[发明专利]涂覆用于传送气态氧的管道元件或装置的方法

说明书

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。

背景技术

气态氧管道的设备和附件，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0.2×10⁶Pa和2.6×10⁶Pa(＝2和26barg＝29到375Psig)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200bar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设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，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，所述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：

-生成厚度为0.1mm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(blownplasma)”、APS(空气等离子体喷射)或HVOF(高速氧燃料)类型的方法生成。

-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。