JP4838269B2 - 気体酸素を輸送するのに用いられるパイプ部品またはデバイスを被覆する方法 - Google Patents

Description

本発明は、気体酸素配管の設備品目に適用可能な厚い層で被覆する方法に関する。

設備品目およびバルブ、栓、非復帰バルブ、フィルタ、管、フランジ等のような気体酸素配管の付属品は現在および古くから合金化、わずかに合金化または合金化されない鋼種の材料から製造されている。

これらの材料は、例えば本体、またはそのような装置の包みまたはそれを作る他の部品のような装置のこれら項目の粗大部品の構成に入る。

モネルまたはカプロ−ニッケル型の高いニッケルおよび／または銅の量を持つ合金は、それらが非常に高コストでかつそれらの特有な適用困難のために非常に稀に使用される。

ガス酸素配管の装置の各品目の圧力下で覆いを構成する部品、すなわち主にボディ、キャップ、フランジ等は１つまたはそれ以上の単一金属同種材料から一般的に構成される。

さて、これらの粗大な部品の組成に入る炭素鋼またはステンレス鋼は、使用の安全面で、酸素の存在および圧力の作用として燃焼を維持しかつ伝播するそれらの能力の、多くの不利益さを有する。免除圧力の概念は、ＣＧＡ４．４およびＩＧＣ１３／０２の意味内の参照値であり、かつ品位および厚さによる０．２×１０⁶Ｐａおよび２．６×１０⁶Ｐａ（＝２および２６バール＝２９〜３７５Ｐｓｉｇ）間の鋼に対して定められている。

一方、ニッケル、銅および非常に高ニッケル銅量の合金、すなわち少なくとも６０重量％のニッケルまたは銅を典型的に含むは、２００バールのオーダまたは材料組成によればいくつかの場合それ以上の免除圧力を有し、かつ燃焼を維持または伝播しない性質を有する。

この理由から、危険を防ぎ、最小にするために、酸素配管に組み込まれる鋼で作られた装置品目にとって、最大使用圧力を免除圧力より小さいレベルに制限するか、装置に背面障壁または要員および設置の周囲に対する保護の別の手段を据え付けるか、または前述の好適な免除物質を用いることは産業分野で通常である。

しかしながら、これらの問題は第１に鋼の使用が保護チャンバの内側でさえ“フラシュバック”型の事象、相当なダメージの生成を導くことができ、第２に鋼と異なる材料の使用は非常に高い製造コストを意味し、かつこれらの材料が鋼の使用より困難であるので、装置品目の実際の製造を複雑にすることから、満足から程遠い。

次の文献は、さらに知られ、種々の被覆の生産を述べている：
− ＵＳ−Ａ−６，０８９，８２８はアルミニウム合金および青銅で形成された耐候被覆のガス管要素に関する形態を教示している。

− ＪＰ−Ａ−５７０７０３０６およびＵＳ−Ａ−２，３００，４００はニッケル／クロム型の合金で形成される被覆を述べている。

− ＥＰ−Ａ−８２５ ２７２は銅、鉛および青銅の被覆の熱噴射による生産に関する。

− ＪＰ−Ａ−２００１３２３３６１はニッケル／アルミニウム合金を基材とする被覆を提供する。

しかしながら、全てのこれらの解決は前記問題を解決することができない。

現存する問題は、前記危険および従来の装置の不利益を持たない圧力下で酸素を輸送する配管に配置されるべく設計される装置の品目またはそのような装置品目の要素をそれから提供される。

本発明の解決は、被覆が少なくとも１つの被覆層を表面に５ｍｍより小さいか、または５ｍｍと等しい厚さで得るように少なくとも前記表面の一部に噴射材料の溶射によって生成される、使用の間に２５×１０ ⁶ Ｐａ〜５０×１０ ⁶ Ｐａの圧力下にて酸素と接触し、配管に配置される鋼または鋼合金から作られる装置品目または装置品目の要素を製造する方法であって、前記噴射材料がニッケルまたはニッケルと銅の合金から選択されることを特徴とする方法である。

換言すれば、本発明の方法によればニッケルまたはニッケル／銅合金で形成される、少なくとも１つの保護層は鋼または鋼合金から作られる装置品目または装置品目の要素の表面に堆積され、この表面は１つまたはそれ以上の保護層の手段によってこの表面を保護するように、かつ前述の問題を回避する方法で、その使用中の圧力下で酸素と接触することができる。

場合によって、本発明の方法は１つまたはそれ以上の次の形態を含むことができる。

− 被覆は、０．１〜５ｍｍの厚さで製造される。

− 前記要素または装置品目は，鋼、鋳鉄またはステンレススチールで作られる。

− 前記要素または装置品目は，空洞または内部通路を有し、前記被覆は前記空洞または前記内部通路の内壁の少なくとも一部になされる。

− 前記噴射材料は、ニッケルまたは主にニッケルおよび銅からなる合金であり、かつクロムまたはコバルトのようないくつかの合金元素を追加的に含むことができる。

− 前記噴射材料は、純粋ニッケルまたは６０重量％以上の銅を含み、残部がニッケルであるニッケル／銅合金（ＮｉＣｕ）である。

− 前記被覆は、熱プラズマ噴射、すなわち“ブローンプラズマ”、ＡＰＳ（空気プラズマ噴射）またはＨＶＯＦ（高速度オキシ燃料）型の方法、によって製造される。

− 前記被覆は、キャリアガスとしてアルゴン、水素、ヘリウムおよび窒素から選択されるガスを用いるブローンプラズマによって製造される。

− 被覆は、全酸化第２材料、好ましくはセラミック型の追加の保護層を製造する。実際は、３つの要素、すなわち酸化剤、燃料およびエネルギーは燃焼をもたらすために必要とされる。このため、熱障壁を創り、安全を向上するする摩擦または摩耗（エネルギー）による加熱を低減する酸化物の第２層を厳密な位置で加えることが必要である。

− 前記新しいまたは既存の装置品目はバルブ本体、回転部品またはガス酸素配管のいくつかの他の装置品目から選ばれる。

本発明は、また使用の間に圧力下にて酸素と接触すべき設計され、鋼または鋼合金で作られる本体を備える、装置品目または装置の要素、例えばフランジ、直線セクション、側面分岐、エルボ、Ｔ、小型パイプ（reduction pipe）のような配管の単一要素に関し、それはニッケルまたはニッケルおよび銅の合金から選ばれる材料で、前記本体表面の少なくとも一部を覆う少なくとも１つの被覆層を備え、前記被覆層は５ｍｍより小さいか、または５ｍｍと等しい厚さを有する。

さらに、本発明は酸素が圧力下で輸送される少なくとも１つの酸素配管を使用する圧力下で酸素を輸送する方法に関し、本発明に係るまたは本発明に係る製造方法により得られる装置品目または装置要素、例えば配管の要素は前記配管に配置され、かつ前記配管中に循環する圧力の存在下で酸素と接触する。

換言すれば、本発明は酸素との接触に用いられるべく設計される鋼または鋼合金から作られる装置品目の安全を向上すること、およびニッケルまたはニッケル／銅および／または酸化物の型の免除材料の溶射によって酸素との使用のために設計される装置のいくつかの品目または装置の要素、特に配管の、酸素の圧力に曝される内壁または外壁に１つまたはそれ以上の層、典型的に１〜５ｍｍ、の被覆を進行することからなる。

好ましくは、装置の力学的界面は被覆され、これは装置の新たな品目か、改善される必要がある摩耗された品目のいずれかである。

次に、本発明に係る被覆手順、装置、またはこの方法で処理される装置品目は以下の条件下で酸素との使用で用いることができる。

− 使用中の装置の含まれる酸素は、１００％以下かそれに等しくでき、
− 使用中の装置の使用圧力は最大５０×１０⁶Ｐａ（５００バール）、しかし典型的に少なくとも２５×１０⁶Ｐａ（２５０バール）にでき、および
− 装置の使用温度は−４０℃と＋２００℃の間に定められる。

装置、またはこの方法で処理される装置品目は、従って固体免除物質（solid exemption material）から作られる同様な装置として安全かつ信頼性の同様な条件を有する。

本発明の実施例は、安全が本発明の手段によって向上される酸素配管２に一般的に用いられる制御棒１０（ここでは閉じた位置）を持つ“ゲート”型の全量バルブ１を表す後ろに付ける図を挙げる。

より明確に、ニッケル被覆はバルブ１の内面４，５，６に生成され、すなわちその内面４，５，６はバルブ１の使用の間で被覆されるべき機械的接続７，８，９の界面で酸素３と直接接触されるようになる。

このニッケル被覆は、前述の“ブローンプラズマ”型の熱噴射による堆積方法で形成された。この被覆は、また基材のいくつかの気孔を修復できることを気が付くべきである。

前述のように、本発明はバルブの被覆に限らず、高圧下で酸素を輸送するために使用するいくつかの要素または装置品目に適用する。

記載なし。

Claims (11)

1. 被覆が少なくとも１つの被覆層を表面に５ｍｍより小さいか、または５ｍｍと等しい厚さで得るように少なくとも前記表面の一部に噴射材料の溶射によって生成される、使用の間に２５×１０ ⁶ Ｐａ〜５０×１０ ⁶ Ｐａの圧力下にて酸素と接触し、配管に配置される鋼または鋼合金から作られる装置品目または装置品目の要素を製造する方法であって、前記噴射材料がニッケルまたはニッケルと銅の合金から選択されることを特徴とする方法。
2. 被覆は０．１ｍｍ〜５ｍｍの厚さで生成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記要素または前記装置品目は鋼、鋳鉄またはステンレス鋼から作られることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記要素または前記装置品目は、空洞または内部通路を有し、かつ前記被覆は前記空洞または前記内部通路の内壁の少なくとも一部になされることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の方法。
5. 前記噴射材料は、ニッケル、または６０重量％以上の銅を含み、残部がニッケルであるニッケル／銅合金であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の方法。
6. 前記被覆は、ブローンプラズマ、ＡＰＳまたはＨＶＯＦによって作られることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の方法。
7. 前記被覆は、キャリアガスとしてアルゴン、水素、ヘリウムおよび窒素から選択されるガスを用いるブローンプラズマによって作られることを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の方法。
8. 被覆は、追加のセラミック層で作られることを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の方法。
9. 前記要素または前記装置品目は、バルブ本体、回転部品または配管の要素を含む装置、気体酸素配管のいくつかの他の品目から選択されることを特徴とする請求項１ないし８いずれか記載の方法。
10. 鋼または鋼合金から作られる本体を備える使用の間に２５×１０ ⁶ Ｐａ〜５０×１０ ⁶ Ｐａの圧力下にて酸素と接触すべき設計される配管の要素である装置品目または装置品目の要素において、ニッケルまたはニッケルおよび銅の合金から選ばれる材料で、前記本体表面の少なくとも一部を覆う少なくとも１つの被覆層を備え、前記被覆層は５ｍｍより小さいか、または５ｍｍと等しい厚さを有することを特徴とする装置品目または装置品目の要素。
11. 酸素が２５×１０ ⁶ Ｐａ〜５０×１０ ⁶ Ｐａの圧力下で輸送される少なくとも１つの酸素配管を使用する前記圧力下で酸素を輸送する方法において、請求項１０または請求項１ないし９いずれか記載の方法によって得られた装置品目または装置品目の要素は前記配管上に供され、かつ前記配管内を循環する前記圧力下の酸素と接触される方法。

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