DE2713572C3 - Schutzbelag auf Stahloberflächen - Google Patents

Schutzbelag auf Stahloberflächen

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schutzbelag auf einer Stahloberfläche die Erosion und/oder Koroion durch heißen, feuchten Dampf ausgesetzt ist, wobei der Belag aus mehreren Schichten besteht, die durch thermisches Spritzen aufgetragen worden sind.
Wie in der schwedischen Patentanmeldung 75 11 424 erläutert, sind Stahloberflächen, die unter der Einwirkung von heißem, feuchtem Dampf stehen, oft schweren Erosions- und Korrosionsangriffen ausgesetzt. Diese Gefahr ist um so schwerwiegender, da die genannten Verhältnisse oft in großen Anlagen, wie z. B. Kernkraftwerken, auftreten. Um die Stahloberfläehen gegen die genannten Angriffe zu schützen, werden sie mit einem Schutzbelag überzogen. Ein solcher Belag muß, um allen Anforderungen zu genügen, eine Reihe von Eigenschaften haben. Er muß ausreichend hart sein und gegenüber chemischen Angriffen ausreichend widerstandsfähig sein. Er muß ferner ausreichend zäh sein, um den thermischen Beanspruchungen ;;u widerstehen, er muß auf dem Grundmaterial, der Stahloberfläche, sicher haften und er muß so dicht sein, daß ein Eindringen von chemisch aktiven Substanzen ins Grundmaterial verhindert wird.
Der in der obengenannten schwedischen Patentanmeldung beschriebene keramische Belag erfüllt eine Reihe dieser Forderungen. Seine Zähigkeit ist jedoch nicht ausreichend. Das Material ist so spröde, daß es an exponierten Stellen durch Tropferosion zerstört werden
ίο kann, wodurch an der beschädigten Stelle die Gefahr von Korrosionsangriffen besteht
Ein metallischer Belag mit genügend hohem Normalpotential (Größe der elektrischen Kontaktspannung gegenüber einem Bezugsmetall) würde im Prinzip allen genannten Bedingungen gerecht werden; da ein solcher Belag jedoch im Verhältnis zum Grundmaterial ein verhältnismäßig hohes Normalpotential haben muß, können selbst recht kleine Schäden oder sog«- Poren in der Schicht eine ernsthafte galvanische Korrosion am Grundmaterial zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzbelag für Stahloberflächen zu entwickeln, der neben ausreichender Härte, chemischer Widerstandsfähigkeit, gutem Hafvermögen und hoher Dichte zugleich eine gute Zähigkeit aufweist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Belag aus wenigstens drei metallischen Schichten mit zunehmenden Normalpotentialen besteht wobei die auf der Stahloberfläche liegende Grundschicht nahezu dasselbe Normalpotential wie der darunterliegende Stahl hat
Vorteilhafte Weiterbildungen des Schutzbelages gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt
Durch die schrittweise Erhöhung des Normalpotentials vom Grundmaterial über eine Grundschicht und eine Zwischenschicht zur Oberflächenschicht wird die Anfälligkeit gegen galvanische Korrosion verringert, und zwar besonders dann, wenn als Oberflächenschicht ein Material verwendet wird, dessen Normalpotential nicht höher liegt als es erforderlich ist, um einer Korrosion unter den zu erwartenden Verhältnissen vorzubeugen. Hierdurch können die Potentialstufen zwischen den verschiedenen Schichten innerhalb kleiner Grenzen gehalten werden. Ferner erreicht man durch drei Schichten aus verschiedenem Material, daß die Wahrscheinlichkeit des Auftretens durchgehender Poren klein ist, sofern die verschiedenen Schichten eine angemessene Dicke haben.
Um eine noch bessere Dichte d:'a Belages zu erreichen, ist es denkbar, diesen mit einem gut eindr;ngenden Dichtungsmittel in Form eines Lackes zu belegen, der die Poren in dem metallischen Belag auch dann gut ausfüllt, wenn das Dichtungsmittel auf dem Metallbelag sich schnell abnutzt.
Zu der Wahl geeigneten Materials für die verschiedenen Schichten kann zunächst gesagt werden, daß es sich im allgemeinen um Legierungen handelt, wobei man für jede Schicht besonders geeignete Grundmaterialien wählt, die mittels geeigneter Legierungsmetalle auf ein solches Normpotential eingestellt werden, daß man zwischen den verschiedenen Schichten eine gute Anpassung; erhält. Das wesentliche hierbei ist, daß man eine gleichmäßige Erhöhung des Normalpotentials durch den Belag bekommt.
Als Beispiel für geeignete Grundmaterialien und Legierungen für die verschiedenen Schichten wird angegeben:
Es ist zweckmäßig, als Grundschicht eine Aluminiumlegierung, eventuell eine Nickel-Aluminiumlegierung, zu verwenden, die beim Auftragen Nickelaluminid bildet. Es könnte z. B. auch Nickel oder Molybdän als Grundmaterial in der Grundschicht verwendet werden.
Als Zwischenschicht wählt man vorzugsweise einen Chromstahl mit 10—15Gew.-% Chrom, vorzugsweise 13 Gew.-% Chrom. Eventuell mit kleinen Zusätzen an Nickel oder Mangan gemäß SIS 2301 (Schwedische Norm, vergleichbar den DIN-Normen).
Die Oberflächenschicht besteht vorzugsweise aus einem rostfreien oder säurebeständigen Stahl mit ungefähr 18Gew.-°/o Chrom und 5—8Gew.-% Nickel und eventuell ungefähr 8 Gew.-% Mangan.
Die Gesamtdicke der drei Schichten soll nicht unter ungefäiir 500 μπι liegen, um die erforderliche Dichte zu erhalten, da das Aufspritzen meistens manuell geschieht,
wodurch Dickenunterschiede auftreten. Dabei soll die Dicke der Grundschicht, die mehr eine Bindeschicht ist, ca. 50—100 μπι betragen, während die schützenden Zwischenschichten und die schützende Oberflächenschicht je wenigstens ungefähr 200 μπι dick sein sollen.
Zur endgültigen Dichtung des Belages wird, wie bereits erwähnt, vorzugsweise ein temperaturbeständiger und gut eindringender Lack aufgespritzt, beispielsweise ein Phenolharzlack oder ein Silikonlack. Eventuell wird ein metallisches Pigment, vorzugsweise Aluminium, hinzugeführt Es ist wichtig, daß dieser Lack ein gutes Eindringvermögen in die ventuellen Poren der Oberflächenschicht hat, da Lack, der auf der Oberflächenschicht liegt, durch die Dampfströmung schnell abgetragen wird und daher keine Schutzfunktion übernehmen kann.

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Schutzbelag auf Stahloberflächen, die Erosion und/oder Korrosion durch heißen, feuchten Dampf, wie in Turbinenanlagen; ausgesetzt sind, wobei der Belag aus mehreren Schichten besteht, die durch thermisches Spritzen aufgetragen worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag aus wenigstens drei metallischen Schichten mit zunehmenden Normalpotentialen besteht, wobei die auf der Stahloberfläche liegende Grundschicht nahezu dasselbe Normalpotential wie der darunterliegende Stahl hat.
2. Schutzbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht eine Legierung ist, die auf einem der Materialien Aluminium, Molybdän oder Nickel basiert
3. Schutzbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem Chromstahl mit 10—15Gew.-% Chrom, vorzugsweise 13 Gew.-%, besteht.
4. Schutzbeiag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus einem rostfreien oder säurebeständigen Stahl besteht, der ungefähr 18Gew.-°/o Chrom und 5-8 Gew.-°/n Nickel enthält.
5. Schutzbelag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht ungefähr 8 Gew.-% Mangan enthält.
6. Schutzbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Oberflächenschicht mit einem Dichtungsmittel in Form eines temperaturbeständigen Lackes belegt ist, der verzugsweise auf Phenolharz oder Silikon basiert
7. Schutzbelag nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturbeständige Lack ein metallisches Pigment, vorzugsweise Aluminium, enthält.
8. Schutzbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke des Belags wenigstens 50 μπι beträgt.
9. Schutzbelag nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht 50—100 μίτι dick ist, während die Zwischen- und Oberflächenschicht jeweils ungefähr 200 μπι dick ist.
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