DE3734768A1 - Armaturteil zum einsatz in einem schwefelsauren medium, das auch abrasiv wirkende feststoffteilchen enthaelt und verfahren zur herstellung eines solchen armaturteiles - Google Patents
Armaturteil zum einsatz in einem schwefelsauren medium, das auch abrasiv wirkende feststoffteilchen enthaelt und verfahren zur herstellung eines solchen armaturteilesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Armaturteil auf der Basis
von Eisen zum Einsatz in einem schwefelsauren Medium,
insbesondere Rauchgas-Entschwefelungsanlage. Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Her
stellung eines solchen Armaturteils, beispielsweise
einer Klappe.
In Rauchgasentschwefelungsanlagen wird Schwefeldioxid
(SO2) mit Kalk (CaCo3) zu Gips (CaSO4-2H2O) umgesetzt.
Die Suspension von CaCO3 (CaO, Ca (OH2) in einem
sauren Medium (pH-Wert ≈3) mit Anteilen an Chloriden,
Fluoriden in verschiedenen Verbindungen, H2SO3 und
H2SO4, teilweise auch HNO3, stellt bei Betriebstempera
turen von etwa 40°C ein außergewöhnlich aggressives
Medium dar, das in Verbindung mit den harten und rasch
bewegten Kalkteilchen, welche eine stark abrasive
Wirkung besitzen, in kurzer Zeit nahezu alle bekannten
Werkstoffe, die normalerweise für Armaturenteile
eingesetzt werden, zerstört. Dies trifft insbesondere
auf Konstruktionsteile in Rohrleitungen, Pumpen und
anderen Armaturteilen, wie Klappen zu, die der direkten
Strömung des aggressiven, schwefelsauren Mediums voll
ständig ausgesetzt sind. Diese Teile werden daher bisher
aus einer speziellen und teuren Legierung (Hastelloy C4)
hergestellt, welche dem kombinierten korrosiven und
abrasiven Angriff des Mediums widersteht. Diese
Legierung ist aber außergewöhnlich schwer zu bearbeiten
und unwirtschaftlich.
Es besteht daher ein Bedarf nach einem preisgünstigeren
Werkstoff oder einer Werkstoffkombination, die zudem
leichter zu verarbeiten sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Armaturteil zum Einsatz in einem schwefelsauren
Medium vorzuschlagen, das einerseits preisgünstig ist
und andererseits allen im Betrieb an das Armaturteil
gestellten Forderungen entspricht, insbesondere bezüglich
des korrosiven und abrasiven Angriffs dieses Mediums.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß das Armaturteil aus einem Kern
aus Gußeisen oder unlegiertem Stahl besteht, über dem
sich eine Sperrschicht aus Nickel, Kupfer und/oder Chrom
bzw. deren Legierungen befindet, über der sich eine ver
schleißbeständige Deckschicht auf der Basis von Nickel
oder Kobalt mit eingelagerten Hartstoffen befindet.
Der Kern aus Gußeisen oder unlegiertem Stahl ist preis
günstig, leicht herzustellen und gut zu bearbeiten. Die
Deckschicht ist verschleißbeständig und hält dem korro
siven und abrasiven Angriff des schwefelsauren Mediums
gut stand. Sie kann u.U. eine gewisse Porosität aufweisen,
so daß das schwefelsaure Medium in die Poren eindringen
kann. Es wird durch die Sperrschicht daran gehindert,
den Kern anzugreifen.
Die Sperrschicht kann eine Dicke bis maximal 100 µm
einnehmen.
Die Deckschicht soll dagegen eine Dicke im Millimeter
bereich aufweisen.
Die Unteransprüche 2, 3 und 4 geben bevorzugte Zusammen
setzungen der in die Deckschicht eingelagerten Hart
stoffe bzw. der Deckschicht als solche an.
Die Verfahrensansprüche 5 bis 8 erläutern bevorzugte
Verfahren zum Aufbringen der Sperrschicht und der Deck
schicht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs
beispieles näher erläutert, aus dem sich weitere
wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:
Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch ein
erfindungsgemäßes Armaturteil;
Fig. 2 einen Schnitt durch ein plattenförmiges
Armaturenteil mit einer Panzerung am Umfang
durch Auftragsschweißen von Hartmetall;
Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2, wobei die
Panzerung durch einen aufgeschrumpften
Ring gebildet wird.
Das Armaturenteil besteht nach Fig. 1 grundsätzlich
aus einem Kern 1 aus dem leicht zu vergießenden und gut
zu bearbeitenden, preisgünstigen Gußeisen. Der Kern 1
kann auch aus unlegiertem Stahl (Baustahl) bestehen,
welcher ebenfalls preisgünstig ist und gut bearbeitet
werden kann.
Auf den Kern 1 wird vorzugsweise stromlos oder galvanisch
eine Sperrschicht 2 aus Nickel oder den anderen in den
Patentansprüchen hierfür bevorzugten Materialien aufge
bracht. Auf diese dichte und korrosionsbeständige Sperr
schicht wird dann mittels geeigneter thermischer oder
thermomechanischer Oberflächenverfahren, wie Auftrags
schweißen, Aufschmelzen, Flammspritzen, Detonations
spritzen oder Plasmaspritzen eine harte, verschleiß-
und korrosionsbeständige Deckschicht 3 aus einer Nickel
legierung mit eingelagerten Karbiden auf der Basis von
Chrom, Molybdän oder Wolfram aufgebracht.
Es stellte sich überraschend heraus, daß trotz der nicht
ganz porenfreien Deckschicht 3 die Sperrschicht 2 aus
Nickel das Grundmaterial der Kernschicht 1 zuverlässig
vor Korrosion schützt.
Eine weitere Verbesserung des Korrosionsverhaltens und
der Verschleißbeständigkeit kann durch kurzes Auf
schmelzen mit einem Laserstrahl erzielt werden. Die
Karbidausscheidungen werden dadurch verfeinert und die
Oberfläche wird dichter.
Fig. 2 und 3 zeigen, daß ein plattenförmiges Armaturen
teil mit einem Kern 1 im Bereich der größten abrasiven
Beanspruchung, nämlich am Scheibenrand, durch eine
partielle Panzerung 4 geschützt wird, die in Fig. 2
durch Auftragsschweißen aufgetragen wird. Als verschleiß
feste Werkstoffe bieten sich Stellite oder Hartmetalle
an.
Die Abrasionsbeständigkeit kann auch durch Aufschrumpfen
eines Rings 5 am Hartmetall vorgenommen werden, wie in
Fig. 3 dargestellt.
Im Anschluß an diese Maßnahme (Aufbringen der Panzerung 4
bzw. des Ringes 5) erfolgt das Aufbringen der Sperr-
und Deckschicht 2, 3 entsprechend den Ansprüchen 5 bis
8 bzw. Fig. 1, und zwar in Fig. 1 vorzugsweise die
Panzerung 4 überlappend. Der Ring 5 soll etwas höher
sein als der zu schützende Rand, um auch hier einen
glatten Übergang zu schaffen.
Claims (12)
1. Armaturteil auf der Basis von Eisen zum Einsatz in
einem schwefelsauren Medium, das auch abrasiv
wirkende Feststoffpartikel enthält, insbesondere in
einer Rauchgas-Entschwefelungsanlage,
dadurch gekennzeichnet,
daß es aus einem Kern aus Gußeisen oder unlegiertem
Stahl besteht, über dem sich eine Sperrschicht aus
Nickel und/oder Kupfer und/oder Chrom befindet, über
der sich eine verschleißbeständige Deckschicht auf
der Basis von Nickel oder Kobalt mit eingelagerten
Hartstoffen befindet.
2. Armaturteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die eingelagerten Hartstoffe Karbide des Chroms,
Molybdäns und/oder Wolframs sind.
3. Armaturteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die eingelagerten Hartstoffe Boride des Titans,
Zirkons bzw. Nitride des Titans oder Siliziums sind.
4. Armaturteil nach Anspruch 1 oder 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht etwa 30 bis 75 Gew.% Hartstoffe
aufweist, etwa 20-65 Gew.-% Nickel und den Rest
Chrom.
5. Verfahren zur Herstellung eines Armaturteils nach
einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperrschicht auf galvanischem Wege, stromlos,
durch Flammspritzen oder nach dem CVD-Verfahren
aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht thermisch oder thermodynamisch
nach dem Plasma-oder Flammspritzverfahren, durch
Detonationsspritzen oder durch eine Laserbehandlung
auf die Sperrschicht aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht durch Auftragsschweißen oder
Auftragsschmelzen auf die Sperrschicht aufgebracht
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Deckschicht kurzzeitig aufgeschmolzen wird
und sehr rasch erstarrt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein plattenförmiges Armaturenteil im Bereich
des äußeren Umfangs gepanzert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Panzerung durch Auftragsschweißen von
Hartmetall erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Aufbringen der Sperr- und Deckschicht
die Panzerung überlappend durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ring aus abrasions- und korrosionsbeständi
gem Material auf das plattenförmige Armaturteil
aufgeschrumpft wird.
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