ES2260435T3 - Procedimiento de fabricacion de un elemento de dispositivo quimico que comprende una pieza soporte de metal y un revestimiento metalico anticorrosivo. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de un elemento de dispositivo quimico que comprende una pieza soporte de metal y un revestimiento metalico anticorrosivo.Info
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un elemento de dispositivo químico (100) que comprende por lo menos una primera y una segunda piezas de ensamblaje revestidas (111, 112), comprendiendo cada una de dichas piezas de ensamblaje revestidas una pieza de soporte de metal (21, 22) y por lo menos un revestimiento metálico anticorrosivo (31, 32), estando dicho procedimiento caracterizado porque comprende las etapas sucesivas siguientes: ¿ la fabricación de piezas de ensamblaje revestidas intermedias (101, 102) según un procedimiento que incluye una operación de soldadura que comprende: - la formación de un ensamblaje inicial (51, 52) que comprende una pieza de soporte (21, 22), un revestimiento anticorrosivo (31, 32) y por lo menos un material de soldadura (41, 42) entre la pieza de soporte y el revestimiento; - la introducción del ensamblaje inicial (51, 52) en una cámara de soldadura con atmósfera controlada (10); - la formación de una atmósfera controlada en dicha cámara (10); - el calentamiento de dicho conjunto (51, 52) hasta una temperatura por lo menos igual a la temperatura de soldadura de dicho material de soldadura (41, 42), de manera que se fije mediante soldadura el revestimiento anticorrosivo (31, 32) en la pieza de soporte (21, 22); ¿ la conformación de dichas piezas revestidas intermedias (101, 102) de manera que se obtengan dichas piezas de ensamblaje revestidas (111, 112); ¿ el ensamblaje de las piezas de ensamblaje revestidas (111, 112) de manera que se obtenga dicho elemento de dispositivo químico (100).
Description
Procedimiento de fabricación de un elemento de
dispositivo químico que comprende una pieza soporte de metal y un
revestimiento metálico anticorrosivo.
La invención se refiere a los dispositivos de
manipulación, de almacenamiento y de tratamiento de productos
químicos destinados a las industrias químicas. Se refiere en
particular a los mezcladores, los dispositivos de tratamiento y los
dispositivos de encaminamiento aptos para manipular productos
altamente corrosivos, tales como ácidos o bases concentradas. En la
presente solicitud, la expresión "elemento de dispositivo
químico" designa especialmente, de manera colectiva, los recintos
de almacenamiento, los depósitos, los intercambiadores de calor, los
reactores, los mezcladores, los dispositivos de tratamiento y los
dispositivos de encaminamiento.
La invención se refiere más específicamente a un
procedimiento de fabricación de productos chapados, como pueden ser
unos elementos de dispositivos químicos o unas piezas de ensamblaje
destinadas a la fabricación de elementos de dispositivos químicos,
que comprenden por lo menos una pieza de soporte de metal y un
revestimiento metálico anticorrosivo.
Las industrias químicas utilizan numerosos
elementos de dispositivo químico que son susceptibles de manipular,
almacenar y/o tratar productos químicos altamente corrosivos y que
por consiguiente deben ser aptos para resistir el ataque de estos
últimos.
Con el fin de garantizar un buen comportamiento
a la corrosión, los elementos de dispositivo químico comprenden la
mayor parte de las veces unas piezas de soporte de acero y un
revestimiento metálico anticorrosivo con una base de metales
denominados "nobles", como puede ser el titanio, el tántalo, el
zirconio, una aleación con base de níquel o el acero inoxidable. Los
elementos de dispositivo químico pueden ser fabricados mediante
ensamblaje de piezas de ensamblaje, como pueden ser unas placas,
previamente revestidas de un revestimiento metálico anticorrosivo.
El revestimiento anticorrosivo puede estar fijado a la pieza de
soporte de diferentes maneras, como puede ser mediante moleteado,
explosión ("explosion clad"), calandrado en caliente o simple
recubrimiento sin juntura entre la placa y el revestimiento
anticorrosivo.
Ciertas aplicaciones, como pueden ser los
dispositivos en condición de baja presión interna, requieren una
unión fuerte entre la pieza de soporte de metal y el revestimiento
anticorrosivo, es decir una unión que presenta una gran resistencia
al arranque, de manera que se evite la separación entre éstos que
podría, por ejemplo, conducir a un desmoronamiento
("collapsing" en inglés) del revestimiento anticorrosivo. El
moleteado, la "explosion clad" y el calandrado permiten obtener
unas uniones soporte/revestimiento muy fuertes pero estas técnicas
no pueden ser utilizadas cuando el grosor del revestimiento
anticorrosivo es inferior a 0,7 mm.
La soldadura permite obtener unas uniones
soporte/revestimiento muy fuertes y reducir el grosor del
revestimiento. La soldadura introduce en cambio unas dificultades
suplementarias. En particular, la diferencia de coeficiente de
dilatación térmica entre el material de base y el material de
revestimiento (por ejemplo, el coeficiente de dilatación del acero
es alrededor de dos veces más elevado que el del tántalo) conduce a
la formación de tensiones mecánicas. Estas tensiones debilitan y
deforman el revestimiento. Además, la operación de soldadura puede
causar la formación de compuestos intermetálicos susceptibles de
debilitar la unión entre el soporte y el revestimiento. Estas
dificultades se ven agravadas por las eventuales operaciones de
conformación de la pieza de soporte revestida, especialmente
mediante deformación plástica.
La patente US 4 291 104 de Fansteel enseña que
se han de utilizar unos revestimientos que incluyen unas
deformaciones previas llamadas "convoluciones" con el fin de
resolver los problemas de deformaciones aleatorias provocadas por
las dilataciones diferenciales entre el soporte y el revestimiento.
Esta solución no impide la formación de compuestos intermetálicos y
disminuye el área de la interfaz entre el revestimiento y el
soporte, lo cual conduce a un debilitamiento de la unión
soporte/revestimiento. Además, esta solución introduce serios
problemas durante la conformación ulterior de la pieza revestida. En
particular, es difícilmente concebible calandrar, entre unos
rodillos, unas piezas revestidas de gran dimensión cuando el
revestimiento contiene unas deformaciones. Estas deformaciones se
ven además generalmente debilitadas por el aplastamiento sufrido
durante las operaciones de
conformación.
conformación.
El solicitante ha buscado por lo tanto un método
para fijar sólidamente un revestimiento anticorrosivo de poco grosor
en una pieza de soporte de metal, que es susceptible de implantación
industrial, que permita una deformación ulterior de la pieza
revestida y que pueda aplicarse a unas piezas de grandes dimensiones
(de manera típica unas placas cuya superficie es superior a
alrededor de 1 m^{2}).
La invención tiene por objeto un procedimiento
de fabricación de un producto chapado que comprende una pieza de
soporte de metal (y preferentemente de acero) y un revestimiento
metálico anticorrosivo, caracterizado porque el revestimiento
anticorrosivo está fijado en la pieza de soporte mediante soldadura
en condición de atmósfera controlada, de manera que se establezca
una juntura mecánica entre por lo menos una parte determinada de la
pieza de soporte y por lo menos una parte determinada del
revestimiento.
El solicitante ha observado que el procedimiento
de la invención permite fijar sólidamente en una pieza metálica,
especialmente de acero, un revestimiento anticorrosivo que tenga un
grosor inferior a 1 mm, hasta incluso inferior a 0,5 mm,
eventualmente inferior o igual a 0,3 mm.
Según un primer aspecto de la invención, el
producto chapado es una pieza de ensamblaje destinada a la
fabricación de un elemento de dispositivo químico. En este aspecto
de la invención, el procedimiento de fabricación comprende:
- la fijación mediante soldadura, en una
atmósfera controlada, de un revestimiento anticorrosivo en una pieza
de soporte (o "pieza de ensamblaje bruta");
- la conformación eventual de la pieza
revestida, mediante deformación plástica, de manera que se produzca
una pieza de ensamblaje (o "pieza con forma") revestida.
Según un segundo aspecto de la invención, el
producto chapado es un elemento de dispositivo químico. En este
aspecto de la invención, el procedimiento de fabricación
comprende:
- la fijación, mediante soldadura en una
atmósfera controlada, de un revestimiento anticorrosivo en por lo
menos una primera y una segunda piezas de ensamblaje brutas;
- una conformación de dichas piezas revestidas
mediante deformación plástica;
- el ensamblaje de dichas piezas (de manera
típica mediante operaciones, entre las cuales un proceso de
soldadura) de manera que se forme dicho elemento de dispositivo
químico.
La invención es particularmente ventajosa cuando
las piezas de ensamblaje están conformadas después de haber sido
revestidas con el revestimiento anticorrosivo, es decir después de
la fijación de un revestimiento anticorrosivo en las piezas de
soporte (o "piezas de ensamblaje brutas"). Esta variante de la
invención permite especialmente simplificar la manutención, el
transporte, el almacenamiento y el tratamiento de las piezas
revestidas. Según este modo de realización ventajoso de la
invención, la superficie de las piezas de ensamblaje brutas
destinada a ser revestida es de manera típica esencialmente plana.
Dichas piezas pueden comprender unas partes que han sido previamente
conformadas mediante mecanizado, perforación, calibrado, deformación
plástica o cualquier otro medio.
En un modo de realización preferido de la
invención, se efectúa la fijación del revestimiento anticorrosivo
mediante soldadura a una temperatura inferior a alrededor de 750ºC,
y preferentemente comprendida entre 600ºC y 720ºC, en una atmósfera
controlada, que contiene preferentemente un gas inerte de manera que
se evite la oxidación del revestimiento en el transcurso de la
soldadura. El solicitante ha notado que el recurso a unas
temperaturas de soldadura suficientemente bajas permitía limitar
considerablemente la deformación de los revestimientos que son
provocadas por la operación de soldadura y que provienen de la
dilatación diferencial entre la pieza bruta y el revestimiento.
Entonces no es necesario deformar previamente el revestimiento para
compensar el efecto de la dilatación
diferencial.
diferencial.
La figura 1 ilustra de manera esquemática una
porción de producto chapado según la invención.
La figura 2 ilustra de manera esquemática un
modo de realización del procedimiento de la invención.
La figura 3 ilustra de manera esquemática el
procedimiento de fabricación de una pieza de ensamblaje, vista en
sección, según un modo de realización de la invención.
La figura 4 ilustra de manera esquemática el
procedimiento de fabricación de un elemento de dispositivo químico,
visto en sección, según un modo de realización de la invención.
La figura 5 ilustra de manera esquemática el
procedimiento de fabricación de un elemento de dispositivo químico,
visto en sección, según una variante de la invención.
Según la invención, el procedimiento de
fabricación de una pieza de ensamblaje (111, 112) destinada a la
fabricación de un elemento de dispositivo químico (100), incluyendo
dicha pieza una pieza de soporte de metal (2, 21, 22) y por lo menos
un revestimiento metálico anticorrosivo (3, 31, 32), comprende:
- la fijación de un revestimiento anticorrosivo
(3, 31, 32) en una pieza de soporte (2, 21, 22), mediante una
operación que comprende una operación de soldadura en una atmósfera
controlada;
- eventualmente, la conformación de la pieza
revestida (101, 102), mediante deformación plástica, de manera que
se produzca una pieza de ensamblaje (o "pieza con forma")
revestida (111, 112).
Según un modo de realización preferido de la
invención, el procedimiento de fabricación de un elemento de
dispositivo químico (100) comprende:
- la producción de por lo menos una primera
(101) y una segunda (102) piezas de ensamblaje revestidas
intermedias según el procedimiento de la invención;
- la conformación de las piezas revestidas
intermedias (101, 102) mediante deformación plástica, de manera que
se produzcan unas piezas de ensamblaje revestidas (111, 112) que
tengan una forma determinada;
- la producción de un elemento de dispositivo
químico (100) mediante ensamblaje de las piezas de ensamblaje
revestidas (111, 112).
Más precisamente, en este modo de realización,
el procedimiento de fabricación de un elemento de dispositivo
químico (100) que comprende por lo menos una primera y una segunda
piezas de ensamblaje revestidas (111, 112), comprendiendo cada una
de dichas piezas de ensamblaje revestidas una pieza de soporte de
metal (21, 22) y por lo menos un revestimiento metálico
anticorrosivo (31, 32), comprende:
- el suministro de por lo menos una primera (21)
y una segunda (22) piezas de soporte;
- la fijación de un revestimiento anticorrosivo
(31, 32) en cada una de dichas piezas de soporte (21, 22), mediante
un procedimiento que comprende una operación de soldadura en una
atmósfera controlada y que utiliza por lo menos un material de
soldadura (41, 42), de manera que se produzcan unas piezas
revestidas intermedias (101, 102);
- la conformación de las piezas revestidas
intermedias (101, 102) mediante deformación plástica, de manera que
se produzcan unas piezas de ensamblaje revestidas (111, 112) que
tengan una forma determinada;
- el ensamblaje de las piezas de ensamblaje
revestidas (111, 112), de manera típica mediante unas operaciones,
entre las cuales un proceso de soldadura, de manera que se obtenga
dicho elemento de dispositivo químico
(100).
(100).
La atmósfera controlada en dicha cámara (10)
está preferentemente constituida esencialmente por gas inerte. La
atmósfera de gas inerte está preferentemente a una presión P
determinada. Esta atmósfera está formada de manera típica mediante
evacuación de la atmósfera inicial de la cámara (de manera típica
hasta una presión residual comprendida entre 0,1 y 1 Pa
aproximadamente) e introducción de dicho gas inerte hasta alcanzar
una presión P determinada. Esta operación de purgado puede ser
repetida más de una vez. El gas inerte puede ser un gas raro (de
manera típica argón o helio) o nitrógeno, o una mezcla de éstos. La
presión de gas inerte en la cámara (10) está comprendida de manera
típica entre 10^{2} y 10^{5} Pa (es decir entre 1 mbar y 1 bar)
aproximadamente. Una presión P baja permite limitar el impacto
desfavorable de los cuerpos reactivos (como puede ser el agua o el
oxígeno) eventualmente presentes en los gases inertes
industriales.
La conformación de las piezas revestidas (101,
102) mediante deformación plástica se realiza de manera típica
mediante aplanado o calandrado.
En un modo de realización preferido de la
invención, dicha operación de soldadura comprende de manera
típica:
- la interposición de por lo menos un material
de soldadura (4, 41, 42) entre una pieza de soporte de metal (2, 21,
22) y un revestimiento anticorrosivo (3, 31, 32), de manera que se
forme un ensamblaje inicial (5, 51, 52);
- eventualmente, la aplicación de una presión de
chapeado en dicho ensamblaje inicial (5, 51, 52);
- la introducción del ensamblaje inicial (5, 51,
52) en una cámara con atmósfera controlada (10) provista de por lo
menos un medio de calefacción (11), como puede ser una
resistencia;
- la formación de una atmósfera de gas inerte en
dicha cámara (10) (y más particularmente cerca de dicho
ensamblaje);
- el calentamiento de dicho conjunto (5, 51, 52)
hasta una temperatura por lo menos igual a la temperatura de
soldadura de dicho material de soldadura (4, 41, 42).
La interposición del material de soldadura (4,
41, 42) entre la pieza de soporte (2, 21, 22) y el revestimiento
anticorrosivo (3, 31, 32) puede hacerse en dos etapas. En
particular, la interposición puede comprender:
- el depósito del material de soldadura (4, 41,
42) en la pieza de soporte (2, 21, 22), en ángulo recto con la
superficie denominada "de unión";
- el posicionamiento del revestimiento
anticorrosivo (3, 31, 32) en la pieza de soporte (2, 21, 22), de
manera que se forme dicho ensamblaje inicial (5, 51, 52).
En este modo de realización preferido de la
invención, el procedimiento de fabricación de un elemento de
dispositivo químico (100) está caracterizado porque comprende:
\bullet la fabricación de piezas de ensamblaje
revestidas intermedias (101, 102) según un procedimiento que incluye
una operación de soldadura que comprende:
- -
- la formación de un ensamblaje inicial (51, 52) que comprende una pieza de soporte (21, 22), un revestimiento anticorrosivo (31, 32) y por lo menos un material de soldadura (41, 42) entre la pieza de soporte y el revestimiento;
- -
- la introducción del ensamblaje inicial (51, 52) en una cámara de soldadura con atmósfera controlada (10);
- -
- la formación de una atmósfera controlada en dicha cámara (10);
- -
- el calentamiento de dicho conjunto (51, 52) hasta una temperatura por lo menos igual a la temperatura de soldadura de dicho material de soldadura (41, 42), de manera que se fije mediante soldadura el revestimiento anticorrosivo (31, 32) en la pieza de soporte (21, 22);
\bullet la conformación de dichas piezas
revestidas intermedias (101, 102), mediante deformación plástica, de
manera que se obtengan dichas piezas de ensamblaje revestidas (111,
112);
\bullet el ensamblaje de las piezas de
ensamblaje (o "piezas con forma") revestidas (111, 112), de
manera que se obtenga dicho elemento de dispositivo químico
(100).
En algunos casos, puede ser ventajoso efectuar
primero el depósito del material de soldadura (4, 41, 42) sobre el
revestimiento anticorrosivo (3, 31, 32), en ángulo recto con la
superficie denominada "de unión", y posicionar después la pieza
de soporte (2, 21, 22) en el revestimiento anticorrosivo, de manera
que se forme dicho ensamblaje inicial (5, 51, 52).
La temperatura de soldadura, que es de manera
típica igual a la temperatura de fusión del material de soldadura,
es tal que el material funde y produce una unión íntima con el
elemento con el que está en contacto (pieza de soporte de metal y/o
revestimiento anticorrosivo). La temperatura de soldadura es
preferentemente inferior a 750ºC aproximadamente, y preferentemente
también comprendida entre 600ºC y 720ºC. Estas temperaturas permiten
acortar la duración de la operación de soldadura.
La operación de soldadura comprende normalmente
el acercamiento de dichas partes determinadas de manera que se
obtenga un espaciado D que se elige preferentemente de manera que se
evite la formación de burbujas de gas o de defectos de unión entre
las superficies de unión durante la operación de soldadura. El
espaciado D es de manera típica inferior a 0,1 mm.
El procedimiento comprende ventajosamente la
aplicación de una presión de chapeado en dicho ensamblaje inicial
(5, 51, 52) durante toda o parte de la operación de soldadura. Más
precisamente, es ventajoso aplicar una presión mecánica de chapeado
en dicho ensamblaje antes y/o durante dicho calentamiento. Esta
presión de chapeado se ejerce de manera que la pieza de soporte y el
revestimiento anticorrosivo estén apretados una contra el otro y de
manera que se comprima el material de soldadura, lo cual permite
especialmente obtener el valor deseado para el espaciado D entre la
pieza de soporte y el revestimiento. La presión de chapeado puede
ser aplicada mediante un sistema mecánico de apriete (12), como
puede ser un sistema de tirantes de muelles y de placas de apriete o
un sistema neumático (como puede ser un cojín inflable). La
operación de soldadura a baja temperatura según un modo de
realización preferido de la invención limita la degradación del
sistema mecánico de apriete (12). La presión de chapeado es de
manera típica superior a 0,1 MPa, preferentemente superior a 0,3
MPa, y preferentemente también superior
a 0,5 MPa.
a 0,5 MPa.
Dichas partes determinadas se denominan
superficies de unión. La juntura entre la pieza de soporte y el
revestimiento puede ser establecida por varias superficies de
uniones.
La superficie (y más precisamente las
superficies de uniones) de las piezas de soporte (21, 22) y/o de los
revestimientos (31, 32) está ventajosamente tratada previamente,
antes de la operación de soldadura, de manera, especialmente, que se
eliminen los óxidos de superficie. Se puede, por ejemplo, efectuar
por lo menos un tratamiento elegido entre los tratamientos químicos,
electroquímicos, físico-químicos y mecánicos (como
puede ser un decapado químico o electroquímico, un mecanizado o un
lijado). Estos tratamientos pueden ser combinados. En el caso de
las piezas de soporte, el tratamiento se refiere por lo menos a la
superficie destinada a ser revestida.
Con el fin de aumentar la solidez de la juntura,
el procedimiento según la invención puede comprender asimismo el
depósito de por lo menos una capa apta para mejorar la adherencia
del material de soldadura y limitar la formación de compuestos
debilitantes. El depósito puede efectuarse por vía química, por vía
electrolítica o en fase vapor (depósito químico en fase vapor o
físico en fase vapor). De manera típica dicha capa es metálica, por
ejemplo de titanio o de cobre. El depósito puede efectuarse en la
pieza de soporte (2, 21, 22), en el revestimiento metálico (3, 31,
32), o en los dos. Se efectúa el depósito antes de la operación de
soldadura.
El material de soldadura está preferentemente
repartido uniformemente entre la pieza de soporte y el revestimiento
anticorrosivo con el fin de obtener una capa de unión uniforme y
aumentar la superficie de contacto entre estos dos elementos.
La pieza de soporte (2, 21, 22) es
preferentemente de acero. El acero utilizado es generalmente un
acero al carbono o un acero inoxidable.
El revestimiento metálico anticorrosivo (3, 31,
32) es de manera típica de titanio, de una aleación de titanio, de
tántalo, de una aleación de tántalo, de zirconio, de una aleación de
zirconio, de aleación con base de níquel o de acero inoxidable.
El material de soldadura (4, 41, 42) puede ser
una aleación fusible (de manera típica una aleación eutéctica) o un
metal fusible. Dicho material (4, 41, 42) contiene eventualmente un
fundente. Es ventajoso que el material de soldadura pueda propagarse
en el elemento con el que está en contacto, lo que permite asegurar
una unión muy fuerte entre dichos elementos. El material de
soldadura se presenta de manera típica en forma de polvo, de un
fleje o de un enrejado. En sus ensayos, el solicitante ha observado
que el enrejado presenta la ventaja de compensar eficazmente las
eventuales variaciones del espaciado D entre las superficies de
unión.
El material de soldadura (4, 41, 42) es de
manera típica un material que contiene plata, cobre, zinc, cadmio o
estaño, o una mezcla de estos elementos, cuya temperatura de
soldadura es inferior a 750ºC aproximadamente, y preferentemente
comprendida entre 600ºC y 720ºC.
La pieza soporte (2, 21, 22) y el revestimiento
anticorrosivo (3, 31, 32) se presentan de manera típica en forma de
placa o de chapa. Estos elementos pueden ser previamente recortados,
especialmente para formar unas aberturas y unas vías de acceso.
Las piezas de soporte o piezas de ensamblaje
brutas (21, 22) pueden comprender además unos medios de ensamblaje
integrados, como pueden ser unas protuberancias (211, 212, 221,
222).
Las piezas con forma revestidas (111, 112) son
de manera típica de formas abombadas, semicilíndricas u otras.
La operación de ensamblaje de las piezas de
ensamblaje revestidas (111, 112), de manera que se produzca un
elemento de dispositivo químico (100), comprende la formación de
juntas (60, 60a, 60b, 70, 70a, 70b) entre dichas piezas, de manera
típica mediante unas operaciones de soldadura según todo medio
conocido. Las juntas entre las piezas soporte (21, 22) están
realizadas normalmente por separado de las juntas entre las piezas
de revestimiento (31, 32). Para la realización de estas juntas, la
solicitante ha desarrollado una variante particularmente ventajosa
del procedimiento según la invención en la cual los extremos (61,
61a, 61b, 62, 62a, 62b) de las piezas de metal (21, 22) están
previamente vaciados, de manera típica mediante mecanizado, antes de
la fijación del revestimiento, tal como está ilustrado en la figura
5. Esta variante facilita considerablemente la formación de las
juntas entre las piezas de ensamblaje. Permite en particular
ahorrarse, después de la soldadura, el mecanizado de la pieza de
soporte que, de no ser así, sería necesaria para realizar las
junturas entre piezas de soporte.
Según un modo de realización preferido de esta
variante ventajosa de la invención, el procedimiento de fabricación
de un elemento de dispositivo químico comprende:
- la formación de huecos (81, 82) en los
extremos (61, 62) de dichas piezas de soporte (21, 22) destinados a
ser juntados antes de la operación de soldadura, de manera que se
evite la soldadura entre cada revestimiento (31, 32) y cada pieza de
soporte (21, 22) en ángulo recto con dichos huecos;
- la liberación de los extremos (71, 72) de cada
revestimiento (31, 32), de manera típica mediante un levantamiento
de estos últimos extremos (71, 72), después de la operación de
soldadura:
- la formación de una junta (60) entre los
extremos (61, 62) de dichas piezas de soporte (21, 22), de manera
típica mediante un proceso de soldadura;
- la formación de una junta (70) entre los
extremos (71, 72) de dichos revestimientos (31, 32), de manera
típica mediante un proceso de soldadura.
La fijación de los revestimientos en las piezas
de soporte se efectúa según los procedimientos descritos
anteriormente.
La función de los huecos (81, 82) es evitar la
soldadura entre las piezas de soporte (21, 22) y los revestimientos
(31, 32) en el lugar en que se forman, llamado zona de separación
(91, 92) a continuación. Con este objetivo, dichos huecos (81, 82)
pueden tener relativamente poca profundidad P, esto es de manera
típica entre 1 y 5 mm, lo que evita disminuir las características
mecánicas de la pieza soporte (21, 22). La longitud L de dichos
huecos (81, 82) está fijado de manera que permita una liberación
fácil de la zona de juntura entre las piezas de soporte. La
longitud L está de manera típica comprendida entre 10 y 50 mm. El
hueco (81, 82) adopta de manera típica la forma de un espacio plano
y paralelo al plano de los extremos (61, 62) de las piezas de
soporte
(21, 22).
(21, 22).
De manera más precisa, el procedimiento de
fabricación de un elemento de dispositivo químico (100) según esta
variante ventajosa de la invención comprende:
- el suministro de por lo menos una primera (21)
y de una segunda (22) piezas de soporte;
- la formación de huecos (81, 82) en los
extremos (61, 62) de dichas piezas de soporte (21, 22) destinados a
ser juntados;
- la fijación del revestimiento (31, 32) en cada
pieza de soporte (21, 22), mediante soldadura en una atmósfera
controlada (preferentemente a una temperatura inferior a 750ºC, y
preferentemente también comprendida entre 600 y 720ºC), produciendo
así unas piezas de ensamblaje revestidas intermedias (101, 102);
- la conformación (de manera típica mediante
aplanado o calandrado) de las piezas revestidas intermedias (101,
102), produciendo así unas piezas de ensamblaje revestidas (111,
112);
- la liberación de los extremos (71, 72) de cada
revestimiento (31, 32), de manera típica mediante un levantamiento
de estos últimos extremos (71, 72);
- la formación de juntas (60) entre los extremos
(61, 62) de dichas piezas de soporte (21, 22), de manera típica
mediante unas operaciones de soldadura;
- la formación de juntas (70) entre los extremos
(71, 72) de dichos revestimientos (31, 32), de manera típica
mediante unas operaciones de soldadura.
Dicho elemento de dispositivo químico (100) está
de manera típica comprendido dentro del grupo que comprende los
recintos de almacenamiento, los depósitos, los intercambiadores de
calor, los reactores, los mezcladores, los dispositivos de
tratamiento y los dispositivos de encaminamiento.
Se han realizado unos ensayos de fabricación de
piezas de ensamblaje revestidas según el procedimiento de la
invención a partir de placas de acero al carbono y de revestimientos
anticorrosivos de tántalo. El material de soldadura era una aleación
con una base de plata que contenía cobre, zinc y estaño. Una presión
mecánica fue aplicada de manera continua durante la operación de
soldadura. La temperatura de soldadura era inferior a 700ºC.
La juntura entre la placa de acero y la chapa de
tántalo presentaba muy pocos defectos después de la soldadura y una
dureza que no excedía 150 Hv. Unas pruebas de conformación, con un
radio de curvatura bajo, han mostrado la ausencia de ruptura en la
juntura.
Los productos chapados que se obtienen con el
procedimiento de la invención presentan la ventaja de una gran
conductividad térmica transversal gracias a una unión estrecha entre
pieza de soporte y revestimiento anticorrosivo en la mayor parte de
la superficie de unión, lo que no es el caso de una unión obtenida,
por ejemplo, mediante moleteado que sólo produce unos cordones de
unión. Una conductividad térmica transversal es particularmente
ventajosa en los dispositivos químicos que comprenden unos medios de
transferencia térmica como puede ser un intercambiador o una doble
envoltura de enfriamiento o de calefacción.
Los productos chapados según la invención
presentan asimismo una buena aptitud para la conformación y por
consiguiente permiten fabricar sin problema unos elementos de
dispositivos químicos.
El procedimiento de fabricación permite
ahorrarse la etapa de mecanizado de la pieza soporte durante las
operaciones ulteriores de soldadura para fabricar los elementos de
dispositivos químicos.
| 1 | Producto chapado |
| 100 | Elemento de dispositivo químico |
| 101, 102 | Pieza de ensamblaje revestida intermedia |
| 111, 112 | Pieza de ensamblaje revestida |
| 2 | Pieza de soporte de metal |
| 21, 22 | Pieza de soporte o pieza de ensamblaje bruta |
| 211, 212, 221, 222 | Medios de ensamblaje integrados |
| 3, 31, 32 | Revestimiento |
| 4, 41, 42 | Material de soldadura |
| 5, 51, 52 | Ensamblaje inicial |
| 60 | Junta entre unas placas soporte |
| 61, 61a, 61b, 62, 62a, 62b | Extremo de una pieza de ensamblaje |
| 70 | Junta entre unos revestimientos |
| 71, 71a, 71b, 72, 72a, 72b | Extremo de un revestimiento |
| 81, 82 | Huecos |
| 91, 92 | Zona de separación |
| 10 | Cámara con atmósfera controlada |
| 11 | Medio de calefacción |
| 12 | Sistema de apriete |
Claims (24)
1. Procedimiento de fabricación de un
elemento de dispositivo químico (100) que comprende por lo menos una
primera y una segunda piezas de ensamblaje revestidas (111, 112),
comprendiendo cada una de dichas piezas de ensamblaje revestidas una
pieza de soporte de metal (21, 22) y por lo menos un revestimiento
metálico anticorrosivo (31, 32), estando dicho procedimiento
caracterizado porque comprende las etapas sucesivas
siguientes:
\bullet la fabricación de piezas de ensamblaje
revestidas intermedias (101, 102) según un procedimiento que incluye
una operación de soldadura que comprende:
- -
- la formación de un ensamblaje inicial (51, 52) que comprende una pieza de soporte (21, 22), un revestimiento anticorrosivo (31, 32) y por lo menos un material de soldadura (41, 42) entre la pieza de soporte y el revestimiento;
- -
- la introducción del ensamblaje inicial (51, 52) en una cámara de soldadura con atmósfera controlada (10);
- -
- la formación de una atmósfera controlada en dicha cámara (10);
- -
- el calentamiento de dicho conjunto (51, 52) hasta una temperatura por lo menos igual a la temperatura de soldadura de dicho material de soldadura (41, 42), de manera que se fije mediante soldadura el revestimiento anticorrosivo (31, 32) en la pieza de soporte (21, 22);
\bullet la conformación de dichas piezas
revestidas intermedias (101, 102) de manera que se obtengan dichas
piezas de ensamblaje revestidas (111, 112);
\bullet el ensamblaje de las piezas de
ensamblaje revestidas (111, 112) de manera que se obtenga dicho
elemento de dispositivo químico (100).
2. Procedimiento de fabricación según
la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de
soldadura es inferior a 750ºC aproximadamente.
3. Procedimiento de fabricación según
la reivindicación 2, caracterizado porque la temperatura de
soldadura está comprendida entre 600ºC y 720ºC.
4. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
porque la atmósfera controlada está constituida esencialmente por
gas inerte.
5. Procedimiento de fabricación según
la reivindicación 4, caracterizado porque el gas inerte se
elige de entre el grupo que comprende los gases raros, el nitrógeno
y las mezclas de éstos.
6. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado
porque la atmósfera controlada de la cámara (10) está a una presión
P comprendida entre 10^{2} y 10^{5} Pa aproximadamente durante
la soldadura.
7. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado
porque comprende además la aplicación de una presión de chapeado en
dicho ensamblaje inicial (51, 52) durante toda o parte de la
operación de soldadura.
8. Procedimiento de fabricación según
la reivindicación 7, caracterizado porque la presión de
chapeado es superior a 0,1 MPa, preferentemente superior a 0,3 MPa,
y preferentemente también superior a 0,5 MPa.
9. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado
porque comprende además por lo menos un tratamiento previo de la
superficie de dichas piezas de soporte (21, 22) destinada a ser
revestida y porque este tratamiento se elige de entre el grupo que
comprende los tratamientos químicos, electroquímicos,
físico-químicos, mecánicos y las combinaciones de
éstos.
10. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado
porque comprende además el depósito de por lo menos una capa apta
para mejorar la adherencia del material de soldadura y para limitar
la formación de compuestos debilitantes.
11. Procedimiento de fabricación según
la reivindicación 10, caracterizado porque dicha capa es
metálica.
12. Procedimiento de fabricación según
las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el
depósito se efectúa por vía química, por vía electrolítica o en fase
vapor.
13. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado
porque el grosor de dicho revestimiento (31, 32) es inferior a 1
mm.
14. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado
porque el grosor de dicho revestimiento (31, 32) es inferior a 0,5
mm.
15. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado
porque dicho revestimiento (31, 32) es de un metal elegido de entre
el grupo que comprende el tántalo, las aleaciones de tántalo, el
titanio, las aleaciones de titanio, el zirconio, las aleaciones de
zirconio, las aleaciones con base de níquel y los aceros
inoxidables.
16. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado
porque el material de soldadura (41, 42) contiene plata, cobre,
zinc, cadmio o estaño, o una mezcla de estos elementos.
17. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado
porque el material de soldadura se presenta en forma de polvo, de un
fleje o de un enrejado.
18. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado
porque dicha pieza de soporte (21, 22) es de acero.
19. Procedimiento de fabricación según
la reivindicación 18, caracterizado porque dicho acero es un
acero al carbono o un acero inoxidable
20. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado
porque dicha pieza soporte (21, 22) se presenta en forma de placa o
de chapa.
21. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado
porque dicho revestimiento (31, 32) se presenta en forma de placa o
de chapa.
22. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado
porque comprende además:
- -
- la formación de huecos (81, 82) en los extremos (61, 62) de cada pieza de soporte (21, 22) destinados a ser juntados antes de la operación de soldadura, de manera que se evite la soldadura entre cada revestimiento (31, 32) y cada pieza de soporte (21, 22) en ángulo recto con dichos huecos;
- -
- la liberación de los extremos (71, 72) de cada revestimiento (31, 32) después de la operación de soldadura;
- -
- la formación de una junta (60) entre los extremos (61, 62) de dichas piezas de soporte (21, 22);
- -
- la formación de una junta (70) entre los extremos (71, 72) de dichos revestimientos (31, 32).
23. Procedimiento de fabricación según la
reivindicación 22, caracterizado porque las juntas (60) entre
los extremos (61, 62) de dichas piezas de soporte (21, 22) y las
juntas (70) entre los extremos (71, 72) de dichos revestimientos
(31, 32) se realizan mediante un proceso de soldadura.
24. Procedimiento de fabricación según
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado
porque dicho elemento de dispositivo químico (100) se elige de entre
el grupo que comprende los recintos de almacenamiento, los
depósitos, los intercambiadores de calor, los reactores, los
mezcladores, los dispositivos de tratamiento y los dispositivos de
encaminamiento.
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