NL1011368C1

NL1011368C1 - Protective coating of steel pipes in hostile environment

Info

Publication number: NL1011368C1
Application number: NL1011368A
Authority: NL
Inventors: Kenneth William Decker
Original assignee: Polymer Technologie Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 1999-08-05

Abstract

Pipes are sand blasted and preheated. A protective coating is applied in horizontal strips using an oxyacetylene burner to form a metallurgical bond with the base surface. This is done manually with the pipes in situ, using skilled, specialist workers.

Description

COATING VOOR RADIATOREN EN TECHNIEK VOOR DE METALLURGISCHE VERBINDING DAARVAN MET DE ONDERGRONDCOATING FOR RADIATORS AND TECHNOLOGY FOR THE METALLURGIC CONNECTION THEREOF WITH THE SUBSTRATE

1. INLEIDING1 INTRODUCTION

55

Er is een systeem ontwikkeld voor het ter plekke (in situ) aanbrengen van een coating op radiatoren en voor de succesvolle metallurgische verbinding van de coating met de ondergrond. De erosie- en corrosiebestendige eigenschappen van de toegepaste coating worden versterkt door tijdens de nabehandeling door middel van verwarming luchtbelletjes te 10 verwijderen. Technische innovatie heeft er toe geleid dat een fabrieksmethode is aangepast en nu in situ kan worden toegepast bij industriële radiatoren. Dit systeem maakt de noodzaak van vervanging van radiatoren ter plekke overbodig.A system has been developed for the on-site (in situ) application of a coating on radiators and for the successful metallurgical connection of the coating to the substrate. The erosion and corrosion resistant properties of the applied coating are enhanced by removing air bubbles during the post-treatment by heating. Technical innovation has led to a factory method being adapted and now being applicable in situ for industrial radiators. This system eliminates the need to replace radiators on site.

2. UITLEG VAN BEGRIPPEN EN IDEEËN2. EXPLANATION OF CONCEPTS AND IDEAS

1515

De term ’radiator’ is in de meest uitgebreide betekenis gebruikt en omvat ook industriële stalen buizen en pijpen voor boilers, warmtewisselaars, systemen voor hergebruik, koelsystemen en andere systemen waarin de oppervlakte van buizen is blootgesteld aan een corrosieve en/of erosieve omgeving bij kamertemperatuur of hogere temperaturen. De 20 methode is aangepast om grote radiator-oppervlakten in situ te coaten. Diverse technische aanpassingen en verbeteringen worden hierna beschreven.The term 'radiator' has been used in its broadest sense and also includes industrial steel pipes and pipes for boilers, heat exchangers, reusable systems, cooling systems and other systems in which the surface of pipes is exposed to a corrosive and / or erosive environment at room temperature or higher temperatures. The method has been adapted to coat large radiator surfaces in situ. Various technical adjustments and improvements are described below.

3. ALGEMENE BESCHRIJVING3. GENERAL DESCRIPTION

25 Deze uitvinding betreft een coating-methode voor radiatoren waarmee slijtage wordt beperkt en de levensduur wordt verlengd. De coating wordt gekenmerkt door bestendigheid voor hitte slijtage en erosie.The present invention relates to a coating method for radiators which reduces wear and extends the service life. The coating is characterized by resistance to heat wear and erosion.

Het doel van deze uitvinding is de onvolkomenheden en bezwaren van de tot nu toe 30 toegepaste technieken op te lossen door een materiaal en een methode voor het ter plekke coaten van radiatoren te verschaffen ten einde de levensduur van die radiatoren te verlengen.The object of this invention is to overcome the imperfections and drawbacks of the techniques hitherto employed by providing a material and a method of coating radiators on-site in order to extend the life of those radiators.

PilO 11368 2PilO 11368 2

Er was gebleken dat een toplaag met luchtbelletjes en een slechte hechting niet de gewenste verlengde levensduur van de radiatoren opleverde.It was found that a top layer with air bubbles and poor adhesion did not provide the desired extended life of the radiators.

De toplaag legering kan bestaan uit een homogeen mengsel van metaallegering 5 poederdeeltjes en verhardingspoederdeeltjes. De metaallegering poederdeeltjes kunnen een ’mesh’ afmeting hebben die varieert van minder dan 125 ’mesh’ (minus 125 micron) tot ongeveer 400 ’mesh’ (circa 40 micron). De verhardingspoederdeeltjes kunnen in afmeting variëren van ongeveer 120 ’mesh’ (circa 125 micron) tot 300 ’mesh’ (ongeveer 50 micron) of ruwweg van 5 micron tot 125 micron. De hier genoemde ’mesh’ afmeting is gebaseerd op , 10 de U.S.-standaard.The top layer alloy may consist of a homogeneous mixture of metal alloy powder particles and hardening powder particles. The metal alloy powder particles can have a "mesh" size ranging from less than 125 mesh (minus 125 microns) to about 400 mesh (approximately 40 microns). The curing powder particles can range in size from about 120 mesh (about 125 microns) to 300 mesh (about 50 microns) or roughly from 5 microns to 125 microns. The mesh size mentioned here is based on .10 the U.S. standard.

ï Ter plekke wordt de coating aangebracht op radiatoren die met vlammenspuiten zijn = voorverhit. De coating wordt vervolgens behandeld met de vlam van een zuurstof-acetyleen brander om de coating metallurgisch met de ondergrond te binden.ï The coating is applied on site to radiators pre-heated with flame sprayers. The coating is then treated with the flame of an oxygen-acetylene burner to metallurgically bond the coating to the substrate.

15 Testen die op coatings van ongeveer 0,01 inch dikte zijn uitgevoerd, hebben een verlengde - levensduur aangetoond die minstens vier maal zo lang is vergeleken bij onbeschermde radiatoren. Grote besparingen in afschrijving en onderhoudskosten zijn het gevolg. De dikte van de coating kan variëren van ongeveer 0,005 tot 0,07 inch, bijvoorbeeld 0,01 tot 0,035 inch, bij voorkeur van 0,01 tot 0,02 inch. De coating bevat een corrosiebestendige 20 metaallegering waarin zich verhardingsmaterialen bevinden zoals titanium-diboride of een Ί wolfram-koolstofverbinding.15 Tests conducted on coatings approximately 0.01 inch thick have shown an extended life at least four times longer compared to unprotected radiators. This results in large savings in depreciation and maintenance costs. The thickness of the coating can range from about 0.005 to 0.07 inches, for example 0.01 to 0.035 inches, preferably from 0.01 to 0.02 inches. The coating contains a corrosion resistant metal alloy containing hardening materials such as titanium diboride or a Ί tungsten carbon compound.

Naar de mogelijkheid om de slijtage en erosie van radiatoren te vermijden of te verminderen = is uitgebreid onderzoek gedaan. Na experimenten die een veelheid aan benaderingswijzen 25 betroffen, werd ontdekt dat verbeterde resultaten inzake de levensduur bereikt kunnen worden door de oppervlakten van de radiatoren met bepaalde keramische bestanddelen te coaten. Voor de beste resultaten dienen deze toplaag-legeringen van de radiatoren als karakteristiek te hebben dat ze metallurgisch verbonden kunnen worden ten einde afbladderen te voorkomen. Verder werd ontdekt dat de levensduur van een radiator verder 30 verlengd kan worden door in de aangebrachte toplaag slijtvaste bestanddelen op te nemen zoals titanium-diboride of andere vuurvaste koolstofverbindingen.Extensive research has been conducted into the possibility of avoiding or reducing the wear and erosion of radiators. After experiments involving a variety of approaches, it has been discovered that improved lifetime results can be achieved by coating the surfaces of the radiators with certain ceramic components. For best results, these top layer alloys of the radiators should have the characteristic of being metallurgically bonded to prevent chipping. It was further discovered that the life of a radiator can be further extended by including wear-resistant components such as titanium diboride or other refractory carbon compounds in the applied top layer.

I P.10 11 3 6 8 Ί1 3I P.10 11 3 6 8 Ί1 3

Binnen het kader van deze uitvinding blijken diverse toplaag-legeringen, met goede slijtvaste en stootvaste eigenschappen onder hoge temperaturen, geschikte coatings. Een voorbeeld van een dergelijke toplaag-legering ziet er als volgt uit: 5 Een homogeen poeder dat in gewicht 30% tot 70% van een titanium-diboride en 70% tot 30% van een samengestelde legering bevat, verdient de voorkeur. De keramische verhardingscomponent mag in gewicht variëren van 10% tot 70% en de samengestelde legering van ongeveer 80% tot 20%.Within the scope of this invention, various top-layer alloys, with good wear-resistant and impact-resistant properties under high temperatures, appear to be suitable coatings. An example of such a top layer alloy would be as follows: A homogeneous powder containing 30% to 70% by weight of a titanium diboride and 70% to 30% of a composite alloy is preferred. The ceramic hardening component may range in weight from 10% to 70% and the composite alloy from about 80% to 20%.

10 Het in situ coaten van radiatoren maakt aanzienlijk afwijkende coatings- en naverhittingstechnieken noodzakelijk. De doelstellingen van deze uitvinding zullen duidelijk worden als ze worden beschouwd in samenhang met de nu volgende uitleg.10 The in-situ coating of radiators necessitates significantly different coating and postheating techniques. The objects of this invention will become apparent when considered in conjunction with the following explanation.

De in situ coating vereist dat alle fasen van het coatingsproces handmatig worden uitgevoerd 15 door vakbekwame specialisten, vaak vanaf tijdelijke stellages onder minder gunstige omstandigheden. Om te kunnen voldoen aan de eis om onder ongunstige omstandigheden toch een hoogwaardige coating aan te brengen dient de volgende procedure te worden gevolgd.The in situ coating requires that all stages of the coating process be performed manually by skilled specialists, often from temporary scaffolds under less favorable conditions. In order to meet the requirement to apply a high-quality coating under unfavorable conditions, the following procedure must be followed.

HO 11 368 i 4HO 11 368 i 4

ALGEMENE PROCEDURE VOOR HET IN SITU AANBRENGEN VAN EEN OPGENERAL PROCEDURE FOR APPLYING A SITU IN SITU

NIKKEL GEBASEERDE LEGERING OP RADIATOREN, WAARBIJ DE SPUIT- EN VERSMELTINGTECHNIEK WORDT TOEGEPAST.NICKEL-BASED ALLOY ON RADIATORS USING SPRAY AND FUSION TECHNIQUE.

! 5 GEREEDMAKEN VAN HET OPPERVLAK: 1. Tijdelijke stellingen met een verticale tussenruimte van 6 foot moeten worden geïnstalleerd in de ruimte en rond de installatie waar de coating gaat plaatsvinden.! 5 PREPARING THE SURFACE: 1. Temporary scaffolding with a 6 foot vertical gap should be installed in the area and around the installation where the coating is to take place.

10 2. De hele ondergrond van de radiator moet worden gezandstraald tot NACE VIS No.4. (zandstraal-norm). Het weggestraalde materiaal dient van de radiator te worden verwijderd.10 2. The entire surface of the radiator must be sandblasted to NACE VIS No.4. (sandblast standard). The radiated material must be removed from the radiator.

3. De te coaten delen moeten in over de hele lengte van de radiator in horizontale 15 stroken worden verdeeld met een hoogte van maximaal 20 inch.3. The parts to be coated must be divided into horizontal 15 strips along the length of the radiator, with a maximum height of 20 inches.

4. De strips moeten om en om gezandstraald worden tot NACE VIS No. 1 waarbij gebruik gemaakt wordt van hoekige stalen korrels ’mesh’ formaat: van 12 tot 36, waarbij een minimum van 40% op een 24- ’mesh’ zeef is gefilterd.4. The strips must be sandblasted alternately to NACE VIS No. 1 using angular steel grain mesh size: from 12 to 36, with a minimum of 40% filtered on a 24 mesh screen.

20 5. Het materiaal dat wordt weggestraald, moet een minimum oppervlaktetemperatuur van 10 graden Celcius hebben en mag niet meer dan 6 graden Celsius warmer zijn dan de omgevingstemperatuur.20 5. The material being radiated must have a minimum surface temperature of 10 degrees Celsius and must not be more than 6 degrees Celsius warmer than the ambient temperature.

25 7. De lucht die voor het zandstralen wordt gebruikt moet droog en vetvrij zijn.25 7. The air used for sandblasting must be dry and free of grease.

1 8. Bij het aanpakken van gezandstraalde materialen mogen alleen - * 30 handschoenen, doeken of stroppen worden gebruikt.1 8. When tackling sandblasted materials, only - * 30 gloves, cloths or slings should be used.

•1011368 5 V OORVERHITTING: 1. De voorverhitting dient standaard tot 250 graden Fahrenheit plaats te vinden. Indien zuurstofbranders bij de 5 voorverhitting worden gebruikt, dient dat vanaf de achterzijde van de radiator te gebeuren.• 1011368 5 PREHEATING: 1. Preheating should be standard up to 250 degrees Fahrenheit. If oxygen burners are used for preheating, this must be done from the rear of the radiator.

2. Vermijdt plaatselijke oververhitting aangezien dit kan leiden tot oxidatie-vervuiling van het oppervlak.2. Avoid local overheating as this can lead to oxidation contamination of the surface.

10 3. Controleer de temperatuur met behulp van een thermometer.10 3. Check the temperature using a thermometer.

AANBRENGEN: 15 1. Bij het spuiten moet droge, vetvrije lucht worden gebruikt.APPLICATION: 15 1. When spraying, use dry, grease-free air.

2. Breng de coating aan met behulp van een thermische zuurstof-acetyleen brander ten einde de gewenste dikte te verkrijgen.2. Apply the coating using a thermal oxygen-acetylene burner to achieve the desired thickness.

20 3. Na het spuiten dient het oppervlak egaal te zijn en vrij van stofjes en spetters.20 3. After spraying, the surface must be smooth and free of dust and splashes.

4. Tijdens het spuiten mag de metalen ondergrond niet warmer zijn dan 177 graden Celcius.4. During spraying, the metal surface must not be warmer than 177 degrees Celsius.

25 5. Controleer de temperatuur met behulp van een thermometer.25 5. Check the temperature using a thermometer.

SAMENSMELTEN: 30 1. Verhoog de temperatuur van de radiator tot ongeveer 800 graden Fahrenheit door verhitting onder en boven de radiator.MERGING: 30 1. Increase the radiator temperature to about 800 degrees Fahrenheit by heating below and above the radiator.

*1011368 6 2. Gebruik een zuurstof-acetyleen brander met een ’rozenknop’-mond, pas plaatselijke verhitting toe totdat de coating samensmelt. De versmelting vindt plaats tussen 1550 en 1700 graden Fahrenheit en blijkt uit het verschijnen van een j 5 ’glanzende’ laag op het oppervlak. De glanslaag is voor de uitvoerder duidelijk zichtbaar.* 1011368 6 2. Use an oxygen-acetylene burner with a "rose bud" mouth, apply local heating until the coating melts. The fusion takes place between 1550 and 1700 degrees Fahrenheit and is evidenced by the appearance of a j5 "shiny" layer on the surface. The gloss layer is clearly visible to the performer.

3. De nog niet behandelde stroken kunnen nu ook volgens de volgende procedure gecoat worden.3. The strips not yet treated can now also be coated according to the following procedure.

1010

VERVOLG VAN HET COATINGSPROCESCONTINUATION OF THE COATING PROCESS

1. De onbehandelde stroken moeten worden gezandstraald tot NACE VIS nr. 1.1. The untreated strips must be sandblasted to NACE VIS No 1.

Er moet speciale aandacht worden besteed aan de randen van de coating.Special attention should be paid to the edges of the coating.

15 Deze randen moeten volkomen vrij zijn van zandstraalmateriaal.15 These edges must be completely free of sandblasting material.

2. Over de hele lengte van de radiator moeten metalen strips magnetisch worden bevestigd ten einde overspuiten van de reeds bestaande coating te voorkomen.2. Metal strips should be magnetically attached along the entire length of the radiator to avoid over-coating the pre-existing coating.

20 3. De nog niet behandelde stroken kunnen nu volgens de hiervoor beschreven methode gecoat worden.3. The strips not yet treated can now be coated according to the method described above.

":3 * i ” »1011368": 3 * i" »1011368

Claims

A coating method for the metallurgical bonding of an erosion and corrosion resistant coating to the substrate (such as known from U.S. Patents 5 numbered No. 3,190,560, No. 3,226,028, and No. 3,262,644) using flame sprayers (such as known from U.S. Pat. Nos. 3,620,454 and No. 3,273,800), characterized in that this method can be used in situ and which extends the life of radiators significantly more effectively than 10 by other coating methods described and / or applied hitherto . P »1011 368