefügt werden. Beim Einschweißen des neuen Rohrstücks ist darauf zu achten, daß die Schweißnaht von der Beschichtung mehrere Millimeter entfernt erfolgt (günstigerweise mindestens 10 mm), damit die Beschichtung nicht kristallisiert.

Claims (12)

1. PatentansPrtiche $ Rohr für Rohrbündel in einem Wärmetauscher, insbesondere einem Dampferzeuger für Kernkraftwerke, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Rohr mindestens stellenweise mit einer Schicht aus amorphem Metall beschichtet ist, die eine Schichtdicke von 10 bis 500 pm hat.
2. 2. Rohr nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Schichtdicke des amorphen Metalls 20 bis 100 pin beträgt.
3. 3. Rohr nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das amorphe Metall eine Metall-Metalloid-Zusammensetzung hat, und daß der Metalloid-Anteil 10 bis 30 at% beträgt.
4. 4. Rohr nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Metalloid ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe B, C, N, Si, Ge und P umfaßt.
5. 5. Rohr nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Metallanteil ein oder mehrere Elemente der Gruppe Fe, Ni, Cr, Co, W und Mo umfaßt.
6. 6. Rohr nach Anspruch 4 oder 5, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h eine Legierung Fe Ni Cr P B mit einem Cr-Gehalt von 5 bis 30 at% und einem P-Gehalt von 0 bis 15 at%.
7. 7. Rohr nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das amorphe Metall eine Legierung des Typs A, B ist, wobei A ein Element der Gruppe Fe, Ni, Cu und B ein Element der Gruppe Ti, Zr, Nb ist.
8. 8. Rohr nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der A-Anteil zwischen 20 und 80 at% beträgt.
9. 9. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das amorphe Metall in Form eines Bandes aufgebracht ist.
10. 10. Rohr nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das Band durch Kaltpreßschweißen, Explosionsschweißen oder Ultraschallschweißen befestigt ist.
11. 11. Rohr nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das amorphe Metall durch Laser- oder Elektronenstrahlverglasen hergestellt wird.
12. 12. Rohr nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die für das amorphe Metall gewUnschte Zusammensetzung vor dem glasartigen Aufschmelzen durch Laser-Gaslegieren eines Metalloids erzeugt ist.