专利名称：涂覆用于传送气态氧的管道元件或装置的方法
技术领域：
本发明涉及可用于气态氧管道设备的涂覆厚的涂层的方法。
技术背景气态氧管道的i殳备和附件，例如阀、旋塞、止回阀、过滤器、管、法 兰等，通常传统上由合金化的、轻度合金化的或者未合金化的钢类材料制成。最普遍使用的材料是被称为"碳钢"或不锈钢的钢。这些材料参与组成这些设备的庞大的部件，例如这种设备的体部或外 壳或者组成这种设备的其他部件。具有高含量的镍和/或铜的蒙乃尔合金(Monel)或铜镍合金类型的合 金由于其非常高的成本和特有的应用方面的困难而很少被使用。构成每个气态氧管道设备的承压外壳的部件，即，主要是体部、盖、 法兰等，通常由一种或多种单金属同质材料组成。目前，参与组成这些庞大部件的碳钢或不锈钢在使用安全性方面、在 存在氧的情况下根据压力保持和扩散燃烧的能力方面具有很大缺点。豁免 压力(exemption pressure)的概念是一个在CGA 4. 4和IGC 13/02意义 下的参考值，并且对于钢根据等级和厚度设置在0. 2xl06Pa和2. 6xl0叩a (=2和26 barg -29到375 Psig)之间。另一方面，镍、铜以及具有很高镍铜含量-即通常含有至少60%重量 比的镍或铜-的合金，具有大约200 bar的豁免压力，根据材料的组成在 某些情况下甚至更高，并且具有不会保持和扩散燃烧的性能。由于上述原因，为了防止和降低危险，在工业领域对于装配到氧管道
上的由钢制成的设备，通常将最大工作压力限制在低于豁免压力的水平， 或者将设备安置在屏障或其他用于周围人员和装备的保护装置后面，或者 使用上述合适的豁免材料。然而这些方案远不能令人满意，原因在于，首先，使用钢可能导致"逆燃(flash back)"类型的事件，即使在保护室内也是如此，并且导致产 生相当大的损害。其次，使用钢以外的材料会导致更高的制造成本并且通 常会使设备的实际制造复杂化，这是因为使用这些材料比使用钢更困难。 另外，已知描述各种涂层的制造的下述文件US-A-6089828教导了在燃气涡轮元件上形成由铝合金和青铜构成的 耐磨涂层。JP-A-57070306和US-A-2300400描述了由镍/铬类型的合金形成的涂层。EP-A-825272涉及通过热喷涂由铜、铅和青铜组成的涂层进行的生产。 JP-A-2001323361提供了基于镍/铝合金的涂层。 然而，所有这些方案都不能解决上述问题。发明内容那么，现在的问题是提供一种设备或这种设备的元件，该设备或元件 设计成用于设置在传送加压氧的管道上，并且不具有现有技术中的i殳备的 上述危险和缺点。因此，本发明的方案是一种用于生产由钢或合金钢制成的设备或设备 元件的方法，该设备或设备元件能够在使用过程中与加压氧接触。其中，以便在所述表面上得到至少一个厚度小于或等于5mm的涂层，其特征在于， 所述喷涂材料选自镍以及镍和铜的合金。换句话说，根据本发明的方法，在由钢或合金刚制成的设备或设备元 件的表面上沉积有至少 一个由镍或镍/铜合金形成的保护层。在使用期间， 所迷表面可与加压氧接触，以便通过一个或多个保护层保护该表面，从而
避免了上述问题。根据情况，本发明的方法可包括下述特征中的一个或多个 一生成厚度为0. lmm到5mm的涂层。 -所述元件或设备由钢、铸铁或不锈钢制成。-所述元件或设备具有腔室或内部通道，所述涂层覆盖在所述腔室或 所述内部通道的至少部分内壁上。-该喷涂材料是镍或主要由镍和铜组成的合金，并且还可以附加地包 括一些合金元素例如铬或钴。-该喷涂材料是纯镍或镍/铜合金(NiCu)，该合金含有多达60%重量 比的铜，其余为镍。-所述涂层通过热等离子喷涂生成，即通过"喷射等离子体(blown plasma) ，， 、 APS (空气等离子体喷射)或HV0F (高速氧燃料)类型的方 法生成。-所述涂层通过使用选自氩、氯、氦和氮的气体作为运载气体的喷射 等离子体生成。-生成由优选陶瓷类型的完全氧化的第二种材料制成的作为附加保护 层的涂层。实际上，产生燃烧需要三个要素，即氧化剂、燃料和能量。由 于这个原因，有必要在关键部位增加第二个氧化物层，该氧化物层将形成 热障并且将减少由摩擦或磨损产生的热(能量)，从而增强安全性。-所述新的或现有的设备选自阀体、回转部件或任何其他气态氧管道 设备。本发明还涉及一种设备或设备元件，例如管道系统的单个元件，如法 兰、直段、侧支、肘管、T形接头、缩径管(reduction pipe)等，它们 被设计成在使用过程中与加压氧接触，并且包括由钢或合金钢制成的体部， 其特征在于，在所述体部的至少部分表面上包含至少一层涂层，该涂层的 材料选自镍以及镍和铜的合金，所述涂层的厚度小于或等于5mm。此外，本发明还涉及一种使用至少一个氧管道传送加压氧的方法，在 该管道中氧在压力下被传送，其特征在于，根据本发明或通过根据本发明
的生产方法得到的设备或设备元件，例如管道系统的元件，设置在所述管 道上并与在所述管道中流通的加压氧接触。换句话说，本发明通过将镍或镍/铜和/或氧化物类型的豁免材料热喷 涂在设计成针对氧工作的任何设备或设备元件 一尤其是管道系统-的受到氧的压力的内壁或外壁上，以形成一层或多层通常为1到5mm的涂层，从 而提高了由钢或合金钢制成的设计成与氧接触的设备的安全性。优选地，设备的机械界面覆盖涂层，而无论它是新的设备还是必须被 改进的用旧的设备。按照本发明的涂覆工艺，以这种方式处理过的装置或设备可用于在下迷条件下针对氧工作-容纳在工作中的设备内的氧可小于或等于100%，-工作中的设备的工作压力最大可以为50xl06Pa ( 500 bara),但 通常至少为25 x l()6Pa ( 250 bara )，以及-设备的工作温度设置在-40x:和+2oot:之间。因此，以这种方式处理过的装置或i殳备与由坚固的豁免材料制成的相 同装置具有相同的安全性和可靠性条件。
附图中给出了本发明的实施例的示例。
具体实施方式
附图中示出通常用在氧管道2上的具有控制杆10 (此处位于关闭位 置)的"门"型全径阀(full-bore valve) 1，所述氧管道2的安全性已 经通过本发明得到改善。更确切地说，在阀1的内表面4， 5， 6-即在阀l的使用过程中与氧3 直接接触的表面4， 5， 6 -以及在待涂覆的机械连接部的界面7， 8， 9上 涂覆涂层。通过利用上述"喷射等离子体"类型的热喷涂的沉积方法形成镍涂层。
应该指出，这种涂层还使得修复基材的任何孔隙成为可能。如上所述，本发明不限于阀的涂层，而是适用于传送高压氧的任何元 件或设备。
权利要求
1.一种用于生产由钢或合金钢制成的设备或设备元件的方法，该设备或设备元件能够在使用过程中与加压氧接触。其中，通过将喷涂材料热喷涂在所述元件或设备的至少部分表面上来生成涂层，以便在所述表面上得到至少一层厚度小于或等于5mm的涂层，其特征在于，所述喷涂材料选自镍以及镍和铜的合金。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成厚度为0. lmm到 5mm的涂层。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述元件或设备 由钢、铸铁或不锈钢制成。
4. 根据权利要求1到3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 元件或i殳备具有腔室或内部通道，所述涂层形成在所述腔室或所述内部通 道的至少部分内壁上。
5. 根据权利要求1到4中任何一项所述的方法，其特征在于，该喷 涂材料是镍或镍/铜合金，该合金含有多达60%重量比的铜，其余为镍。
6. 根据权利要求1到5中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 涂层通过喷射等离子体、APS或HVOF生成。
7. 根据权利要求1到6中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 涂层通过使用选自氩、氢、氦和氮的气体作为运载气体的喷射等离子体生 成。
8. 根据权利要求1到7中任何一项所述的方法，其特征在于，生成 由完全氧化的第二种材料制成的作为附加保护层的涂层，优选为附加的陶
9. 根据权利要求1到8中任何一项所述的方法，其特征在于，所述 元件或设备选自阀体、回转部件或任何其他气态氧管道的设备，包括管道 系统的元件。
10. —种被设计成在使用过程中与加压氧接触并且包括由钢或合金 钢制成的体部的设备或设备元件，尤其是管道系统的元件，其特征在于， 在所述体部的至少部分表面上包含至少一层涂层，该涂层的材料选自镍以及镍和铜的合金，所述涂层的厚度小于或等于5mm。
11. 一种使用至少一个氧管道传送加压氧的方法，在该管道中氧在压 力下被传送，其特征在于，如权利要求10所述的或者通过权利要求1到9 中任何一项所述的方法得到的设备或设备元件设置在所述管道上，并与在 所述管道中流通的加压氧接触。
全文摘要
本发明涉及一种生产属于由钢或合金钢制成的设备的装置或元件的方法，该装置或元件可在使用期间与加压氧接触。本发明的方法将选自镍以及铜和镍的合金的喷涂材料热喷涂在所述元件或装置的至少部分表面上来生产涂层，以便在所述表面上获得至少一个厚度小于或等于5mm的涂层。
文档编号F27D99/00GK101133179SQ200680006854
公开日2008年2月27日 申请日期2006年2月13日 优先权日2005年3月3日
发明者A·科尔松, E·法诺 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司