Elementos de generador de vapor o componentes de central eléctrica granallados superficialmente.

Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica,

que se compone al menos esencialmente de un material de trabajo aleado que contiene cromo, que se compone al menos en parte, en particular esencialmente, de un material de trabajo que está tratado mediante granallado superficial,

caracterizado porque

se compone al menos esencialmente de un material de trabajo con estructura ferritica con un contenido medio de cromo< 8% en peso o una estructura martensitica con un contenido medio de cromo< 14% en peso, y al menos una superficie del elemento o subgrupo o una superficie del componente, que presenta una estructura semejante, esta tratada al menos parcialmente mediante granallado superficial, ajustandose las condiciones del granallado superficial de manera que la superficie tratada del elemento o subgrupo o la superficie tratada del componente influye en su estructura hasta una profimdidad del material de 200 gm, preferentemente hasta 100 gm, y existe una capa endurecida en frio o deformada en frio, asi como una zona de difusion configurada en la matriz por debajo de la capa endurecida en frio o deformada en frio.

La invencion se refiere a un elemento de generador de vapor o un subgrupo de generador de vapor o un componente de central electrica, que se compone al menos esencialmente de un material de trabajo aleado, en particular que contiene cromo, y esta tratado al menos en 5 parte, en particular esencialmente, mediante granallado superficial (shot-peening / shotblasting) . Ademas, la invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion del elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica, que se compone esencialmente de un material de trabajo aleado, en particular que contiene cromo, en el que una superficie del elemento o subgrupo o superficie del componente, en

particular una superficie interior de tubo, se trata mediante granallado superficial (shotpeening / shot-blasting) .

Los elementos de generador de vapor o componentes de la central electrica estan expuestos en particular en el lado de vapor de los generadores de vapor o instalaciones de centrales electricas a las condiciones oxidantes del vapor con el que entran en contacto. Las etapas 15 del sobrecalentador y/o sobrecalentador intermedio de los generadores de vapor se fabrican por ello actualmente ya en parte o tambien esencialmente con materiales austeniticos, en particular aceros austenfticos, con un porcentaje de cromo del 18% en peso, tratandose el material austenitico para la mejora del comportamiento a la oxidación de estos materiales mediante granallado superficial (shot-peening / shot-blasting) . En particular en centrales

electricas japonesas con temperaturas de vapor de 600 º C se usan materiales tratados de esta forma.

En el granallado superficial o procedimiento de shot-peening / shot-blasting se deforma la superficie sometida a las particulas del tratamiento o particulas del chorro o materia del

chorro, en el caso de tuberias habitualmente la superficie interior del tubo correspondiente, por lo que se favorece y realiza una migracion, es deck, la difusion, de cromo del material de trabajo base, es decir, la matriz, a la superficie tratada. De este modo en la superficie tratada se configura una capa delgada rica en cromo que contrarresta el crecimiento de 5 capas epitaxiales y topotaxiales. En el granallado superficial (shot-peening / shot-blasting)

se sopla una materia de chorro del mismo tipo contra la superficie a tratar. Esto favorece la difusiOn del cromo de la matriz del material de trabajo base a esta capa y por consiguiente La resistencia a la oxidacion de esta capa.

En los aceros austeniticos, ricos en cromo, usados hasta ahora en la zona del

sobrecalentador y sobrecalentador intermedio con un contenido medio de cromo > 18% en peso se consigue una deformacion de la superficie interior del tubo de la estructura de material correspondiente hasta una profundidad de 100 i.tm mediante el procedimiento de shot-peening o shot-blasting, lo que conduce a la configuracion de una capa rica en cromo correspondiente. Desde el fondo de la estructura (matriz) el cromo se difunde en esta capa

tratada y la enriquece con cromo. En esta capa rica en cromo es claramente mas lento el crecimiento de las capas de espinela y magnetita bajo Las condiciones reinantes en los elementos correspondientes de la central electrica en comparacion a Las superficies no tratadas, y por consiguiente en el lado de vapor con el que estan en conexion estas superficies mejora el comportamiento a la oxidación del material de trabajo usado y

tratado.

En la construccion de centrales electricas la tendencia actual es hacia erigir centrales electricas que se operen con temperaturas de vapor por encima de 600 º C e incluso > 700 º C. Con estas temperaturas de vapor elevadas entra en el foco de las consideraciones de forma creciente la problematica de la oxidacion del lado de vapor de los componentes de la

central electrica o elementos de generador de vapor. En particular alli tambien existe la problematica de que Los aceros que contienen cromo usados hasta ahora presentan una estructura martensitica o una estructura austenitica en el caso de contenidos de cromo tratados por granallado superficial con 18% en peso, y con las temperaturas de vapor

esperadas en el funcionamiento de Las centrales electricas de esta nueva generación ya no son suficientemente resistentes a la oxidacion o llevan consigo el uso de un material de trabajo extremadamente caro.

La invencion tiene por ello el objetivo de crear una solucion con la que se pongan a disposicion materiales que, en generadores de vapor con temperaturas de salida de > 700

º C en los componentes de la central electrica, en particular elementos del generador de vapor, presenten una resistencia mecanica suficiente, en particular una resistencia a la fluencia durante un periodo determinado, y una resistencia a la corrosion suficiente, asi como resistencia a la oxidacion.

En un elemento de generador de vapor o un subgrupo de generador de vapor o un

componente de central electrica del tipo designado al inicio, este objetivo se resuelve segan la invencion con las caracteristicas de la reivindicacion 1. En un procedimiento para la fabricacion de un elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica, que se compone esencialmente de un material de trabajo aleado, en particular que contiene cromo, en el que una superficie del elemento o subgrupo o superficie del

componente, en particular una superficie interior de tubo, se trata mediante granallado superficial (shot-peening / shot-blasting) , este objetivo se resuelve segim la invencion con Las caracteristicas de la reivindicacion 12. Configuraciones ventajosas se deducen de las re ivind icac io ne s secundarias.

La invencion parte en este caso del conocimiento de que es posible usar aceros o materiales de acero claramente disminuidos en su contenido de cromo respecto a las calidades de acero usadas hasta ahora, en los generadores de vapor de las instalaciones de centrales electricas de la nueva generacion que presentaran temperaturas de salida de sobre 5 600 º C, en particular > 700 º C, cuando las zonas de superficie expuestas a las condiciones oxidantes, dado que se trata esencialmente de tuberias entonces las superficies interiores de los tubos correspondientes o cuerpos tubulares, se tratan mediante granallado superficial (shot-peening / shot-blasting) y luego se montan en la instalacion de la central electrica, en

particular el generador de vapor. De este modo sera posible usar calidades de acero que,

por un lado, sean relativamente economicas pero, por el otro lado, tambien presenten la resistencia mecanica suficiente, necesaria para las temperaturas ahora elevadas o la relacion de resistencia mecanica correspondiente, asi como la resistencia a la oxidacion necesaria, pero tambien a la oxidacion. La resistencia a la oxidacion necesaria con estas temperaturas se puede conseguir ahora porque el lado que conduce agua, liquido o vapor,

el lado de vapor, del elemento coffespondiente o del subgrupo correspondiente o del componente de central electrica correspondiente, en particular la superficie interior de cuerpos tubulares, se trata mediante granallado superficial (shot-peening / shot-blasting) . En este caso se enriquece luego el cromo presente en la matriz del material correspondiente, en particular material de trabajo de acero, en particular por configuracion

de una capa Cr203 sobre la superficie (exterior) tratada del material de trabajo. Las experiencias han mostrado que mediante el procedimiento de granallado superficial (shotpeening / shot-blasting) es posible un enriquecimiento de cromo en la capa tratada correspondientemente de aprox. el 50%. Mediante el procedimiento segun la invencion es posible proveer por consiguiente, por ejemplo, calidades de acero que presentan un

contenido promedio de cromo del 9% en peso de una capa exterior en el material de

trabajo, en general sobre la superficie interior de un tubo, que presente luego, despues del

tratamiento, un contenido promedio de cromo de aproximadamente el 12% en peso y por consiguiente tambien esta configurada de forma suficiente estable a la oxidacion bajo Las condiciones de Las nuevas generaciones de centrales electricas con temperaturas de salida

de vapor de > 700 º C.

Sorprendentemente, contrariamente a las distintas expectativas especialistas, se ha comprobado que esta mejora del comportamiento a la oxidacion o la consecución de una resistencia a la oxidacion suficiente en el lado de vapor no esta unida con un empeoramiento simultaneo del comportamiento a la corrosion a alta temperatura del 10 respectivo elemento tratado del generador de vapor... [Seguir leyendo]

1. Elementoo subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica, que se compone al menos esencialmente de un material de trabajo aleado que contiene

cromo, que se compone al menos en parte, en particular esencialmente, de un material de 5 trabajo que está tratado mediante granallado superficial,

caracterizado porque

se compone al menos esencialmente de un material de trabajo con estructura ferritica con

un contenido medio de cromo < 8% en peso o una estructura martensitica con un contenido

medio de cromo < 14% en peso, y al menos una superficie del elemento o subgrupo o una 10 superficie del componente, que presenta una estructura semejante, esta tratada al menos

parcialmente mediante granallado superficial, ajustandose las condiciones del granallado

superficial de manera que la superficie tratada del elemento o subgrupo o la superficie

tratada del componente influye en su estructura hasta una profimdidad del material de 200

gm, preferentemente hasta 100 gm, y existe una capa endurecida en frio o deformada en 15 frio, asi como una zona de difusion configurada en la matriz por debajo de la capa

endurecida en frio o deformada en frio.

2. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la superficie del elemento o subgrupo o superficie del componente esta tratada mediante granallado superficial con un material del

mismo tipo o misma estructura y/o misma composicion que el material de trabajo o un material con un contenido de cromo mas elevado respecto al material de trabajo.

3. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica

segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque la superficie del elemento o subgrupo 12

o superficie del componente es parte de un elemento o de un subgrupo o de un componente de central electrica que está montado en el lado de vapor de un generador de vapor, cuya temperatura de salida del vapor es > 600 º C, en particular? 700 º C.

4. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica 5 segim cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es o forma parte constituyente de una superficie calefactora, una pared de membrana, una pared espiral del generador de vapor, una linea de conexion, un separador de vapor, una botella de agua, un refrigerador por inyeccion, una superficie calefactora, un colector, un distribuidor, una particion de tubo portante, un tubo portante, una pieza de transicion o un

generador de vapor de una central electrica.

5. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de trabajo es un acero terrificº o martensitico.

6. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica

segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de trabajo es un material con un contenido medio de cromo < 9% en peso.

7. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica segiin cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material de trabajo presenta una estructura martensitica con un contenido medio de cromo en el rango

del 9 al 12% en peso.

8. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material de trabajo es un material martensftico con la designacion T91 o P91 o T92 o P92.

9. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica

segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las condiciones del granallado superficial estan ajustadas de manera que la superficie tratada del elemento

o subgrupo o la superficie tratada del componente presenta una dureza aumentada respecto 5 ala matriz del material de trabajo de +50 a +150 HV, en particular de +90 a +110 HV.

10. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica segun cualquiera de Las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las condiciones del granallado superficial estan ajustadas de manera que la resistencia mecanica del elemento tratado o del subgrupo tratado o componente de central electrica tratado queda

esencialmente invariable.

11. Elemento o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica segun cualquiera de Las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie tratada mediante granallado superficial del elemento o subgrupo o del componente es la superficie interior de un tubo.

12. Procedimiento para la fabricacion de un element () o subgrupo de generador de vapor o componente de central electrica, que se compone esencialmente de un material de trabajo aleado que contiene cromo, en el que una superficie del elemento o subgrupo o superficie del componente, en particular una superficie interior de tubo, se trata mediante granallado superficial,

caracterizado porque

para la realizacion del granallado superficial se selecciona una superficie de elemento o subgrupo o superficie de componente que presenta una estructura ferritica con un contenido medio de cromo < 8% en peso o una estructura martensitica con un contenido de

cromo < 14% en peso, y las condiciones del granallado superficial se ajustan de manera que la superficie tratada del elemento o subgrupo o la superficie tratada del componente se influye en su estructura hasta una profundidad del material de 200 pm, preferentemente hasta 100 ptm, y existe una capa endurecida en fi-lo o deformada en frio con un

enriquecimiento de cromo, asi como una zona de difusión configurada en la matriz por debajo de la capa endurecida en frio o deformada en frio.

13. Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado porque el granallado superficial se realiza con un material del mismo tipo o misma estructura y/o misma composición que la estructura de la superficie granallada superficialmente, o con un

material con contenido en cromo mayor respecto al material de la superficie.

14. Procedimiento segim la reivindicacion 12 o 13, caracterizado porque se selecciona una superficie del elemento o subgrupo o superficie del componente que presenta una estructura ferritica con un contenido medio de cromo en el rango del 9 al 12% en peso.

15. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque las condiciones del granallado superficial se ajustan de manera que la dureza de la superficie tratada del elemento o subgrupo o la superficie tratada del componente se aumenta respecto a la matriz del material de trabajo en una dureza de +50 a +150 HV, en particular de +90 a +110 HV.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCION

Esta listadereferenciascitadaporelsolicitanteessolamenteparafacilitar la lectura.No forma parte del documentº de Patente Europea. Aunque se ha tenido un cuidado extremado a la hora de recopilar las referencias, no pueden descartarse errores u

omisiones, y laEPOdeclinacualquierresponsabilidadaesterespectº .

Documentos de patente citados en la descripcion:

• J1P2005298878 A 100111

TRADUCCION DEL FASCICULO DE UNA PATENTE EUROPEA CONCEDIDA, OUE DESIGNA A ESPASA, PARA LA PROTECCION EN ESPAN" A DE SU OBJETO

Titular : Hitachi Power Europe GmbH

Nº de publicacion de la patente europea : EP 1 985 919 B1

Referencias del Boletin europeo de patentes en el que aparece la publicacion de la mencion de la concesion :

— Febrero — 2014 Boletin 2014/08

La presente traduccion del texto ingles el fasciculo de patente europea nº 1 985 919 B1 concedida con designacion de Espana, ha sido realizada, para dar cumplimiento a to establecido en el Decreto 242/1986 de 10 de Octubre de 1986, con la intervencion de Agente de la Propiedad Industrial, acreditado ante la Oficina Espafiola de Patentes y Marcas.

Barcelona, 07 de Mayo de 2014

EL AGENTE DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL

LLAG TERA'sOTO, ma del Carmen Colegiado nº 478