FI76874B - FODRAD CONSTRUCTION. - Google Patents

Description

, 76874, 76874

Vuorattu rakenneLined structure

Jaettu hakemuksesta 811095Divided by application 811095

Esillä olevan keksinnön kohteena on vuorattu rakenne, joka käsittää rungon, jossa on useita ristikkäisiä ontelolta, jotka on varustettu vuorauksella.The present invention relates to a lined structure comprising a body having a plurality of crosses from a cavity provided with a liner.

Esiintyy tarvetta suurilujuuksisiin rakenteisiin, joissa on korroosionkestävät metalliset sisäpinnat, kuten esimerkiksi liustiventtiili, joka on asennettu korkeapaineisia, syövyttäviä nesteitä sisältävään linjaan. Tällainen venttiili voitaisiin valmistaa AISI 4130 -teräksestä ja vuorata (venttiilin pesä ja käytävät) 300-sarjan ruostumattomalla teräksellä.There is a need for high-strength structures with corrosion-resistant metallic inner surfaces, such as a sluice valve mounted on a line containing high-pressure, corrosive liquids. Such a valve could be made of AISI 4130 steel and lined (valve body and passageways) with 300 series stainless steel.

On tehty useita yrityksiä tällaisten rakenteiden aikaansaamiseksi. US-patentit 3 349 789 ja 2 497 780 kuvaavat kumpikin virtauskäytävien varmistamista ja suojaamista vuorauksella, mutta venttiilin pesien vuorattua rakennetta ei mitenkään esitetä .Several attempts have been made to create such structures. U.S. Patents 3,349,789 and 2,497,780 each describe securing and protecting the flow passages with a liner, but the lined structure of the valve seats is not shown in any way.

Ennestään tunnetuissa rakenteissa on tila, joka täytetään metalli jauheella ja ympyröidään taipuisalla aineella, joka pystyy ylläpitämään tiiviyttä muodonmuutoslämpötilassa ja -paineessa. Metallijauheen joutuessa kuumuuden ja paineen alaiseksi tiivistyy se haluttuun muotoon.Prior art structures have a space that is filled with metal powder and circled with a flexible material capable of maintaining tightness at the deformation temperature and pressure. When the metal powder is exposed to heat and pressure, it condenses to the desired shape.

Keksinnön tarkoituksena on tarjota vuorattu rakenne, jolla ei ole tunnettujen ratkaisujen haittoja. Tämän saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle rakenteelle tunnusomaista se, että vuoraus muodostuu metallijauheesta, joka on muotoiltu sisäpuolisen muotin avulla sekä saatettu kuumennuksen ja paineen avulla yhdistymään sekä kiinnittymään myös rungon materiaaliin.The object of the invention is to provide a lined structure which does not have the disadvantages of known solutions. To achieve this, the structure according to the invention is characterized in that the liner consists of a metal powder which is shaped by means of an internal mold and made to join and adhere to the body material by means of heating and pressure.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan runko on teräksisen venttiilin runko ja ontelot ovat venttiilin virtauskanavat.According to one embodiment of the invention, the body is the body of the steel valve and the cavities are the flow channels of the valve.

76874 276874 2

Keksinnön edellä mainitut ynnä muut tarkoitukset ja edut näkyvät ja selitetään piirustusten avulla, missä:The above-mentioned and other objects and advantages of the invention will be apparent from and elucidated with reference to the drawings, in which:

Kuvio 1 on poikkileikkaus venttiilin rungosta ja kuvaa rakennetta, jota on käytetty välitilan saamiseksi rakenteen onteloihin , kuvio 2 on osaleikkaus kuviosta 1 leikkausviivan 2-2 mukaisesti, kuvio 3 on poikkileikkaus valmiista rakenteesta ja kuvaa viimeisteltyä rakennetta metallivuorauksella työstön jälkeen.Fig. 1 is a cross-section of the valve body and illustrates a structure used to provide an intermediate space in the cavities of the structure, Fig. 2 is a partial section of Fig. 1 along section line 2-2, Fig. 3 is a cross-section of the finished structure and metal lining after machining.

Venttiilin runko 10, kuviossa 1, on seosterästä ja siinä on ontelolta, jotka sisältävät virtauskäytävät 12 ja venttiilin pesän 14, jotka tulee päällystää korroosionkestävällä vuorauksella.The valve body 10, in Figure 1, is made of alloy steel and has a cavity that includes flow passages 12 and a valve housing 14 to be coated with a corrosion resistant liner.

Metallijauheen lisäämisen valmistelemiseksi asetetaan venttiilin pesään 14 metallirasia 16, jossa on ohut putki 18, tasainen pohja 20 ja ohut holkki 22, joka ulottuu putken 18 keskiosan läpi. Pohja 20 on liitetty putken 18 päähän hitsaamalla ja holkki 22 on myös liitetty putkeen 18 hitsaamalla. Ohut putki 24 on asetettu aukon 12 ja hoikin 22 lävitse. Rengas 26 on hitsattu kiinni rakenteen 16 ulkopintaan ja rungon 10 pintaan, ja renkaat 28 ja 30 on vastaavasti hitsattu putken 24 ympärille ja rungon 10 pintaan. Täyttöputki 32 ulottuu renkaan 26 lävitse ja täyttöputki 34 renkaan 30 lävitse. Rasia 16, putki 24 ja niiden tiivistysrenkaat 26, 28 ja 30 rajaavat tilan 36 käytävä-seinämien 12 ja pesän 14 kanssa. Tämä rakenne toimii painetta välittävänä joustavana muottina tai ohuena metallitiivistera-kenteena kuten jäljempänä selitetään. On tärkeätä, että kaikki rakenteen 16, hoikin 22 ja putken 24 hitsisaumat ovat ilmatiiviitä ja pysyvät sellaisina yhdistymisvaiheen aikana, jottei ilma pääse vaikuttamaan kuumennettuun metallijauheeseen.To prepare for the addition of metal powder, a metal box 16 with a thin tube 18, a flat base 20 and a thin sleeve 22 extending through the center of the tube 18 is placed in the valve body 14. The base 20 is connected to the end of the tube 18 by welding and the sleeve 22 is also connected to the tube 18 by welding. A thin tube 24 is inserted through the opening 12 and the sleeve 22. The ring 26 is welded to the outer surface of the structure 16 and the surface of the body 10, and the rings 28 and 30 are welded around the tube 24 and to the surface of the body 10, respectively. The filler tube 32 extends through the ring 26 and the filler tube 34 through the ring 30. The box 16, the tube 24 and their sealing rings 26, 28 and 30 define a space 36 with the aisle walls 12 and the housing 14. This structure acts as a pressure-transmitting flexible mold or a thin metal sealing blade structure as explained below. It is important that all welds of the structure 16, the sleeve 22 and the tube 24 are airtight and remain so during the joining step so that air cannot affect the heated metal powder.

Tila 36 rungon onteloissa 12 ja 14 täytetään sen jälkeen täyttö-putkien 32 ja 34 kautta sopivalla metallijauheella, kuten ruostumattomalla teräksellä 316. On suositeltavaa, että runkoa 10 3 76874 tilan 36 täytön ajan täristetään, jotta se kokonaan täyttyy metallijauheella ennen kuin edetään seuraavaan vaiheeseen.The space 36 in the body cavities 12 and 14 is then filled through the fill tubes 32 and 34 with a suitable metal powder, such as stainless steel 316. It is recommended that the body 10 be shaken during the filling of the space 36 to fill the space 36 completely before proceeding to the next step.

On edullista, että rasian 16, putken 24 ja renkaiden 26, 28 ja 30 materiaali on sama kuin vuoraukseen käytetty. Edelleen on tilan oltava riittävän suuri antamaan riittävän paksu yhdistynyt metallivuoraus, jotta työstö lopulliseen muotoon on mahdollista ilman että loppuvuoraus siitä kärsii. Kun rasiaan 16 ja putkeen 24 käytetään samaa materiaalia, voi osa loppu-vuorauksesta koostua rasian 16 ja putken 24 materiaalista.It is preferred that the material of the box 16, the tube 24 and the rings 26, 28 and 30 be the same as that used for the liner. Furthermore, the space must be large enough to provide a combined thick metal liner to allow machining to the final shape without compromising the final liner. When the same material is used for the box 16 and the tube 24, a portion of the end liner may consist of the material of the box 16 and the tube 24.

Kun tila 36 on kokonaan täytetty, imetään siihen tyhjö kytkemällä se sopivalla tavalla esim. tyhjöpumppuun (ei kuvassa), joko toiseen tai kumpaankin putkeen 32 ja 34. Riittävä tyhjö tulisi imeä, jotta läsnäoleva kaasumäärä tilassa 36 ei sekoittuisi syntyvään metallivuoraukseen. Kun toivottu tyhjö on saavutettu, suljetaan ja tiivistetään täyttöputket 32 ja 34. Haluttaessa voidaan sopivia venttiilejä (ei kuvassa) käyttää sulkemisen varmistamiseen kun tyhjönimemisvaihe on lopetettu. Tällaisten venttiilien tulisi olla vuotovarmoja kun ne asetetaan muodostumisolosuhteiden alaisiksi.When the space 36 is completely filled, a vacuum is sucked into it by connecting it in a suitable manner, e.g. to a vacuum pump (not shown), to one or both tubes 32 and 34. When the desired vacuum is reached, the filling pipes 32 and 34 are closed and sealed. If desired, suitable valves (not shown) can be used to ensure sealing when the vacuum suction step is completed. Such valves should be leak-proof when placed under formation conditions.

Sen jälkeen runko 10 asetetaan autoklaaviin (ei kuvassa) tai saatetaan muin sopivin keinoin muodostumislämpötilaan (noin 1149°C) ja -paineeseen (n. 100 MPa). Runko 10 pidetään tällaisissa olosuhteissa useita tunteja ja annetaan tämän jälkeen jäähtyä.The body 10 is then placed in an autoclave (not shown) or brought to the formation temperature (about 1149 ° C) and pressure (about 100 MPa) by other suitable means. The body 10 is kept under such conditions for several hours and then allowed to cool.

Muodostumisolosuhteiden alaisina autoklaavissa laajenevat rasia 16 ja putki 24, tullen joustaviksi, ja puristavat metallijauheen käytävän 12 ja pesän 14 seinämiä vasten. Kuumuus ja paine aiheuttavat metallin yhdistymisen kiinteäksi vuoraukseksi rungon sisään, ja se on täydellisesti kiinnittynyt käytävän 12 ja pesän 14 seinämiin. Rasian 16 ja putken 24 ollessa samaa materiaalia vuorauksen kanssa, ne yhdistyvät vuoraukseen ja voivat muodostaa osan lopullisesta tuotteesta.Under the conditions of formation in the autoclave, the box 16 and the tube 24 expand, becoming flexible, and press the metal powder against the walls of the passage 12 and the housing 14. The heat and pressure cause the metal to coalesce into a solid liner inside the body and is perfectly attached to the walls of the passage 12 and the housing 14. When the box 16 and the tube 24 are of the same material as the liner, they combine with the liner and can form part of the final product.

4 76874 Jäähdytetty runko 10 lämpökäsitellään vaatimusten mukaan, jotta toivotut mekaaniset ominaisuudet saavutettaisiin, ja työstetään sen jälkeen kuviossa 3 esitettyyn muotoon. Sillä on tämän jälkeen yhtenäinen tasainen korroosionkestävä vuoraus 40, käytävien 12 ja pesän 14 seinämillä. Jos rasia 16 ja putki 24 on tehty eri materiaalista kuin vuoraus, tulee ne mieluummin poistaa työstövaiheessa kokonaan.4,76874 The cooled body 10 is heat treated as required to achieve the desired mechanical properties and then machined to the shape shown in Figure 3. It then has a uniform flat corrosion-resistant liner 40 on the walls of the passages 12 and the housing 14. If the box 16 and the tube 24 are made of a different material than the liner, they should preferably be completely removed during the machining step.

Vuorattavat seinämät voidaan silata esim. nikkelillä, koska on luultavaa, että nikkelisilaus estää hapettumista, auttaa kiinnittymisen yhtäjaksoisuutta ja estää metallijauheessa olevan kromin siirtymistä seokseen ja muodostamasta martensiittista rakennetta.The walls to be lined can be smoothed, for example, with nickel, because it is probable that the nickel coating prevents oxidation, helps the continuity of the adhesion and prevents the chromium in the metal powder from migrating into the alloy and forming a martensitic structure.

On tutkittu, että vuoraukseen voidaan käyttää nikkeliä, nikkeli-seoksia, tantaalia, Hastelloy-seoksia, kuparia, kupariseoksia, kobolttipohjaisia seoksia, ruostumattomia teräksiä ja titaani-seoksia sekä eri terässeoksia, hiiliteräksiä ja ruostumattomiin teräksiin sitoutuneita karbideja.It has been studied that nickel, nickel alloys, tantalum, Hastelloy alloys, copper, copper alloys, cobalt-based alloys, stainless steels and titanium alloys, as well as various steel alloys, carbon steels and carbides bonded to stainless steels can be used for lining.

Keksinnön mukainen vuorattu rakenne tekee mahdolliseksi paksu-seinämäisten paineastioiden ristikkäisten reikien tai onteloi-den seinämien vuorauksen käyttämällä paineastiaa kuumaiisostaattisen puristusmetallijauheen perusmetallina.The lined structure according to the invention makes it possible to line the cross holes or hollow walls of the thick-walled pressure vessels by using the pressure vessel as the base metal of the hot isostatic pressed metal powder.

Kuvattu ja selostettu rakenne on seosteteräksestä valmistettu venttiilin pesä, joka on vuorattu ruostumattomalla teräksellä.The structure described and described is a valve housing made of alloy steel lined with stainless steel.

Muodostumisolosuhteet (lämpötila, paine, aika ja tyhjön aste) ovat tarkasti tiedossa ja ne tulee säätää käytettävää nimenomaista ainetta varten.The formation conditions (temperature, pressure, time and degree of vacuum) are well known and must be adjusted for the specific substance used.

Claims (2)

5 768745 76874 1. Fodrad konstruktion, omfattande en stomme (10), vilken uppvisar ett flertal varandra korsande ihäligheter <12, 14) som är försedda med fodring (40), kännetecknad av att fod-ringen (40) bestär av metallpulver som är format medelst en invändig form samt medelst upphettning och tryck bringats att konsolideras samt fästa även i etominen s (10) material.1. A fitting made of a fuse and a ring (10), having a flange or a flange of a height of <12, 14) is used to form a fitting (40), a fitting of a fitting (40) or a metal powder in a fitting invändig form samt medelst upphettning och tryck bringats att konsolideras samt fästa även i etominen s (10) material. 1. Vuorattu rakenne, joka käsittää rungon (10), jossa on useita ristikkäisiä ontelolta <12, 14), jotka on varustettu vuorauksella (40), tunnettu siitä, että vuoraus <40> muodostuu meta11ijauheesta, joka on muotoiltu sisäpuolisen muotin avulla sekä saatettu kuumennuksen ja paineen avulla yhdistymään sekä kiinnittymään myös rungon <10> materiaaliin.A lined structure comprising a body (10) having a plurality of crosses from a cavity <12, 14) provided with a liner (40), characterized in that the liner <40> consists of a metal powder formed by an inner mold and made by heating and pressure to unite and also adhere to the material of the body <10>. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vuorattu rakenne, tunnettu siitä, että muotti (16, 18, 20, 22, 24) on olennaisesti samaa ainetta kuin metallijauhe ja ainakin osa muotista muodostaa työstämisen jälkeen yhdessä siihen kiinnittyneen metallijauheen kanssa vuorauksen.Lined structure according to claim 1, characterized in that the mold (16, 18, 20, 22, 24) is substantially the same material as the metal powder and at least part of the mold, after machining, forms a lining together with the metal powder adhered thereto. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vuorattu rakenne, tunnettu siitä, että muotti on kokonaan poistettu työstämällä.Lined structure according to Claim 1, characterized in that the mold is completely removed by machining. 4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vuorattu rakenne,tunnettu siitä, että runko (10) on venttiilin runko ja ontelot <12, 14) ovat venttiilin virtauskanavat.Lined structure according to one of the preceding claims, characterized in that the body (10) is a valve body and the cavities <12, 14) are valve flow channels. 2. Fodrad konstruktion enligt patentkravet 1, kännetecknad av att formen (16, 18, 20, 22, 24) bestär av väsentligen samma material som metallpulvret och ätminstone en del av formen efter bearbetning bildar fodringen tillsammans med metallpulvret .2. A molded construction according to claim 1, rotating the molded form (16, 18, 20, 22, 24) with a preferred step of the same material as the metal powders and the materials of the mold after forming an image of the same mills with the metal powders.