专利名称：用于锅炉部件的防氧化低合金附件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及工业锅炉和熔炉技术领域，特别涉及新的和有用的锅炉部件和附件，它们具有匹配的材料，以便改进焊接质量和延长锅炉或熔炉里的部件的使用寿命。
目前，供锅炉部件、诸如在锅炉的高温区域里使用的过热器、再热器用的附件是用不锈钢材料制造的。附件可用来将这些部件固定在锅炉或熔炉里，并包括手拷形的支承、系杆和端部支承悬臂。不锈钢材料有助于用来防止附件暴露在高温工作环境时的氧化。
铁素体低合金材料不能长时间地经受强氧化环境，因此这些材料只限于在温度较低的场所使用。一般来说，用于锅炉里的铁素体低合金材料是诸如SA213T22或SA213T91之类的材料。
当不锈钢附件焊接在铁素体低合金材料制造的锅炉部件上时，由于材料不同会造成焊接失效。不同的金属不能形成金属匹配时那样的牢固焊接。在不锈钢被焊接在铁素体材料的锅炉里，这种不同金属断裂情况是常有的。
焊接失效对锅炉主人或操作者将产生维修问题，因为焊接失效后必须按规定标准进行修理，以避免不能支承锅炉部件或使锅炉部件方向偏离的更大危险。但如使用相同的材料作为锅炉部件和附件，由于在高温环境下的氧化而可能损坏附件。
铬化是一种在铁素体基部件上产生铬扩散涂层的工艺，以改进防腐蚀，特别是在高温环境下的防腐蚀。铬化还可在暴露于极端条件下的部件上产生整体的保护表面涂层，从而提高它们的使用寿命。
诸如螺钉、螺栓和柱头螺栓等零件的铬化通常是使用粉末装填渗透技术完成的。将这些零件装填入在一容器里的氧化铝、铬和活化剂盐的干燥粉末混合物里，然后进行密封和加热。在加热过程中，容器的温度升高到一定程度，并维持一预定时间。从而在加热过程中发生铬化反应，形成扩散在铁基零件的铁里的高含铬量的表面层，这些铬。然后使容器和零件冷却，并从容器里取出带有含铬涂层的零件。
装填渗透方法在用来涂敷这种小的、单个零件时具有显著的缺陷。涂层的厚度在各涂敷的零件之间、，或甚至在较大零件的表面上常常有很大的变化。这是由于粉末装填物很低的热传导性和由此产生的装填零件的很低的和不均匀的加热速度引起的。该工艺的其它缺陷是，如果零件互相之间直接接触，铬涂层扩散将使零件在互相接触点上粘结在一起。此外，这种工艺将造成大量的粉末浪费。
美国专利第4,904,501号公开了一种改进的铬化铁素体锅炉部件表面的方法，它包括将含有铬的含水涂层合成物直接提供给准备铬化的表面。这种含水合成物包括铬、铝、藻酸铵或甲基纤维素粘合剂、以及卤化物活化剂。
美国专利第5,135,777号、第5,041,309号、第5,364,659号、第5,492,727号和第5,589,220号公开了涂敷零件的其它工艺。
1997年9月26日提交的美国专利申请号第08/938,319号公开了一种改进的涂敷诸如螺钉、螺栓和柱头螺栓等较小零件的方法，它可用来涂敷锅炉附件，其内容在这里被参考使用。
本发明的一个目的是提供锅炉附件和部件，它们能够克服与不同的金属材料焊接失效有关的问题，同时具有适用于锅炉或熔炉区域的防氧化和耐热性能。
因此，本发明的锅炉附件由与要被焊接的锅炉部件类似的材料组成，从而可排除因材料不一致而发生的焊接失效。利用扩散方法对锅炉附件进行涂敷，用铝、铬、硅或它们的混合物作为涂层覆盖在附件上。然后，可将这种锅炉附件焊接到同样材料的锅炉部件上，而不会产生不同金属的焊接失效。此外，经过涂敷的附件可经受高温环境，而不管基底材料是否与环境相容。这样，提供了具有相容的焊接材料部件的锅炉部件。
作为说明书一部分的附后的权利要求书指出了说明本发明新颖性的许多特征。为了较好地理解本发明、它的优点和所达到的目的，请参考附图和描述的内容，其中描述了本发明的一个较佳实施例。
在附图中
图1是连接在锅炉管子上的手拷式附件的立体图；图2是供锅炉管子用的D形链环附件的侧视图；图3是图2中的D形链环附件的俯视图；图4是插杆和凹槽附件的俯视图；图5是图4中的附件的侧视图6A是支承在锅炉里的过热器管子的侧视图；图6B是用于图6A中的支承件的一隔离附件的放大的端视图；以及图6C是用于支承图6A中的管子的支承附件的放大的侧视图。
现在参看附图，其中相同的标号表示相同的或类似的零件；图1-5显示了不同类型的附件，以便将诸如在再热器管子箱和过热器管子箱里的锅炉管子100连接在一起。供锅炉使用的附件包括许多不同类型的器件，如手拷式支承件20、插杆和凹槽连接件40和45、以及D形连接件30和35，此外还有系杆和端塞(未画出)等等。
图6A-C显示了不同类型的附件，它们可用来将管子100支承在熔炉或锅炉壁200上或仅是将管子100互相隔开。支承隔离件50有助于使管子100之间维持一特定距离。与管子100连接的端钩60坐落在壁支承件65上，而壁支承件65固定在壁200上，从而使过热器或再热器管子100悬置在熔炉或锅炉的所需区域里。
在任何一种情况下，图1-6C所示的附件可焊接在管子10上。
为了克服因使用与锅炉部件、诸如管子100不相容的材料来制造附件所产生的焊接强度限制，用来制造各种连接件20、30、35、40和45、以及支承件50、60和65的材料是与管子100的材料相同的材料。一般来说，如果使用铁素体钢锅炉部件、诸如管子100，那么将选择铁素体钢作为附件材料。在使用不锈钢作锅炉部件的情况下，附件也可是不锈钢。这样，附件可焊接在管子100上或其它部件上，从而不会出现由于不一致的材料而发生焊接失效的可能性。匹配材料即是具有类似的成分或化学性质并具有类似的热膨胀系数的材料。
利用扩散涂层工艺可对附件进行涂敷，从而覆盖附件，用铬、硅或防氧化铝涂层保护它。可使用任何适当的涂敷工艺，只要在附件上形成均匀的涂层。
例如，在锅炉管子100是用铁素体材料制造时，可选择也是用铁素体材料制造的手拷式支承件20。在将支承件20焊接在管子100上之前，通过将支承件20放置在一容器里、在支承件20上喷射浆状的涂层材料、让浆料干燥、同时密封容器并加热该容器以涂敷该支承件20而在支承件上涂敷铬、硅或铝涂层。然后可将已涂敷的支承件焊接在管子100上和用于锅炉里，这将不会出现与不一致的焊接材料有关的问题，并具有良好的防氧化和腐蚀的性能。
虽然详细地显示和介绍了本发明的一个特殊的实施例以说明本发明的原理，但应该理解，在不超出该原理的情况下也可用其它方法实施本发明。
权利要求
1．一种用于第一材料制造的锅炉部件的附件，包括将锅炉部件固定在工业熔炉或锅炉里的支承装置，它是用第一材料和具有与第一材料相同的热膨胀系数和化学性质的第二材料之一制成的，通过扩散涂层法在该支承装置上涂敷铝、铬、硅和它们的混合物之一。
2．如权利要求2所述的附件，其特征在于，该支承装置包括手拷式连接件、D形链环连接件、插杆和凹槽连接件、支承隔离件、端钩和壁支承件、或类似的附件之一。
3．如权利要求2所述的附件，其特征在于，第一材料是铁素体钢材料。
4．如权利要求3所述的附件，其特征在于，第二材料是铁素体钢材料。
5．如权利要求2所述的附件，其特征在于，第一材料是不锈钢。
6．如权利要求5所述的附件，其特征在于，第二材料是不锈钢。
7．如权利要求2所述的附件，其特征在于，涂层是铝。
8．如权利要求2所述的附件，其特征在于，涂层是铬。
9．一种用于工业锅炉或熔炉里的、在高温区域里具有改进的工作寿命和结构稳定性的锅炉部件，该部件包括许多由第一材料制成的管子；将许多管子固定在工业熔炉或锅炉里的一位置上的附件，它是用第一材料和具有与第一材料类似的热膨胀系数和化学性质的第二材料之一制成的，并用扩散涂层法在其上涂敷铝、铬、硅和它们的混合物之一。
10．如权利要求9所述的锅炉部件，其特征在于，许多管子形成过热器和再热器之一。
11．如权利要求10所述的锅炉部件，其特征在于，附件包括手拷式连接件、D形链环连接件、插杆和凹槽连接件、支承隔离件、端钩和壁支承件、及类似的附件之一。
12．如权利要求9所述的锅炉部件，其特征在于，附件包括手拷式连接件、D形链环连接件、插杆和凹槽连接件、支承隔离件、端钩和壁支承件、及类似的附件之一。
13．如权利要求9所述的锅炉部件，其特征在于，第一材料是铁素体钢材料。
14．如权利要求13所述的锅炉部件，其特征在于，第二材料是铁素体钢材料。
全文摘要
一种在熔炉或锅炉里支承锅炉部件的锅炉附件是用与其焊接在一起的锅炉部件相同的材料制成的,以便消除因不同材料造成的焊接失效。利用扩散涂层法在锅炉附件上涂敷一层铝、铬、硅或它们的混合物。
文档编号B05D5/12GK1323916SQ0010869
公开日2001年11月28日 申请日期2000年5月17日 优先权日2000年5月17日
发明者乔治·H·哈思三世 申请人:巴布考克及威尔考克斯公司