DE3734768C2 - - Google Patents
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- DE3734768C2 DE3734768C2 DE19873734768 DE3734768A DE3734768C2 DE 3734768 C2 DE3734768 C2 DE 3734768C2 DE 19873734768 DE19873734768 DE 19873734768 DE 3734768 A DE3734768 A DE 3734768A DE 3734768 C2 DE3734768 C2 DE 3734768C2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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Description
Die Erfindung betrifft ein Armaturteil auf der Basis
von Eisen zum Einsatz in einem schwefelsauren Medium,
insbesondere Rauchgas-Entschwefelungsanlage. Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Her
stellung eines solchen Armaturteils, beispielsweise
einer Klappe.
In Rauchgasentschwefelungsanlagen wird Schwefeldioxid
(SO2) mit Kalk (CaCO3) zu Gips (CaSO4 · 2H2O) umgesetzt.
Die Suspension von CaCO3 (CaO, Ca (OH2) in einem
sauren Medium (pH-Wert ≈3) mit Anteilen an Chloriden,
Fluoriden in verschiedenen Verbindungen, H2SO3 und
H2SO4, teilweise auch HNO3, stellt bei Betriebstempera
turen von etwa 40°C ein außergewöhnlich aggressives
Medium dar, das in Verbindung mit den harten und rasch
bewegten Kalkteilchen, welche eine stark abrasive
Wirkung besitzen, in kurzer Zeit nahezu alle bekannten
Werkstoffe, die normalerweise für Armaturenteile
eingesetzt werden, zerstört. Dies trifft insbesondere
auf Konstruktionsteile in Rohrleitungen, Pumpen und
anderen Armaturteilen, wie Klappen zu, die der direkten
Strömung des aggressiven, schwefelsauren Mediums voll
ständig ausgesetzt sind. Diese Teile werden daher bisher
aus einer speziellen und teuren Legierung (Hastelloy C4)
hergestellt, welche dem kombinierten korrosiven und
abrasiven Angriff des Mediums widersteht. Diese
Legierung ist aber außergewöhnlich schwer zu bearbeiten
und unwirtschaftlich.
Die DE-GM 85 24 561 beschreibt ein Armaturteil mit dem Merkmal
des Oberbegriffs des Hauptanspruchs, das aus einem Ringkörper
besteht, der mit einer verschleißbeständigen, ringförmigen
Schicht auch Nickel bzw. Nickel, Chrom, Molybdän und Eisen
überzogen ist.
Der Aufsatz von Dr. W. Wahl "Materialeinsparung durch aktiven
Verschleißschutz", VDI Jahrbuch 1977, Seiten 45-59, beschreibt
die Herstellung eines Ventils, das an seiner Spitze induktionsgehärtet
ist, im Schaft verchromt ist und auf dem Tellerrand
hartauftragsgeschweißt ist. Hier wird an voneinander getrennten
Orten auf den Kern des Ventils jeweils eine andere Schicht
aufgetragen bzw. es wird eine bestimmte Härtung erzeugt.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem preisgünstigeren
Werkstoff oder einer Werkstoffkombination, die zudem
leichter zu verarbeiten sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Armaturteil zum Einsatz in einem schwefelsauren
Medium vorzuschlagen, das einerseits preisgünstig ist
und andererseits allen im Betrieb an das Armaturteil
gestellten Forderungen entspricht, insbesondere bezüglich
des korrosiven und abrasiven Angriffs dieses Mediums.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß das Armaturteil aus einem Kern
aus Gußeisen oder unlegiertem Stahl besteht, über dem
sich eine Sperrschicht aus Nickel, Kupfer und/oder Chrom
bzw. deren Legierungen befindet, über der sich eine ver
schleißbeständige Deckschicht auf der Basis von Nickel
oder Kobalt mit eingelagerten Hartstoffen befindet.
Der Kern aus Gußeisen oder unlegiertem Stahl ist preis
günstig, leicht herzustellen und gut zu bearbeiten. Die
Deckschicht ist verschleißbeständig und hält dem korro
siven und abrasiven Angriff des schwefelsauren Mediums
gut stand. Sie kann u.U. eine gewisse Porosität aufweisen,
so daß das schwefelsaure Medium in die Poren eindringen
kann. Es wird durch die Sperrschicht daran gehindert,
den Kern anzugreifen.
Die Sperrschicht kann eine Dicke bis maximal 100 µm
einnehmen.
Die Deckschicht soll dagegen eine Dicke im Millimeterbereich
aufweisen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes
Armaturteil;
Fig. 2 einen Schnitt durch ein plattenförmiges Armaturteil
mit einer Panzerung am Umfang durch Auftragsschweißen
von Hartmetall;
Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2, wobei die Panzerung
durch einen aufgeschrumpften Ring gebildet wird.
Das Armaturteil besteht nach Fig. 1 grundsätzlich aus einem
Kern 1 aus dem leicht zu vergießenden und gut zu bearbeitenden,
preisgünstigen Gußeisen. Der Kern 1 kann auch aus unlegiertem
Stahl (Baustahl) bestehen, welcher ebenfalls preisgünstig ist
und gut bearbeitet werden kann.
Auf den Kern 1 wird vorzugsweise stromlos oder galvanisch
eine Sperrschicht 2 aus Nickel oder den anderen in den
Patentansprüchen hierfür bevorzugten Materialien aufge
bracht. Auf diese dichte und korrosionsbeständige Sperr
schicht wird dann mittels geeigneter thermischer oder
thermomechanischer Oberflächenverfahren, wie Auftrags
schweißen, Aufschmelzen, Flammspritzen, Detonations
spritzen oder Plasmaspritzen eine harte, verschleiß-
und korrosionsbeständige Deckschicht 3 aus einer Nickel
legierung mit eingelagerten Karbiden auf der Basis von
Chrom, Molybdän oder Wolfram aufgebracht.
Es stellte sich überraschend heraus, daß trotz der nicht
ganz porenfreien Deckschicht 3 die Sperrschicht 2 aus
Nickel das Grundmaterial der Kernschicht 1 zuverlässig
vor Korrosion schützt.
Eine weitere Verbesserung des Korrosionsverhaltens und
der Verschleißbeständigkeit kann durch kurzes Auf
schmelzen mit einem Laserstrahl erzielt werden. Die
Karbidausscheidungen werden dadurch verfeinert und die
Oberfläche wird dichter.
Fig. 2 und 3 zeigen, daß ein plattenförmiges Armatur
teil mit einem Kern 1 im Bereich der größten abrasiven
Beanspruchung, nämlich am Scheibenrand, durch eine
partielle Panzerung 4 geschützt wird, die in Fig. 2
durch Auftragsschweißen aufgetragen wird. Als verschleiß
feste Werkstoffe bieten sich Stellite oder Hartmetalle
an.
Die Abrasionsbeständigkeit kann auch durch Aufschrumpfen
eines Rings 5 aus Hartmetall vorgenommen werden, wie in
Fig. 3 dargestellt.
Im Anschluß an diese Maßnahme (Aufbringen der Panzerung 4
bzw. des Ringes 5) erfolgt das Aufbringen der Sperr-
und Deckschicht 2, 3 entsprechend den Ansprüchen 7 bis
10 bzw. Fig. 1, und zwar in Fig. 1 vorzugsweise die
Panzerung 4 überlappend. Der Ring 5 soll etwas höher
sein als der zu schützende Rand, um auch hier einen
glatten Übergang zu schaffen.
Claims (12)
1. Armaturteil auf Grundlage einer Eisen-Basislegierung zum
Einsatz in einem schwefelsauren Medium, das auch abrasiv
wirkende Feststoffpartikel enthält, insbesondere in einer
Rauchgas-Entschwefelungsanlage,
dadurch gekennzeichnet,
daß es aus einem Kern aus Gußeisen oder unlegiertem Stahl
besteht, über dem sich eine Sperrschicht aus Nickel und/oder
Kupfer und/oder Chrom befindet, über der sich eine verschleißbeständige
Deckschicht auf der Basis von Nickel oder
Kobalt mit eingelagerten Hartstoffen befindet.
2. Armaturteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die eingelagerten Hartstoffe Karbide des Chroms,
Molybdäns und/oder Wolframs sind.
3. Armaturteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die eingelagerten Hartstoffe Boride des Titans,
Zirkons bzw. Nitride des Titans oder Siliziums sind.
4. Armaturteil nach Anspruch 1 oder 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht etwa 30 bis 75 Gew.% Hartstoffe
aufweist, etwa 20-65 Gew.-% Nickel und den Rest
Chrom.
5. Armaturteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein plattenförmiges Armaturteil im Bereich des
äußeren Umfangs gepanzert wird.
6. Armaturteil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperr- und Deckschichten (2, 3) die Panzerung
(4, 5) überlappen.
7. Verfahren zur Herstellung eines nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 ausgebildeten Armaturteils,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrschicht auf galvanischem Wege, stromlos durch
Flammspritzen oder nach dem CVD-Verfahren aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht thermisch oder thermomechanisch nach
dem Plasma- oder Flammspritzverfahren, durch Detonationsspritzen
oder durch eine Laserbehandlung auf die Sperrschicht
aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht durch Auftragsschweißen oder Auftragsschmelzen
auf die Sperrschicht aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht kurzzeitig aufgeschmolzen wird und
sehr rasch erstarrt.
11. Verfahren zur Herstellung eines nach Anspruch 5 ausgebildeten Armaturteils,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Panzerung durch Auftragsschweißen von Hartmetall
erfolgt.
12. Verfahren zur Herstellung eines nach Anspruch 5 ausgebildeten Armaturteils,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Panzerung durch Aufschrumpfen eines Rings aus abrasions- und korrosionsbeständigem
Material
erfolgt.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873734768 DE3734768A1 (de) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Armaturteil zum einsatz in einem schwefelsauren medium, das auch abrasiv wirkende feststoffteilchen enthaelt und verfahren zur herstellung eines solchen armaturteiles |
EP88116092A EP0311847A3 (de) | 1987-10-14 | 1988-09-29 | Armaturteil zum Einsatz in einem schwefelsauren Medium, das auch abrasiv wirkende Feststoffteilchen enthält, und Verfahren zur Herstellung eines solchen Armaturteiles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873734768 DE3734768A1 (de) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Armaturteil zum einsatz in einem schwefelsauren medium, das auch abrasiv wirkende feststoffteilchen enthaelt und verfahren zur herstellung eines solchen armaturteiles |
Publications (2)
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DE3734768A1 DE3734768A1 (de) | 1989-05-03 |
DE3734768C2 true DE3734768C2 (de) | 1992-01-16 |
Family
ID=6338311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873734768 Granted DE3734768A1 (de) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | Armaturteil zum einsatz in einem schwefelsauren medium, das auch abrasiv wirkende feststoffteilchen enthaelt und verfahren zur herstellung eines solchen armaturteiles |
Country Status (2)
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DE (1) | DE3734768A1 (de) |
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- 1987-10-14 DE DE19873734768 patent/DE3734768A1/de active Granted
-
1988
- 1988-09-29 EP EP88116092A patent/EP0311847A3/de not_active Withdrawn
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