KR20050006206A

KR20050006206A - 금속 지지 부품과 부식방지 금속 코팅을 포함하는 화학장치 엘리멘트를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20050006206A
Application number: KR10-2004-7017390A
Authority: KR
Inventors: 또띠노에르네스; 위끄리스띠앙
Original assignee: 까르본 로렌 에끼브망 제니 키미끄
Priority date: 2002-04-29
Filing date: 2002-04-29
Publication date: 2005-01-15
Also published as: JP5051975B2; EP1499435B1; AU2002304552A1; CA2484028A1; EP1499435A1; CN1292829C; HK1079143A1; ES2260435T3; DE60209483D1; JP2005528977A; ATE318650T1; CA2484028C; DE60209483T2; KR100840953B1; US20030201037A1; WO2003097230A1; US6800150B2; CN1633333A

Abstract

본 발명은 제어 분위기 하에서 처리되지 않은 조립체 부품(21, 22) 상에 경납땜 공정과 같은 작업으로 부식방지 코팅(31, 32)을 고정하는 단계와, 피복된 부품(101, 102)을 소성 변형으로 형성하는 단계를 선택적으로 포함하는 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하기 위한 조립체 부품(101, 102, 111, 112)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 경납땜 온도는 약 750℃ 미만, 바람직하게는 600℃ 내지 720℃ 사이이다. 본 발명의 방법은 1 mm 미만의 두께를 갖는 부식방지 코팅을 강철판에 견고하게 고정할 수 있다.

Description

금속 지지 부품과 부식방지 금속 코팅을 포함하는 화학 장치 엘리멘트를 제조하는 방법{METHOD FOR MAKING A CHEMICAL DEVICE ELEMENT COMPRISING A METAL SUPPORTING PART AND AN ANTI-CORROSIVE METAL COATING}

화학 산업에서는 고부식성 화학제품의 조작, 저장 및/또는 처리를 위하여 다수의 화학 장치 엘리멘트를 사용하므로, 이러한 성분에 의한 침식에 대하여 저항성을 가져야 한다.

부식에 대한 양호한 저항성을 보장하기 위하여, 화학 장치 엘리멘트는 강철 지지 부품과, 티타늄, 탄탈, 지르코늄, 니켈계 합금 또는 스테인레스 강철과 같은소위 귀금속에 기초한 부식방지 금속 코팅을 포함하는 것이 일반적이다. 화학 장치 엘리멘트는 미리 부식방지 금속 코팅으로 피복된 조립체 부품(예를 들면, 플레이트)을 조립함으로써 형성될 수 있다. 부식방지 코팅은 널링, 연소 클래딩(explosion cladding), 고온 롤링 또는 간단한 클래딩과 같은 상이한 수단에 의하여 지지 부품에 고정될 수 있으며, 플레이트와 부식방지 코팅 사이에는 접합부가 존재하지 않는다.

내압이 낮은 장치와 같은 몇몇 용례에서는 예를 들면 부식방지 코팅의 붕괴를 야기할 수도 있는 금속 지지 부품과 부식방지 코팅간의 분리를 방지하기 위하여 그들 사이에 강력한 접착(환언하면, 양호한 내인열성을 갖는 접착)을 필요로 한다. 널링, 연소 클래딩 및 롤링은 매우 강력한 지지 부품/코팅 접착을 부여할 수 있지만, 이러한 기술은 0.7mm 보다 얇은 부식방지 코팅의 경우에는 사용될 수 없다.

경납땜은 지지 부품과 코팅 사이에 매우 강력한 접착을 부여할 수 있지만, 코팅의 두께를 감소시킬 수 있다. 그러나, 경납땜은 부가적인 어려움을 초래한다. 특히, 기재와 코팅 재료의 열팽창 계수차(예를 들면, 강철의 열팽창 계수는 탄탈의 열팽창 계수보다 약 두배이다)는 기계적인 응력을 발생시킨다. 이러한 응력은 코팅을 약화 및 변형시킨다. 게다가, 지지 부품과 코팅간의 접착력을 약화시킬 수 있는 금속간 화합물을 형성시킬 수도 있다. 이러한 난점은 특히 피복된 지지 부품을 소성 변형으로 형성하는 작업에 의하여 더욱 심화된다.

Fansteel의 미국 특허 제4,291,104호는 지지 부품과 코팅간의 상이한 팽창에 기인하여 발생하는 일정하지 않은 변형을 해결하기 위하여 사전 변형시킨 코팅을사용하는 것에 관한 정보를 제공하는 것으로, 변형된 부재를 컨벌루션(convolution)이라 불리운다. 상기 해결책은 금속간 화합물의 형성을 방지하지 못하며, 코팅과 지지 부품간의 인터페이스 영역을 축소시켜, 지지 부품/코팅 접착을 약화시킨다. 게다가, 상기 해결책은 후속한 피복된 부품의 형성 동안 중대한 난점을 초래한다. 특히, 코팅이 변형될 때 롤러 사이에서 대형의 피복된 부품을 캘린더링할 가능성을 고려하는 것이 곤란하다. 이러한 변형부는 또한 성형 작업 동안 압축에 의하여 약화되는 것이 일반적이다.

그러므로, 본 출원인은 피복된 부품의 후속 변형을 가능하게 하는 산업 주입용으로 사용될 수 있고 또한 대형 부품(통상 표면적이 1m²보다 큰 플레이트)에 적용될 수 있는 금속 지지 부품 상에 얇은 부식방지 코팅을 단단히 고정하는 방법을 연구하였다.

본 발명은 화학 산업에 사용하기 위한 화학제품 제조, 저장 및 처리용 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 농축 산성 제품 또는 농축 염기성 제품과 고부식성 제품을 제조할 수 있는 믹서 처리 장치 및 이송 장치에 관한 것이다. 본원에서, "화학 장치 엘리멘트"라는 용어는 저장 격납용기, 탱크, 열교환기, 반응기, 믹서, 처리 장치 및 이송 장치를 집합명사적으로 나타내는 것이다.

특히, 본 발명은 화학 장치 엘리멘트 또는 적어도 하나의 금속 지지 부품과 부식방지 금속 코팅을 포함하는 화학 장치 엘리멘트를 제조하도록 구성된 조립체 부품과 같은 클래드 금속 제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 클래드 금속 제품의 일부를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조립체 부품을 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 장치 엘리먼트를 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화학 장치 엘리먼트를 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 단면도이다.

본 발명의 목적은 금속 지지 부품(바람직하게는 강철)과 부식 방지 금속 코팅을 포함하는 클래드 금속 제품을 제조하는 방법에 있어서, 상기 부식 방지 금속 코팅은 제어 분위기 하에서 경납땜에 의하여 지지 부품 상에 고정되어, 지지 부품의 적어도 하나의 결정된 부분과 코팅의 적어도 하나의 결정된 부분 사이에 기계적인 접합부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 출원인은 두께가 1mm 미만, 바람직하게는 0.5mm 미만, 보다 바람직하게는 0.3과 같거나 그 미만인 부식방지 코팅을 금속 부품, 특히 강철 부품에 견고하게고정하는데 사용될 수 있음을 발견하였다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 클래드 금속 제품은 화학 장치 엘리멘트를 제조하는데 사용되는 조립체 부품이다. 상기 양태로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 제조 방법은

- 제어 분위기 하에서 경납땜 작업으로 지지 부품(또는 처리되지 않은 조립체 부품) 상에 부식방지 코팅을 고정하는 단계;

- 필요에 따라, 피복된 부품을 소성 변형시켜 피복된 조립체 부품(또는 성형 부품)을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 클래드 금속 제품은 화학 장치 부재이다. 본 양태로부터 알수 있는 바와 같이, 상기 제조 방법은

- 제어 분위기 하에서 하나 이상의 제1 조립체 부품과 하나의 제2 조립체 부품 상에 부식방지 코팅을 용접으로 고정하는 단계;

- 상기 피복 부품을 소성 변형시키는 단계;

- 상기 부품을 조립하여 화학 장치 엘리멘트를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 부식방지 코팅이 적용된 이후에, 환언하면 부식방지 코팅이 지지 부품(또는, 처리되지 않은 조립체 부품) 상에 고정된 이후에, 조립체 부품을 형성할 때 특히 유리하다. 특히, 본 발명의 변경은 피복된 부품의 취급, 수송, 저장 및 처리를 용이하게 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 피복된 처리되지 않은 조립체 부품의 표면은 실질적으로 평면이다. 상기 부품은 미리 기계가공, 드릴링, 리밍(reaming), 소성 변형 또는 기타 다른 수단에 의하여 형성된 부품을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 부식방지 코팅은 경납땜 과정 동안 코팅의 산화를 방지하기 위하여 불활성 가스를 포함하는 제어 분위기에서 약 750℃ 미만, 바람직하게는 600℃ 내지 720℃ 사이의 온도의 경납땜에 의하여 고정된다. 본 출원인은 충분히 낮은 경납땜 온도를 사용하여 경납땜 작업에 의하여 야기되고 처리되지 않은 부품과 코팅간의 상이한 열팽창에 의하여 야기된 된 코팅의 변형을 상당히 감소시키는 것에 주목하였다. 본 경우에, 상이한 열팽창 효과를 보정하기 위하여 코팅을 미리 변형시킬 필요가 없다.

본 발명에 따르면, 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는데 사용되는 조립체부품(111, 112)를 제조하는 방법으로서, 상기 조립체 부품은 금속 지지 부품(2, 21, 22)과 하나 이상의 부식방지 금속 코팅(3, 31, 32)을 구비하며,

- 제어 분위기 하에서 경납땜 작업을 포함하는 작업으로 지지 부품(2, 21, 22) 상에 부식방지 코팅(3, 31, 32)을 고정하는 단계;

- 피복된 부품(101, 102)을 소성 변형시켜 피복된 조립체 부품(또는 성형 부품)(111, 112)을 제조하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 방법은

- 본 발명에 따른 방법을 사용하여 하나 이상의 제1 피복된 중간 조립체 부품(101)과 제2 피복된 중간 조립체 부품(102)을 제조하는 단계;

- 상기 피복된 중간 부품(101, 102)을 소성 변형시켜 예정된 형상을 갖는 피복된 조립체 부품(111, 112)을 제조하는 단계;

상기 피복된 조립체 부품(111, 112)을 조립하여 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 단계를 포함한다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에서, 하나 이상의 제1 피복된 조립체 부품(111)과 하나의 피복된 조립체 부품(112)을 포함하는 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 방법으로서, 상기 피복된 조립체 부품 각각은 금속 지지 부품(21, 22)과 하나 이상의 부식방지 금속 코팅(31, 32)을 구비하며,

- 하나 이상의 제1 지지 부품(21)과 하나의 제2 지지 부품(22)을 공급하는 단계;

- 제어 부위기 하에서 경납땜 작업을 포함하고 하나 이상의 경납땜 재료(41, 42)를 사용하는 방법으로 지지 부품(21, 22) 각각에 부식방지 코팅(31, 32)을 고정하여 피복된 중간 부품(101, 102)을 제조하는 단계;

- 통상 용접을 포함하는 작업으로 피복된 조립체 부품(111, 112)을 조립하여 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 단계를 포함한다.

상기 챔버(10) 내부에서의 제어 분위기는 실질적으로 불활성 가스로 구성되는 것이 바람직하다. 불활성 가스 분위기는 예정된 압력(P) 상태가 바람직하다. 상기 분위기는 챔버로부터 초기 분위기를 진공시키고(통상적으로, 약 0.1 내지 1 Pa 사이의 잔류 압력까지 강하) 소정 압력(P)에 도달할 때까지 불활성 가스를 주입하여 형성되는 것이 일반적이다. 이러한 진공 공정은 일회 이상 반복될 수 있다. 불활성 가스는 희유 가스(통상 아르곤 또는 헬륨), 질소 또는 이러한 가스의 혼합물일 수 있다. 상기 챔버(10) 내부의 불활성 가스 압력은 약 10²내지 10⁵Pa(즉, 1 mbar 내지 1 bar)의 범위에 있는 것이 일반적이다. 압력(P)이 낮으면 산업용 불활성 가스에 존재할 수도 있는 반응물(예를 들면, 물 또는 산소)의 바람직하지 않은 영향이 제한된다.

피복된 부품(101, 102)은 롤링 또는 캘린더링에 의하여 소성 변형되는 것이 일반적이다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 경납땜 작업은 통상

-금속 지지 부품(2, 21, 22)과 부식방지 코팅(3, 31, 32) 사이에 하나 이상의 경납땜 재료(4, 41, 42)를 삽입하여, 초기 조립체(5, 51, 52)를 형성하는 단계;

- 상기 초기 조립체(5, 51, 52) 상에 클래딩 압력을 적용하는 단계;

- 분위기가 조절되고 레지스턴스와 같은 하나 이상의 가열 수단(11)이 마련된 챔버(10)에 상기 초기 조립체(5, 51, 52)를 주입하는 단계;

- 상기 조립체(10) 내부(특히 상기 조립체 주변)에 불활성 가스 분위기를 형성하는 단계;

- 적어도 경납땜 재료(4, 41, 42)의 경납땜 온도와 동일한 온도로 상기 조립체(5, 51, 52)를 가열하는 단계를 포함한다.

경납땜 재료(4, 41, 42)는 지지 부품(2, 21, 22)과 부식방지 코팅(3, 31, 32) 사이에 두단계로 삽입될 수 있다. 특히, 삽입 과정은

- 소위 접착 표면에 인접하여 지지 부품(2, 21, 22) 상에 경납땜 재료(4, 41, 42)를 증착하는 단계;

상기 지지 부품(2, 21, 22) 상에 부식방지 코팅(3, 31, 32)을 배치하여 초기 조립체(5, 51, 52)를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 방법은

- 지지 부품(21, 22), 부식방지 코팅(31, 32) 및 상기 지지 부품과 코팅 사이에 하나 이상의 경납땜 재료(41, 42)를 포함하는 초기 조립체(51, 52)를 형성하고,

- 분위기가 제어된 챔버(10) 내부에 상기 초기 조립체(51, 52)를 도입하며,

- 상기 챔버(10) 내부에 제어 분위기를 형성하고,

- 적어도 상기 경납땜 재료(41, 42)의 경납땜 온도와 동일한 온도로 상기 조립체(51, 52)를 가열하는

ㆍ 경납땜 작업을 포함하는 방법에 따라 피복된 중간 조립체 부품(101, 102)을 제조하는 단계;

ㆍ 상기 피복된 중간 부품(101, 102)을 소성 변형시켜 피복된 조립체 부품(111, 112)을 형성하는 단계; 및

ㆍ 상기 피복된 조립체 부품(또는 성형 부품)을 조립하여 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

몇몇 경우에, 우선 접착면에 인접하여 부식방지 코팅(3, 31, 32) 상에 경납땜 재료(4, 41, 42)를 증착하고, 그리고 상기 부식방지 코팅 상에 지지 부품(2, 21, 22)을 위치시켜 초기 조립체(5, 51, 52)를 형성하는 것이 바람직하다.

경납땜 재료의 융점과 동일한 경납땜 온도는 경납땜 재료가 용융하여 접촉하는 엘리멘트(금속 지지 부품 및/또는 부식방지 코팅)와 긴밀한 접착력을 생성하도록 선택된다. 경납땜 온도는 약 750℃ 미만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 600℃ 내지 720℃ 사이이다. 이러한 온도는 경납땜 작업 시간을 단축시킬 수 있다.

통상적으로, 경납땜 작업은 그 경납땜 작업 동안 접착면 사이에 가스 기포 또는 접착 결함이 형성되는 것을 방지하도록 선택되는 것이 적합한 간격(D)을 얻기위하여 상기 결정된 부품을 서로를 향하여 이동시키는 단계를 포함한다. 상기 간격(D)은 0.1 mm 미만이 일반적이다.

상기 방법은 경납땜 작업 전체 또는 일부를 실시하는 동안 초기 조립체(5, 51, 52)에 클래딩 압력을 적용시키는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 가열 이전 및/또는 동안에 조립체에 기계적인 클래딩 압력을 인가하는 것이 바람직하다. 이러한 클래딩 압력은 지지 부품과 부식방지 코팅을 서로 접촉 체결하여 경납땜 재료를 압축하기 위하여 부과되며, 그 결과 지지 부품과 클래딩 간의 간격(D)에 대한 필수 값으로 귀착한다. 클래딩 압력은 스프링 로드 및 클램핑 플레이트 시스템이나 공압 시스템(예를 들면, 팽창 가능한 쿠션)에 의하여 인가된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저온 경납땜 작업은 기계적 클램핑 시스템의 열화를 제한한다. 클래딩 압력은 0.1 MPa 이상, 바람직하게는 0.3 MPa 이상, 보다 바람직하게는 0.5 MPa 이상이다.

상기 결정된 부품을 접착면이라 부른다. 지지 부품과 코팅 간의 접합은 다수의 접착면에 의하여 발생될 수도 있다.

지지 부품(21, 22) 및/또는 코팅의 표면(보다 구체적으로는, 접착면)은 표면 산화물을 제거하기 위하여 경납땜 작업 이전에 미리 처리되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 화학, 전기화학, 물리화학 및 기계적 처리(예를 들면, 기계가공 또는 연마 시의 화학적 또는 전기화학적 스트리핑) 중에서 적어도 하나를 선택하여 처리할 수 있다. 이러한 처리는 연합될 수도 있다. 지지 부품의 경우, 상기 처리는 적어도 피복될 표면에 적용된다.

접합부의 강성을 증가시키기 위하여, 본 발명의 방법은 또한 경납땜 재료의 접착력을 증강시키고 또 약화시키는 성분의 형성을 제한할 수 있는 적어도 하나의 피복을 증착시키는 단계를 포함할 수도 있다. 이러한 증착은 화학적으로, 전해도금식으로 또는 기상(氣相)(물리적 기상 증착 또는 화학적 기상 증착)에 의하여 이루어질 수도 있다. 상기 피복은 예를 들면 티타늄 또는 동으로 이루어진 금속이 일반적이다. 상기 증착은 지지 부품(2, 21, 22) 상에, 금속성 코팅(3, 31, 32) 상에 또는 양자 모두에 실시될 수 있다. 경납땜 재료는 균일한 접착 피복을 얻기 위하여 그리고 지지 부품과 부식방지 코팅 사이에 접촉면적을 확대시키기 위하여 지지 부품과 부식방지 코팅 사이에 균일하게 분배되는 것이 바람직하다.

지지 부품(2, 21, 22)은 강철로 제조되는 것이 바람직하다. 사용된 강철은 탄소강 또는 스테인레스 강철이 일반적이다.

부식방지 금속 코팅(3, 31, 32)은 티타늄, 티타늄 합금, 탄탈, 탄탈 합금, 지르코늄, 지르코늄 합금, 니켈계 합금 또는 스테인레스 강철로 제조되는 것이 일반적이다.

경납땜 재료(4, 41, 42)는 용융 가능한 합금(통상, 공융 합금) 또는 가융 합금일 수 있다. 상기 경납땜 재료(4, 41, 42)는 용제를 포함할 수도 있다. 경납땜 재료가 접촉 관계에 있는 엘리멘트로 확산하여, 상기 엘리멘트 사이에 매우 강한 접착을 제공할 수 있다면 바람직하다. 경납땜 재료는 분말, 시트 또는 격자 형태가 일반적이다. 실험을 통해 본 출원인은 격자가 접착면간의 간격(D)으로 소정의 편차를 효율적으로 보상하는 장점을 갖는 것을 관찰하였다.

경납땜 재료(4, 41, 42)는 약 750℃ 미만, 바람직하게는 600℃ 내지 720℃ 사이의 경납땜 온도를 갖는 은, 동, 아연, 카드늄이나 주석, 또는 이러한 원소의 혼합물을 포함하는 재료로 제조되는 것이 일반적이다.

지지 부품(2, 21, 22)과 부식방지 코팅(3, 31, 32)은 플레이트 또는 판금 형태가 일반적이다. 이러한 엘리멘트는 특히 개구 및 억세스 경로를 형성하도록 미리 절결될 수도 있다.

지지 부품 또는 처리되지 않은 조립체 부품(21, 22)은 또한 돌기(211, 212, 221, 222)와 같은 복합 조립체 수단을 포함할 수도 있다.

피복된 성형 부품(111, 112)은 반원통형, 볼록형 또는 기타 다른 형상으로 제조되는 것이 일반적이다.

화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하도록 구성된 피복된 조립체 부품(111, 112)의 조립 작업은 소정의 공지된 수단을 사용하는 용접 작업에 의하여 상기 부품 사이에 조인트(60, 60a, 60b, 70, 70a, 70b)를 형성하는 단계를 포함한다. 지지 부품(21, 22)간의 조인트는 피복된 부품(31, 32)간의 조인트와 별개로 구성되는 것이 일반적이다. 이러한 조인트를 형성하기 위하여, 본 출원인은 본 발명의 방법을 적절하게 변형시켰는바, 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 코팅이 고정되기 전에 금속 부품(21, 22)의 단부(61, 61a, 61b, 62, 62a, 62b)가 통상 기계 가공에 의하여 사전에 절삭된다. 이러한 변형은 조립체 부품 사이에 조인트를 용이하게 형성할 수 있다. 특히, 경납땜 이후에 지지 부품을 기계 가공할 필요성이 제거되며, 한편 지지 부품 사이에 접속부를 형성하여야 하는 필요성은 있다.

본 발명의 바람직한 변형예에 따르면, 화학 장치 엘리멘트를 제조하기 위한 방법은

- 경납땜 작업 이전에 상호 결합될 수 있는 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62)에 리세스(81, 82)를 형성하여, 상기 리세스에 인접한 각각의 코팅(31, 32) 및 지지 부품(21, 22) 간의 경납땜을 보호하는 단계;

- 상기 경납땜 작업 이후에 이러한 단부(71, 72)를 들어 올려 각 코팅(31, 32)의 단부를 확실하게 이동시키는 단계;

- 상기 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62) 사이를 용접하여 조인트(60)를 형성하는 단계;

- 상기 코팅(31, 32)의 단부 사이를 용접하여 조인트(70)를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 코팅은 전술한 공정을 이용하여 지지 부품 상에 고정된다.

리세스(81, 82)의 목적은 리세스가 형성되어 있는 지지 부품(21, 22)과 코팅(31, 32) 사이의 경납땜을 보호하기 위한 것으로, 본 명세서의 이하 부분에서 분리 영역(91, 92)이라 칭한다. 상기 목적을 달성하기 위하여, 리세스(81, 82)의 깊이(P)는 통상 1 내지 5 mm로서 비교적 얕고, 지지 부품(21, 22)의 기계적인 특징이 감소하는 것을 방지한다. 리세스(81, 82)의 폭(L)은 지지 부품 사이의 접합 영역을 확실하게 이동시키는 것을 용이하게 하도록 고정된다. 길이(L)는 통상 10 내지 50mm이다. 리세스(81, 82)는 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62) 평면과 평행한 평면 영역 형태를 갖는 것이 일반적이다.

보다 구체적으로, 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 방법은

- 결합되는 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62)에 리세스(81, 82)를 형성하는 단계;

- 제어 분위기에서 (바람직하게는, 750℃ 이하의 온도, 보다 바람직하게는 600 내지 720℃ 사이의 온도) 각 지지 부품(21, 22) 상에 코팅(31, 32)을 경납땜으로 고정하여, 피복된 중간 조립체 부품(101, 102)을 제조하는 단계;

- 상기 피복된 중간 조립체 부품(101, 102)을 형성하여, 피복된 조립체 부품(111, 112)을 제조하는 단계;

- 각 코팅(31, 32)의 단부(71, 72)를 승강시켜 이러한 단부(71, 72)를 확실하게 이동시키는 단계;

- 상기 코팅(31, 32)의 단부(71, 72) 사이를 용접하여 조인트(70)를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 화학 장치 엘리멘트(100)는 저장 격납용기, 탱크, 열교환기, 반응기, 믹서, 처리 장치 및 이송 장치를 포함하는 그룹에 속하는 것이 일반적이다.

예

탄소강 플레이트와 탄탈로 이루어진 부식방지 코팅을 사용하여 본 발명의 방법에 따라 피복된 조립체 부품에 관한 제조 테스트를 수행하였다. 경납땜 재료는 동, 아연 및 주석을 포함하는 은계 합금이었다. 경납땜 작업 동안 기계적인 압력을 지속적으로 가하였다. 경납땜 온도는 700℃ 미만이었다.

강철판과 탄탈 판금간의 접합부에는 경납땜 이후에 극소수의 결합이 있었고, 그 경도는 150Hv를 초과하지 않았다. 곡률 반경이 작은 성형 테스트에 의하면 그 접합부에는 파손이 없었음이 입증되었다.

본 발명의 장점

본 발명의 방법에 따라 제조된 클래드 금속 제품은, 예를 들면 단지 접착 스트립만을 제조하는 널링에 의하여 획득된 접착의 경우가 아닌, 접착면 대부분에 걸친 지지 부품과 부식방지 코팅 간의 밀접한 접착에 기인하여 횡방향 열전도도가 높은 장점을 갖고 있다. 횡방향 열전도도는 열교환기나 이중 코팅 또는 가열 스킨(heating skin)과 같은 열 교환 수단을 포함하는 화학 장치에 특히 유리하다.

본 발명에 따른 클래드 금속 제품은 높은 성형성을 가지며 화학 장치 엘리멘트를 제조하는데 있어서 사용이 편리하다.

제조 방법은 화학 장치 엘리멘트를 제조하기 위하여 후속 용접 작업 동안 지지 부품의 기계 가공 단계의 필요성을 제거한다.

참조번호 목록

1 클래드 금속 제품

100 화학 장치 엘리멘트

101, 102 피복된 중간 조립체 부품

111, 112 피복된 조립체 부품

2 금속 지지 부품

21, 22 처리되지 않은 지지 부품 또는 조립체 부품

211, 212, 221, 222 통합 조립체 수단

3, 31, 32 코팅

4, 41, 42 경납땜 재료

5, 51, 52 초기 조립체

60 지지판 사이의 조인트

61, 61a, 61b, 62, 62a, 62b 조립체 부품의 단부

70 코팅 사이의 조인트

71, 71a, 71b, 72, 72a, 72b 코팅 단부

81, 82 리세스

91, 92 분리 영역

10 분위기가 제어된 챔버

11 가열 수단

12 클램핑 시스템

Claims

하나 이상의 제1 피복된 조립체 부품(111)과 하나의 제2 피복된 조립체 부품(112)을 포함하는 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 방법으로서, 상기 피복된 조립체 부품 각각은 금속 지지 부품(21, 22)과 하나 이상의 부식방지 금속 코팅(31, 32)을 구비하는 제조 방법에 있어서,

- 상기 지지 부품(21, 22), 상기 부식방지 코팅(31, 32) 및 상기 지지 부품과 코팅 사이에 하나 이상의 경납땜 재료(41, 42)를 구비하는 초기 조립체(51, 52)를 형성하고,

- 분위기가 제어된 챔버(10) 내부에 상기 초기 조립체(51, 52)를 도입하며,

- 상기 챔버(10) 내부에 제어 분위기를 형성하고,

- 적어도 상기 경납땜 재료(41, 42)의 경납땜 온도와 동일한 온도로 상기 조립체(51, 52)를 가열하는

ㆍ 경납땜 작업을 포함하는 방법에 따라 피복된 중간 조립체 부품(101, 102)을 제조하는 단계;

ㆍ 상기 피복된 중간 부품(101, 102)을 소성 변형시켜 피복된 조립체 부품(111, 112)을 형성하는 단계; 및

ㆍ 상기 피복된 조립체 부품(또는 성형 부품)을 조립하여 화학 장치 엘리멘트(100)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 경납땜 온도는 약 750℃ 미만인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 2에 있어서, 상기 경납땜 온도는 600℃ 내지 720℃ 사이인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어된 분위기는 실질적으로 불활성 가스로 구성된 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 불활성 가스는 희유 가스, 질소 또는 상기 희유 가스와 질소의 혼합물을 포함하는 그룹으로 선택된 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버(10) 내부의 제어된 분위기는 경납땜을 실시하는 동안 약 10²내지 10⁵Pa 사이의 압력(P)으로 유지되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 경납땜 작업 전체 또는 일부를 실시하는 동안 초기 조립체(51, 52)에 클래딩 압력을 적용시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 클래딩 압력은 0.1 MPa 이상, 바람직하게는 0.3 MPa 이상, 보다 바람직하게는 0.5 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 피복될 지지 부품(21, 22)의 사전 표면 처리를 일회 이상 실시하는 단계를 부가적으로 포함하며, 상기 표면 처리는 화학, 전기화학, 물리화학, 기계적 처리 및 그 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경납땜 재료의 접착력을 증강시키고 또 약화시키는 성분의 형성을 제한할 수 있는 하나 이상의 피복을 증착시키는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 10에 있어서, 상기 피복은 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 10 또는 11에 있어서, 상기 증착은 화학적으로, 전해도금식으로 또는 기상(氣相)에 의하여 실시되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(31, 32)의 두께는 1mm미만인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(31, 32)의 두께는 0.5mm 미만인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(31, 32)은 티타늄, 티타늄 합금, 탄탈, 탄탈 합금, 지르코늄, 지르코늄 합금, 니켈계 합금 및 스테인레스 강철로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경납땜 재료(41, 42)는 은, 동, 아연, 카드늄이나 주석 또는 이러한 원소의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경납땜 재료는 분말, 시트 또는 격자 형태인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 부품(21, 22)은 강철 부품인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강철은 탄소강 또는 스테인레스 강철인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 부품(21, 22)은 플레이트 또는 판금 형태인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅(31, 32)은 플레이트 또는 판금 형태인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,

- 경납땜 작업 이전에 상호 결합될 수 있는 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62)에 리세스(81, 82)를 형성하여, 상기 리세스에 인접한 각각의 코팅(31, 32) 및 지지 부품(21, 22) 간의 경납땜을 보호하는 단계;

- 상기 경납땜 작업 이후에 이러한 단부(71, 72)를 들어 올려 각 코팅(31, 32)의 단부를 확실하게 이동시키는 단계;

- 상기 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62) 사이에 조인트(60)를 형성하는 단계;

- 상기 코팅(31, 32)의 단부 사이에 조인트(70)를 형성하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 22에 있어서, 상기 지지 부품(21, 22)의 단부(61, 62) 사이에 조인트(60)를 형성하는 단계와 상기 코팅(31, 32)의 단부 사이에 조인트(70)를 형성하는 단계는 용접에 의하여 실시되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
청구항 1 내지 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학 장치 엘리멘트(100)는 저장 격납용기, 탱크, 열교환기, 반응기, 믹서, 처리 장치 및 이송 장치를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.