DE6948204U - Zusammengebaute vorrichtung aus waermeaustauscher verwendbar - Google Patents

Description

Betr.: G 69 48 2o4.8

Compagnie des Ateliers et Forges

de la Loire (St. Cha mond-Pirminy...

Zusammengebaute Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zusammengebaut ist aus Rohren aus nicht rostendem Stahl und Platten od.dgl. und die korrosionsbeständig, insbesondere unter Belastung korrosionsbeständig bleibt, und zwar aufgrund einer Beschichtung aus chemischem Nickel, die lediglich auf einen Teil der Vorrichtung aufgebracht ist.

Es ist bekannt, daß zur Zeit keine der rostfreien Stahlsorten als unter Belastung korrosionsbeständig angesehen werden kann. Das Problem der Rißbildung bei Einschnürungen

rostfreier austenitischer Stähle wie etwa der Sorten Cr l8/ni Io oder Cr l8/Ni 12/Mo (französische Bezeichnungen) oder derartiger abgeleiteter Legierungen konnte noch nicht in gleichem Umfange gelöst werden, wie beispielsweise das Problem der lntergranularen Korrosion, das durch Verringerung des Kohlenstoffgehaltes beseitigt wurde.

Andererseits ist es bekannt, Metallflächen, insbesondere Stahlflächen, gegen Korrosion dadurch zu schützen, daß man sie mit einer Beschichtung am, chemischem Nickel versieht. Jedoch bringt die Verwendung derartiger Beschichtungen erhebliche Unannehmlichkeiten mit sich. Insbesondere verhindert der Phosphorgehalt der Beschichtungen eine spätere Verbindng der so abgedeckten Teile durch Schweißen bzw. Löten oder Einwalzen. Tatsächlich bilden sich in einer Beschichtung aus chemischem Nickel örtlich RiBe beim Einwalzen, und die Beschichtung verliert ihre korrosionsbeständigen Eigenschaften. Außerdem führt der Phosphorgehalt einer derartigen Beschichtung zur Versprödung der Schweiß- oder Lötverbindung.

Untersuchungen auf diesem Gebiet haben gezeigt, daß man, wenn man Werkstücke aus rostfreiem Stahl lediglich teilweise mit einer Beschichtung aus chemischem Nickel abdeckt, dennoch die gesamten Werkstücke gegen Korrosion, insbesondere gegen Korrosion unter Belastung schützen kann.

Gestutzt auf die Ergebnisse dieser Untersuchungen wird nach der Erfindung eine neue zusammengebaute Vorrichtung geschaffen, die gekennzeichnet ist durch Rohre, Platten od.dgl. mit daran befestigten Rohren aus nicht rostendem Stahl, die innen und/oder außen lediglich über einen Teil ihrer Länge von einer Beschichtung aus chemischem Nickel bedeckt sind, wobei ihre zu verbindenden Enden von der Beschichtung ebenso frei bleiben wie die Platten od.dgl., an denen die Rohre in geeigneter Weise, etwa durch Schweißen bzw. Löten oder Einwalzen befestigt sind.

Eine derartige Ausbildung gewährleistet dennoch einen gesamten Schutz sowohl der Rohre als auch der die Rohre tragenden Platten gegen Korrosion, insbesondere gegen Korrosion unter Spannung.

Öle Erfindung ist gleichermaßen auf eine derartige Vorrichtung gerichtet, die als Wärmeaustausch-Leistungssystem ausgebildet ist.

Bei einer besonders vorteilhaften AusfUhrungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung sind die Rohre aus nicht rostendem Stahl außen bis auf ihre Enden vernickelt. Die Länge der freibleibenden Enden ist etwas größer als die Dicke der durchbohrten Platte, an der die Rohre, eingeschoben in die Platte, befestigt werden sollen, und zwar

über ihre freibleibenden Enden, die mit der Platte verschweißt bzw. verlötet werden.

Bei einer weiteren bevorzugten AusfUhrungsform ener Vorrichtung nach der Erfindung sind die Rohre aus rostfreiem Stahl außen bis auf ihre Enden vernickelt. Die Länge der freibleibenden Enden ist etwas größer als die Dicke der durchbohrten Platte, die zur Befestigung der Rohre dient. Die Enden sind in die Platte eingeschoben und anschließend mit dieser durch Einwalzen verbunden.

Bei einer dritter vorteilhaften .tusführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung sind die Rohre aus rostfreiem Stahl innen Über ihre ganze Länge bis auf die Bnoen mit einer Beschichtung aus chemischem Nickel versehen. Die Enden bleiben auf der Länge einiger Millimeter frei. Sie sind in die durchbohrte Platte eingeschoben und anschließend mit dieser durch Schweißen bzw. Löten verbunden.

Bei einer vierten bevorzugten AusfUhrungsTorrn einer Vorrichtung nach der Erfindung sind die Rohre aus rostfreiem Stahl innen bis auf ihre Enden mit einer Beschichtung aus chemischem Nickel versehen. Die Enden bleiben über eine angemessene Länge frei. Sie sind in die durchbohrte Platte eingeschoben und anschließend In diese eingewalzt.

Außer den erwähnten AusfUhrungsfonnen umfaßt die Erfindung weitere Anordnungen, die aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.

Die Erfindung ist insbesondere auf Vorrichtungen, bestehend aus Rohren aus rostfreiem Stahl und Platten od.dgl., gerichtet und vor allem auf derartige Vorrichtungen die als Wärraeaustauschleitongen und ähnliche Leitungen ausgebildet sind. Weiterhin ist sie vor allem gerichtet auf die passenden Elemente für die Ausführung und den Einsatz dieser Vorrichtungen sowie auf die Einrichtung der Anlagen, In der diese Vorrichtungen enthalten T

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Pig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung bestehend aus einem Rohr und einer Platte od.dgl.;

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung bestehend aus einem Rohr und einer Platte;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren besonderen Ausführungsform der Vorrichtung bestehend aus Rohr und einer Platte.

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Flg. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer dritten AusfUhrungsform der Vorrichtung bestehend aus einem Rohr und einer Platte;

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer vierten Aus ftJhrungs form der Vorrichtung bestehend aus einem Rohr und einer Platte;

Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsforni der Vorrichtung aus einem Rohr und einer Platte;

Fig. 7 se; „t eine sch^matische Schalotansicht einer sechsten Auf -Jh: migsform der Vorrichtu ^ best liend aus
einem Rohr und einer Platte nach der Erfindung.

Es soi .jedoch darauf hingewiesen, "aß die Zeichnungen und die zugehörigen Beschreibuugsteile den Errindungsg< ^enstand lediglich beispielsweise erläutern und nicht al. r'.nschränlcung gedacht sind.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, ds.ß beim Einwalze η die zu verbindenden Teile metallischen Kontakt hah* η sollen* um eine wirksame Belästigung zu ergeben, und daß ein Verse/ ./eißen bzw. Verlöten eines mit chemischem Nickel beschichteten Teils aufgrund des Phosphorgei.altes in d...n chemischen Nickel (etwa Io %) nicht empfehlenswert ist, wird

durch Fortlassen der Beschichtung auf einer Zone 4 eines Rohres 1 sowie auf einer Platte 5, mit der das Rohr verbunden werden soll, dafür gesorgt, daß eine Verbindung zwischen dem Rohr 1 und der Platte 5 ohne Schwierigkeiten durch Verschweißen bzw. Verlöten oder Einwalzen erzielt werden kann. Andererseits entsteht dabei ein Schutz gegen Korrosion, insbesondere gegen Korrosion unter Belastung, und zwar sowohl in der Zone 4 des Rohres als auch in der Platte 5» obwohl weder diese Zone noch die Platte 5 eine Beschichtung au.⁴-- chemischem Nickel verträgt (siehe Fig. 1).

E^i der Ausführungsform nach Fig. 2 ist ein Rohr 6 aus rostfreiem Stahl auf einem Teil seiner Länge mit einer äußeren Beschichtung 7 aus chemischem Nickel bedeckt. Au. genommen sind rur seine Ende ι 8, und zwar über eine Länge Ij, die etwas größer als die Dicke der dur hbohrten Platte 5 ist. Man führt das Rohr 6 in die Platte 5 ein und verbindet dann Rohr und Platte mittels einer Tropfschweißung bzw. Tropflotung 9 (soudure engoutte).

Wenn ein Rohr 11, das teilweise außen mit äner Beschichte ng 12 aus chemischen Nickel bedeckt ist und freibleibende Enden 13 von einer Länge 12* d.h. eine dje Dicko der Platte etwa ü. ^F'^igende Länge aufweist, etwas über die Platte ^lj hinausragt, so s?.haix"t man dne Schweiß- bzw. Lötverbin-

>i dung in Form eirer Ecknaht

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Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 4 ist ein Rohr 15 über einen Teil seiner Länge mit einem äußeren überzug 26 aus chemischem Nickel versehen. Das freibleibende Bote 7 weist eine LSnge 1« auf, die die Dicke der durohbohrten Platte 5 etwas Übersteigt. Das Rohr ist Über eine Einwalzung l8 mit der Platte verbunden. Man walzt auf diese ! Weise rostfreien Stahl in rostfreien Stahl ein, was zu

einem hervorragenden Kontakt zwischen den beiden identi schen Materialien führt.

- Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Verbindungen eines Rohres, das

auf seiner Innenfläche einen Teilbelag aus chemischer! Nickel trägt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bedeckt der Belag 19 aus chemischem Nickel die Innenfläche des Rohres 2o aus rostfreiem Stahl bis auf die Enden 21, die über eine Länge von einigen Millimetern frei bleiben. Das so geschützte Rohr 2o ist in die Platte 5 eingeführt, und man nimmt anschließend eine Verschweißung bzw. Verlötung zwischen Rohr und Platte vor.

Aufgrund der Tatsache, daß d< j Ende 21 über eine I4 von einigen Millimetern frei bleibt, kommt das chemische Nickel, das die Beschichtung I9 bildet, nicht in Kontakt mit der Schweiß- bzw. Lötnaht.

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Pig. 7 zeigt schematisch ein Rohr 24, das mit einem inneren Teilbelag 25 aus chemischem Nickel beschichtet und über eine Einwalzung 26 mit der Platte 5 verbunden ist. Da das Ende 27 des Rohres 24 über eine Länge 1,- frei liegt, wird die Ni^keleinlage nicht den Verformungen des Einwalzvorganges unterworfen.

Versuche an Prüflingen aus rostfreiem Stahl, die teilweise mit chemischem Nickel beschichtet waren und thermischen Belastungen sowie Belastungen aufgrund von Verformungen durch Biegen, Ziehen oder Einwalzen unterworfen wurden, haben gezeigt, daß der durch die Teilvernickelung nach der Erfindung erzielte Schutz insbesondere an den Stellen, an denen das Metall sehr stark verformt und belastet wurde, sogar bis ans Ende von Versuchsläufen anhielt, die mehr als 2ooo Stunden dauerten.

Die Prüflinge für diese Versuche waren aus Walzmaterial von 1,5 nun Stärke hergestellt, aus dem man kleine Streifen von 7o χ 7o χ 1,5 mm herausgeschnitten hatte. Nach einer Temperaturbehandlung bei 115o°C mit anschließendem Abschrecken in Wasser waren die Bänder abgebeizt und daraufhin unter Wasser mit Schleifpapier 6oo poliert worden. Anschließend war auf einen Teil Jedes der den Versuchen unterworfenen Bänder eine 2o Mikron starke Schicht von chemischem Nickel aufgebracht worden. Im Anschluß hieran hatte man die Bänder einer Temperaturbehandlung bei 200°C, d.h. einer Entgasung

unterzogen, um die Wasserstoffeinschlüsse aus der Beschichtung zu entfernen. Bestimmte Bänder waren dann 5 Stunden lang auf 600°C erwärmt worden, um das Nickel in das Grundmetall hineindiffundieren zu lassen und auf diese Weise eine an Nickel reiche Legierung zu bilden sowie für ein besse res Haften der Beschichtung zu sorgen. Die den Versuchen unterworfenen Prüflinge hatte man dann dadurch erhalten, daß man die Bänder über einen Dorn von Io ram Durchmesser zu einer U-Form mit parallelen Schenkeln bog.

Die auf diese Weise vorbereiteten Prüflinge waren sodann einer Flüssigkeit mit einem Gehalt von loo ppm Chlorionen ausgesetzt worden, deren pH-Wert zwischen J5,6 und 6,5 lag.

Die erzielten Resultate nach Versuchsläufen, die 2.066 Stunden erreichten, haben gezeigt, daß die Prüflinge unter den Versuchsbedingungen vollständig widerstandsfähig waren gegen Korrosion bei Einschnürungen und daß keine Rißbildung auftrat, weder in den Teilen, die mit chemischem Nickel bedeckt waren, noch in den Teilen, in denen der nicht rostende Stahl frei lag. Insbesondere war dies der Fall, wenn die Prüflinge zuvor einer thermischen Diffusionsbehandlung bei 60O⁰C unterworfen worden waren, und zwar sogar auch an den Stellen, an denen das Metall durch Biegen besonders stark verformt und belastet worden war.

Versuche, die andererseits mit Vorrichtungen nach der Erfindung durchgeführt wurden, die als Wärmeaustausch-

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Leistungssysteme ausgebildet waren haben gezeigt, daß die Anordnungen sehr widerstandsfähig gegen chlorhaltiges Wasser sind. Dies gestattet es, ein Problem aus der Welt zu schaffen, für das bisher noch keine endgültige und befriedigende Lösung gefunden werden konnte.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß man unabhängig von den einzelnen Ausführungen, Anwendungen und Durchführungen zusammengesetzte Einrichtungen erhält, bei denen gewährleistet ist, daß auf der einen Seite der Trennwand, sei es innen oder außen, eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bei Berührung mit schmutzigen und chlorhaltigen Flüssigkeiten erzielt wird, während die günstige Wahl des rostfreien Stahls für die gewünschte Widerstandsfähigkeit der anderen Seite des Rohres gegen chemische Reagenzen, denen diese unterworfen ist, sorgt.

Wie aus dem Obigen hervorgeht, ist die Erfindung nicht auf die AusfUhrungsformen und Anwendungsarten beschränkt, die vorstehend ausführlicher beschrieben wurden. Sie umfaßt vielmehr sämtliche Abwandlungen, die im Rahmen der Erfindung für den Fachmann naheliegend sind.

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Claims (1)

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   Schutzansprüche

   1. Zusammengebaute Vorrichtung, gekennzeichnet durch Rohre, Platten od.dgl. mit daran befestigten Rohren aus nicht rostendem Stahl, die innen und/oder außen lediglich über einen Teil ihrer Länge von einer Beschichtung aus chemischem Nickel bedeckt sind, wobei ihre zu verbindenden Enden von der Eoschichtung ebenso frei bleiben, wie die Platten od.dgl., an denen die Rohre in geeigneter Weise, etwa dur h Schweißen bzw. Löten oder Einwalzen, befestigt sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus rostfreiem Stahl außen vernickelt sind, wobei die Lange der freibleibenden Enden etwas die Dicke der jeweils zugehörigen Platte übersteige, und daß die Enden in die Platte eingeschoben und mit dieser verlötet bzw. verschweißt sind.

   3· Vorrichtung nach Z¹ isprwch 1. dadurch g e k e η η ζ e i chne t, daß die Rohre aus nicht rostendem Stahl außen vei-niüiLe.'tt sind, wobei die Länge der freibleibenden Enden etwas die Dicke der jeweils zugehört ^en Platte übersteigt, und daß die Enden in die Platte eingeschoben und in diese eingewalzt sind.

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   4-. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Rohre aus nicht rostendem StAxI innen vernickelt sind, wobei die Länge der freibleibenden Enden einige Millimeter beträgt, und daß die Enden in oine Platte eingeschoben und mit dieser verlötet bzw. verschweißt sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre aus nicht rostendem Stahl innen bis auf eine geeignete Länge an ihren Enden vernickelt sind und daß die Enden in eine Platte eingeschoben und ±iz diese eingewalzt sind.

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