SE519027C2 - Förfarande för att öka livslängden hos värmeelement vid lägre temperatur - Google Patents

Description

75 20 25 30 519 027 legeringar av dessa grundmaterial, när elementen opereras vid en låg temperatur, såsom i intervallet ungefär 400 - 800 °C, vilka element saknar ett skikt av kiseldioxid och utmärkes av, att den atmosfär som omger elementen när dessa opereras bringas att ha en halt av vatten som understiger omkring 0.5 vol%.

Föreliggande uppfinning bygger på den överraskande insikten att oxidprodukterna MoO3 och SiO2 bildas i betydligt mindre omfattning om vattenhalten i den gas som omger elementen hålls på en låg nivå, trots att syrehalten i gasen är mycket hög.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med bifogade ritning, där - figur 1 är ett diagram över oxidtjocklek som funktion av tid för olika omgivande gaser - figur 2 visar viktökning orsakad av oxidering som funktion av vattenhalt i omgivande gas.

Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för att öka livslängden för värmeelement väsentligen bestående av molyb- densilicid och molydbdenwolframdisilicid samt olika legering- ar av dessa grundmaterial, när elementen opereras vid en låg temperatur, såsom i intervallet ungefär 400 - 800 °C. Det är vid detta temperaturintervall elementen får s.k. pest. Den temperatur elementen opereras vid varierar dels med den pro- dels elementens material- cess vid vilken elementen används, sammansättning.

Pest är att MoSi2 och 02 bildar MoO3 och SiO2. Denna oxid- blandning är relativt porös, varför den inte utgör något skydd mot fortsatt oxidation.

K:\Patent\00O063seßlutföreläggandejrxl..doc, 2002-10-24 10 75 20 25 30 519 027 Enligt uppfinningen bringas den atmosfär som omger elementen när dessa opereras att ha en halt av vattenånga som understi- ger omkring l vol%. Härvid avtar tillväxten av pest högst på- tagligt.

I figur 1 visas oxidtjocklek av MOO3 och SiO2 vid olika atmo- sfärer vid 450 °C. Med torr luft (Dry Air) i figur l menas (02) motsvarande torr. Med 02 + 10% H20 menas syrgas med 10 vol% luft med ett vatteninnehåll av 0.0005 vol%. Syrgasen var vatten.

Som framgår av figur l har oxidtillväxten blivit mycket be- gränsad, och väsentligen lika, för torr luft och torr syrgas, medan den är mer än 10 gånger snabbare när 10 vol% vatten finns närvarande.

I figur 2 visas viktökningen av ett material, på grund av bildandet av nämnda oxider, som funktion av vattenhalten i vol% i den atmosfär som omger elementen vid en elementtempe- ratur av 450 °C.

Som framgår ökar oxidationen, d.v.s. bildandet av pest, lin- järt med vattenhalten.

Det har konstaterats att olika strukturer av oxiderna bildas vid olika vatteninnehåll i atmosfären.

Efter 72 respektive 210 timmar vid 450 °C i torr syrgas hade en oxid bestående av MoO3 - kristaller inbäddade i amorf SiO2 bildats. Mängdförhållandet mellan dessa två oxider föreföll vara konstant.

K:\Patent\000063seßlutförelåggande.inl..doc, 2002-10-24 10 75 20 25 30 519 027 Efter 72 respektive 210 timmar i syrgas med 10 vol% vatten bildades betydligt större MoO3 - kristaller. Vidare föreföll andelen SiO2 i förhållande till andelen MoO3 minska med tiden.

Halten vatten i atmosfären har alltså en inverkan på struktu- ren och mängdförhållandet hos de bildade oxiderna. Strukturen och mängdförhållandet hos bildade oxider är sannolikt förkla- ringen till de stora ovan visade skillnaderna i oxidtillväxt beroende på vattenhalt i omgivande gas.

Det kan också konstateras att halten syre i atmosfären uppen- barligen inte påverkar oxidtillväxten i någon nämnvärd grad.

Som inledningsvis nämndes används föreliggande element vid nämnda temperaturer för vissa industriella processer.

Enligt uppfinningen bringas, som ovan nämnts, vattenhalten att understiga ungefär l vol%. Av figur 2 framgår att oxid- tillväxten därvid är endast något större än vid helt torr atmosfär.

Emellertid är det föredraget att vattenhalten bringas att understiga omkring 0.5 vol%.

Enligt en föredragen utföringsform består atmosfären som om- ger elementen av luft med nyssnämnda vattenhalt. För att upp- nå dylik torr luft finns kommersiellt tillgängliga aggregat och anordningar. Vidare finns torr luft att tillgå på flaska.

Enligt en annan föredragen utföringsform består atmosfären av syrgas med nyssnämnda vattenhalt. För detta ändamål kan torr syrgas på flaska användas.

K:\Patent\000063seßlutföreläggande.in]..doc, 2002-10-24 10 519 027 Vilken atmosfär som väljs kan bero av den process i vilken elementen används. Även andra atmosfärer än luft och syrgas torde ge ett motsva- rande resultat vad avser oxidbildningen förutsatt att vatten- halten bringas att vara enligt uppfinningen. Exempelvis torde kvävgas eller en inert gas kunna användas.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till de ovan nämnda elementen omgivande atmosfärerna.

K:\Palent\000063seßlutfiírelâggande.in1..doc, 2002-10-24

Claims (4)

70 15 20 519 027 Patentkrav

1. Förfarande för att öka livslängden för värmeelement vä- sentligen bestående av molybdensilicid och molydbdenwolfram- disilicid samt olika legeringar av dessa grundmaterial, när elementen opereras vid en låg temperatur, såsom i intervallet ungefär 400 - 800 °C, vilka element saknar ett skikt av ki- seldioxid, k ä n n e t e c k n a t a v, att den atmosfär som omger elementen när dessa opereras bringas ha ett halt av vatten som understiger omkring 0.5 vol%.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v, att atmosfären består av luft med en vattenhalt understigande omkring 1 vol%.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att atmosfären består av syrgas med en vattenhalt understi- gande omkring l vol%. k ä n n e t e C k -

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, n a t a V, att vattenhalten bringas understiga omkring 0.5 vol%. K:\Patent\000063se\Slutfïarelâggandejnl._doc, 2002-10-24