DE819032C - Verfahren zum Vermindern von Zerstoerungen durch Verbrennungs-produkte an hitzebestaendigen Metallteilen - Google Patents

Verfahren zum Vermindern von Zerstoerungen durch Verbrennungs-produkte an hitzebestaendigen Metallteilen

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DE819032C DEA3122A DEA0003122A DE819032C DE 819032 C DE819032 C DE 819032C DE A3122 A DEA3122 A DE A3122A DE A0003122 A DEA0003122 A DE A0003122A DE 819032 C DE819032 C DE 819032C
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Description

(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 29. OKTOBER 1951
A 3122 VIa/48d
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermindern von Zerstörungen an hitzebeständigen Metallteilen bei Temperaturen von über 6300 C durch Verbrennungsprodukte, welche durch Verbrennen von Vanadium enthaltenden Brennstoffen erzeugt worden sind. Das Verfahren bezweckt, solche Zerstörungen insbesondere an Erhitzerrohren, ferner an hitzebeständigen Metallteilen von Gas- und Lufterhitzern, Kesseln u. dgl. zu verhindern.
Bekanntlich ist es möglich, die Zunderfestigkeit von Stahl in der Hauptsache durch Zusatz von Chrom, Aluminium und Silicium, und zwar sei es durch Zufügen einzelner oder mehrerer dieser Stoffe, ganz wesentlich zu erhöhen. Während gewöhnlicher, unlegierter Stahl bereits bei Temperaturen über Soo° C zundert, so daß sich eine Oxydschicht bildet, welche abblättert, wobei nach und nach der ganze Werkstoff in Zunder übergeführt wird, läßt sich durch Legieren des Stahles mit Stoffen der erwähnten Art, die Zunderfestigkeit bis auf etwa 13000 C erhöhen. Bei solchen Temperaturen entsteht bekanntlich an dem aus einem solchen legierten Stahl hergestellten Werkstück eine dichte, festhaftende Zunderschicht, die vorzugsweise aus Chrom-, Aluminium- oder Siliciumoxyd besteht und das darunter liegende Material vor weiterer Verzunderung weitgehend schützt.
Bedingung für einen solchen Schutz ist jedoch, daß einmal die Zunderschicht überhaupt entstehen kann, d. h. daß eine oxydierende Atmosphäre vorliegt, und daß sodann die einmal gebildete Zunder-
schicht erhalten bleibt, also nicht durch irgendwelche Einflüsse zerstört wird. Die Gefahr, daß letzteres eintritt, ist nun z. B. bei Lufterhitzerrohren, wie sie in Wärmekraftanlagen, die nach dem Prinzip des geschlossenen Kreislaufes arbeiten, zur Verwendung kommen, besonders groß, falls die im Brennraum des Lufterhitzers gebildeten Verbrennungsprodukte gasförmige und/oder dampfförmige, flüssige, feste Bestandteile enthalten,
ίο welche einen ungünstigen Einfluß auf die schützende Oberflächenschicht der Erhitzerrohre ausüben können. Solche Bestandteile sind z. B. Schwefel, der in oxydierender Atmosphäre als Schwefeldioxyd vorkommt, ferner verdampfende und sublimierende Aschebestandteile, z. B. Alkalien, ferner flüssige Bestandteile, z. B. Alkalivanadate, sowie feste Aschebestandteile. So können sich z. B. Alkalivanadate, die bei etwa 6300 C schmelzen, an den Lufterhitzerrohren, an denen sich eine Oberflächen-
ao temperatur von beispielsweise 7500 C einstellen kann, festsetzen. In einem solchen Falle können dann die Alkalivanadate die schützende Zunderschicht aufschließen und so Anlaß zu raschen Zerstörungen geben.
Zweck der Erfindung ist nun, ein Verfahren zum Vermindern von solchen Zerstörungen durch Verbrennungsprodukte, die vanadiumhaltig sind, zu schaffen. Zu diesem Behufe wird gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß bei der Verbrennung minmestens ein Zusatzstoff, der mindestens einen der Stoffe: Calcium, Magnesium, Barium, Strontium, Aluminium, Silicium, Zirkon, Cer enthält, in einer Menge, die mindestens dem halben Vanadiumgehalt des Brennstoffes entspricht, vorhanden ist, so daß das Vanadium in eine Vanadiumverbindung, die dessen Angriffe auf die hitzebeständigen Metallteile bei Temperaturen von über 6300 C vermindert, übergeführt wird. Die Verminderung der Angriffe des Vanadiums auf die Zunderschicht, welche an einem hitzebeständigen Metallteil schon vorhanden ist, kann z. B. durch den Umstand bedingt sein, daß der Zusatzstoff mit dem Vanadium eine Vanadiumverbindung eingeht, deren Schmelzpunkt höher liegt als derjenige des Vanadiums und deren Angriff geringer ist als derjenige der vanadiumhaltigen Verbrennungsprodukte.
Von den erwähnten Zusatzstoffen Calcium, Magnesium, Barium, Strontium, Aluminium, Silicium, Zirkon, Cer kommen sowohl anorganische als auch organische Verbindungen in Betracht, wobei letztere schon bei verhältnismäßig niederen Temperaturen unter Angabe des wirksamen Stoffes zerfallen können. Als Calciumverbindungen können z. B. Calciumoxyd, Calciumcarbonat, Calciumsilicid, Calciumkarbid, oder als organische Salze Calciumstearat, Calciumbutyrat, Calciumnaphthenat, CaI-ciumoleat, Calciumoxalat zugesetzt werden. Als weitere geeignete Zusatzstoffe kommen in Betracht Magnesiumoxyd, Magnesiumcarbonat, Magnesiumpulver, Bariumoxyd, Strontiumoxyd, Aluminiumpulver, Aluminiumkarbid, Siliciumpulver, Siliciumoxyd, Siliciumkarbid, Zirkonoxyd, Calciumsilicat, Natriumsilicat.
Unter Umständen empfiehlt es sich, auch mehrere der genannten Zusatzstoffe enthaltende Reagenzien, z. B. Kaolin oder andere Silicate und Aluminate, einzuführen.
Die wirksamen Zusatzstoffe können in verschiedener Reinheit, also z. B. auch zusammen mit anderen unschädlichen Bestandteilen zugesetzt werden. So läßt sich z. B. Siliciumoxyd als reine Verbindung oder als Quarzsand, Kieselgur, Silicagel zusetzen.
Sind zum Schutz der Zunderschicht von Metallteilen, insbesondere von Erhitzerrohren, ein oder mehrere der erwähnten Stoffe zuzusetzen, so können diese, als Pulver oder in einer Flüssigkeit gelöst, getrennt vom Brennstoff in den Brennraum, oder auch dem Brennstoff vor der Verbrennungsstelle zugesetzt werden. Ferner können mehrere Zusatzstoffe gleichzeitig eingeführt werden, die sich in der Verbrennungszone mit dem Vanadium zu einer Verbindung vereinigen, die weniger angreifend ist als das im Brennstoff enthaltene Vanadium.
In der nachfolgenden Tabelle, die sich auf durchgeführte Versuche stützt, ist gezeigt, in welchem Maße eine Anzahl der obenerwähnten Zusatzstoffe vermindernd auf die Zerstörung von hitzebeständigen, hochlegierten Metallproben, wie sie z. B. für Erhitzerrohre zur Verwendung kommen, einwirken.
Tabelle siehe Seite 3.

Claims (24)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verminderung von Zerstörungen an hitzebeständigen Metallteilen bei Temperaturen von über 6300 C, insbesondere von Erhitzerrohren, durch Verbrennungsprodukte, welche durch Verbrennen von Vanadium enthaltenden Brennstoffen erzeugt worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß dafür gesorgt wird, daß bei der Verbrennung mindestens ein Zusatzstoff, der mindestens einen der Stoffe: Calcium, Magnesium, Barium, Strontium, Aluminium, Silicium, Zirkon enthält, in einer Menge, die mindestens dem halben Vanadiumgehalt des Brennstoffes entspricht, vorhanden ist, so daß das Vanadium in eine Vanadiumverbindung, die dessen Angriffe auf die hitzebestän- n° digen Metallteile bei Temperaturen von über 6300 C vermindert, übergeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Calciumoxyd verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff eine
. organische Calciumverbindung verwendet wird, die bei den herrschenden Betriebsbedingungen Calciumoxyd bildet.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Calciumstearat verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Calciumcarbonat verwendet wird.
Zusatzstoff 5 Zusatzverhältnis Versuchs
temperatur
in 0C Versuchs
dauer
in Std. Gewichtsabnahme
der den Verbrennungsprodukten
ausgesetzten, entzunderten
Probekörper in mg Bei Verwendung
eines Zusatzstoffes Calciumoxyd
ίο Calciumcarbonat
Calciumstearat
Calciumkarbid
Calciumsilicid
Magnesiumoxyd
15 Magnesiumcarbonat ..
Magnesiumpulver ....
Bariumoxyd
Strontiumoxyd
Aluminiumpulver
20 Aluminiumkarbid
Siliciumpulver
Siliciumoxyd
Siliciumkarbid
Zirkonoxyd
25 Kaolin
Calciumsilicat
Natriumsilicat I : I
ι: ι
2 : ι
4:1
2: ι
2 : ι
ι: ι
2 : ι
ι: ι
ι: ι
2 : ι
10: ι
ι: ι
10: ι
10: ι
ι: ι
3:1
10: ι
10: ι
10: ι 850
750
850
850
750
750
750
850
750
850
850
850
850
850
850
850
850
850
850
750 100
230
95
95
230
230
230
95
230
135
95
210
160
95
210
160
95
210
95
600 Ohne Verwendung
eines Zusatzstoffes 123
50
142
434
129
97
74
160
269
455
177
293
160
586
950
460
682
261
90
263 6862
2222
I3I2
I312
2222
2222
2222
I3I2
2222
3OI8
I312
1823
587
I3I2
1823
587
I3I2
1823
I3I2
728
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Calciumkarbid verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Calciumsilicid verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Magnesiumoxyd verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Magnesiumcarbonat verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch ϊ, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Magnesiumpulver verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Bariumoxyd verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Strontiumoxyd verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Aluminiumpulver verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Aluminiumkarbid verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Siliciumpulver verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Siliciumoxyd verwendet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Siliciumkarbid verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Zirkonoxyd verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Kaolin verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Calciumsilicat verwendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff Natriumsilicat verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe getrennt vom Brennstoff zugesetzt werden.
23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- no kennzeichnet, daß die Zusatzstoffe vermischt mit dem Brennstoff zugesetzt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zusatzstoffe gleichzeitig zugesetzt werden, die sich, erst in der Verbrennungszone mit dem Vanadium zu einer Verbindung vereinigen, die weniger angreifend ist als das im Brennstoff enthaltene Vanadium.
O 1975 10. 51
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