EP4562210A1 - Email-beschichtetes edelstahlprodukt und herstellungsverfahren, sowie durchflussmessgerät - Google Patents

Email-beschichtetes edelstahlprodukt und herstellungsverfahren, sowie durchflussmessgerät

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EP4562210A1
EP4562210A1 EP23731999.1A EP23731999A EP4562210A1 EP 4562210 A1 EP4562210 A1 EP 4562210A1 EP 23731999 A EP23731999 A EP 23731999A EP 4562210 A1 EP4562210 A1 EP 4562210A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stainless steel
steel product
adhesion promoter
measuring
enamel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23731999.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julien ZIMMERMANN
Aaron EGGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Flowtec AG
Original Assignee
Endress and Hauser Flowtec AG
Flowtec AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser Flowtec AG, Flowtec AG filed Critical Endress and Hauser Flowtec AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/586—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters constructions of coils, magnetic circuits, accessories therefor
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    • C23D—ENAMELLING OF, OR APPLYING A VITREOUS LAYER TO, METALS
    • C23D7/00—Treating the coatings, e.g. drying before burning

Definitions

  • the invention relates to a stainless steel product, a magnetic-inductive flowmeter, a field device and a method for producing a stainless steel product.
  • field devices are often used that are used to record and/or influence process variables.
  • Sensors are used to record process variables, which are integrated, for example, in level measuring devices, flow meters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH value or conductivity.
  • Actuators such as valves or pumps, are used to influence process variables and can be used to change the flow of a liquid in a pipe section or the fill level in a container.
  • field devices also include remote I/Os, radio adapters or generally electronic measuring components that are arranged at the field level.
  • a field device is in particular selected from a group consisting of flow measuring devices, level measuring devices, pressure measuring devices, temperature measuring devices, limit level measuring devices and/or analytical measuring devices.
  • Flow measuring devices are in particular Coriolis, ultrasonic, vortex, thermal and/or magnetic-inductive flow measuring devices.
  • Level measuring devices are in particular radar-based level measuring devices, microwave level measuring devices, ultrasonic level measuring devices, time domain reflectometric level measuring devices, radiometric level measuring devices, capacitive level measuring devices, inductive level measuring devices and/or temperature-sensitive level measuring devices.
  • Pressure measuring devices are in particular absolute, relative or differential pressure devices.
  • Temperature measuring devices are in particular measuring devices with thermocouples and/or temperature-dependent resistors.
  • Point level measuring devices are in particular vibronic point level measuring devices, ultrasonic level measuring devices and/or capacitive point level measuring devices.
  • Analysis measuring devices are in particular pH sensors, conductivity sensors, oxygen and active oxygen sensors, (spectro)-photometric sensors, and/or ion-selective electrodes.
  • Magnetic-inductive flow measuring devices are used to determine the flow rate and volume flow of a flowing medium in a pipeline.
  • a magnetic inductive flowmeter has a device for generating a magnetic field, which generates a magnetic field perpendicular to the flow direction of the flowing medium. Individual coils are usually used for this.
  • additional pole shoes are shaped and attached in such a way that the magnetic field lines run essentially perpendicular to the transverse axis or parallel to the vertical axis of the measuring tube over the entire pipe cross section.
  • a magnetic-inductive flowmeter has a measuring tube on which the device for generating the magnetic field is arranged.
  • a pair of measuring electrodes attached to the lateral surface of the measuring tube detects an electrical measuring voltage or potential difference perpendicular to the flow direction and the magnetic field, which arises when a conductive medium flows in the flow direction with an applied magnetic field. Since the measured voltage depends on the speed of the flowing medium according to Faraday's law of induction, the flow rate and - with the addition of a known pipe cross section - the volume flow can be determined from the induced measurement voltage.
  • magnetic-inductive flow measuring probes In contrast to a magnetic-inductive flow measuring device, which comprises a measuring tube for guiding the medium with an attached device for generating a magnetic field penetrating the measuring tube and measuring electrodes, magnetic-inductive flow measuring probes with their usually circular cylindrical housing are inserted into a side opening of a pipeline and fixed in a fluid-tight manner .
  • a special measuring tube is no longer necessary.
  • the measuring electrode arrangement and coil arrangement mentioned at the beginning on the lateral surface of the measuring tube are omitted and are replaced by a device for generating a magnetic field which is arranged inside the housing and in the immediate vicinity of the measuring electrodes and which is designed in such a way that an axis of symmetry of the magnetic field lines of the generated magnetic field Front surface or the surface between the measuring electrodes cuts vertically.
  • Magnetic-inductive flow measuring devices are often used in process and automation technology for fluids with an electrical conductivity of around 5 pS/cm.
  • Corresponding flow measuring devices are sold by the applicant in a wide variety of embodiments for different areas of application, for example under the names PROMAG or MAGPHANT.
  • the invention is based on the object of remedying this problem.
  • the task is solved by the stainless steel product according to claim 1, the magnetic inductive flowmeter according to claim 10, the field device according to claim 11 and the method according to claim 15.
  • the stainless steel product according to the invention includes:
  • an adhesion promoter being applied to a surface of the stainless steel sheet, the adhesion promoter comprising a Ni alloy, in particular NiCr alloy, and/or Co alloy, in particular CoCr alloy, with an enamel coating on the adhesion promoter is applied.
  • stainless steel is subject to EN 10020 and is a name for alloyed or unalloyed steels with a special degree of purity. One requirement would be, for example, that the sulfur and phosphorus content must not exceed a mass fraction of 0.025%.
  • An adhesion promoter in the sense of the patent application is to be understood as an intermediate layer that ensures that the adhesion of the second layer applied to the intermediate layer Coating is improved.
  • the bonding agent is often much thinner than the second coating to be bonded, in this case the enamel coating.
  • Enamel refers to a mass of inorganic composition, usually consisting of silicates and oxides, which is produced by melting, fritting or sintering (which means a melting process that is stopped shortly before melting together) in a usually glassy solidified form.
  • This mass sometimes with additives, is usually applied in one or more layers to a carrier material and melted at high temperatures and a short burning time, with the aim usually being to coat the carrier material (see Email: Wikipedia, April 20, 2022 [online] https://de.wikipedia.org/wiki/Email [May 20, 2022]).
  • the adhesion promoter has a nominal layer thickness d adhesion , whereby for the layer thickness d adhesion it applies that 10 ⁇ d adhesion ⁇ 500 pm, in particular 30 ⁇ d adhesion ⁇ 300 pm and preferably 75 ⁇ d adhesion ⁇ 200 pm .
  • the adhesion promoter has a Cr content of at least 10 percent by mass, in particular at least 15 and a maximum of 45 percent by mass, in particular a maximum of 40 percent by mass.
  • the adhesion promoter has a Ni content of at least 30 percent by mass, in particular at least 40 percent by mass and a maximum of 80 percent by mass, in particular a maximum of 75 percent by mass.
  • the adhesion promoter has a Co content of at least 30 percent by mass, in particular at least 40 percent by mass and a maximum of 80 percent by mass, in particular a maximum of 75 percent by mass.
  • the enamel coating has a nominal layer thickness d enamel , with the layer thickness d enamel being 0.1 ⁇ d enamel ⁇ 3 mm, in particular 0.5 ⁇ d enamel ⁇ 2.5 m and preferably 1 ⁇ d Email ⁇ 2.2 mm.
  • the enamel coating meets the requirements of ISO 28721-1 (2019-09), particularly with regard to layer thickness.
  • ISO 28721-1 specifies the quality requirements for apparatus, apparatus parts as well as installation and accessory parts made of enameled steel (including partially crystallized enamel layers) and cast steel used in process engineering systems.
  • the adhesion promoter is applied using a thermal spraying process (DIN EN 657), a powder coating process or a cold gas spraying process.
  • the surface has an average roughness Ra according to DIN EN ISO 4287:2010, for which the following applies: Ra > 1 pm, in particular Ra > 5 pm and preferably Ra > 10 pm.
  • the average roughness value is a measure of the roughness of a surface, which describes the unevenness of a surface height.
  • the average value indicates the average distance of a measuring point to the center line of a reference distance.
  • the roughness on the surface is standardized in EN ISO 25178 (2020).
  • the measuring tube for guiding a medium, the measuring tube comprising, at least in sections, a stainless steel product according to at least one of the preceding claims, wherein the enamel coating is designed to be electrically insulating,
  • the liner is an electrically insulating body that covers the inside of the measuring tube and partially also areas of the connection body (e.g. flange).
  • the use of enamel as a liner is already known from EP 60 87 93 A2 and DE 19 705 436 A1. However, the use of enamel as a liner in connection with measuring tubes that are made of stainless steel sheet or include stainless steel sheet is not yet known.
  • Inconel tubes for MID applications are also known.
  • An example is US3750468A.
  • the disadvantage of using Inconel pipes is the magnetic properties of nickel. It can be done though Reduce mixing with chromium and carbon, but the reduction also depends on the operating temperature of the magnetic-inductive flowmeter. According to the invention, Inconel pipes are not used, but a CoCr and/or NiCr alloy is provided as a thin layer between the stainless steel sheet and the enamel coating.
  • a component in particular a component that comes into contact with the medium, the component comprising at least sections of a stainless steel product according to the invention
  • the component comprises an oscillatable unit, in particular a tuning fork, or a vortex sensor vane.
  • the component comprises a housing and/or a measuring head.
  • the component includes a measuring tube.
  • the process according to the invention for producing a stainless steel product comprises the process steps:
  • an adhesion promoter to a surface of a stainless steel sheet, the adhesion promoter comprising a CoCr and/or NiCr alloy;
  • Fig. 1 a cross section through an embodiment of the stainless steel product according to the invention
  • Fig. 2 an embodiment of the magnetic-inductive flow measuring device according to the invention
  • Fig. 3 an embodiment of the field device according to the invention.
  • Fig. 4 a further embodiment of the field device according to the invention.
  • Fig. 5 a further embodiment of the field device according to the invention.
  • Fig. 6 a further embodiment of the field device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a cross section through an embodiment of the stainless steel product 1 according to the invention.
  • the stainless steel product 1 comprises a stainless steel sheet 2 according to EN 10027.
  • the stainless steel sheet 2 can be flat or curved.
  • a suitable stainless steel sheet 2 has, for example, a material number 1.4003, 1.4006, 1.4016, 1.4021, 1.4104, 1.4301, 1.4305, 1.4306, 1.4307, 1.4452, 1.4462 or 1.4429.
  • the stainless steel sheet 2 has a surface 3 with an average roughness Ra according to DIN EN ISO 4287:2010, for which the following applies: Ra > 1 pm, in particular Ra > 5 pm and preferably Ra > 10 pm.
  • the roughness results from the manufacturing process of the stainless steel sheet (e.g. hot or cold rolling) or can be adjusted using an additional roughening process such as grinding or sandblasting.
  • An adhesion promoter 4 is applied to the surface 3 of the stainless steel sheet 2. This serves to improve the adhesion of an enamel coating 5 on the stainless steel sheet 2.
  • the adhesion promoter 4 comprises a NiCr alloy.
  • the adhesion promoter 4 can additionally or alternatively comprise a CoCr alloy.
  • the adhesion promoter 4 is applied to the surface 3 using a thermal spraying process. This includes plasma spraying, high-velocity flame spraying, vacuum plasma spraying or flame spraying.
  • the adhesion promoter 4 can also be applied using a powder coating process or a cold gas spraying process.
  • a galvanic or vacuum-based coating process such as physical vapor deposition or chemical vapor deposition, is less suitable.
  • the adhesion promoter 4 has a nominal layer thickness d adhesion , for which the following applies: 10 ⁇ d adhesion ⁇ 500 pm, in particular 30 ⁇ d adhesion ⁇ 300 pm and preferably 75 ⁇ d adhesion ⁇ 200 pm.
  • the enamel coating 5 is applied to the adhesion promoter 4 in such a way that a substantially continuous coating is formed, which completely covers the adhesion promoter 4 at least in sections.
  • One of the thermal spray processes mentioned above is also suitable for this.
  • the enamel coating 5 can also be applied using a powder coating process or a cold gas spraying process.
  • the enamel coating 5 has a nominal layer thickness d enamel , for which the following applies: 0.1 ⁇ d Emaii ⁇ 3 mm, in particular 0.5 ⁇ d Ema ii ⁇ 2.5 mm and preferably 1 ⁇ d Ema ii ⁇ 2, is 2 mm.
  • the enamel coating 5 is designed in such a way that the requirements of ISO 28721-1 (2019-09), in particular with regard to layer thickness, are met.
  • the adhesion promoter 4 has a Cr content of at least 10 percent by mass, in particular at least 15 and a maximum of 45 percent by mass, in particular a maximum of 40 percent by mass.
  • the adhesion promoter 4 has a Ni content of at least 35 percent by mass, in particular at least 45 percent by mass and a maximum of 80 percent by mass, in particular a maximum of 75 percent by mass.
  • the Cr content can be replaced by a Co content of at least 40 mass percent, in particular at least 50 mass percent and a maximum of 80 mass percent, in particular a maximum of 75 mass percent.
  • NiCr alloys examples include Inconel 718 and Inconel 625.
  • the term Inconel is a trademark of Special Metals Corporation. Inconel refers to a superalloy that contains predominantly nickel. Additionally, the superalloy may also contain some other metals such as magnesium, iron and titanium.
  • CoCr alloys examples include Alloy 188 (e.g. HAYNES 188) and Alloy L 605 (e.g. HAYNES 25). Additionally, the alloy may also contain some other metals such as nickel, magnesium, iron and silicon.
  • the adhesion promoter 4 is preferably chosen so that its thermal expansion coefficient is greater than/equal to the thermal expansion coefficient of the stainless steel sheet and less than/equal to the thermal expansion coefficient of the enamel coating 5.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the magnetic-inductive flow measuring device 6 according to the invention.
  • the magnetic-inductive flow measuring device 6 for determining a flow velocity-dependent measurement variable of a flowable Medium comprises a measuring tube 7 for guiding the flowable and conductive medium.
  • the measuring tube 7 comprises, at least in sections, a stainless steel product 1 according to the invention.
  • a stainless steel tube (support tube) - which, for example, is formed at least in sections from a bent stainless steel sheet - is provided on an inner lateral surface with the adhesion promoter according to the invention (not shown) and the enamel coating 5 (see Fig. 1).
  • the enamel coating 5 forms the liner necessary for a metallic support tube.
  • the enamel coating 5 is designed to be electrically insulating in order to prevent the separated charges in the medium from dissipating on the electrically conductive carrier tube or stainless steel tube.
  • the measuring tube 7 also includes a connection device on both end faces of the support tube.
  • the connection device shown is a flange 17.
  • a magnetic field generating device 8 for generating a magnetic field penetrating the measuring tube 7 is arranged on an outer lateral surface of the measuring tube 7.
  • the magnetic field generating device 8 can comprise a single coil 18, a coil system made up of several coils 18 or at least one permanent magnet.
  • the magnetic field generating device 8 can comprise components for guiding the magnetic field.
  • the coil or coils can each comprise a coil core.
  • a device 9 is provided for tapping a measuring voltage induced in the medium.
  • the device 9 for tapping the measuring voltage induced in the medium comprises at least one measuring electrode. This is arranged in contact with the medium in an opening in the measuring tube 7.
  • at least two diametrically arranged measuring electrodes are provided, which are arranged on the measuring tube in such a way that a measuring electrode axis intersecting the two measuring electrodes and a main field axis of the generated magnetic field intersect perpendicularly.
  • the magnetic field generating device 8 is connected to an electronic unit. This includes an operating circuit 19 for operating the magnetic field generating device 8 with a driver signal.
  • the electronic unit includes a measuring circuit 20, which is set up to determine a measuring voltage applied to the device 9. The electronic unit is set up to determine the flow velocity-dependent measured variable depending on the measured measuring voltage.
  • a housing formed at least in sections from stainless steel can be provided (not shown), which encloses the magnetic field generating device 8 and the measuring tube 7 in a cross section through the magnetic-inductive flow measuring device 6 and which, according to the invention, contains the adhesion promoter and the enamel coating according to FIG .1 has.
  • the magnetic-inductive flow measuring device 6 shown is an example of a field device according to the invention, the medium-contacting component of which corresponds to a measuring tube 7, which at least partially comprises the stainless steel product 1 according to the invention.
  • the field device 10 for determining a measured variable of a particularly flowable medium comprises a component 11, in particular in contact with the medium, which at least partially comprises a stainless steel product according to the invention.
  • the component 11 shown is a housing 15 for accommodating an electronics unit 21 and/or a device 12 for determining the measured variable of a medium.
  • the device 12 for determining the measured variable of the medium can have at least one sensor, in particular a temperature sensor, vibration sensor, pressure sensor, conductivity sensor, pH sensor, capacitive sensor and/or an antenna, in particular a microwave antenna and/or an optical detector and/or a sound transducer include.
  • the field device 10 can also be a thermocouple, which has a casing made of the stainless steel product according to the invention as a housing.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the field device according to the invention.
  • the field device shown is a magnetic-inductive flow measuring probe 30, which is arranged in contact with the medium in a side opening of a pipeline and which is set up to determine the flow rate of the flowing medium.
  • the magnetic-inductive flow measuring probe 30 comprises a medium-contacting measuring head 16, in which the magnetic field-generating device 38 is arranged.
  • the magnetic field generating device 38 comprises exactly one coil 33, a coil core 34 and a field guidance device.
  • an electrically insulating front body 31 is arranged, in/on which two measuring electrodes 32 are attached.
  • the measuring head 16 is formed at least in sections from a stainless steel sheet, which has an adhesion promoter according to the invention and an enamel coating.
  • the magnetic-inductive flow measuring probe 30 is an exemplary field device which has a medium-contacting measuring head 16, which comprises the stainless steel sheet according to the invention.
  • Other field devices are known which have a measuring head in contact with the medium, which at least in sections have the stainless steel product according to the invention.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the field device according to the invention.
  • the field device shown is a vortex flowmeter 40.
  • Generic vortex flowmeter 40 is described, for example, in the flow manual, 4th edition 2003, ISBN 3-9520220-3-9, p. 103 ff. or in EP1556670A1.
  • Generic vortex flow measuring devices 40 are based on the fact that vortices alternately detach themselves from both sides of a flow-around bluff body 41 in a measuring tube 42 and form a so-called Kärmän vortex street, the vortices leading to periodic pressure fluctuations, which can be detected with a vortex detector 43.
  • the shedding frequency of the vortices is essentially proportional to the flow velocity and the Strouhal number, a dimensionless key figure.
  • the vortex detector of the vortex flow measuring device 40 shown comprises a sensor vane 44, which at least partially comprises the stainless steel product according to the invention.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of the field device according to the invention.
  • the field device shown is a vibronic level measuring device 50.
  • This device is used as a level measuring device and often has an oscillating unit 51, an oscillating fork 52. But variants with a single rod or a membrane have also become known.
  • the oscillatable unit 51 is excited to mechanical vibrations by means of an electromechanical converter unit, which in turn can be provided, for example, by a piezoelectric drive or an electromagnetic drive.
  • Corresponding field devices are manufactured by the applicant in a wide variety and, in the case of level measuring devices, are sold, for example, under the names LIQUIPHANT and/or SOLIPHANT.
  • the underlying measurement principles are known from a large number of publications.
  • the excitation of the oscillatable unit 51 can be carried out using both analog and digital methods and usually takes place via an analog electrical resonant circuit.
  • the electromechanical converter unit stimulates the oscillatable unit 51 to mechanical vibrations by means of an electrical excitation signal and receives the vibrations and converts them into an electrical reception signal.
  • the electromechanical converter unit accordingly comprises either a separate drive and reception unit or a combined drive and reception unit.
  • the drive/receiving unit is part of a control loop integrated in an electronic unit, which normally adjusts the excitation signal in such a way that there is a predeterminable phase shift between the excitation signal and the received signal.
  • Reference symbol list is part of a control loop integrated in an electronic unit, which normally adjusts the excitation signal in such a

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Edelstahlprodukt (1), umfassend: - ein Edelstahlblech (2), wobei auf einer Oberfläche (3) des Edelstahlblechs (2) ein Haftvermittler (4) appliziert ist, wobei der Haftvermittler (4) eine CoCr- und/oder NiCr-Legierung umfasst, wobei auf dem Haftvermittler (4) eine Email-Beschichtung (5) appliziert ist; Weiterhin betrifft die Erfindung ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (6), ein Feldgerät (10) und ein Verfahren zur Herstellung eines Edelstahlproduktes (1).

Description

EMAIL-BESCHICHTETES EDELSTAHLPRODUKT UND HERSTELLUNGSVERFAHREN, SOWIE DURCHFLUSSMESSGERÄT
Die Erfindung betrifft ein Edelstahlprodukt, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, ein Feldgerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Edelstahlproduktes.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozess-Automatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotentialmessgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Messkomponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
Ein Feldgerät ist dabei insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Durchflussmessgeräten, Füllstandsmessgeräten, Druckmessgeräten, Temperaturmessgeräten, Grenzstandsmessgeräten und/oder Analysemessgeräten.
Durchflussmessgeräte sind insbesondere Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte.
Füllstandsmessgeräte sind insbesondere Radar-basierte Füllstandsmessgeräte, Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte, radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, induktive Füllstandsmessgeräte und/oder temperatursensitive Füllstandsmessgeräte.
Druckmessgeräte sind insbesondere Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte.
Temperaturmessgeräte sind insbesondere Messgeräte mit Thermoelementen und/oder temperaturabhängigen Widerständen.
Grenzstandsmessgeräte sind insbesondere vibronische Grenzstandsmessgeräte, Ultraschall-Grenzstandsmessgeräte und/oder kapazitive Grenzstandsmessgeräte. Analysemessgeräte sind insbesondere pH-Sensoren, Leitfähigkeitssensoren, Sauerstoff- und Aktivsauerstoffsensoren, (spektro)-photometrische Sensoren, und/oder ionenselektive Elektroden.
Magnetisch-induktive Durchflussmessvorrichtungen werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Rohrleitung eingesetzt. Dabei werden inline magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte von magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden unterschieden, die in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingesetzt werden. Ein magnetischinduktives Durchflussmessgerät weist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes auf, das ein Magnetfeld senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums erzeugt. Dafür werden üblicherweise einzelne Spulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Zudem weist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ein Messrohr auf, auf das die Vorrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes angeordnet ist. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potentialdifferenz ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung die Durchflussgeschwindigkeit und - mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts - der Volumendurchfluss ermittelt werden.
Im Gegensatz zu einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät, welches ein Messrohr zum Führen des Mediums mit angebrachter Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchdringenden Magnetfeldes und Messelektroden umfasst, werden magnetisch-induktive Durchflussmesssonden mit ihrem üblicherweise kreiszylindrischen Gehäuse in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingeführt und fluiddicht fixiert. Ein spezielles Messrohr ist nicht mehr notwendig. Die eingangs erwähnte Messelektrodenanordnung und Spulenanordnung auf der Mantelfläche des Messrohrs entfällt, und wird durch ein im Inneren des Gehäuses und in unmittelbarer Nähe zu den Messelektroden angeordnete Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ersetzt, welche so ausgestaltet ist, dass eine Symmetrieachse der Magnetfeldlinien des erzeugten Magnetfeldes die Frontfläche bzw. die Fläche zwischen den Messelektroden senkrecht schneidet. Im Stand der Technik gibt es bereits eine Vielzahl an unterschiedlichen magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden. Magnetisch-induktive Durchflussmessvorrichtungen finden vielfach Anwendung in der Prozess- und Automatisierungstechnik für Fluide ab einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 5 pS/cm. Entsprechende Durchflussmessvorrichtungen werden von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche beispielsweise unter der Bezeichnung PROMAG oder MAGPHANT vertrieben.
Der Einsatz von emaillierten Rohren und Rohrleitungen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie und in der Trinkwasserversorgung sind bereits bekannt. In der chemischen und pharmazeutischen Industrie werden Rohrleitungen für eine ausreichende chemisch beständige Korrosionsschutzschicht mehrschichtig mit Email beschichtet. Der Werkstoff der Rohrleitungen ist üblicherweise ein Kohlenstoffstahl wie P 235 G1 TH. Für die Trinkwasserversorgung werden Rohrleitungen aus Gusseisen verwendet, die im Innern mit nur einer Schicht Email überzogen sind. Eine Haftung zwischen der Email-Beschichtung und dem Kohlenstoffstahl bzw. dem Gusseisen ist meistens sehr gut. Beim Einsatz von Edelstahl wird in der Regel auf eine Emaillierung verzichtet. Zum einen ist das Edelstahl selbst häufig ausreichend korrosionsbeständig und zum anderen ist die Haftung zwischen Edelstahl und Email sehr schlecht und für die meisten Anwendungen nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diesem Problem Abhilfe zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Edelstahlprodukt nach Anspruch 1 , das magnetischinduktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 10, das Feldgerät nach Anspruch 11 und das Verfahren nach Anspruch 15.
Das erfindungsgemäße Edelstahlprodukt umfasst:
- ein Edelstahlblech, wobei auf einer Oberfläche des Edelstahlblechs ein Haftvermittler appliziert ist, wobei der Haftvermittler eine Ni-Legierung, insbesondere NiCr-Legierung, und/oder Co-Legierung, insbesondere CoCr-Legierung, umfasst, wobei auf dem Haftvermittler eine Email-Beschichtung appliziert ist.
Der Begriff Edelstahl unterliegt der EN 10020 und ist eine Bezeichnung für legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad. Eine Anforderung wäre zum Beispiel, dass der Schwefel- und Phosphorgehalt einen Massenanteil von 0,025 % nicht überschreiten darf.
Als Haftvermittler im Sinne der Patentanmeldung ist eine Zwischenschicht zu verstehen, die dafür sorgt, dass die Haftung der auf die Zwischenschicht aufgebrachte zweite Beschichtung verbessert wird. Der Haftvermittler ist häufig viel dünner als die haftbar zu machende zweite Beschichtung, in dem Fall die Email-Beschichtung.
Email bezeichnet eine Masse anorganischer Zusammensetzung, meist aus Silikaten und Oxiden bestehend, die durch Schmelzen, Fritten oder Sintern (was einen kurz vor dem Zusammenschmelzen abgebrochenen Schmelzvorgang bedeutet) in meist glasig erstarrter Form hergestellt wird. Diese Masse wird, manchmal mit Zusätzen, in der Regel in einer oder mehreren Schichten auf ein Trägermaterial aufgebracht und bei hohen Temperaturen und kurzer Brenndauer geschmolzen, wobei meist ein Überzug des Trägermaterials angestrebt wird, (siehe Email: Wikipedia, 20.04.2022 [online] https://de.wikipedia.org/wiki/Email [20.05.2022]).
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Haftvermittler eine nominelle Schichtdicke dHaft aufweist, wobei für die Schichtdicke dHaft gilt, dass 10 < dHaft < 500 pm, insbesondere 30 < dHaft < 300 pm und bevorzugt 75 < dHaft < 200 pm ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Haftvermittler einen Cr-Anteil von mindestens 10 Masseprozent, insbesondere mindestens 15 und maximal 45 Masseprozent, insbesondere maximal 40 Masseprozent aufweist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Haftvermittler einen Ni-Anteil von mindestens 30 Masseprozent, insbesondere mindestens 40 Masseprozent und maximal 80 Masseprozent, insbesondere maximal 75 Masseprozent aufweist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Haftvermittler einen Co-Anteil von mindestens 30 Masseprozent, insbesondere mindestens 40 Masseprozent und maximal 80 Masseprozent, insbesondere maximal 75 Masseprozent aufweist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Email-Beschichtung eine nominelle Schichtdicke dEmail aufweist, wobei für die Schichtdicke dEmail gilt, dass 0,1 < dEmail < 3 mm insbesondere 0,5 < dEmail < 2,5 m und bevorzugt 1 < dEmail < 2,2 mm ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Email-Beschichtung die Anforderung der ISO 28721-1 (2019-09), insbesondere hinsichtlich der Schichtdicke erfüllt. Die ISO 28721-1 legt die Qualitätsanforderungen an in verfahrenstechnischen Anlagen eingesetzten Apparaten, Apparateteilen sowie Einbau- und Zubehörteilen aus emailliertem Stahl (einschließlich teilkristallisierten Emailschichten) und Stahlguss fest.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Haftvermittler mittels eines thermischen Spritzverfahrens (DIN EN 657), eines Pulverbeschichtungsverfahrens oder eines Kaltgasspritzverfahrens aufgebracht ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Oberfläche einen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 aufweist, für den gilt, dass Ra > 1 pm, insbesondere Ra > 5 pm und bevorzugt Ra > 10 pm ist.
Der Mittenrauwert ist ein Maß für die Rauheit einer Oberfläche, welche die Unebenheit einer Oberflächenhöhe beschreibt. Der Mitterauwert gibt den mittleren Abstand eines Messpunktes zur Mittelinie einer Bezugsstrecke. Die Rauheit auf der Fläche ist in der EN ISO 25178 (2020) genormt.
Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums umfasst:
- ein Messrohr zum Führen eines Mediums, wobei das Messrohr zumindest abschnittsweise ein Edelstahlprodukt nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche umfasst, wobei die Email-Beschichtung elektrisch isolierend ausgebildet ist,
- eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchdringenden Magnetfeldes; und
- eine Vorrichtung zum Abgreifen einer im Medium induzierten Messspannung.
Durch die Verwendung von elektrisch leitfähigen Messrohren ist es essentiell deren Kontakt mit dem leitfähigen Medium durch einen sogenannten Liner zu unterbinden. Der Liner ist ein elektrisch isolierender Körper, welcher die Innenseite des Messrohres und teilweise auch Bereiche des Anschlusskörpers (z.B. Flansch) bedeckt. Die Verwendung von Email als Liner ist bereits aus der EP 60 87 93 A2 und DE 19 705 436 A1 bekannt. Die Verwendung von Email als Liner in Verbindung mit Messrohren, die aus Edelstahlblech gebildet sind bzw. Edelstahlblech umfassen ist jedoch noch nicht bekannt.
Die Verwendung von Inconel Rohren für MID Anwendungen ist ebenfalls bekannt. Als Beispiel ist da die US3750468A zu nennen. Nachteilig an der Verwendung von Inconel Rohren ist die magnetische Eigenschaft von Nickel. Die lässt sich zwar durch Vermengung mit Chrom und Kohlenstoff reduzieren, jedoch hängt die Reduktion auch von der Einsatztemperatur des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes ab. Erfindungsgemäß werden keine Inconel Rohre eingesetzt, sondern eine CoCr- und/oder NiCr-Legierung als dünne Schicht zwischen Edelstahlblech und Email-Beschichtung vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Feldgerät zum Ermitteln einer Messgröße eines Mediums umfasst:
- ein, insbesondere mediumsberührendes Bauteil, wobei das Bauteil zumindest abschnittsweise ein erfindungsgemäßes Edelstahlprodukt umfasst; und
- eine Vorrichtung zum Ermitteln der Messgröße eines Mediums.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Bauteil eine schwingfähige Einheit, insbesondere eine Schwinggabel, oder eine Vortex-Sensorfahne umfasst.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Bauteil ein Gehäuse und/oder einen Messkopf umfasst.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Bauteil ein Messrohr umfasst.
Das erfindungsgemäß Verfahren zur Herstellung eines Edelstahlproduktes, insbesondere des erfindungsgemäßen Edelstahlproduktes umfasst die Verfahrensschritte:
- Applizieren eines Haftvermittlers auf eine Oberfläche eines Edelstahlblechs, wobei der Haftvermittler eine CoCr- und/oder NiCr-Legierung umfasst; und
- Applizieren einer Email-Beschichtung auf den Haftvermittler.
Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausgestaltung sieht den zusätzlichen Verfahrensschritt vor:
- Aufrauen der Oberfläche des Edelstahlblechs derart, dass diese einen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 aufweist, für den gilt, dass Ra > 1 pm, insbesondere Ra > 5 pm und bevorzugt Ra > 10 pm ist.
Das Aufrauen der Oberfläche erfolgt dabei vor dem Applizieren des Haftvermittlers. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Edelstahlproduktes;
Fig. 2: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;
Fig. 3: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes;
Fig. 4: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes;
Fig. 5: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes; und
Fig. 6: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Edelstahlproduktes 1. Das Edelstahlprodukt 1 umfasst ein Edelstahlblech 2 nach EN 10027. Das Edelstahlblech 2 kann flach oder gebogen ausgebildet sein. Ein geeignetes Edelstahlblech 2 weist beispielsweise eine Werkstoffnummer 1 .4003, 1 .4006, 1 .4016, 1.4021 , 1.4104, 1.4301 , 1.4305, 1.4306, 1.4307, 1.4452, 1.4462 oder 1 .4429 auf. Das Edelstahlblech 2 weist eine Oberfläche 3 mit einem Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 auf, für den gilt, dass Ra > 1 pm, insbesondere Ra > 5 pm und bevorzugt Ra > 10 pm ist. Durch die Anpassung der Rauigkeit der Oberfläche 3 des Edelstahlproduktes kann die Haftung der Email verbessert werden. Die Rauigkeit ergibt sich aus dem Herstellverfahren des Edelstahlbleches (z.B. Warm- oder Kaltwalzen) oder kann durch ein zusätzliches Aufrauverfahren, wie Schleifen oder Sandstrahlen eingestellt werden.
Auf der Oberfläche 3 des Edelstahlblechs 2 ist ein Haftvermittler 4 appliziert. Dieser dient dazu, die Haftung einer Email-Beschichtung 5 auf dem Edelstahlblech 2 zu verbessern. Der Haftvermittler 4 umfasst eine NiCr-Legierung. Erfindungsgemäß kann der Haftvermittler 4 zusätzlich oder alternativ eine CoCr-Legierung umfassen. Der Haftvermittler 4 ist mittels eines thermischen Spritzverfahrens auf die Oberfläche 3 aufgebracht. Das umfasst Plasmaspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, Vakuumplasmaspritzen oder Flammspritzen. Alternativ kann der Haftvermittler 4 auch mittels eines Pulverbeschichtungsverfahrens oder eines Kaltgasspritzverfahrens aufgebracht sein. Weniger geeignet ist ein galvanisches oder ein vakuumbasierendes Beschichtungsverfahren, wie physikalische Gasphasenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung. Der Haftvermittler 4 weist eine nominelle Schichtdicke dHaft auf, für die gilt, dass 10 < dHaft < 500 pm, insbesondere 30 < dHaft < 300 pm und bevorzugt 75 < dHaft < 200 pm ist. Auf dem Haftvermittler 4 ist die Email-Beschichtung 5 derart appliziert, dass sich eine im Wesentlichen kontinuierliche Beschichtung ausbildet, welche den Haftvermittler 4 zumindest abschnittsweise vollständig bedeckt. Dafür eignet sich ebenfalls eins der zuvor genannten thermischen Spritzverfahren. Alternativ kann die Email-Beschichtung 5 auch mittels eines Pulverbeschichtungsverfahrens oder eines Kaltgasspritzverfahrens aufgebracht sein. Die Email-Beschichtung 5 weist eine nominelle Schichtdicke dEmail auf, für die gilt, dass 0,1 < dEmaii < 3 mm, insbesondere 0,5 < dEmail < 2,5 mm und bevorzugt 1 < dEmaii < 2,2 mm ist.
Für den Einsatz des Edelstahlproduktes 1 in verfahrenstechnischen Anlagen ist die Email-Beschichtung 5 derart ausgebildet, dass die Anforderung der ISO 28721-1 (2019- 09), insbesondere hinsichtlich der Schichtdicke erfüllt sind.
Der Haftvermittler 4 weist einen Cr-Anteil von mindestens 10 Masseprozent, insbesondere mindestens 15 und maximal 45 Masseprozent, insbesondere maximal 40 Masseprozent auf.
Weiterhin weist der Haftvermittler 4 einen Ni-Anteil von mindestens 35 Masseprozent, insbesondere mindestens 45 Masseprozent und maximal 80 Masseprozent, insbesondere maximal 75 Masseprozent auf.
Alternativ kann der Cr-Anteil durch einen Co-Anteil von mindestens 40 Masseprozent, insbesondere mindestens 50 Masseprozent und maximal 80 Masseprozent, insbesondere maximal 75 Masseprozent ersetzt sein.
Beispiele für geeignete NiCr-Legierungen sind Inconel 718 und Inconel 625. Der dem Begriff Inconel handelt es sich um einen Markenname der Special Metals Corporation. Inconel bezieht sich auf eine Superlegierung, die überwiegend Nickel enthält. Zusätzlich kann die Superlegierung auch einige andere Metalle wie Magnesium, Eisen und Titan enthalten.
Beispiele für geeignete CoCr-Legierung sind Alloy 188 (z.B. HAYNES 188) und Alloy L 605 (z.B. HAYNES 25). Zusätzlich kann die Legierung auch einige andere Metalle wie Nickel, Magnesium, Eisen und Silizium enthalten.
Der Haftvermittler 4 ist vorzugsweise so gewählt, dass sein thermischer Ausdehnungskoeffizient größer/gleich als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Edelstahlblechs und kleiner/gleich als der thermische Ausdehnungskoeffizienz der Email- Beschichtung 5 ist.
Fig. 2 zeigt ein Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 6. Das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 6 zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums umfasst ein Messrohr 7 zum Führen des fließ- und leitfähigen Mediums. Das Messrohr 7 umfasst zumindest abschnittsweise ein erfindungsgemäßes Edelstahlprodukt 1 . Dafür ist ein Edelstahlrohr (Trägerrohr) - welches z.B. zumindest abschnittsweise aus einem gebogenen Edelstahlblech gebildet ist - an einer inneren Mantelfläche mit dem erfindungsgemäßen Haftvermittler (nicht abgebildet) und der Email-Beschichtung 5 (siehe Fig. 1) versehen. Die Email-Beschichtung 5 bildet den bei einem metallischen Trägerrohr notwendigen Liner. Weiterhin ist die Email-Beschichtung 5 elektrisch isolierend ausgebildet, um somit ein Ableiten der aufgetrennten Ladungen im Medium an dem elektrisch leitfähigen Trägerrohr bzw. Edelstahlrohr zu verhindern. Das Messrohr 7 umfasst zudem an beiden Stirnseiten des Trägerrohres jeweils eine Anschlussvorrichtung. Bei der abgebildeten Anschlussvorrichtung handelt es sich um einen Flansch 17. Es sind jedoch auch eine Vielzahl an alternativen Anschlussvorrichtungen bekannt. An einer äußeren Mantelfläche des Messrohres 7 ist eine magnetfelderzeugende Vorrichtung 8 zum Erzeugen eines das Messrohr 7 durchdringenden Magnetfeldes angeordnet. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 8 kann eine einzelne Spule 18, ein Spulensystem aus mehreren Spulen 18 oder mindestens einen Permanentmagneten umfassen. Weiterhin kann die magnetfelderzeugende Vorrichtung 8 Bauteile zum Führen des Magnetfeldes umfassen. So kann die Spule bzw. können die Spulen jeweils einen Spulenkern umfassen. Sind mindestens zwei Spulen mit jeweils einem Spulenkern vorgesehen, so können die Spulenkerne über Feldführungsbleche miteinander verbunden sein. Weiterhin ist eine Vorrichtung 9 zum Abgreifen einer im Medium induzierten Messspannung vorgesehen. Die Vorrichtung 9 zum Abgreifen der im Medium induzierten Messspannung umfasst mindestens eine Messelektrode. Diese ist mediumsberührend in einer Öffnung im Messrohr 7 angeordnet. In der Regel sind mindestens zwei diametral angeordnete Messelektroden vorgesehen, welche derart an dem Messrohr angeordnet sind, dass sich eine die beiden Messelektroden schneidende Messelektrodenachse und eine Hauptfeldachse des erzeugten Magnetfeldes senkrecht schneiden. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 8 ist mit einer Elektronikeinheit verbunden. Diese umfasst eine Betriebsschaltung 19 zum Betreiben der magnetfelderzeugende Vorrichtung 8 mit einem Treibersignal. Weiterhin umfasst die Elektronikeinheit eine Messschaltung 20, die dazu eingerichtet ist eine an der Vorrichtung 9 anliegende Messspannung zu ermitteln. Die Elektronikeinheit ist dazu eingerichtet, die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße in Abhängigkeit der gemessenen Messspannung zu ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich kann ein zumindest abschnittsweise aus Edelstahl gebildetes Gehäuse vorgesehen sein (nicht abgebildet), welches die magnetfelderzeugende Vorrichtung 8 und das Messrohr 7 in einem Querschnitt durch das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 6 umschließt und welches erfindungsgemäß den Haftvermittler und die Email-Beschichtung gemäß Fig. 1 aufweist. Bei dem abgebildeten magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät 6 handelt es sich um ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Feldgerät, dessen mediumsberührendes Bauteil einem Messrohr 7 entspricht, welches zumindest abschnittsweise das erfindungsgemäße Edelstahlprodukt 1 umfasst.
Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes 10. Das Feldgerät 10 zum Ermitteln einer Messgröße eines insbesondere fließfähigen Mediums umfasst ein, insbesondere mediumsberührendes Bauteil 11 , welches zumindest abschnittsweise ein erfindungsgemäßes Edelstahlprodukt umfasst. Bei dem abgebildeten Bauteil 11 handelt es sich um ein Gehäuse 15 zum Unterbringen einer Elektronikeinheit 21 und/oder einer Vorrichtung 12 zum Ermitteln der Messgröße eines Mediums. Die Vorrichtung 12 zum Ermitteln der Messgröße des Mediums kann mindestens einen Sensor, insbesondere einen Temperatursensor, Schwingungssensor, Drucksensor, Leitfähigkeitssensor, pH- Sensor, kapazitiven Sensor und/oder eine Antenne, insbesondere eine Mikrowellenantenne und/oder einen optischen Detektor und/oder einen Schallwandler umfassen. Bei dem Feldgerät 10 kann es sich auch um ein Thermoelement handeln, welches als Gehäuse eine Umhüllung aus dem erfindungsgemäßen Edelstahlprodukt aufweist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes. Bei dem abgebildeten Feldgerät handelt es sich um eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 30, welche mediumsberührend in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung angeordnet wird und welche dazu eingerichtet ist, die Durchflussgeschwindigkeit des fließenden Mediums zu bestimmen. Die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 30 umfasst einen mediumsberührenden Messkopf 16, in welchem die magnetfelderzeugende Vorrichtung 38 angeordnet ist. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 38 umfasst genau eine Spule 33, einen Spulenkern 34 und eine Feldführungsvorrichtung. In einem Frontabschnitt des Messkopfes 16, ist ein elektrisch isolierender Frontkörper 31 angeordnet, in/an dem zwei Messelektroden 32 angebracht sind.
Der Messkopf 16 ist zumindest abschnittsweise aus einem Edelstahlblech gebildet, welches einen erfindungsgemäßen Haftvermittler und Email-Beschichtung aufweist. Die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 30 ist ein beispielhaftes Feldgerät, welches einen mediumsberührenden Messkopf 16 aufweist, welcher das erfindungsgemäße Edelstahlblech umfasst. Es sind weitere Feldgeräte bekannt, die einen mediumsberührenden Messkopf aufweisen, welcher zumindest abschnittsweise das erfindungsgemäße Edelstahlprodukt aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes. Bei dem abgebildeten Feldgerät handelt es sich um ein Vortex-Durchflussmessgerät 40. Ein gattungsgemäßes Vortex-Durchflussmessgeräte 40 ist beispielsweise im Durchfluss- Handbuch, 4. Auflage 2003, ISBN 3-9520220-3-9, S. 103 ff. oder in der EP1556670A1 beschrieben. Gattungsgemäße Vortex-Durchflussmessgeräte 40 beruhen darauf, dass Wirbel sich alternierend von beiden Seiten eines umströmten Staukörpers 41 in einer Messrohr 42 ablösen und eine so genannte Kärmänsche Wirbelstraße bilden, wobei die Wirbel zu periodischen Druckschwankungen führen, die mit einem Wirbeldetektor 43 zu erfassen sind. Die Ablösefrequenz der Wirbel ist für eine konkrete Messanordnung im Wesentlichen proportional zur Durchflussgeschwindigkeit und zur Strouhalzahl, einer dimensionslosen Kennzahl. Durch Ermitteln der Wirbelfrequenz kann also in einfacher Weise die Durchflussgeschwindigkeit bzw. die Volumendurchflussrate ermittelt werden. Der Wirbeldetektor des abgebildeten Vortex-Durchflussmessgerätes 40 umfasst eine Sensorfahne 44, welche zumindest abschnittsweise das erfindungsgemäße Edelstahlprodukt umfasst.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes. Bei dem abgebildeten Feldgerät handelt es sich um ein vibronisches Grenzstandsmessgerät 50. Diese Vorrichtung wird als Füllstandsmessgerät eingesetzt und weist häufig als schwingfähige Einheit 51 eine Schwinggabel 52 auf. Aber auch Varianten mit einem Einstab oder einer Membran sind bekannt geworden. Die schwingfähige Einheit 51 wird im Betrieb mittels einer elektromechanischen Wandlereinheit zu mechanischen Schwingungen angeregt, welche wiederum beispielsweise durch einen piezoelektrischen Antrieb oder einen elektromagnetischen Antrieb gegeben sein kann. Es versteht sich von selbst, dass es neben den genannten Beispielen auch weitere Möglichkeiten gibt, welche ebenfalls unter die vorliegende Erfindung fallen.
Entsprechende Feldgeräte werden von der Anmelderin in großer Vielfalt hergestellt und im Falle von Füllstandsmessgeräten beispielsweise unter der Bezeichnung LIQUIPHANT und/oder SOLIPHANT vertrieben. Die zugrundeliegenden Messprinzipien sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt. Die Anregung der schwingfähigen Einheit 51 kann sowohl mittels analoger als auch digitaler Verfahren durchgeführt werden und erfolgt zumeist über einen analogen elektrischen Schwingkreis. Die elektromechanische Wandlereinheit regt die schwingfähige Einheit 51 mittels eines elektrischen Anregesignals zu mechanischen Schwingungen an und empfängt die Schwingungen und wandelt sie in ein elektrisches Empfangssignal um. Die elektromechanische Wandlereinheit umfasst entsprechend entweder eine separate Antriebs- und Empfangseinheit oder eine kombinierte Antriebs-ZEmpfangseinheit. Dabei ist die Antriebs-ZEmpfangseinheit Teil eines in einer Elektronikeinheit integrierten Regelkreises, welcher das Anregesignal im Normalfall derart einstellt, dass zwischen dem Anregesignal und Empfangssignal eine vorgebbare Phasenverschiebung vorliegt. Bezugszeichenliste
Edelstahlprodukt 1
Edelstahlblech 2
Oberfläche des Edelstahlproduktes 3
Haftvermittler 4
Email-Beschichtung 5 magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 6
Messrohr 7 magnetfelderzeugende Vorrichtung 8
Vorrichtung zum Abgreifen einer im Medium induzierten Messspannung 9
Feldgerät 10
Bauteil 11
Vorrichtung zum Ermitteln der Messgröße eines Mediums 12
Schwinggabel 13
Vortex-Paddel 14
Gehäuse 15
Messkopf 16
Flansch 17
Spule 18
Betriebsschaltung 19
Messschaltung 20
Elektronikeinheit 21 magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 30
Frontkörper 31
Messelektrode 32
Spule 33
Spulenkern 34 magnetfelderzeugende Vorrichtung 38
Vortex-Durchflussmessgeräte 40
Staukörper 41
Messrohr 42
Wirbeldetektor 43
Sensorfahne 44 vibronisches Grenzstandsmessgeräte 50 schwingfähige Einheit 51
Schwinggabel 52

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Edelstahlprodukt (1), umfassend:
- ein Edelstahlblech (2), wobei auf einer Oberfläche (3) des Edelstahlblechs (2) ein Haftvermittler (4) appliziert ist, wobei der Haftvermittler (4) eine Ni-Legierung, insbesondere eine NiCr-Legierung, und/oder eine Co-Legierung, insbesondere eine CoCr-Legierung, umfasst, wobei auf dem Haftvermittler (4) eine Email-Beschichtung (5) appliziert ist.
2. Edelstahlprodukt (1) nach Anspruch 1 , wobei der Haftvermittler (4) eine nominelle Schichtdicke dHaft aufweist, wobei für die Schichtdicke dHaft gilt, dass 10 < dHaft < 500 pm, insbesondere 30 < dHaft < 300 pm und bevorzugt 75 < dHaft < 200 pm ist.
3. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Haftvermittler (4) einen Cr-Anteil von mindestens 10 Masseprozent, insbesondere mindestens 15 und maximal 45 Masseprozent, insbesondere maximal 40 Masseprozent aufweist.
4. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Haftvermittler (4) einen Ni-Anteil von mindestens 35 Masseprozent, insbesondere mindestens 45 Masseprozent und maximal 80 Masseprozent, insbesondere maximal 75 Masseprozent aufweist.
5. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Haftvermittler (4) einen Co-Anteil von mindestens 40 Masseprozent, insbesondere mindestens 50 Masseprozent und maximal 80 Masseprozent, insbesondere maximal 75 Masseprozent aufweist.
6. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Email-Beschichtung (5) eine nominelle Schichtdicke dEmail aufweist, wobei für die Schichtdicke dEmaii gilt, dass 0,1 < dEmail < 3 mm insbesondere 0,5 < dEmail < 2,5 m und bevorzugt 1 < dEmail < 2,2 mm ist.
7. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Email-Beschichtung (5) die Anforderung der ISO 28721-1 (2019-09), insbesondere hinsichtlich der Schichtdicke erfüllt.
8. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Haftvermittler (4) mittels eines thermischen Spritzverfahrens, eines Pulverbeschichtungsverfahrens oder eines Kaltgasspritzverfahrens aufgebracht ist.
9. Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberfläche (3) einen Mittenrauwert Ra nach DIN EN ISO 4287:2010 aufweist, für den gilt, dass /?a > 1 pm, insbesondere Ra > 5 pm und bevorzugt Ra > 10 pm ist.
10. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (6) zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums, umfassend:
- ein Messrohr (7) zum Führen eines Mediums, wobei das Messrohr (7) zumindest abschnittsweise ein Edelstahlprodukt (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche umfasst, wobei die Email-Beschichtung (5) elektrisch isolierend ausgebildet ist, - eine magnetfelderzeugende Vorrichtung (8) zum Erzeugen eines das Messrohr (7) durchdringenden Magnetfeldes; und
- eine Vorrichtung (9) zum Abgreifen einer im Medium induzierten Messspannung.
11 . Feldgerät (10) zum Ermitteln einer Messgröße eines Mediums, umfassend:
- ein, insbesondere mediumsberührendes Bauteil (11), wobei das Bauteil (11) zumindest abschnittsweise ein Edelstahlprodukt (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst; und
- eine Vorrichtung (12) zum Ermitteln der Messgröße eines Mediums.
12. Feldgerät (10) nach Anspruch 11 , wobei das Bauteil (11) eine schwingfähige Einheit, insbesondere eine Schwinggabel (13), oder eine Vortex-Sensorfahne (14) umfasst.
13. Feldgerät (10) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Bauteil (11) ein Gehäuse (15) und/oder einen Messkopf (16) umfasst.
14. Feldgerät (10) nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Bauteil (11) ein Messrohr (7) umfasst.
15. Verfahren zur Herstellung eines Edelstahlproduktes (1), insbesondere eines Edelstahlproduktes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Verfahrensschritte:
- Applizieren eines Haftvermittlers (4) auf eine Oberfläche (3) eines Edelstahlblechs (2), wobei der Haftvermittler (4) eine CoCr- und/oder NiCr-Legierung umfasst; und
- Applizieren einer Email-Beschichtung (5) auf den Haftvermittler (4).
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