PL177572B1

PL177572B1 - Sposób powlekania ścian sitowych i wychodzących z nich rur na chłodziwo w wymiennikach ciepła

Info

Publication number: PL177572B1
Application number: PL95312222A
Authority: PL
Inventors: Richard Kreiselmaier
Original assignee: Kreiselmaier Ernst
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1995-04-04
Publication date: 1999-12-31
Also published as: CA2141069C; EP0679853B1; FI956189A; ES2108902T3; FI106744B; CZ292699B6; FI956189A0; RO116028B1; US5820931A; MX9600023A; DE59404431D1; AU2215395A; ZA953198B; AU681513B2; EP0679853A1; WO1995029375A1; PL312222A1; CZ336895A3; DK0679853T3; ATE159585T1

Abstract

1. Sposób powlekania scian sitowych i wychodzacych z nich rur na chlodziwo w wymiennikach ciepla zwlaszcza w skraplaczach pary wodnej, z uzyciem utwardzalnych miesza- nek tworzywowych, korzystnie zawierajacych wypelniacze, srodki barwiace, srodki modyfikujace, stabilizatory i inne znane dodatki, poprzez czyszczenie przeznaczonych do po- wlekania powierzchni, korzystnie strumieniem srodka scierne- go, nanoszenie powloki i obróbke mechaniczna powloki, znamienny tym, ze po oczyszczeniu powierzchni uszczelnia sie wloty i wyloty rur usuwalnymi korkami, na sciane sitowa nanosi sie co najmniej jedna warstwe utwardzalnej powloki tworzywowej, pozostawia sie ja do utwardzenia w stopniu umozliwiajacym przeprowadzenie dalszej obróbki mechanicz- nej, przy zachowaniu na powierzchni miejsc wykazujacych nadal reaktywnosc, a nastepnie przeprowadza sie obróbke mechaniczna powierzchni, usuwa sie korki z wlotów i wylo- tów rur oraz co najmniej na obszar wlotowy rur na chlodziwo nanosi sie co najmniej jedna warstwe utwardzalnej powloki tworzywowej z utworzeniem reaktywnego polaczenia z po- wloka sciany sitowej, przy czym stosuje sie mieszanke two- rzywowa tworzaca powloke rur na chlodziwo wykazujaca wieksza elastycznosc niz powloka sciany sitowej, przy wydlu- zeniu przy zerwaniu wedlug normy DIN 53152 co najmniej o 2% wyzszym od wydluzenia przy zerwaniu powloki sciany sitowej. Fig.2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób powlekania ścian sitowych i wychodzących z nich rur na chłodziwo w wymiennikach ciepła, zwłaszcza w skraplaczach pary wodnej.

Ściany sitowe w skraplaczach pary wodnej, np. w urządzeniach do wytwarzania energii elektrycznej wyposażone są w powłokę tworzywową zapobiegającą oznakom korozji. Ściany sitowe i wychodzące z nich rury na chłodziwo są narażone na działanie różnych czynników zewnętrznych, zwłaszcza naprężeń mechanicznych, chemicznych i elektromagnetycznych. Naprężenia mechaniczne są powodowane przez stałe cząstki zawarte w chłodziwie, np. przez piasek. Ponadto różnica temperatur między chłodziwem i skraplaną parą wodną, która może przeweżezeć 100°C, powoduje rozszerzanie się rur z chłodziwem w obszarze szczytowym przy ścianie sitowej. Naprężenia chemiczne wynikają z charakteru, chłodziwa, np. z jego obciążenia solami lub substancjami kwasowymi. W szczególności można tu wymienić znane działanie korodujące wody morskiej lub silnie zlniuczeseczsnej wody rzecznej, stosowanej w celach chłodniczych. Korozja elektrochemiczna lub galwaniczna dotyczy zjawisk wynikających z tworzenia się ogniw galwanicznych na granicznych powierzchniach metalowych, w szczególności na przejściach ze ściany sitowej do rury na chłodziwo, przy czym proces ten znacznie przyspieszają przewodzące prąd elektryczny ciecze, takie jak woda morska. Ponadto w czasie pracy ściana sitowa jest narażona na osadzanie się niepożądanych substancji, porastanie powierzchni glonami itp., przy czym zjawiska te nasilają się w przypadku chropowatości powierzchni tworzącej się na skutek korozji. W efekcie oznaki korozji i tworzenia się osadów przyspieszają starzenie ściany sitowej, gdyż liczba ognisk korozji i osadów stale wzrasta.

Z tego względu już dawno temu zaczęto nanosić powłoki antykorozyjne na ściany sitowe. W szczególności stosowano w tym celu grube powłoki żywic epoksydowych przystosowane do nanoszenia na wloty i wyloty rur dzięki pewnym technikom, np. dzięki stosowaniu formowanych korków w czasie nanoszenia. Umożliwia to wykonanie gładkiego przejścia powłoki ściany sitowej na wloty i wyloty rur, przy czym rury, zazwyczaj wystające poza obszar powłoki lub kończące się w nim, zwykle nie były pokryte materiałem odpornym na korozję od strony wewnętrznej.

Z GB-A-1 175 157 jest znane nanoszenie na ściany sitowe skraplaczy pary, chłodnic albo wymienników ciepła powłok tworzywowych zapobiegających oznakom korozji. W tym celu po odsłonięciu ściany sitowej jest konieczne rozszerzenie końców rur uchodzących w tę ścianę sitową, zamknięcie ich otworów za pomocą korków z tworzywa sztucznego. Środek antykorozyjny w postaci masy szpachlowej nakłada się ręcznie na ściany sitowe. Warstwa musi mieć grubość odpowiednią do pokrycia korków dla zapewniania całkowitego powleczenia powłoką. Po stwardnieniu środka zapobiegającego oznakom korozji zeszlifowuje się go nad korkami tak, by mogły być one pojedynczo wyjmowane. Nakładanie na ściany sitowe powłoki ze środka zapobiegającego oznakom korozji okazało się bardzo dobre, jednakże sposób ten jest stosunkowo uciążliwy i kosztowny.

Istota tego wynalazku polega na tym, że po oczyszczeniu powierzchni uszczelnia się wloty i wyloty rur usuwalnymi korkami, na ścianę sitową nanosi się co najmniej jedną warstwę utwardzanej powłoki tworzywowej, pozostawia się ją do utwardzenia w stopniu umożliwiającym przeprowadzenie dalszej obróbki mechanicznej, przy zachowaniu na powierzchni miejsc wykazujących nadal reaktywność, a następnie przeprowadza się obróbkę mechaniczną powierzchni, usuwa się korki z wlotów i wylotów rur oraz co najmniej na obszar wlotowy rur na chłodziwo nanosi się co najmniej jedną warstwę utwardzalnej powłoki tworzywowej z utworzeniem reaktywnego połączenia z powłoką ściany sitowej, przy czym stosuje się mieszankę tworzywową tworzącą powłokę rur na chłodziwo, wykazującą większą elastyczność niż powłoka ściany sitowej, przy wydłużeniu przy zerwaniu według normy DIN 53152 co

177 572 najmniej o 2% wyższym od wydłużenia przy zerwaniu powłoki ściany sitowej. Powłokę na ścianach sitowych rozprowadza się szpachlą po czym wygładza się powierzchnię. Powłokę rur na chłodziwo nanosi się natryskując ją lub nakładając wałkiem w rurach, rozpoczynając od końca przeciwległego względem ściany sitowej.

Na powierzchnie ścian sitowych i rur przeznaczonych do powlekania nanosi się podkład za pomocą pistoletu natryskowego lub walka przed powlekaniem i/lub na powłokę nanosi się uszczelnienie. W każdym przypadku nanosi się kilka warstw jako podkład, powłokę i/lub uszczelnienie. Korzystnie nanosi się warstwy o różnym zabarwieniu. Jako materiał uszczelniający stosuje się mieszankę tworzywową o właściwościach mieszanki tworzywowej na powłokę rur na chłodziwo. Stosuje się mieszankę tworzywową tworzącą powłókę ściany sitowej wykazującą wydłużenie przy zerwaniu według DIN 53152 wynoszącą 2-4%, oraz mieszankę tworzywową tworzącą powłokę rur na chłodziwo wykazującą wydłużenie przy zerwaniu wynoszące . 4-9%. Korzystnie stosuje się mieszankę tworzywową tworzącą powłokę ściany sitowej wykazującą wydłużenie przy zerwaniu według DIN 53152 wynoszące co najmniej 3%, oraz mieszankę tworzywową tworzącą powłokę rur na chłodziwo wykazującą wydłużenie przy zerwaniu wynoszące co najmniej 5%. Nanosi się szereg oddzielnych warstw, przy czym każdą z tych warstw nanosi się na powierzchnię poprzedniej warstwy wtedy, gdy ta powierzchnia jest jeszcze reaktywna. Na rury na chłodziwo nanosi się warstwę powłoki o grubości co najmniej 80 pm, a na ścianę sitową nanosi się warstwę powłoki o grubości co najmniej 2000 pm. Stosuje się mieszankę tworzywową opartą na układzie epoksyd/utwardzacz aminowy. Korzystnie stosuje się mieszankę tworzywową do powlekania rur na chłodziwo zawierającą politetrafluoroetylen w postaci proszku, korzystnie o uziarnieniu poniżej 50 pm, w ilości 5-20% wagowych.

W sposobie według wynalazku istotne znaczenie ma dokładne oczyszczenie powierzchni przed powlekaniem za pomocą ścierniwa, tak aby uzyskać zwarte i jednorodne podłoże. Wloty i wyloty rur uszczelnia się w ogólnie znany sposób usuwalnymi korkami, z dwóch powodów. Po pierwsze zapobiega się wnikaniu, materiału stosowanego do powlekania ściany sitowej do wlotów rur, a po drugie powłoka ściany sitowej powinna być dopasowana do przebiegu rur na chłodziwo i odpowiedniego ich wyprofilowania. W tym celu stosuje się korki o odpowiednim kształcie. Umożliwia to w szczególności uzyskanie przez wlot rury formy ułatwiającej przepływ oraz zapewnia bezproblemowe połączenie powłoki rur na chłodziwo z powloką ściany sitowej. Przydatne może być, zwłaszcza w przypadku starszych ścian sitowych, odpowiednie poszerzenie rur na chłodziwo na wlocie i wylocie, aby zapewnić gładkie przejście przy osadzaniu wstawianych rur w powłoce ściany sitowej. Rozwiązanie takie w szczególności umożliwia to, że przejście pomiędzy ścianą sitową i rurą na chłodziwo nie będzie pokrywać się z przejściem między powloką ściany sitowej i powloką rury na chłodziwo, co znacznie wydłuża żywotność powłoki.

Czas schnięcia, w przypadku żywic epoksydowych, wynosi od około 8 godzin do kilku dni w 20°C, przy czym w okresie tym zostaje zapewniona możliwość powstania reaktywnego połączenia z następną warstwą.

Sposób według wynalazku pozwala zapewnić wnikanie w zagłębienia, wyeliminować tworzenie się jam i umknąć powstawania porów i pęcherzy. Czas schnięcia przed dalszą obróbką wynosi w przypadku żywic epoksydowych od około 24 godzin do 4 dni.

Dzięki wygładzaniu uzyskuje się bardziej równomierną powierzchnię stanowiącą mniejszy opór dla chłodziwa uderzającego w ścianę sitową z mniejszą liczbą punktów, w których mogą się np. rozpocząć procesy mechanicznej korozji/erozji lub porastanie przez glony.

Materiałem stosowanym w tym przypadku jest mieszanka tworzywową o określonej elastyczności, oparta na materiale powłokowym stosowanym pod nią, np. mieszanka zastosowana w powłoce rur na chłodziwo. Przy grubości każdej z warstw co najmniej 40 pm i grubości łącznej co najmniej 80 pm, czas schnięcia do osiągnięcia suchości w dotyku dla układów epoksyd/amina wynosi 6 godzin.

Nanoszenie uszczelnienia jest korzystne tylko wtedy, gdy rury na chłodziwo są powlekane tak, że co najmniej ostatnia warstwa powłoki rur na chłodziwo przechodzi gładko w powłokę ściany sitowej.

177 572

Cała powłoka osiąga odporność na oddziaływania mechaniczne i chemiczne po utwardzaniu przez około 7 dni w temperaturze 20°C.

Gdy powłoki nie nanosi się na całe rury na chłodziwo, to warstwy należy kolejno zwężać na końcach, żeby stopniowo ścieniać powłokę. W szczególności zaleca się, aby zwłaszcza warstwa zewnętrzna wchodziła głębiej w rurę na chłodziwo i dochodziła do gołego metalu, by warstwa pod spodem była całkowicie przykryta warstwą znajdującą się nad nią. Określona warstwa zewnętrzna może jednak zaczynać się o wiele dalej na zewnątrz niż warstwa znajdująca się pod spodem.

Jako dodawany PTFE stosuje się np. Hostaflon® z firmy Hoechst w ziarnach o wielkości < 50 pm, a zwłaszcza 10-30 pm. Tworzy on matrycę, która wypełnia, stabilizuje i zwiększa elastyczność powłoki, a przede wszystkim służy również do uzyskiwania wymaganej elastyczności.

W celu zwiększenia odporności, zwłaszcza powłoki ściany sitowej, korzystnie stosuje się mieszankę zawierającą ponad 30% wagowych dodatków mineralnych.

Aby jeszcze bardziej zwiększyć odporność powłoki w obszarze przejścia od rury na chłodziwo do ściany sitowej, korzystne może być zastosowanie tworzywowej tulejki w powłoce w obszarze przejścia w ścianę sitową, aby osiągnąć dodatkowe działanie stabilizujące.

Wynalazek dokładniej wyjaśniono w odniesieniu do rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju wejście rury na chłodziwo w ścianę sitową, w stanie nieskorodowanym i skorodowanym, z powłokami, w trzech wariantach od (a) do (c); a fig. 2 przedstawia powłokę ściany sitowej i wchodzącej w nią rury na chłodziwo, w układzie warstwowym.

Na figurze 1(a) pokazano szczegół ściany sitowej 1 z rurą 2 na chłodziwo. W obszarze wejścia rury na chłodziwo jej występ 3 jest wywinięty lub poszerzony na boki. W górnej połowie rysunku (dotyczy to także fig. 2(b) i (c)) powierzchnia ściany sitowej 4 jest nienaruszona i gładka, co bez zastosowania specjalnej ochrony zdarza się jedynie, gdy ściana jest nowa. W dolnej połowie rysunku powierzchnia ściany sitowej jest silnie uszkodzona przez oznaki korozji, zwłaszcza w obszarze wejścia rury na chłodziwo, gdzie powstały głębokie wżery korozyjne na skutek korozji elektrochemicznej.

Zaczernione części w obszarze powierzchni 4 ściany sitowej stanowi powłoka 6 z odpowiedniej utwardzonej na zimno mieszanki tworzywowej. Powłoka 6 przechodzi w powłokę rury na chłodziwo. Wżer korozyjny 5 jest całkowicie wypełniony powłoką. W związku z tym, że sama mieszanka powłokowa jest zasadniczo obojętna chemicznie, ściana sitowa 1 i rura 2 są całkowicie chronione przed przepływającą wodą chłodzącą. Zapobiega to w znacznym stopniu korozji elektrochemicznej.

Figura 1(b) i 1(c) przedstawiają powszechnie stosowane warianty kielicha z końcem wpuszczanym (fig. 1b) i z końcem nie poszerzonym (fig. 1c), przy czym we wszystkich przypadkach kielich rury 3 jest całkowicie zintegrowany z powłoką 6, 7 (1a do 1c).

Na figurze 2 pokazano warstwową strukturę powłoki, wytworzonej sposobem według wynalazku. Powłokę ściany sitowej i powłokę rury dokładniej pokazano na szczegółach A i B.

Pod właściwą powłoką 6 ściany sitowej znajduje się podkład 8, który ponadto wypełnia niewielkie nierówne obszary. Wygładzona powierzchnia powłoki 6 jest dodatkowo chroniona uszczelnieniem 9, które przechodzi do rury i tworzy zewnętrzną warstwę powłoki w rurze.

Na oczyszczoną powierzchnię metalową ścianki rury 2 na chłodziwo nanosi się najpierw podkład 11. Na podkład 11 nanosi się właściwą powłokę 7 rury na chłodziwo o odpowiedniej elastyczności w stosunku do powłoki ściany sitowej. W pokazanym przypadku rura 2 na chłodziwo nie jest powleczona na całej długości, ale jedynie w części wlotowej, przy czym powłoka jako całość staje się stopniowo coraz cieńsza (szczegół B), tak że każda następna warstwa wchodzi w rurę głębiej niż warstwa poprzednia. Ostatnia warstwa powłoki 9 rury na chłodziwo stanowi równocześnie uszczelnienie 9 powłoki 6 ściany sitowej. Zakrzywiony koniec powłoki 11, 7, 9 w rurze (pokazany na szczególe A) uzyskuje się dzięki konturowi korka wstawianego przy powlekaniu ściany sitowej, a wyjmowanego przed powlekaniem rury na chłodziwo.

177 572

Całkowita grubość wszystkich warstw wynosi ponad 2000 pm w obszarze ściany sitowej i ponad 80 pm w obszarze ścianek rury, przy czym łatwo można uzyskać warstwy o większej grubości. ,

Przykład. Ścianę sitową z wychodzącymi z niej rurami na chłodziwo w układzie wymiennika ciepła w elektrowni oczyszczono strumieniem piasku, następnie wloty rur zamknięto odpowiednio przystosowanymi korkami. Na oczyszczoną powierzchnię natryśnięto podkład o grubości 80 pm. Na podkład użyto żywicę epoksydową utwardzaną aminą.

Na ten podkład naniesiono właściwą powłokę z żywicy epoksydowej w postaci trzech warstw o całkowitej grubości wynoszącej 20 mm. Nanoszenie prowadzono za pomocą szpachli, przy czym zwracano szczególną uwagę, aby masa wniknęła w zagłębienia i puste przestrzenie i aby nie powstały pory i pęcherze. Powłokę po dwóch dniach wygładzono materiałem ściernym, a następnie usunięto korki z wlotów rur.

Rury na chłodziwo oczyszczone strumieniem piasku pokryto natryskowo za pomocą lancy wyciąganej podczas przebiegu natryskiwania, najpierw podkładem na bazie związków epoksydowych, a na koniec kilkakrotnie pokryto masą epoksydową. Pomiędzy poszczególnymi etapami nanoszenia warstw robiono przerwę wynoszącą 24 godziny. Ostatnie dwie warstwy naniesiono z przeciągnięciem na ścianę sitową, z jednoczesnym utworzeniem uszczelnienia.

Całkowita grubość suchej powłoki w rurach na chłodziwo wynosi w tym sposobie 120 pm, uszczelnienie na ścianie sitowej ma grubość 80 pm.

Jako materiały na powłoki stosowano dostępne w handlu układy żywic epoksydowych, utwardzanych aminą.

W celu zwiększenia elastyczności -otrzymanego układu na bazie związków epoksydowych na podkład i uszczelnienie ścian sitowych oraz na uszczelnienie i powłokę rur na chłodziwo zastosowano dodatek z cząstek politetrafluoroetylenu o wielkości ziarna mniejszej niż 50 pm i w ilości 10% wagowych.

177 572

s>f eręr

ΠΊ 572

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób powlekania ścian sitowych i wychodzących z nich rur na chłodziwo w wymiennikach ciepła, zwłaszcza w skraplaczach pary wodnej, z użyciem utwardzalnych mieszanek tworzywowych, korzystnie zawierających wypełniacze, środki barwiące, środki modyfikujące, stabilizatory i inne znane dodatki, poprzez czyszczenie przeznaczonych do powlekania powierzchni, korzystnie strumieniem środka ściernego, nanoszenie powłoki i obróbkę mechaniczną powłoki, znamienny tym, że po oczyszczeniu powierzchni uszczelnia się wloty i wyloty rur usuwalnymi korkami, na ścianę sitowa nanosi się co najmniej jedną warstwę utwardzalnej powłoki tworzywowej, pozostawia się ją do utwardzenia w stopniu umożliwiającym przeprowadzenie dalszej obróbki mechanicznej, przy zachowaniu na powierzchni miejsc wykazujących nadal reaktywność, a następnie przeprowadza się obróbkę mechaniczną powierzchni, usuwa się korki z wlotów i wylotów rur oraz co najmniej na obszar wlotowy rur na chłodziwO nanosi się co najmniej jedną warstwę utwardzalnej powłoki tworzywowej z utworzeniem reaktywnego połączenia z powłoką ściany sitowej, przy czym stosuje się mieszankę tworzywową tworzącą powłokę rur na chłodziwo wykazującą większą elastyczność niż powłoka ściany sitowej, przy wydłużeniu przy zerwaniu według normy DIN 53152 co najmniej o 2% wyższym od wydłużenia przy zerwaniu powłoki ściany sitowej.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłokę na ścianach sitowych rozprowadza się szpachlą, po czym wygładza się powierzchnię.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powłokę rur na chłodziwo nanosi się natryskując ją lub nakładając wałkiem w rurach, rozpoczynając od końca przeciwległego względem ściany sitowej.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że na powierzchnie ścian sitowych i rur przeznaczone do powlekania nanosi się podkład za pomocą pistoletu natryskowego lub wałka przed powlekaniem i/lub na powłokę nanosi się uszczelnienie.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że w każdym przypadku nanosi się kilka warstw jako podkład, powłokę i/lub uszczelnienie.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że nanosi się warstwy o różnym zabarwieniu.
7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako materiał uszczelniający stosuje się mieszankę tworzywową o właściwościach mieszanki tworzywowej na powłokę rur na chłodziwo.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się mieszankę tworzywową tworzącą powłokę ściany sitowej, wykazującą wydłużenie przy zerwaniu według DIN 53152 wynoszące 2-4%, oraz mieszankę tworzywową tworzącą powłokę rur na chłodziwo wykazującą wy dłużenie przy zerwaniu wynoszące 4-9%.
9. Sposób według zastrz. 1 albo 8, znamienny tym, że stosuje się mieszankę tworzywową tworzącą powłokę ściany sitowej, wykazującą wydłużenie przy zerwaniu według DIN 53152 wynoszące co najmniej 3%, oraz mieszankę tworzywową tworzącą powłokę rur na chłodziwo, wykazującą wydłużenie przy zerwaniu wynoszące co najmniej 5%.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że nanosi się szereg oddzielnych warstw, przy czym każdą z tych warstw nanosi się na powierzchnię poprzedniej warstwy wtedy, gdy ta powierzchnia jest jeszcze reaktywna.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na rury na chłodziwo nanosi się warstwę powłoki o grubości co najmniej 80 pm, a na ścianę sitową nanosi się warstwę powłoki o grubości co najmniej 2000 pm.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się mieszankę tworzywową opartą na układzie epoksyd/utwardzacz aminowy.

177 572
13. Sposób wedbig zastia. 1 albo 12,znamienny tym, że stosuje si<u mieszmkę tworzy wową do powlekania rur na chłodziwo zawierającą politutrafluoroutelun w postaci proszku, korzystnie o uziarnieniu poniżej 50 pm, w ilości 5-20% wagowych.