NO840796L - Fylltraad for buebeleggning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en buesprøytefylistoff-tråd ved hjelp av hvilken belegg med høy resistens mot mekanisk og/eller kjemisk slitasje kan fremstilles.

Steder hvor både mekanisk og kjemisk slitasje er meget stor og av hvilken grunn et apparat må vedlikeholdes eller repa-reres ofte, innbefatter torvfyrte kraftstasjoner hvor koke-veggene, ildsteder, innmatningsskruer, avgassblåsere og andre lignende•deler utsettes for kraftig kjemisk og mekanisk slitasje.

Korrosjon forårsakes av forskjellige syrer, sure bestanddeler til stede i torven, samt også av forskjellige mikro-organismer. Slitasje, på den annen side, forårsakes av bestanddeler i asken til stede i torven, såsom forskjellige hårde Si02-, A^O^- og Fe2C>2-krystaller såvel som sand og sten som tilføres sammen med torven. Slitasjen som forårsakes av disse hårde partikler er erosive og abrasive av naturen. I tillegg til torv vil det også oppstå kraftig slitasje for kullfyrte og lignende kokeanlegg, samt også i fluidiserte sjiktovner, hvori en sand-lignende sirkulerende støvsuspensjon forårsaker erosiv slitasje på rørlednings-vegger.

Flere forskjellige metoder er anvendt for å forhindre problemer vedrørende korrosjon og slitasje som ovenfor beskrevet. Eksempelvis er visse deler i et torvanlegg malt, sveiset og også termisk besprøytet. En fordel ved s<p>røyting er at det gir belegg som er meget resistente mot korrosjon og erosjon. Ulempene innbefatter deformasjon som følge av sveisingen og det faktum at det eksempelvis er umulig å belegge koker-vegger i løpet av kort tid. Ytterligere er det-meget vanske-lig å danne tynne belegg ved sveising.

Maling og andre tilsvarende beleggningsmetoder kan anvendes når arbeidstemperaturen er lav og når erosjons- og abrasjons-! j si litasjen ikke er av betydning. Når det er nødvendig å belegge store overflater som utsettes for både korrosjon og erosjon er den beste metode termisk sprøyting. Eksempelvis har sodakokere vært belagt ved tråd-besprøyting i flere år. For trådbeleggning av sodakokere er det utviklet fyllstoffmaterialer som motstår korrosjon ganske godt, men deres resistens mot erosjon er ennå ikke god. Grunnen er at materialer hvis resistens mot erosjon og abrasjon er hårde, et faktum som forhindrer at de kan trekkes til tråder. Materialer som er resistente mot korrosjon, erosjon og abrasjon kan fremstilles til pulvere, og således er de egnet også for anvendelse ved sveising og plasmabesprøy-ting; pulversprøyting er også mulig.

Som angitt ovenfor er anvendelse av sveising begrenset på grunn av deformasjon og at metoden er langsom og på den annen side er plasmabesprøyting ufordelaktig på grunn av den høye pris. Pulversprøyting er delvis ufordelaktig ved at dets ved-heftning til basismaterialet generelt er dårlig og porøsi-teten av belegget er høy, en faktor som fremmer korrosjon og nedsetter varmeledningsevnen. Buebesprøyting har den samme ulempe som trådbesprøyting; som følge av deres store hårdhet er det ikke mulig å rulle en tråd fra et egnet materiale.

Hensikten ved.foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

på en økonomisk, lett og enkel måte et belegg som har god resistens mot kjemisk og/eller mekanisk slitasje, og som også er egnet for beleggning av store overflater.

Grunnideen ved oppfinnelsen ligger i at ved buesprøyting anvendes en fullstendig ny type fylistofftråd som kan være legert i den ønskede måte og for å gi resistens mot mekanisk og/eller kjemisk slitasje.

Fyllstofftråden (eller —trådene) i henhold til oppfinnelsen omfatter en omhyllning fremstilt av et mykt ikke-legert eller legert materiale og en kjerne bestående av metall-' pulver eller en blanding av metallpulver og spesielle i karbider og/eller oksyder.

I

Kjernen kan fremstilles ved atomisering fra en metallsmelte som er høylegert eller inneholder hårde spesialkarbider og/eller oksyder. Derved erholdes et homogent pulver. Korn-størrelsen for pulveret er 20-300 pm, avhengig av de ønske-lige egenskaper og den påtenkte anvendelse.

Eksempler på spesielle karbider er karbider av krom, wolfram, vanadin, titan, niob, silisium, molybden, bor og lignende.

Eksempler på spesielle oksyder er oksyder av aluminium, krom, silisium, mangan, magnesium og lignende.

Når fyllstoffet i henhold til oppfinnelsen anvendes for besprøyting, oppnås mange fordeler fremfor fyllstoffer som til nå er anvendt og også overfor andre besprøytingsmetoder. Disse fordeler innbefatter det følgende: Belegg som er meget resistent mot kjemisk og mekanisk slitasje .

I forsøk utført ble det overraskende funnet at en fyllstofftråd kan buebesprøytes. Ytterligere ved buebesprøyting var det mulig å oppnå et belegg med en mikrohårdhet på mer enn 1000 HV. Referanseanalysen for fyllmaterialet var som følger: 5,0 % C, 3 % Mn, "1,8 % Si og 2 7 % Cr, 3 % Ti C , og resten Fe. Den største mikrohårdhet ble erholdt med fyllstoffet påtenkt for buebesprøyting var ca. 600 HV. Dette ble erholdt med.fylistoff med følgende sammensetning: 0,5 % C, 2,5 % Mn, 0,8 % Si, 8,5 % Cr, 0,6 % Mo og. 0,3 % V, og resten Fe.

Sprøytinger, ble også utført under anvendelse av den følgende blanding, i hvilket tilfelle resultatet ble funnet å-være meget godt og økonomisk: 5,5 % C, 2 % Mn, 1,6 % Si, 2 3 % Cr, 7 % Mo, 1,5 % V, 7 % Nb, 2 % W og resten Fe.

Selv om noe av mengden av legeringsbestanddelene brenner av under buebesprøytingen, så fører dette ikke til problemer ved fremstilling av fyllstofftråden, fordi opprulling vil ikke være en hindring for høy legering. Korrosjonsresistensen for belegget er også godt. Krom, nikkel, molybden, kobber osv., kan legeres i de ønskede mengder. Ytterligere kan omhyliningen av den fylte wire ha myklegert stål når korrosjonsresistens krever dette. Som legeringsbestanddeler resistent mot slitasje i metallpulveret inne i omhyliningen, forblir omhyllingen myk og det er ingen problemer ved fremstilling av omhyllingen. Ytterligere er såkalte høykromstål egnet for anvendelse i meget høye temperaturer, avhengig av mengden av Cr-, W-, V-, Ni-, Nb-, Mo-' og Al-legeringen.

Økonomi

Økonomien ved anvendelse av foreliggende fremgangsmåte påvirkes av de følgende faktorer, bl.a.: - prisen på utstyr er kun 20 % av prisen for plasmautstyr, utstyret er lett bevegelig fra étt sted til en annet,

eksempelvis MIG-sveiseutstyr,

- prisen på fyllstoff vil være rimelig da fylistoffmateri-alene har den samme sammensetning som de som allerede anvendes ved sveising, - fremgangsmåten kan lett anvendes for besprøyting av tynne belegg, eksempelvis 0,2 - 0,5 mm, hvilket ikke er mulig med sveising. Sprøytingen av et tynt belegg mulig-gjør også at store overflatearealer raskt kan belegges, - besprøytingseffektiviteten er ca. 5 kg/time, ved sveising er en slik effektivitet kun mulig ved fremstilling av tykke belegg.

Gode mekaniske egenskaper

I de utførte forsøk ble det funnet at vedheftningen av belegget til basismaterialet var 2-3 ganger bedre enn ved-. heftningen av belegg fremstilt ved pulverbesprøyting. Ved-hef tningss tyrken var nesten like god som den som oppnås ved plasmabesprøytede belegg.

Homogenitet av beleggene

Beleggenes homogenitet er viktige ikke bare på grunn av resistens mot korrosjon, men også på grunn av resistens mot slitasje. Homogeniteten for belegget påvirkes både av korn-størrelsen av pulveret og av det anvendte metallpulver.

Hvis kornstørreIsen av pulveret ved buebesprøyting er for liten, vil partiklene til stede i den elektriske bue bli overopphetet og for en stor del brent bort, et fenomen som sterkt nedsetter effektiviteten, og senker konsentrasjonen av legeringsbestanddelene. På den annen side, hvis partiklene er for istore, vil de ikke få tid til å smelte i den elektriske bue og vedheftningen blir dårlig. Av denne grunn er korn-størrelsen for metallpulveret begrenset. Hensikten ved anvendelse av kornstørrelsesområdet i henhold til oppfinnelsen er at alle partiklene av det homogene metallpulver smelter i en like stor grad, i hvilket tilfelle tap av legeringsbestanddelene i de forskjellige partikler ville være den samme, og da sammensetningen av alle partikler er den samme vil belegget bli homogent.

Kornstørrelsen vil ikke på noen måte være standard i alle områder, men modifikasjoner anvendes i henhold til det ønskede belegg. Eksempelvis, når tynne, 0,1-0,3 mm tykke,

og meget tette belegg er ønsket, anvendes en kornstørrelse i området 20-80 um. Innen tykkelsesområdet 0,3-1 mm er den anvendte kornstørrelse 80-200 um. Når meget tykke belegg skal fremstilles anvendes kornstørrelsesområdet på 150-

300 pm. Ytterligere hvis resistens mot korrosjon ikke er viktig kan kornstørrelsesområdet anvendes mere fritt. Også andre spesielle betingelser kan føre til forandring i korn-størrelsen.

En annen faktor som påvirker homogeniteten er at pulver fremstilt fra en homogen metallsmelte med den ønskede sammensetning, anvendes inne i tråden. Når disse pulverpartikler med en viss kornstørrelse smelter i den elektriske bue, oppnås et homogent belegg selv om ikke alle partiklenei smelter fullstendig. I Hvis en normal fylistofftråd påtenkt for sveising anvendes, vil belegget nødvendigvis ikke bli homogent da pulveret i en sveisetråd består av flere forskjellige legerte legeringer, av hvilke en inneholder en stor mengde krom, en annen karbon, den tredje wolfram, osv. Ved sveising vil alle de legerte legeringer ende opp i den samme smelte, hvor de blandes effektivt og derved danner et relativt homogent metall. I den elektriske lysbue ved buebesprøyting, vil de legerte legeringer ikke alltid ende opp i den samme smelte eller bli blandet med hverandre, og derfor vil belegget i en slikt tilfelle blir uhomogent.

Anvendbarhet

Foreliggende fremgangsmåte er egnet for beleggning av koker-vegger såvel som beleggning av en torvmaterskrue, avgassblåsere, osv. Da arbeidsstykkene under beleggningen kun oppvarmes til maksimalt 100°C, er det mulig å belegge full-stendige stykker uten fare for deformasjon. Ytterligere er fremgangsmåten egnet for beleggning av slitte stykker. I et slikt tilfelle er det først mulig å besprøyte dem med et fyllstoff tilsvarende det vanlige basismaterialet, og der-etter påføre dette et sliteresistent lag.

Den økonomiske viktighet av foreliggende oppfinnelse kan best illustreres hvis man betrakter kokere og fluidiserte sjiktovner for torvfyrte kraftanlegg. Generelt er veggene i slike anlegg fremstilt av karbonstål eller varmebehandlet stål med en tykkelse på 2,5-6 mm. Resistensen for slike stål mot abrasjon og erosjon er liten. I verste tilfeller kan levetiden for kokerør kun være ett år. Da man ved foreliggende fremgangsmåte kan flerdoble den nyttige levetid for rørsystemet, avhengig av tykkelsen av det anvendte belegg, kan meget store årlige innsparinger oppnås.

Claims (3)

1. En fyllstofftråd for buebesprøyting for å danne belegg med høy resistens mot mekanisk og/eller kjemisk slitasje, karakterisert ved at fylistofftråden omfatter en omhyllning fremstilt av mykt ikke-legert eller legert metall og en kjerne som består av metallpulver eller blanding av metallpulveret og spesielle karbider og/eller oksyder.

2. Fyllstofftråd i henhold til krav 1, karakterisert ved at kjernen er fremstilt ved atomisering fra en høylegert metallsmelte eller inneholdende spesielle karbider og/eller oksyder.

3. Fyllstofftråd i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at kornstørrelsen for kjerne-materialet er 20-300 um.