PT1930462E - Fittings for drinking water carrying assembly sections - Google Patents
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Description
ΕΡ1930462Β1ΕΡ1930462Β1
DESCRIÇÃODESCRIPTION
ACESSÓRIOS PARA INSTALAÇÕES DE CONDUTAS DE ÁGUA POTÁVEL A invenção refere-se a um processo para a produção de acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas ou juntas de compressão para instalações de condutas de água potável as quais são compostas por uma liga de aço, bem como acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas e juntas de compressão, de aço por soldagem.The invention relates to a process for the production of screw or plug fittings, valves or compression joints for potable water piping installations which are composed of a steel alloy as well as such as screw or socket fittings, valves and compression joints, of steel by welding.
Normalmente hoje em dia as ligas de elevado teor de cobre não-ferroso, como bronze ou latão vermelho, são utilizadas para a produção de componentes de instalações de condutas, por exemplo, de gás ou água potável As ligas não-ferrosas utilizadas, especialmente quando destinadas a instalações para o fornecimento de água potável, estão sujeitas a grandes exigências. Por um lado as ligas não-ferrosas deverão apresentar uma elevada resistência à corrosão, uma vez que as superfícies em contacto com a água potável como os componentes não deverão corroer mesmo após longos anos de utilização. Para além de uma baixa tendência para a migração dos iões metálicos no meio, os componentes devem ser simples de fabricar e de fácil instalação mecânica. Devido ao aumento dos preços das matérias primas e do cobre, principal constituinte de ligas não-ferrosas anteriormente utilizado, as alternativas são cada vez mais procuradas para garantir que além de boas características de instalação e custos semelhantes, deverão ter resistência elevada à corrosão. Como ligas de aço inoxidável as ligas baseadas em aços austeniticos, por exemplo liga de aço 1.4301 e 1.4401 utilizadas, as quais, são caracterizadas pela boa conformabilidade de modo que os acessórios, válvulas ou juntas de compressão podem ser produzidos economicamente. No entanto a sua resistência à corrosão, 1 ΕΡ1930462Β1 especialmente para peças com paredes espessas destinadas ao constante contacto com a água potável, por exemplo, são passíveis de melhoria. Os aços inoxidáveis ferriticos, que possuem em principio uma resistência à corrosão equivalente, são sobejamente conhecidos, mas não são utilizados para produzir acessórios, válvulas e juntas de compressão, uma vez que por um lado têm tendência a formar grão durante a soldagem, resultando na redução da resistência à corrosão. Por outro lado a instalação de componentes com paredes espessas, tais como válvulas, podem tornar-se problemáticas devido à reduzida conformabilidade das ligas de aço ferritico. 0 documento JP01180946A por exemplo, descreve a utilização de aço ferritico para o fabrico de tubos para a condução de água de elevada pureza. Uma elevada resistência à corrosão é obtida de acordo com os ensinamentos do presente documento seja através da composição da liga ou adicionalmente através do revestimento da parede interna do tubo. A JP-A 9143630, WO 99/25890 e a JP-A 8333656 divulgam aços para a produção de tubos com caracteristicas de soldagem aperfeiçoadas.High-grade non-ferrous alloys, such as brass or red brass, are commonly used today for the production of piping system components, eg gas or drinking water. Non-ferrous alloys used, especially when intended for installations for the supply of drinking water, are subject to high demands. On the one hand, non-ferrous alloys must have a high corrosion resistance, since surfaces in contact with drinking water as the components should not corrode even after long years of use. In addition to a low tendency for metal ion migration in the medium, the components should be simple to fabricate and easy to mechanically install. Due to the increase in the prices of raw materials and copper, the main constituent of non-ferrous alloys previously used, alternatives are increasingly sought to ensure that in addition to good installation characteristics and similar costs, they should have high corrosion resistance. As alloys of stainless steel the alloys based on austenitic steels, for example alloys of steel 1.4301 and 1.4401 used, which are characterized by good formability so that accessories, valves or compression joints can be produced economically. However, their corrosion resistance, 1 ΕΡ1930462Β1 especially for thick walled parts intended for constant contact with drinking water, for example, are amenable to improvement. Ferritic stainless steels, which in principle have equivalent corrosion resistance, are well known but are not used to produce accessories, valves and compression joints, since on the one hand they tend to form grain during welding, resulting in corrosion resistance. On the other hand the installation of components with thick walls, such as valves, can become problematic due to the reduced formability of ferritic steel alloys. JP01180946A for example, describes the use of ferritic steel for the manufacture of tubes for the conduction of water of high purity. A high corrosion resistance is obtained according to the teachings of the present document either through the composition of the alloy or additionally through the coating of the inner wall of the tube. JP-A 9143630, WO 99/25890 and JP-A 8333656 disclose steels for the production of tubes with improved welding characteristics.
Com base nisso, a presente invenção tem como objetivo proporcionar um método que permita a produção económica de acessórios, válvulas e juntas de compressão com uma melhor resistência à corrosão. O processo de acordo com os ensinamentos da presente invenção teve como objetivo a produção de acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas ou juntas de compressão para instalações de condutas de água potável, os quais são compostos por uma liga de aço, da qual constam os seguintes 2 ΕΡ1930462Β1 componentes de liga especificados em percentagem de peso: C < 0,05 %, 11 % < Cr < 25 %,Based on this, the present invention aims to provide a method for economical production of compression fittings, valves and joints with improved corrosion resistance. The process according to the teachings of the present invention has as its objective the production of screw or fitting fittings, valves or compression joints for potable water pipe installations, which are composed of a steel alloy, following 2 ΕΡ1930462Β1 alloy components specified as weight percent: C < 0.05%, 11% < Cr < 25%,
Ni < 5 %,Ni < 5%,
Mn < 2 %, N < 0,25 %, restante de ferro opcional: 0,15 % ^ Ti < 0,8 %, opcional: 1 % ^ Mo ^ 2,5 %, e em que uma soldagem a laser é realizada.Mn < 2%, N < 0.25%, optional iron residue: 0.15% Ti < 0.8%, optional: 1% Mo 2.5%, and in which a laser welding is performed.
Foi surpreendentemente demonstrado que podem ser produzidos de uma forma económica acessórios, válvulas ou juntas de compressão compostas por ligas de aço com a composição indicada através da utilização de soldagem a laser . Até agora assumia-se que tais ligas de aço ferritico ou de aço austenítico-ferrítico não eram consideradas apropriadas para a produção de tais elementos, uma vez que por um lado constituem problemas ao nivel de conformabilidade e por outro lado têm uma forte tendência, para a formação de granulado grosso durante a soldagem de modo que a resistência à corrosão nestas áreas não ocorre mais. Devido aos avanços da soldagem a laser, a entrada de calor durante a soldagem pôde de tal modo ser reduzida que a redução da resistência à corrosão praticamente não ocorre mais. Além disso os avanços no campo dos processos de conformabilidade, que permitem a circulação do material pelos acessórios, válvulas ou juntas de compressão, apesar da espessura das suas paredes e dos elevados graus de transformação necessários para o seu fabrico, podem ser produzidos economicamente. O uso de uma liga de aço de acordo com a invenção deve-se ao baixo teor de carbono de no máx. 0.05 -% a corrosão intercristalina da liga de aço 3 ΕΡ1930462Β1 ferrítico ou da liga de aço ferrítico-austenítico reduz-se significativamente. 0 teor de crómio de 11 em peso -% a 25 em peso -% conduz igualmente a uma melhoria da resistência à corrosão pois teores de crómio mais elevados aumentam geralmente a resistência à corrosão. No entanto com o aumento do teor de crómio o processamento da liga de aço para acessórios, válvulas e juntas de compressão torna-se mais difícil. 0 níquel é considerado austenita e determina a medida da quantidade da estrutura austenítica na liga de aço. A uma proporção de menos de 5% o teor de quantidade austenítica compreende cerca de 50% da liga de aço. Quanto menor for o teor de níquel mais elevada será a proporção da estrutura ferrítica. Através da adição de no máximo 2% de Manganês, as propriedades de conformação da liga de aço são melhoradas. Um teor de manganês mais elevado iria deteriorar a resistência à corrosão da liga de aço. Com um teor de azoto N d 0,25 -% conseguiu-se, por um lado pela presença do azoto que a resistência à corrosão da liga de aço fosse melhorada. Consegue-se por outro lado que o facto não prejudique a conformação da liga de aço, limitando o teor de azoto para o valor acima indicado.It has surprisingly been shown that inexpensive accessories, valves or compression joints made from steel alloys of the indicated composition can be economically produced using laser welding. Up to now it has been assumed that such alloys of ferritic steel or austenitic-ferritic steel were not considered to be suitable for the production of such elements, since on the one hand they constitute formability problems and on the other hand have a strong tendency, for the formation of coarse granulate during welding so that the corrosion resistance in these areas no longer occurs. Due to advances in laser welding, the heat input during welding could be so reduced that the reduction in corrosion resistance practically no longer occurs. Furthermore, advances in the field of formability processes, which allow the circulation of the material by the fittings, valves or compression joints, despite the thickness of their walls and the high processing rates required for their manufacture, can be produced economically. The use of a steel alloy according to the invention is due to the low carbon content of max. 0.05 -% Intercrystalline corrosion of ferritic steel or ferritic-austenitic steel alloy 3 ΕΡ1930462Β1 is significantly reduced. The chromium content of 11 wt% -% to 25 wt% also leads to an improvement in corrosion resistance since higher chromium contents generally increase the corrosion resistance. However with increasing chromium content the processing of the alloy steel for fittings, valves and compression joints becomes more difficult. Nickel is considered austenite and determines the amount of the austenitic structure in the alloy. At a ratio of less than 5% the austenitic amount content comprises about 50% of the alloy. The lower the nickel content the higher the proportion of the ferritic structure. By adding at most 2% Manganese, the conformation properties of the alloy steel are improved. A higher manganese content would deteriorate the corrosion resistance of the alloy. With a nitrogen content N d 0.25 -%, on the one hand the presence of the nitrogen was achieved that the corrosion resistance of the steel alloy was improved. On the other hand, this does not detract from the shape of the alloy by limiting the nitrogen content to the above value.
De acordo com uma forma próxima de realização conforme a invenção, a liga de aço tem um teor de Cr de 16 % < Cr < 23 %, de percentagem em peso. Devido ao teor elevado de crómio da liga de aço a resistência à corrosão pode de um modo particular ser significativamente melhorada.According to a close embodiment according to the invention, the steel alloy has a Cr content of 16% < Cr < 23%, by weight percent. Due to the high chromium content of the steel alloy the corrosion resistance can in particular be significantly improved.
De modo a atingir uma estabilização adequada também com paredes de maiores espessuras contra a corrosão intercristalina da liga de aço, deverá a liga de aço ter um teor de titânio de 0,15 em peso-% até 0,8% em peso -%. 4 ΕΡ1930462Β1In order to achieve adequate stabilization also with thicker walls against intercrystalline corrosion of the alloy, the steel alloy should have a titanium content of 0.15 wt% to 0.8 wt%. 4 ΕΡ1930462Β1
Uma limitação do teor de molibdénio deverá ser inferior ou igual a 0,5 do peso -% reduzindo o custo da utilização da liga de aço para o fabrico de acessórios, válvulas e acessórios de compressão.A limitation of the molybdenum content shall be less than or equal to 0,5% - reducing the cost of using the alloy for the manufacture of compression fittings, valves and accessories.
Uma significativa melhoria na resistência à corrosão pode no entanto ser conseguida através da adição alternativa de molibdénio, de forma a que o teor de Mo na liga de aço seja de 1,0 % ^ Mo ^ 2,5 %, de preferência 1,5 % ^ Mo ^ 2,5 % na percentagem de peso limite.A significant improvement in the corrosion resistance can however be achieved by the addition of molybdenum alternately, so that the Mo content in the steel alloy is from 1.0% to 2.5%, preferably 1.5% 2.5% by weight limit percent.
De preferência, o teor de nitrogénio da liga de aço deverá ser de N < 0,03 %, de preferência N < 0,015 % em limite de percentagem em peso, a fim de melhorar a conformabilidade da liga de aço.Preferably, the nitrogen content of the steel alloy should be N < 0.03%, preferably N < 0.015% by weight percent limit, in order to improve the formability of the steel alloy.
De acordo com uma realização próxima adicional de desenvolvimento da invenção trata-se de uma liga de aço, com um teor de níquel de 1 % < Ni < 3 %, da percentagem em peso utilizada. Sobre o teor de Ni, a proporção entre a estrutura ferrítica e austenítica está definida. A parte da estrutura austenítica tem um máximo de 50%. Com boa resistência à corrosão semelhante à dos aços ferríticos com teor muito baixo de Ni, a liga de aço austenítico-ferrítico apresenta características de resistência melhoradas e propriedades de fadiga em meios corrosivos em comparação com os aços austeníticos e 5 ΕΡ1930462Β1 conformabilidade melhorada em comparação com as ligas de aço ferrítico. 0 uso de ligas de aço e soldagem a laser para o fabrico de acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas ou juntas de compressão para instalações de condutas de água potável resistentes à corrosão pode ser significativamente económico.According to a further developmental embodiment of the invention there is provided a steel alloy having a nickel content of 1% < Ni < 3%, of the percentage by weight used. On the Ni content, the ratio between the ferritic and austenitic structure is defined. The part of the austenitic structure has a maximum of 50%. With good corrosion resistance similar to ferritic steels with very low Ni content, austenitic-ferritic steel alloy presents improved strength characteristics and fatigue properties in corrosive media compared to austenitic steels and 5 ΕΡ1930462Β1 improved conformability compared to alloys of ferritic steel. The use of steel alloys and laser welding for the manufacture of screw or plug fittings, valves or compression joints for corrosion-resistant drinking water conduit installations can be significantly economical.
De acordo com um segundo ensinamento da presente invenção, o objetivo acima mencionado é conseguido através de acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas ou juntas de compressão para instalações de condutas de água potável em que estes foram produzidos através do método da invenção e da liga de aço da invenção Relativamente às vantagens de acessórios válvulas e juntas de compressão serem produzidos deste modo foram conforme anteriormente exposto de acordo com o método da invenção para a produção de acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas ou juntas de compressão apresentadas.According to a second teaching of the present invention, the above-mentioned object is achieved by means of screw or fitting fittings, valves or compression joints for potable water pipes installations in which these were produced by the method of the invention and the alloy of steel of the invention. As to the advantages of fittings, valves and compression seals are produced in this way were as previously disclosed according to the method of the invention for the production of screw or fitting accessories, valves or compression joints shown.
Existe uma variedade de possibilidades de conceção do método de acordo com a invenção, bem como a construção dos componentes da invenção. A referência é feita pela reivindicação 1 e as reivindicações subordinadas bem como a descrição de formas de realização, ligadas aos desenhos. Os desenhos ilustram a Figura 1 a)-d) vistas em perspetiva de quatro formas de realização de acessórios, válvulas e juntas de compressão de acordo com a invenção.There are a variety of design possibilities of the method according to the invention, as well as the construction of the components of the invention. The reference is made by claim 1 and the dependent claims as well as the description of embodiments, attached to the drawings. The drawings illustrate Figure 1 a) -d) perspective views of four embodiments of fittings, valves and compression joints according to the invention.
Uma forma de realização da invenção para válvulas, é por exemplo, a carcaça da válvula mostrada na Figura 1-a) 6 ΕΡ1930462Β1 1. 0 sistema de contagem para carcaças de válvula 1 tem como parte elevadas espessuras de parede e pode ser feito de um material sólido, tal como por corte mas podendo também ser preparado por forja das ligas de aço ferritico ou ferritico-austenitica com os componentes de liga acima indicados.An embodiment of the invention for valves is, for example, the valve housing shown in Figure 1-a). The counting system for valve housings 1 has as a part high wall thicknesses and can be made from a solid material such as by cutting but may also be prepared by forging the ferritic or ferritic-austenitic steel alloys with the above-indicated alloying components.
Em particular, um teor de titânio de 0,15 em peso -% a 0,8 em peso -% garante apesar de parede de elevada espessura uma boa resistência à corrosão da carcaça da válvula 1 contra a corrosão intercristalina. Durante a soldagem a laser da carcaça da válvula 1 de acordo com a invenção devem ser tomadas medidas para assegurar que a entrada de calor seja minimizada o mais possível, caso contrário, a liga de aço tende a formar um excessivo crescimento de grão gerando corrosão intercristalina. De acordo com a invenção a soldagem a laser por este processo, otimiza a entrada de calor para o mais baixo possível. Através da adição de molibdénio até 2,5 em peso -% a carcaça da válvula 1 fica de igual modo adicionalmente estabilizada contra a corrosão intercristalina.In particular, a titanium content of 0.15 wt% - 0.8 wt% - ensures, despite the high wall thickness, a good corrosion resistance of the valve shell 1 against intercrystalline corrosion. During laser welding of the valve housing 1 according to the invention measures must be taken to ensure that the heat input is minimized as much as possible, otherwise the steel alloy tends to form an excessive grain growth generating intercrystalline corrosion . According to the invention the laser welding by this process optimizes the entry of heat to the lowest possible. By addition of molybdenum up to 2.5 wt% the shell of valve 1 is likewise further stabilized against intercrystalline corrosion.
Embora a liga de aço ferrítica ou ferrítica-austenítica de acordo com a invenção em comparação com os aços forjados polidos seja limitada na sua conformabilidade, a mesma conformabilidade permite a produção de tampas de extremidade 2 (Fig. lb)), as quais foram produzidas por forja polida de uma tira de uma liga de aço adequada sendo assegurada a conformabilidade de fluxo de material. Numa outra realização a frio uma ranhura anular 3 por exemplo é colocada na tampa da extremidade 2.Although the ferritic or ferritic-austenitic steel alloy according to the invention compared to the polished forged steels is limited in their formability, the same formability permits the production of end caps 2 (Fig. 1b)), which were produced by polished forging of a strip of a suitable alloy of steel being ensured the flowability of material. In another cold embodiment an annular groove 3 for example is placed in the end cap 2.
Uma junta de compressão 4 é ilustrada na Fig. lc) . A junta de compressão 4 é constituída por um tubo em forma de arco 5 e ligações em ambas as extremidades 6. O tubo em 7 ΕΡ1930462Β1 forma de arco 5 é produzido por flexão, enquanto as peças de ligação 6 por exemplo são realizadas através de um processo de prensagem e expansão e igualmente através da aplicação de um processo interno de conformabilidade de alta pressão na junta de compressão 4. As peças de ligação 6 podem ser adiadas através de ligação apropriada, tal como um tubo, sendo prensadas a este de modo a estabelecer uma ligação fechada. A peça em T 7 ilustrada na Figura ld) apresenta duas extremidades opostas ligadas por ranhuras anulares 3, que são utilizadas para ligações, por exemplo a juntas de compressão. Por exemplo, a peça em T 7 pode ser produzida por uma conformabilidade interna de alta pressão de um tubo soldado longitudinalmente, em que a rosca 8 é introduzida por exemplo por compressão. No entanto a rosca 8 pode ser produzida por rolamento. Como formas adicionais de conformabilidade podem mencionar-se a prensagem, rebordagem, extrusão e expansão. De acordo com a invenção a utilização de liga de aço ferritico ou ferrítico-austenítico não permite a aplicação de apenas técnicas convencionais de conformabilidade, mas permite igualmente obter resultados de grande resistência à corrosão bem como a produção económica de acessórios de rosca ou de encaixe, válvulas ou juntas de compressão para instalações de condutas de água potável. 8 ΕΡ1930462Β1A compression gasket 4 is shown in Fig. 1c). The compression joint 4 is constituted by an arc-shaped tube 5 and connections at both ends 6. The tube 7 in an arc-shaped form 5 is produced by bending, while the connecting pieces 6 for example are carried through a pressing and expansion process and also by applying an internal process of high pressure formability in the compression joint 4. The connecting pieces 6 may be deferred through a suitable connection, such as a tube, and are pressed thereto in order to establish a closed connection. The T-piece 7 shown in Figure 1d) has two opposing ends connected by annular grooves 3, which are used for connections, for example to compression joints. For example, the T-piece 7 can be produced by a high pressure internal formability of a longitudinally welded tube, where the thread 8 is introduced for example by compression. However, the thread 8 can be produced by rolling. Additional forms of formability may include pressing, rebounding, extrusion and expansion. According to the invention the use of ferritic or ferritic-austenitic steel alloy does not allow the application of only conventional formability techniques, but also allows results of high corrosion resistance as well as economical production of screw or fitting accessories, valves or compression joints for potable water piping installations. 8 ΕΡ1930462Β1
DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃODOCUMENTS REFERRED TO IN THE DESCRIPTION
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Lisboa, 31 de Março de 2014 9Lisbon, March 31, 2014 9
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