專利名稱：涂層陶瓷部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明具體涉及選自尤其用于乙烯生產(chǎn)的熔爐、鍋爐、過熱器、蒸汽發(fā)生器、化學反應器和熱交換器的一種設備。具體而言，本發(fā)明涉及用于提供或改進由陶瓷(特別是碳化硅)制成的管子和金屬管子之間的端對端連接的連接裝置，所述的這兩種管子之間直接接觸或非直接接觸。
背景技術：
傳統(tǒng)上，乙烯生產(chǎn)是由開始于乙烷或石腦油的蒸汽裂解操作產(chǎn)生的。為此，圖1中圖示出的乙烯生產(chǎn)單元5通常包括熔爐10，熔爐10包括腔11，一束管子12穿過腔11且腔 11由至少一個燒嘴13加熱。環(huán)形截面的管子12呈現(xiàn)出在50mm與250mm之間的外徑和厚度在5mm與25mm之間的壁。這些管子彎曲成別針狀且在所述熔爐的腔內呈若干米長。所述管子由鋼、鎳和鉻的合金制成。為了產(chǎn)生乙烯，進料部件14向管子12的上游端供應碳氫化合物和蒸汽的反應混合物M，腔11中的溫度保持為大于1000°C。調節(jié)該混合物的流速，使得反應混合物M可以達到高于750°C的溫度并可以發(fā)生反應以引起產(chǎn)生乙烯。乙烯的產(chǎn)生導致焦炭沉積在管子12的內表面上，引起生產(chǎn)率下降。具體地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，形成所述管子的合金中的鎳催化焦炭生成。因此，研究者設想用不含鎳的管子、具體而言陶瓷管子代替金屬管子。陶瓷管子需要能夠連接到生產(chǎn)設備的其他部分，尤其是能夠連接到用來添加反應混合物或用來排放反應產(chǎn)物的金屬管子。因此， 為了找到適當?shù)倪B接裝置，尤其是能夠承受由關閉熔爐導致的幅度通常大于700°C的熱循環(huán)的裝置，已進行了研究學習。具體地，陶瓷管子和金屬管子表現(xiàn)出大不相同的熱膨脹系數(shù)，其通常分別為大致 4 · 16- -1和大致18 · 10- -10在目標應用中，所測試的連接導致密閉度下降，甚至導致管子分離。例如，F(xiàn)R2645941描述了在金屬支架和陶瓷管狀元件之間的連接裝置，其中一套管連接在該支架上并且以具有功能性間隙的形式環(huán)繞該陶瓷管子。由生產(chǎn)單元的運行產(chǎn)生的焦炭密封獲得密閉性。然而，該功能性間隙在生產(chǎn)單元開始工作時導致碳氫化合物逸出。此外，該連接在機械上并不可靠，尤其是在室溫下不可靠。因此，這對于比如乙烯生產(chǎn)熔爐的環(huán)境而言是不適當?shù)?。而且，利用蒸汽無法進行脫碳，但必然導致機械磨損。最后，F(xiàn)R2645941中描述的連接裝置僅可用在產(chǎn)生焦炭的設備中。

發(fā)明內容
因此，存在對新型連接裝置的需要，該新型連接裝置特別適合于將比如乙烯生產(chǎn)熔爐的環(huán)境中的陶瓷管子和金屬管子連接，但不局限于此環(huán)境。
因此，本發(fā)明的目的是至少部分地響應該需求。本發(fā)明的第一方面根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過以下裝置實現(xiàn)該目的該裝置包括與第一收縮環(huán)冷縮配合裝配的第一部件，該第一收縮環(huán)本身與第二收縮環(huán)冷縮配合裝配，該第二收縮環(huán)至少在20°C和1000°C之間的溫度下表現(xiàn)出比第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)低的熱膨脹系數(shù)。在室溫下，所述收縮環(huán)提供了可靠的機械連接和良好的密閉性。在溫度上升期間， 第二收縮環(huán)比第一收縮環(huán)膨脹得少。因此，該第二收縮環(huán)在第一收縮環(huán)上施加壓縮力，該壓縮力防止該第一收縮環(huán)與該第一部件分離或者防止第一部件和第一收縮環(huán)之間的密閉性降低。因此，在后續(xù)描述中可以更詳細地看到，當?shù)谝徊考翘沾晒茏訒r，可能通過將金屬管子連接到第一收縮環(huán)以獲得陶瓷管子和金屬管子之間的連接，該連接在機械方面特別可靠。有利地，尤其對于目標應用而言，不僅在室溫下，而且在通常高于70(TC、高于800°C、 甚至高于900°C的幾百度的溫度范圍中，該連接可以充分密封。根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括以下可選擇的性質中的一個或多個性質-第一部件由在20°C和1000°C之間表現(xiàn)出小于10· ΙΟ—Γ1、小于8 · ΙΟ—Γ1、小于 6 · 10- -1或者甚至小于5 · IO-6K-1的熱膨脹系數(shù)的材料制成。-該第一部件由表現(xiàn)出大于150GPa的彈性模量(MOE)的材料制成。-該第一部件由能夠承受達1400°C、甚至1500°C的溫度的陶瓷、碳化物、氮化物或氧化物材料形成。該第一部件包括陶瓷或玻璃陶瓷材料。該材料可以具體地選自碳化硅、氧化鋁、多鋁紅柱石、氮化硅、氧化鋯、堇青石、鈦酸鋁和它們的混合物。-按重量計，該第一部件的材料中的碳化硅的量大于80%、優(yōu)選地大于90 %。優(yōu)選地，所述材料由碳化硅組成。碳化硅表現(xiàn)出在目標應用中具有特定用途的性質。具體地，碳化硅使得可能限制焦炭的形成并表現(xiàn)出高熱導率，使得熱穿過所述管子從熔爐有效地傳遞到反應混合物。因此，獲得的能量效率比利用相應的金屬管子獲得能量效率佳。最后，其最大工作溫度大于2000°C的碳化硅即使在很高的溫度下也保持其機械屬性。有利地，因此有可能增加熔爐內的溫度且同時提高反應物的混合物穿過所述管子的流速。因此，可以大大提高熔爐的生產(chǎn)能力。-第一部件的材料表現(xiàn)出小于5%、優(yōu)選地小于2%、甚至小于的總孔隙度。有利地，由此降低了第一部件的透氣性。-該第一收縮環(huán)包括金屬。優(yōu)選地，所述第一收縮環(huán)由一種或多種金屬組成。在一個實施方式中，其包括含鐵金屬。-第一收縮環(huán)由在20°C和1000°C之間表現(xiàn)出小于25· 10" "1或小于20 · ΙΟ—Γ1 和/或大于10 · 10- -1或大于15 · 10- -1的熱膨脹系數(shù)的材料制成。-所述第一收縮環(huán)由表現(xiàn)出大于1200°C的熔點的材料制成。有利地，因此，所述第一收縮環(huán)可以被加熱到很高的溫度，以安裝在所述第一部件上和/或使所述第一收縮環(huán)耐用。-第一收縮環(huán)的材料選自鈷基合金(比如鎢鉻鈷合金)、奧氏體鋼、鐵素體鋼或鈦基合金。在一個實施方式中，第一收縮環(huán)不包括銅和/或不包括錫。
-第一收縮環(huán)僅由一種材料組成。-該第一收縮環(huán)表現(xiàn)為套圈或套筒的形狀，未阻止其徑向熱膨脹。具體地，該第一收縮環(huán)不插入到會阻止其向外徑向膨脹的部分中。由此簡化了第一收縮環(huán)的安裝。-在20°C和1000°C之間的溫度下，所測量的第一收縮環(huán)的材料的熱膨脹系數(shù)和所述第一部件的材料的熱膨脹系數(shù)的比率大于2. 5、大于3或大于4和/或小于6或者甚至小于5。-該第二收縮環(huán)由在20°C和1000V之間表現(xiàn)出小于15 · ΙΟ—Κ—1、甚至小于 10 · ΙΟΙ1和/或大于4 · ΙΟ—Κ—1、甚至大于6 · ΙΟΙ-1的熱膨脹系數(shù)的材料制成。該第二收縮環(huán)的材料能夠具體地在20°C和1000°C之間表現(xiàn)出8 · KT6IT1的熱膨脹系數(shù)。-該第二收縮環(huán)由表現(xiàn)出大于1200°C的熔點的材料制成。有利地，因此，第二收縮環(huán)可以被加熱到很高的溫度以安裝在第一收縮環(huán)上，這使得可能獲得特別緊密的連接。-在20°C和1000°C之間，該第一收縮環(huán)的材料的熱膨脹系數(shù)和該第二收縮環(huán)的材料的熱膨脹系數(shù)的比率大于1. 2、大于1. 5或大于1. 8和/或小于3. 5、小于3或者甚至小于 2. 5。-第二收縮環(huán)由在20°C下表現(xiàn)出小于llOGPa、優(yōu)選地小于IOOGPa的彈性模量(楊氏模量)的材料制成。第二收縮環(huán)的材料可以具體地在20°C下表現(xiàn)出90GPa的彈性模量 (楊氏模量)。-第二收縮環(huán)的材料表現(xiàn)出鈮和/或鎳鐵合金Pl的按重量計的含量大于80%、優(yōu)選地大于85%和/或小于95%、優(yōu)選地小于93%。有利地，鈮的存在使得可能獲得一膨脹行為，當所述裝置用于生產(chǎn)乙烯時，該膨脹行為特別適合。當根據(jù)本發(fā)明的裝置在使用中不承受高于600°C的溫度時，有利地，可以使用鎳鐵合金Pl。在這些溫度條件下，優(yōu)選地，鈮可以完全由鎳鐵合金Pl代替。鈮和/或鎳鐵合金Pl的含量的改變還使得可能將熱膨脹系數(shù)精確地調整至目標應用。-第二收縮環(huán)的材料表現(xiàn)出金屬形式的鉿按重量計的含量大于5%、優(yōu)選地大于 8%和/或小于15%、優(yōu)選地小于12%。有利地，鉿的存在提高了高溫機械強度。-第二收縮環(huán)的材料表現(xiàn)出以金屬形式的鈦按重量計的含量大于0.5%、優(yōu)選地大于0. 8%和/或小于1. 5%、優(yōu)選地小于1. 2%。有利地，鈦的存在改進了延展性和抗氧化性。-該第二收縮環(huán)的材料由鈮和/或鎳鐵合金P1、鉿和鈦、作為雜質的剩余物組成， 總共為100%，雜質按重量百分比計小于2%、優(yōu)選地小于1%。-該第二收縮環(huán)僅由一種材料組成。-該第二收縮環(huán)表現(xiàn)為套圈或套筒的形狀，未阻止其徑向熱膨脹。具體地，該第二收縮環(huán)不插入到會阻止其向外徑向膨脹的部分中。由此簡化了第二收縮環(huán)的安裝。-該第一收縮環(huán)和/或該第二收縮環(huán)在大于40mm和/或小于150mm的長度上延伸。-第一收縮環(huán)表現(xiàn)出大于1mm、優(yōu)選地大于3mm、更優(yōu)選地大于3.5mm和/或小于 5mm的厚度(優(yōu)選為基本上等厚的厚度)和/或第二收縮環(huán)表現(xiàn)出大于3mm、優(yōu)選地大于 5mm、優(yōu)選地大于8mm和/或小于15mm、優(yōu)選地小于13mm的厚度(優(yōu)選為基本上等厚的厚度)。已證實，這些長度和厚度對于確保連接的良好密封性而言是最佳的。
-第二部件連接至第一收縮環(huán)。-該第二部件由在20°C和1000°C之間表現(xiàn)出小于25· 10" "1或小于20 · ΙΟ—Γ1 和/或大于10 · 10- -1或大于15 · IO-6K-1的熱膨脹系數(shù)的材料制成。根據(jù)本發(fā)明的裝置尤其特別適用于將表現(xiàn)出不同的熱膨脹系數(shù)的第一部件和第二部件連接。-該第二部件的材料為金屬。具體地，該材料可以選自鈷基合金(比如鎢鉻鈷合金)、奧氏體鋼、鐵素體鋼、甚至亞鐵鋼或鈦基合金。-該第二部件由表現(xiàn)出與第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)和/或化學組成基本上相同的熱膨脹系數(shù)和/或化學組成的材料制成。-該第二部件可以被焊接或銅焊到該第一收縮環(huán)上。有利地，利用焊接或銅焊使可靠連接成為可能，即使是在高溫下。這特別適合于當?shù)诙考牟牧虾偷谝皇湛s環(huán)的材料在組成上相似、甚至相同時。-第一收縮環(huán)和/或第二收縮環(huán)的孔是具有環(huán)形截面的圓柱體。換言之，外表上， 所述第一部件表現(xiàn)為環(huán)形圓柱體部分，該第一收縮環(huán)安裝到該環(huán)形圓柱體部分上，和/或該第一收縮環(huán)在外表上表現(xiàn)為環(huán)形圓柱體部分，該第二收縮環(huán)安裝到該環(huán)形圓柱體部分上。該第一收縮環(huán)和該第二收縮環(huán)可以具體地表現(xiàn)為大體環(huán)形形狀。-第一部件和/或第二部件的內部是實心的、空心的或部分實心的。空心內部體積可以為任何形狀。-任選地，該第一部件和/或第二部件選自管子和實心棒。-管子和/或棒表現(xiàn)為大于lm、優(yōu)選地大于: 的長度。-在所述連接裝置的上游和/或下游的所述管子或所述棒的最大橫向外部尺寸 (即，在環(huán)形截面情況下的外徑)大于10mm、優(yōu)選地大于20mm、大于30mm或大于40mm和/ 或小于150mm、小于IOOmm或小于75mm。-在上游或下游和/或所述連接裝置中，在所述管子的橫向截面中，內表面的輪廓在形狀上與所述管子的外表面的輪廓相同或不同。例如，內表面可以表現(xiàn)為有凹痕、凸起或者是多邊形的，例如正方形，該外表面可以是圓形。-在第一收縮環(huán)的橫向截面中，第一收縮環(huán)的內表面的輪廓在形狀上與其外表面的輪廓相同或不同。-第三部件連接到在所述第二部件。-所述裝置不包括螺釘和螺栓。這是因為在焦炭的硬殼對螺釘和螺栓的螺紋的作用下，這些部件易于破裂。-第一部件是陶瓷管子或實心陶瓷棒，和/或任選地，該第二部件是金屬管子或實心金屬棒。-在一個實施方式中，所述第一部件和所述第二部件是軸向對齊的第一管子和第二管子。優(yōu)選地，它們端對端地安裝，優(yōu)選地彼此不接觸。-在一個實施方式中，所述第一收縮環(huán)從所述第一部件凸出，即，在第一部件是管子或棒的情況下，該第一收縮環(huán)超出其安裝到的所述第一部件的軸端處而延伸，該第二收縮環(huán)未從所述第一部件凸出，甚至齊平地安裝到所述第一部件。-在一個實施方式中，所述第一管子和所述第二管子表現(xiàn)出相同的內徑。
-優(yōu)選地，所述第一管子和所述第二管子在軸向上彼此距離小于5mm、小于3mm或
7小于Imm0-所述第一部件和/或所述第二部件是這樣的管子所述管子優(yōu)選地在超出所述第一收縮環(huán)的在所述橫向平面中延伸的軸端大于10cm、大于50cm、甚至大于Im的長度(沿著所述管子的軸)上延伸。-所述第一部件是優(yōu)選地沿著基本上豎直的軸延伸的陶瓷管子，所述第二部件是金屬管子。所述陶瓷管子具體地表現(xiàn)出大于1米、大于5米、甚至大于8米的長度。所述金屬管子具體地表現(xiàn)出直線軸和在陶瓷管子的同軸延伸的位置。在替代形式中，所述金屬管子可以有角度，甚至為U形。在一個實施方式中，U的兩個分支都是利用根據(jù)本發(fā)明的連接裝置連接到陶瓷管子。所述第一部件和所述第二部件可以具有任何結構。然而，在連接裝置處，所述第二部件的尺寸必須允許其連接在所述第一收縮環(huán)上，所述第一收縮環(huán)本身連接到所述第一部件的外部。在一個實施方式中，其中所述第一部件和所述第二部件為在整個長度上包括連接裝置處表現(xiàn)出基本上相等的外徑和厚度的管子，因此，該要求導致所述第二部件和所述第一部件之間的過渡處的通路截面減小。優(yōu)選地，這是為何所述第一部件和所述第二部件是這樣的管子(或棒)所述管子 (或棒)在它們的整個長度上表現(xiàn)出相同的外徑，就第二部件而言，除了連接裝置處以外。 在該實施方式中，比如圖3中示出的實施方式，因此所述第二部件是表現(xiàn)出擴寬的軸端(例如圓筒形裙座的形式)的管子，調整該圓筒形裙座的尺寸以使其能夠用于連接到所述第一收縮環(huán)。擴寬的軸端可以與管子的其它部分一體化。然而，實際準備表示出這樣的結構的第二部件是有問題的。因此，在一個實施方式中，所述擴寬的軸端以接合部件的形式連接到傳統(tǒng)管子(其整個長度上具有相同的直徑)。例如，表現(xiàn)出比這樣的管子的內徑大的內徑的裙座可以被銅焊到所述管子的一個端部。有利地，因此，無論所考慮的軸向位置是位于何處(上游、下游或連接裝置中)，通路截面可以保持恒定。當?shù)诙考菍嵭陌魰r，使用所述接合部件是特別有效的。以上性質和下面描述的本發(fā)明的其他方面的特性可以有利地合并在同一裝置中以獲得最佳連接，然而在某些情況下，在不同的裝置中，可以將由這些性質產(chǎn)生的優(yōu)勢與其他優(yōu)勢分開地利用。本發(fā)明還涉及一種用于使由表現(xiàn)出第一熱膨脹系數(shù)的材料制成的第一部件和由表現(xiàn)出比第一熱膨脹系數(shù)大的膨脹系數(shù)的材料制成的第二部件連接的方法，所述方法包括以下步驟1)將第一收縮環(huán)冷縮配合到所述第一部件上；2)將第二收縮環(huán)冷縮配合到所述第一收縮環(huán)上，所述第二收縮環(huán)由表現(xiàn)出比所述第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)低的熱膨脹系數(shù)的材料制成；3)獨立于步驟1)和步驟幻，優(yōu)選地在步驟2、之后，將所述第二部件連接到所述
第一收縮環(huán)。優(yōu)選地，選擇第一部件、第二部件、第一收縮環(huán)和第二收縮環(huán)以便在步驟幻后獲得根據(jù)本發(fā)明的任一方面的根據(jù)本發(fā)明的連接裝置。本發(fā)明還進一步涉及一種用于使收縮環(huán)適合于表現(xiàn)出特定的溫度變化的環(huán)境的方法，例如，幅度大于200°C、大于400°C、大于700°C、甚至大于900°C，所述方法在于改變所述收縮環(huán)的組成，具體地改變鈮和/或鎳鐵合金Pl的含量。所述收縮環(huán)可以具體地表現(xiàn)出根據(jù)本發(fā)明的所述方面的任一個方面的第二收縮環(huán)的可選的一個或多個性質。所述收縮環(huán)的材料可以具體地表現(xiàn)出鈮和/或鎳鐵合金Pl 的按重量計的含量大于80%、優(yōu)選地大于85%和/或小于95%、優(yōu)選地小于93%。本發(fā)明的第二方面將第一收縮環(huán)安裝到第一部件通常在于使被加熱到高溫的第一收縮環(huán)與第一部件的相應圓柱體部分軸向對準且接著相對于所述第一部件軸向移動所述第一收縮環(huán)以使所述第一收縮環(huán)冷縮配合到所述第一部件上。所述第一部件和所述第一收縮環(huán)的軸向對準必須充分精確，所述第一部件和所述第一收縮環(huán)必須是具有最小的可能公差的給定尺寸。該第一收縮環(huán)和該第一部件在安裝期間的物理靠近可能導致出現(xiàn)熱沖擊。具體地，小間隙可能導致快速熱傳遞，尤其是在第一收縮環(huán)和第一部件發(fā)生接觸的情況下，且尤其是當?shù)谝徊考憩F(xiàn)出高熱導率時，例如因為其由碳化硅制成。這些熱傳遞可以破壞所述第一部件。而且，熱傳遞可以導致第一部件膨脹和第一收縮環(huán)收縮，導致第一收縮環(huán)在能夠達到所需的確切位置之前被卡住。因此，存在對這樣的冷縮配合方法的需要該方法使得能夠至少部分地解決該問題。本發(fā)明的一個目的是至少部分地滿足該需求。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，通過利用由表現(xiàn)出比第一部件的材料的熱導率低的熱導率的材料制成的涂層涂覆第一部件和/或第一收縮環(huán)來實現(xiàn)該目的。因此，該涂層限制了第一部件和第一收縮環(huán)之間的熱交換，且因此降低了熱沖擊和卡在中間位置的風險，尤其是在安裝期間發(fā)生接觸的情況下。優(yōu)選地，所述涂層材料表現(xiàn)出小于IOW · m · °C的熱導率，優(yōu)選地，第一部件的材料的熱導率和涂層材料的熱導率的比率大于10。該涂層材料優(yōu)選地是耐火材料。具體地，所述涂層材料可以選自氧化鋯、摻雜氧化鋯、堇青石、氧化鋁、多鋁紅柱石、鈦酸鋁、氧化釔、氧化鎂、氧化鉿或這些材料的混合物。已證實包括按重量計大于80%的氧化鋯的涂層特別有效。涂層材料還可能由金屬制成。所述第一部件和/或所述收縮環(huán)可以是或者可以不是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的連接裝置的第一部件和/或第一收縮環(huán)。本發(fā)明的第三、第四和第五方面發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當將第一收縮環(huán)安裝到第一部件上時，材料可以從所述第一收縮環(huán)朝著所述第一部件遷移。具體地，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，第一收縮環(huán)的鎳可以朝著所述第一部件的碳化硅遷移，導致第一部件中有應力區(qū)域，這可以導致溫度變化期間發(fā)生破裂。因此，需要一種包括被安裝在第一部件上的第一收縮環(huán)并表現(xiàn)出改進的機械強度的裝置。
而且，當?shù)谝徊考苫诠杌衔锏牟牧现瞥蓵r(即，按重量計包括大于50%的所述硅化合物)，尤其是當所述第一部件由碳化硅制成時，可能難以將由陶瓷氧化物制成的涂層粘附到所述第一部件的表面上。當所述第一部件的材料表現(xiàn)出小于5%的總孔隙度時，該粘附尤其困難。因此，需要一種通過包括至少一種陶瓷氧化物的涂層來涂覆基于硅化合物的基材的方法，該方法使得可能以可靠且持久方式粘附所述涂層。本發(fā)明的目的是提供一種至少部分地解決上述問題的技術方法。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆到基于硅化合物的基材上的方法來實現(xiàn)所述目的，所述方法包括以下連續(xù)步驟al)優(yōu)選地在室溫下，將包括所述至少一種陶瓷氧化物、優(yōu)選地由所述至少一種陶瓷氧化物組成的顆粒涂到所述基材上；bl)在適于引起所述至少一種陶瓷氧化物與所述基材中的硅發(fā)生反應的條件下， 對所述基材進行熱處理，以便形成由所述至少一種陶瓷氧化物制成的涂層和在所述基材和所述涂層之間的過渡處的包括二氧化硅的過渡層；cl)選擇性地，將順應材料的層涂在所述涂層的外表面處，所述順應材料符合下文描述的本發(fā)明的第十一方面；dl)選擇性地，安裝所述第一收縮環(huán)，使得所述第一收縮環(huán)至少部分地、優(yōu)選地完全地覆蓋所述涂層。選擇性地，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，通過利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆基于硅化合物的基材的方法來實現(xiàn)所述目的，所述方法包括以下連續(xù)步驟a2)在氧化氣氛下，至少在所述基材的表面氧化所述硅化合物，例如通過熱處理， 以在所述表面上形成二氧化硅，b2)優(yōu)選地在室溫下，將包括所述至少一種陶瓷氧化物、優(yōu)選地由所述至少一種陶瓷氧化物組成的顆粒涂覆到所述基材上，c2)在適于引起所述至少一種陶瓷氧化物與所述二氧化硅發(fā)生反應的條件下，對所述基材進行熱處理，以便形成由所述至少一種陶瓷氧化物制成的涂層和在所述基材和所述涂層之間的過渡處的包括二氧化硅的過渡層；d2)選擇性地，將順應材料的層涂在所述涂層的外表面上，所述順應材料符合以下描述的本發(fā)明的第十一方面；e2)選擇性地，安裝第一收縮環(huán)，使得所述第一收縮環(huán)至少部分地、優(yōu)選地完全地覆蓋所述涂層。還選擇性地，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，通過利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆基材、尤其是基于硅化合物(例如，基于Sic、氮化硅Si3N4或SiAlON)的基材的方法來實現(xiàn)該目的，所述方法包括以下連續(xù)步驟a3)將硅層沉積在基材表面上，優(yōu)選地通過等離子噴涂進行沉積；b3)將包括所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒、優(yōu)選地由所述至少一種氧化物組成的顆粒涂到所述硅層上，優(yōu)選地在室溫下進行；c3)選擇性地，對所述基材進行熱處理以引起所述至少一種陶瓷氧化物與該基材的硅進行反應，以便形成由所述至少一種陶瓷氧化物制成的涂層和在所述基材和所述涂層之間的過渡處的包括二氧化硅的過渡層；d3)選擇性地，將順應材料的層涂在所述涂層的外表面上，所述順應材料符合以下描述的本發(fā)明的第十一方面；e3)選擇性地，安裝第一收縮環(huán)，使得所述第一收縮環(huán)至少部分地、優(yōu)選地完全地覆蓋所述涂層?？梢园凑詹襟Ebl)那樣執(zhí)行步驟c3)。然而，在該方法中，如果在步驟b3)中通過熱噴涂進行涂覆顆粒，則有利地不需要熱處理。由此有利地簡化該方法。無論根據(jù)本發(fā)明的用于涂覆基于硅化合物的基材的方法如何，涂層和基材的硅化合物的性質不是限制性的。具體地，所述涂層和/或所述基材可以包括本發(fā)明的第六方面中限定的涂層和基材的一個或多個性質。以上方法還可表現(xiàn)出以下選擇性性質的一個或多個-所述硅化合物是非氧化物化合物。這是因為這些方法特別適合于該類型的硅化合物。-在步驟al)或1^2)中，所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒通過噴涂、刷涂或浸漬涂覆。為此，制備漿體并將該漿體涂到該基材上。優(yōu)選地，所述漿體不包括二氧化硅，且優(yōu)選地不包括硅化合物。-在步驟bl)或c2)或c3)中，，使該基材承受1000°C和1400°C之間的溫度下的燒制，且燒制時間優(yōu)選地大于1小時。-在原位執(zhí)行步驟bl)或(^)或c3)，即在將被涂覆的基材安裝在其工作位置中之后執(zhí)行。有利地，由此簡化了該過程且降低成本。例如，當基材是根據(jù)本發(fā)明的連接裝置的第一部件時，該步驟可以在最后連接所述裝置之后執(zhí)行，例如，在放在位于乙烯生產(chǎn)爐或熱交換器內的兩個管子之間之后執(zhí)行。因此，燒制時由該連接裝置的第一次使用所引起的。本發(fā)明還涉及包括根據(jù)本發(fā)明的第三、第四和第五方面中的任一方面的方法的被涂覆的基材的部件。本發(fā)明的第六方面根據(jù)第六方面，本發(fā)明還涉及“涂覆部件”，該涂覆部件包括由基于硅化合物的材料制成的基材和由包括至少一種陶瓷氧化物的涂層材料制成的涂層、包括在所述基材和所述涂層之間延伸的二氧化硅的過渡層。所述涂覆部件可以表現(xiàn)出以下選擇性性質的一個或多個-過渡層表現(xiàn)出大于0.Iym和/或小于20 μ m的厚度。-過渡層的厚度小于10μ m、優(yōu)選地小于8 μ m以及優(yōu)選地小于6 μ m。-過渡層由連續(xù)的粘附到所述基材的二氧化硅層組成。-涂層的厚度小于300μ m、優(yōu)選地小于250 μ m。-涂層的厚度(優(yōu)選地基本上等厚)大于10μ m、優(yōu)選地大于30 μ m。-涂層材料表現(xiàn)出與所述基材相比較低的熱導率和/或較低的發(fā)射率和/或者較高的擴散率(effusivity)。-所述基材的材料的熱導率和所述涂層材料的熱導率的比率大于10和/或小于 150。-所述涂層材料表現(xiàn)出小于IOW· m · ！的熱導率；優(yōu)選地其是耐火材料。
-所述硅化合物是非氧化物化合物。-按重量計，所述涂層材料包括大于50%、優(yōu)選地大于80%、優(yōu)選地大于90%、更優(yōu)選地基本上100%的所述至少一種陶瓷氧化物。-所述涂層材料選自可選地被摻雜的氧化鋯，尤其是摻雜有氧化鎂或氧化釔；堇青石；氧化鋁；多鋁紅柱石；鋁/鎂尖晶石、鈦酸鋁；氧化釔、氧化鎂、氧化鉿或這些材料的混合物。有利地，則該涂覆部件表現(xiàn)出良好的抗粘附和抗刮的性質、很好地抗腐蝕并表現(xiàn)出隨溫度低滲出。-所述涂層材料包括大于80%的氧化鋯。所述涂層材料可以具體地是氧化鋯或摻雜氧化鋯。優(yōu)選地，所述涂層材料包括小于5%、小于1%、小于0. 且甚至不含硅金屬合金化合物，尤其是二氧化硅。-所述涂層被由根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的順應材料制成的層和/或尤其是根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的第一收縮環(huán)至少部分地、優(yōu)選地完全地覆蓋。有利地，所述涂層有效地充當防止擴散的屏障，提高對熱沖擊的抵抗。-優(yōu)選地，所述涂層被由根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的順應材料制成的層至少部分地、優(yōu)選地完全地覆蓋，所述由順應材料制成的層本身被第一收縮環(huán)覆蓋，尤其是被根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的第一收縮環(huán)覆蓋。-所述基材包括陶瓷材料。-基材中的碳化硅的按重量計的量大于80%、優(yōu)選地大于90%。優(yōu)選地，所述基材的材料由碳化硅組成。-所述基材表現(xiàn)出小于5%、小于2%、甚至小于的總孔隙度。-涂覆部件是用來充當燒制支撐的部件，具體用于燒制陶瓷部件的支撐。具體地， 所述涂層可以被涂覆到燒制支撐的平坦表面上。-涂覆部件是根據(jù)本發(fā)明的第三、第四和第五方面中的任一方面的方法制造的。-選擇所述基材和所述至少一種陶瓷氧化物，以便制造根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的“第一部件”。因此，根據(jù)本發(fā)明的第六方面的涂覆部件還可包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的“第一部件”的可選的性質的一個或多個。本發(fā)明還涉及以燒制支撐或被冷縮配合部件或收縮環(huán)的形式的根據(jù)本發(fā)明的涂覆部件。如以上所述，這是因為涂層可以具體用來涂覆第一部件，以防止安裝第一收縮環(huán)期間與該第一收縮環(huán)進行過快的熱傳遞。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當?shù)谝皇湛s環(huán)安裝到根據(jù)本發(fā)明的涂覆部件上時，涂層非常有效地限制了第一部件的材料和第一收縮環(huán)的材料之間的化學反應。因此，該涂層充當限制第一部件和第一收縮環(huán)之間的材料擴散的屏障。此結果是提高了對熱循環(huán)的抵抗性。具體地，為了限制這些熱傳遞和/或這些化學反應，但不局限于此，以下選擇性性質是優(yōu)選的-第一收縮環(huán)本身與第二收縮環(huán)冷縮配合裝配。-所述涂層至少部分地覆蓋第一部件和/或第一收縮環(huán)和/或任選地該第二收縮環(huán)的圓柱體表面，尤其是具有環(huán)形橫向截面的圓柱體的表面。-所述涂層包圍所述圓柱體表面。
-所述涂層限定了所述第一收縮環(huán)和所述第一部件之間和/或任選地限定所述第二收縮環(huán)和所述第一收縮環(huán)之間的接觸區(qū)域的至少一部分、優(yōu)選地全部。-所述涂層至少位于所述接觸區(qū)域的至少50%、優(yōu)選地至少80%、更優(yōu)選地基本上100%上。-優(yōu)選地，所述涂層從所述第一部件的邊緣或所述第一收縮環(huán)的邊緣延伸，通過所述邊緣，所述第一部件在安裝期間插入所述第一收縮環(huán)中。-第二部件連接到所述第一收縮環(huán)。所述第一部件和/或所述第二部件和/或所述第一收縮環(huán)和/或所述第二收縮環(huán)可以或者可以不分別是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的第一部件和/或第二部件和/或第一收縮環(huán)和/或第二收縮環(huán)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第六方面的裝置還可包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的可能選擇性的一個或多個特性。通常，本發(fā)明還涉及一種組件，該組件包括以上所述的涂覆部件和安裝在所述涂覆部件上的收縮環(huán)，所述涂覆部件包括由基于硅化合物的材料制成的基材和由包括所述至少一種陶瓷氧化物的涂層材料制成的涂層以及在所述基材和所述涂層之間延伸的包括二氧化硅的過渡層，所述涂層限定所述收縮環(huán)和所述涂覆部件之間的接觸區(qū)域的至少一部分。本發(fā)明還涉及將如上所述的涂層在所述第一部件和安裝在所述第一部件上的第一收縮環(huán)之間作為“防擴散屏障”的應用，即為了限制所述第一部件和所述第一收縮環(huán)之間的材料遷移。本發(fā)明的第七方面因此，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，本發(fā)明還涉及一種用于通過第一收縮環(huán)對第一部件、尤其是由陶瓷材料制成的第一部件進行冷縮配合裝配的方法，在所述方法中，在將所述第一收縮環(huán)安裝在所述第一部件上之前，將由表現(xiàn)出與所述第一部件相比的較小的熱導率和/或較大擴散率的材料制成的涂層涂到所述第一部件上和/或所述第一收縮環(huán)上。當所述第一收縮環(huán)被加熱以允許該安裝時，該涂層優(yōu)選地被涂到所述第一部件上。優(yōu)選地根據(jù)用于根據(jù)本發(fā)明的涂覆基材的方法涂覆該涂層。優(yōu)選地，調節(jié)該方法以使所述第一部件是根據(jù)本發(fā)明的涂覆部件。本發(fā)明的第八方面在發(fā)明人的測試期間，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的一個或多個收縮環(huán)將陶瓷管子連接到所述金屬管子可以導致陶瓷管子破裂。因此，存在對一種解決方法的需要，該解決方法使得可能降低通過第一收縮環(huán)使由陶瓷材料制成的部件冷縮配合時對該由陶瓷材料制成的部件的損害。本發(fā)明的目的是滿足該要求根據(jù)本發(fā)明的第八方面，該目的是通過一種包括通過第一收縮環(huán)被冷縮配合且由陶瓷材料制成的第一部件，在該裝置中，所述第一部件和所述第一收縮環(huán)的圓柱體部分的軸端的邊緣屬于同一橫向平面，通過所述邊緣，所述第一收縮環(huán)安裝在所述第一部件上。換言之，所述第一收縮環(huán)延伸到所述第一部件的圓柱體部分的邊緣，所述第一收縮環(huán)安裝在所述第一部件上，而并未從所述邊緣軸向伸出。為了清楚，稱為將所述第一收縮環(huán)“齊平”地安裝到所述第一部件上。在兩個管子或兩個棒端對端連接的情況下，該安裝類型是新穎的，為了尋求將所述管子或棒牢固地彼此連接自然地提倡至少該第一收縮環(huán)以重疊方式安裝在這兩個管子或棒上。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，“齊平”安裝非常明顯地限制了安裝第一收縮環(huán)期間對所述第一部件的損害。當兩個邊緣的軸向偏移小于Imm時，將兩個邊緣稱為“屬于同一橫向平面”。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明，該偏移小于0. 8mm、優(yōu)選地小于0. 5mm、更優(yōu)選地小于0. 3mm、再優(yōu)選地小于 0. Imm0在所述邊緣的一個或兩個邊緣不包括在橫向平面中的情況下，當所考慮的邊緣的任一點距離另一邊緣小于1mm、優(yōu)選地小于0. 8mm、優(yōu)選地小于0. 5mm、更優(yōu)選地小于0. 3mm、再優(yōu)選地小于0. Imm時，認為所述兩個邊緣“屬于同一橫向平面“。術語“橫向平面“描述了與第一收縮環(huán)的軸垂直的平面。根據(jù)本發(fā)明的第八方面所述的裝置還可選擇性地包括以下特性的一個或多個-所述第二部件連接到、優(yōu)選地焊接或銅焊到所述第一收縮環(huán)。-所述第一收縮環(huán)本身優(yōu)選地與所述第二收縮環(huán)冷縮配合裝配。-所述第二收縮環(huán)齊平地安裝在所述第一收縮環(huán)上。換言之，所述第一收縮環(huán)、所述第二收縮環(huán)和所述第一部件的軸端的邊緣屬于同一橫向平面。-所述第二部件連接到所述第一收縮環(huán)，優(yōu)選地以便與所述第一收縮環(huán)互動地限定一腔、優(yōu)選地密封腔，該第二收縮環(huán)容納在該腔中。所述第一部件和/或所述第二部件和/或所述第一收縮環(huán)和/或所述第二收縮環(huán)可以是或者可以不分別是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的第一部件和/或第二部件和/或第一收縮環(huán)和/或第二收縮環(huán)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第八方面的裝置還可包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的可選的一個或多個特性。本發(fā)明的第九方面在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的一個實施方式中，所述第二部件通過焊接或銅焊連接到所述第一收縮環(huán)。這是因為該類型的連接有利地具有機械抵抗力且持久。然而， 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當所述第一部件由陶瓷材料制成時，在連接該第二部件期間，該第一部件可能破裂。因此，存在對可能降低該破裂風險的解決方法的需要。本發(fā)明的一目的是滿足該需求。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，通過這樣的裝置實現(xiàn)目的該裝置包括由陶瓷材料制成且與第一收縮環(huán)冷縮配合裝配的第一部件和例如通過加熱過程連接到所述第一收縮環(huán)的第二部件，所述第一收縮環(huán)和所述第二部件之間的連接區(qū)域在任一點處與所述第一部件隔開至少1mm。例如，在圖3的實施方式中，該間隔至少為0. 8mm、甚至至少1mm，該間隔對應于所述陶瓷管子的外表面和焊縫之間的徑向間隔S，該焊縫使得可能將所述金屬管子結合到所述第一收縮環(huán)。在后續(xù)描述中可以更詳細地看到，連接區(qū)域的間隔降低了將第二部件連接到第一收縮環(huán)期間與第一部件的相互作用。具體地，當?shù)诙考缓附踊蜚~焊到所述第一收縮環(huán)上時，該間隔降低了第一部件內的熱梯度。根據(jù)本發(fā)明的第九方面的裝置還可選擇性地包括以下性質中的一個或多個性質-連接區(qū)域垂直于所述第一部件延伸。具體地，當所述第一部件是管子時，所述間隔是沿著包括在橫向平面中且穿過所述管子的軸的直線測量的徑向間隔。-所述間隔，具體地當其為徑向時，其大于0.8mm、大于1mm、優(yōu)選地大于3mm、大于 5mm、更優(yōu)選地大于IOmm或甚至大于15mm。-所述第二部件被焊接或銅焊到所述第一收縮環(huán)。-所述第一收縮環(huán)表現(xiàn)出連續(xù)的或不連續(xù)的、優(yōu)選為連續(xù)的凸緣，該第二部件連接到所述凸緣的邊緣。-所述凸緣是連續(xù)的并且環(huán)繞所述第一收縮環(huán)。-所述凸緣提供在所述第一收縮環(huán)的一軸端處。-所述凸緣位于所述第一收縮環(huán)的軸端，通過所述凸緣，所述第一收縮環(huán)安裝在所述第一部件上(即，軸向插入)。-所述第一收縮環(huán)本身與所述第二部件冷縮配合裝配。在特別有利的實施方式中，該第一收縮環(huán)未齊平地安裝到所述第一部件上，而從所述第一部件沿軸向伸出，該第二部件連接到該第一收縮環(huán)的伸出部分，優(yōu)選地連接到與以下端部相對的所述第一部件的端部處通過該端部，該第一收縮環(huán)滑到所述第一部件上。有利地，該實施方式不需要提供凸緣，這簡化了第一收縮環(huán)的制造。此外，其實現(xiàn)了最小空間要求。優(yōu)選地，然而，選擇性的第二收縮環(huán)齊平地安裝到所述第一部件上，即該第二收縮環(huán)延伸到其安裝到的所述第一部件的圓柱體部分的邊緣。所述第一部件和/或所述第二部件和/或所述第一收縮環(huán)和/或所述第二收縮環(huán)可以分別是或者可以不分別是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的第一部件和/ 或第二部件和/或第一收縮環(huán)和/或第二收縮環(huán)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第九方面的裝置還可包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的可能選擇性的一個或多個特性。本發(fā)明的第十方面發(fā)明人還尋求延長根據(jù)本發(fā)明的第一方面的裝置的壽命。因此，根據(jù)本發(fā)明的第十方面，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一種包括由陶瓷材料制成且被第一收縮環(huán)冷縮配合的第一部件的裝置，其中通過利用屏障覆蓋來保護該第一收縮環(huán)的至少一部分、優(yōu)選地該第一收縮環(huán)與該第一部件接觸的至少部分、甚至第一收縮環(huán)的全部。優(yōu)選地，所述第一收縮環(huán)本身被第二收縮環(huán)冷縮配合，且所述第二收縮環(huán)的至少一部分、優(yōu)選地所述第二收縮環(huán)的與所述第一收縮環(huán)接觸的至少部分、甚至第二收縮環(huán)的全部被通過利用屏障覆蓋而被保護。在后續(xù)描述中將更詳細地看到，安裝至少部分地覆蓋收縮環(huán)的保護性屏障使得可能降低對收縮環(huán)的破壞、尤其由機械攻擊導致破壞，且因此可能延長裝置的壽命。根據(jù)本發(fā)明的第十方面的裝置還可選擇性地包括以下性質的一個或多個性質-該屏障包圍所述第一收縮環(huán)和/或所述第二收縮環(huán)。-該屏障不接觸所述第一收縮環(huán)的與所述第一部件接觸的部分。-該屏障不與所述第二收縮環(huán)接觸。-該屏障優(yōu)選地與所述第一收縮環(huán)互動地限定腔、優(yōu)選地環(huán)形腔。
-所述第一收縮環(huán)容納于所述腔中。-所述腔是密封的。-所述腔可以表現(xiàn)出任何截面。其可以在所述第一收縮環(huán)連接到的所述第一部件的部分的邊緣的全部或一部分上延伸。-所述腔包括使冷卻或致冷或熱交換或熱隔離或化學隔離的流體和/或測量裝置 (尤其是用于測量壓力和/或溫度的測量裝置)和/或檢測裝置和/或用于分析環(huán)境的裝置。所述第二部件連接到(優(yōu)選地通過焊接連接至)所述第一收縮環(huán)，優(yōu)選地經(jīng)由所述屏障連接。所述屏障形成所述第二部件的一部分，且優(yōu)選地與所述第二部件為整體。所述屏障、甚至所述第二部件連接到、優(yōu)選地被焊接到所述第一收縮環(huán)的凸緣、優(yōu)選地所述凸緣的自由邊，所述凸緣優(yōu)選地與所述第一收縮環(huán)是整體的。所述凸緣位于所述第一收縮環(huán)的端部，通過所述凸緣，所述第一收縮環(huán)安裝在所述第一部件上。任選地，所述凸緣相對于所述第二收縮環(huán)優(yōu)選地位于所述第一收縮環(huán)的與所述第一部件的圓柱體部分的這樣的軸端相對的側上通過該軸端，該第一收縮環(huán)已安裝在所述第一部件上。所述第二收縮環(huán)沿軸向位于所述凸緣和所述第一部件的軸端的邊緣之間，通過所述軸端的所述邊緣，所述第一收縮環(huán)安裝在所述第一部件上。在所述第一部件的材料中，按重量計的碳化硅的量大于80%。所述第一部件和/或所述第二部件和/或所述第一收縮環(huán)和/或所述第二收縮環(huán)可以分別是或者可以不分別是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的第一部件和/ 或第二部件和/或第一收縮環(huán)和/或第二收縮環(huán)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第十方面的裝置還可包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的裝置的可性的一個或多個特性。本發(fā)明的第十一方面在清潔操作中，乙烯生產(chǎn)單元的管子內的壓強可以大大地增大且通?？梢赃_到若干巴。在熱循環(huán)期間，通過收縮環(huán)的連接的密封性也可以被在高于900°C、甚至高于1000°C 的溫度下通常大于2. 5巴的反應混合物的壓強挑戰(zhàn)。因此，發(fā)明人還尋找其他的解決方法以提高承受這樣的應力的兩個部件之間且尤其是表現(xiàn)出非常不同的熱膨脹系數(shù)的兩個部件之間的連接的密封性。因此，根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種這樣的裝置該裝置包括第一構件，該第一構件連接到優(yōu)選地表現(xiàn)出比該第一構件的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的第二構件，所述連接是通過由來自銀、金和鈀的至少兩種材料的合金組成的順應材料進行的。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述順應材料很好地承受經(jīng)受溫度大變化的環(huán)境，同時提供連接構件的良好粘附性和該連接的密封性。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的裝置還可選擇性地包括以下性質的一個或多個性質-所述合金包括以下、實際上由以下組成-銀和/或金，以及-鈀。
-按重量百分比計，所述合金包括大于0.5%的鈀、實際上大于3%的鈀。-按重量百分比計，所述合金包括小于50%的鈀。-按重量百分比計，所述合金包括小于30%的鈀。-所述合金包括小于5%的玻璃粉。-所述兩個構件之間的順應材料的厚度小于Imm和/或大于5μ m、優(yōu)選地大于 10 μ m。-所述第二構件是所述第一構件的收縮環(huán)。-所述第二構件本身與第三構件冷縮配合裝配。-所述第三構件的材料表現(xiàn)出鈮和/或鎳鐵合金Pl的按重量計的含量大于80%。-將所述第三構件連接到所述第二構件是通過由所述順應材料制成的層進行的。-所述第二構件的材料表現(xiàn)出其熱膨脹系數(shù)大于所述第一構件的材料的熱膨脹系數(shù)，且任選地，所述第三構件表現(xiàn)出在20°C和1000°C之間其熱膨脹系數(shù)小于所述第二構件的熱膨脹系數(shù)。-所述第一構件的材料中的按重量計的碳化硅的量大于80%。-第四構件連接到所述第二構件。-所述第一構件涂覆有由耐火材料制成的涂層。-所述耐火材料優(yōu)選地選自氧化鋯、摻雜氧化鋯、堇青石、氧化鋁、多鋁紅柱石、鈦酸鋁、氧化釔、氧化鎂、氧化鉿或這些材料的混合物。-所述第一構件涂覆有由表現(xiàn)出比第一構件的材料的熱導率低的熱導率的材料制成的涂層。-所述涂層依照根據(jù)本發(fā)明的第二方面描述的涂層。本發(fā)明還涉及一種用于通過置于所述第一構件的第一表面和第二構件的第二表面之間的順應材料連接所述第一構件和所述第二構件的方法，在該方法中a)利用如上定義的順應材料的前體涂覆所述第一表面和所述第二表面中的至少一個表面；b)利用大于5Mpa的力將第一表面壓在所述第二表面上，以及c)優(yōu)選地與步驟b)同時，將接觸的所述第一表面和所述第二表面加熱到大于 150°C的溫度。優(yōu)選地，在步驟a)中，利用順應材料前體涂覆所述第一表面和所述第二表面二者。還優(yōu)選地，在步驟b)中，通過利用第二構件使所述第一構件冷縮配合來施加壓力。所述順應材料前體可以具體地是銀和/或金和鈀形成的粉末的懸浮液。所述第一構件和所述第二構件可以具體地分別是根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的第一部件和第一收縮環(huán)，或者分別是所述第一收縮環(huán)和第二收縮環(huán)。在存在第一部件和兩個收縮環(huán)的情況下，可以具體地定位所述順應材料前體，使得所述順應材料在所述第一部件和所述第一收縮環(huán)之間以及在所述第一收縮環(huán)和所述第二收縮環(huán)之間延伸。所述第三構件也可以是第二收縮環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的裝置還可選擇性地包括根據(jù)本發(fā)明的一個或多個其他方面的可能選擇性特性的一個或多個特性。本發(fā)明還涉及選自熔爐、鍋爐、過熱器、蒸汽發(fā)生器、化學反應器和熱交換器的一種設備，尤其用于乙烯生產(chǎn)的設備，所述的該種設備包括根據(jù)本發(fā)明的任一方面的裝置。具體地，所述的該種設備可以包括由基于硅化合物的材料制成、尤其由碳化硅制成的至少一個管子，所述管子通過其至少一個端部連接到金屬管子，-由基于硅化合物的材料制成的管子和所述金屬管子分別構成根據(jù)本發(fā)明的任一個方面的裝置的第一部件和第二部件和/或-由基于硅化合物的材料制成的管子構成根據(jù)本發(fā)明的第六方面的涂覆部件和/ 或-由基于硅化合物的材料制成的管子或安裝到由基于硅化合物的材料制成的所述管子上的第一收縮環(huán)構成根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的裝置和/或-由基于硅化合物的材料制成的管子、安裝到由基于硅化合物的材料制成的所述管子上的第一收縮環(huán)、安裝到所述第一收縮環(huán)上的第二收縮環(huán)和金屬管子分別構成根據(jù)本發(fā)明的第十一方面的裝置的第一構件、第二構件、第三構件和第四構件。本發(fā)明的第十二方面發(fā)明人還尋求提高根據(jù)本發(fā)明的連接裝置的陶瓷管子與金屬管子的連接的質量， 尤其是在比如乙烯生產(chǎn)熔爐的環(huán)境下。因此他們發(fā)現(xiàn)了特別有利的調整。如果-ED:表示由陶瓷管子、選擇性地由表現(xiàn)出比陶瓷管子的材料的熱導率小的熱導率的材料制成的涂層(根據(jù)本發(fā)明的第二方面)和選擇性地由所述陶瓷管子和所述第一收縮環(huán)之間的順應材料制成的層(根據(jù)本發(fā)明的第十一方面)形成的組件的外徑，-ED42表示第一收縮環(huán)的外徑，-ID42表示第一收縮環(huán)的內徑，-ID42表示第二收縮環(huán)的內徑，- Δ ！表示比率 100* (ED-ID42) /ED,以及-Δ2 表示比率 100*(ED42-ID44)/ED42,所有測量是在20°C下進行的。A1*/或Δ2，優(yōu)選地A1和Δ 2，大于或等于0.00和/或小于0.25、甚至小于或等于0. 20。


閱讀將按照并根據(jù)附圖的詳細描述后，本發(fā)明的其他的特性和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中圖1用圖解法示出了乙烯生產(chǎn)單元；圖2以橫截面圖示出了連接之前和連接之后的收縮環(huán)和冷縮配合部件；圖3以透視圖并由正中縱切面切割的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的
裝置；圖4到圖6示出了用來將圖3中示出的裝置連接在一起的各個步驟或方法；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的可選擇形式。在各個圖中，用相同的附圖標記表示相同或類似的元件。
具體實施例方式在本說明書的前序部分中對圖1進行了描述。
冷縮配合是將外部部件軸向安裝到內部部件上的技術，該技術利用這兩個部件之間不同的膨脹性能。外部部件通常被稱為“收縮環(huán)”，內部部件稱為“被冷縮配合”。更具體地，收縮環(huán)由表現(xiàn)出比內部部件的熱膨脹系數(shù)大的熱膨脹系數(shù)的材料制成。如圖2中所示，收縮環(huán)F表現(xiàn)出由其內表面限定的孔0，孔0的尺寸使得用手甚或傳統(tǒng)上用夾具難以、實際上不可能將該收縮環(huán)F安裝到內部部件P上。因此當收縮環(huán)F是具有環(huán)形橫截面的圓柱體時，在預期使用該連接的組件的溫度范圍中，其內徑ID小于該內部部件P的外徑0D。因此，在該范圍內，安裝該收縮環(huán)是不可能的。為此，必須使收縮環(huán)F達到比內部部件P的溫度高的溫度?？梢酝ㄟ^加熱收縮環(huán)F和/或通過例如利用流態(tài)氮或者干冰冷卻內部部件P來實現(xiàn)該溫度差異。必須確定溫度差異以使得收縮環(huán)F的孔0允許其被引入到內部部件上。當收縮環(huán)F被置于內部部件P上時，使該連接達到例如與開始室溫相同的溫度，這引起收縮環(huán)F壓縮該內部部件并提供收縮環(huán)F和內部部件P之間的結合。然而，如果該被連接的元件周圍的溫度上升，則該結合受到挑戰(zhàn)。這是因為該收縮環(huán)接著將比該內部部件膨脹得快。因此，溫度上升可以導致密封性下降，甚至導致所述部件非故意地分離。具體而言，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，在乙烯生產(chǎn)單元的熔爐的溫度發(fā)生變化的條件下，通過冷縮配合將金屬管子連接到陶瓷管子并不令人滿意。這是因為這些管子的材料的熱膨脹系數(shù)相差太大，而使得冷縮配合不能夠在幅度大于1000°C的溫度范圍中提供可靠連接。US4624484描述了一種使得可能通過收縮環(huán)來連接陶瓷部件的連接裝置。在安裝該收縮環(huán)之前，將由非鐵金屬制成的層涂到該收縮環(huán)的內表面上，該收縮環(huán)的內表面用來與該陶瓷部件接觸。在安裝之后，該層發(fā)生變形以使得補償該陶瓷管子和該收縮環(huán)之間的膨脹差異。這樣的層或者通常稱之為涂層不是收縮環(huán)。接著，發(fā)明人設想通過表現(xiàn)出逐漸增大的熱膨脹系數(shù)的若干中間收縮環(huán)來提供所述陶瓷管子和所述金屬管子之間的連接將表現(xiàn)出比陶瓷管子的熱膨脹系數(shù)略大的熱膨脹系數(shù)的第一收縮環(huán)安裝到該陶瓷管子上，將表現(xiàn)出比該第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)略大的熱膨脹系數(shù)的第二收縮環(huán)安裝到該第一收縮環(huán)上，重復該類型的安裝，直到獲得表現(xiàn)出與金屬管子的熱膨脹系數(shù)相似的熱膨脹系數(shù)的收縮環(huán)為止。隨后將該金屬管子附到該最后的收縮環(huán)上。然而，測試表明，在乙烯生產(chǎn)單元的熔爐的溫度發(fā)生變化的條件下，該技術方法導致對陶瓷管子施加高應力且可能導致其破裂。 接著發(fā)明人設計并制造了一種具有完全不同的設計的連接裝置。在一個實施方式中，該連接裝置包括安裝到該陶瓷管子的第一收縮環(huán)和安裝到該第一收縮環(huán)的第二收縮環(huán)，該第二收縮環(huán)表現(xiàn)出比該第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)低的熱膨脹系數(shù)。因此，如果溫度上升，該第二收縮環(huán)妨礙該第一收縮環(huán)膨脹且因此防止密閉性下降或防止與該第一收縮環(huán)分離。此外，已證明該類型的連接在乙烯生產(chǎn)熔爐的條件下特別可靠。圖3示出了通過根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的非限制性實施方式的連接裝置連接的示例。為了清楚，圖3中示出的管子被看作沿著豎直軸V定位。詞語“頂部”、“底部”、“上部”和“下部”用來根據(jù)構件或構件部分相對于該軸的位置而對所述構件或構件部分進行描述，而未隱含限制。圖3示出了陶瓷管子22的下部部分20通過連接裝置30同軸地連接到金屬管子 26的上部部分24，陶瓷管子22具有軸X。
除了在連接裝置處外，陶瓷管子22和金屬管子沈表現(xiàn)出相同的環(huán)形橫截面。管子22和管子沈的外徑優(yōu)選地大于50mm和/或小于100mm。管子22和管子沈的內徑優(yōu)選地大于40mm和/或小于50mm。陶瓷管子22由非氧化物材料制成，優(yōu)選地由碳化硅制成，且優(yōu)選地表現(xiàn)出小于 1 %的孔隙率，該孔隙率是閉孔的。陶瓷管子22的下部部分20涂有隔熱涂層32，該隔熱涂層例如由氧化鋯制成。涂層32沿著用來充當?shù)谝皇湛s環(huán)的支撐的環(huán)形表面延伸，這將在下文中進行描述。該涂層表現(xiàn)出大致為30 μ m的厚度。照片顯示，在陶瓷管子22的碳化硅和涂層32的氧化鋯之間的界面處，存在基本上等厚的大致為5μπι的過渡層。該過渡層由連續(xù)地附著于陶瓷管子32的二氧化硅層構成。除了其上部部分M以外，金屬管子沈是和現(xiàn)有技術中的用于生產(chǎn)乙烯的熔爐的上游或下游使用的管子相似的管子。金屬管子沈的上部部分M包括壁34，該壁34的厚度逐漸增大，直到在橫向平面 Pl中達到最大。在圖3的非限制性實施方式中，在該平面中，金屬管子沈表現(xiàn)為平坦的環(huán)形表面36，陶瓷管子22的下部邊緣38和/或以上所述的第一收縮環(huán)的下部邊緣將置于該環(huán)形表面上。具有軸X的環(huán)形截面的圓柱形外圍裙座40從環(huán)形表面36的外圍向上延伸。連接裝置30包括第一收縮環(huán)42和第二收縮環(huán)44。第一收縮環(huán)42由在20°C和1000°C之間表現(xiàn)出小于25 · ΙΟ—Γ1且大于10 · ΙΟ—Γ1 的熱膨脹系數(shù)的材料制成，且優(yōu)選地由和金屬管子26相同的材料制成，例如由ΗΡ40鋼或由 !^eNiCr合金制成。使用相同的材料來制成金屬管子沈和第一收縮環(huán)42有利地促進了其中的一個焊接到另一上。第一收縮環(huán)42表現(xiàn)出大致為60mm的全長L42和優(yōu)選地在Imm和5mm之間、優(yōu)選地
大致為2mm的基本等厚的壁厚e42。如果溫度從20°C升到900°C，則第二收縮環(huán)對第一收縮環(huán)的作用和第一收縮環(huán)對陶瓷管子22的作用是最佳的。在一個實施方式中，第一收縮環(huán)42表現(xiàn)出大于3mm、甚至大于3. 5mm、甚至基本等于4mm的基本上等厚的壁厚e42。這是因為發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，第一收縮環(huán)的厚度改進室溫下的連接的密閉性的質量，在厚度e42大致為4mm下獲得最佳結果。第一收縮環(huán)42表現(xiàn)為圓柱體套筒46的形狀，該圓柱體套筒46具有環(huán)形截面且長度L46大致為50mm，其通過凸緣48向上延伸。在其整個長度上，圓柱體套筒46通過由順應材料構成的層50來與陶瓷管子22的涂層32接觸，該順應材料構成的層50提高了陶瓷管子和第一收縮環(huán)之間的密閉度。層50 表現(xiàn)出大致為30 μ m的基本上等厚的厚度。一方面，該順應材料包括銀和/或金，另一方面，該順應材料包括鈀。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，這樣的材料特別可靠。具體地，該材料表現(xiàn)出優(yōu)秀的耐高溫性和很高的熔點，這使得該材料適合于乙烯生產(chǎn)單元的熔爐中遭受的應力。例如，該順應材料包括大致為30%的鈀，剩余物是銀。圓柱體套筒46限定了第一收縮環(huán)42的下部邊緣52。該圓柱體套筒46的下部邊緣52和陶瓷管子22的下部邊緣38共面且可以與環(huán)形表面36接觸。這是因為發(fā)明人發(fā)現(xiàn)， 該結構降低了陶瓷管子22破裂的風險。
20
凸緣48由以下產(chǎn)生第一收縮環(huán)的壁逐漸展開，直到該壁延伸成基本上垂直于軸 X。該逐漸展開降低了安裝第一收縮環(huán)42期間陶瓷管子破裂的風險并促進了將陶瓷管子22 插入第一收縮環(huán)22中。凸緣48限定了第一收縮環(huán)42的環(huán)形“上部邊緣” 56。外圍裙座40的上部邊緣58通過焊縫60連接到凸緣48的上部邊緣56。陶瓷管子 22的外表面61和焊縫60之間的徑向間隔δ例如大致為5mm。因此，環(huán)形表面36、外圍裙座40和第一收縮環(huán)42限定了腔62。焊縫60優(yōu)選地是連續(xù)的，使得腔62基本上是密封的。選擇性地，腔62還與陶瓷管子22和金屬管子沈的內部體積是隔離的。腔62的內部體積是幾十cm3，優(yōu)選地大于20cm3、優(yōu)選地大于50cm3和/或優(yōu)選地小于IOOcm3、小于80cm3、優(yōu)選地大致為70cm3。有利地，因此限制了焦炭的隨意累積。第二收縮環(huán)44由表現(xiàn)出比第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)低的熱膨脹系數(shù)的材料組成。第一收縮環(huán)和第二收縮環(huán)之間的熱膨脹系數(shù)的不同是根據(jù)應用而確定的。當該連接裝置要承受溫度變化時，比如乙烯生產(chǎn)單元熔爐的腔內遇到的溫度變化或者緊挨著這樣的腔的上游或下游處的溫度變化，該第二收縮環(huán)可以具體地由包括多于70%的鈮和/或鎳鐵合金Pl的合金制成。這樣的鈮和/或鎳鐵合金Pl合金有利地表現(xiàn)出低熱膨脹系數(shù)、低楊氏模量(彈性模量)和高溫下的優(yōu)良抗熱性和抗腐蝕性，通過存在涂層可能進一步地改進高溫下的抗熱性和抗腐蝕性。例如，第二收縮環(huán)的材料包括89%的鈮、10%的鉿和的鈦。 通過利用保護性涂層、或“涂層32”類型的“涂層”涂覆該第二收縮環(huán)可以進一步地提高抗腐蝕性。第二收縮環(huán)44表現(xiàn)出環(huán)形截面的圓柱體套筒的形狀且經(jīng)由順應材料層63、通過冷縮配合來安裝到第一收縮環(huán)上，該順應材料例如與在陶瓷管子和第一收縮環(huán)之間延伸的材料相同。第二收縮環(huán)44的長度L44基本上與第一收縮環(huán)42的圓柱體套筒46的長度相同。 厚度e44在3mm和15mm之間，優(yōu)選地在5mm和13mm之間。則如果溫度升高，第二收縮環(huán)對第一收縮環(huán)的作用是最佳的。而且，第二收縮環(huán)44容納于腔62內部。因此，有利地，該第二收縮環(huán)44被保護以免接觸外部世界。因此，外圍裙座40充當?shù)诙湛s環(huán)44的保護性屏障，還充當?shù)谝皇湛s環(huán) 42的保護性屏障。第二收縮環(huán)44的下部邊緣64基本上與陶瓷管子22的下部邊緣38和第一收縮環(huán) 42的下部邊緣52共面。這是因為已證明該結構在安裝第二收縮環(huán)期間降低該陶瓷管子的破裂的風險的方面是最佳的。第二收縮環(huán)沈的上部邊緣65朝著內部和外部成斜面。連接裝置比如圖3中示出的連接裝置可以以下列方式制造首先，利用絕緣涂層32覆蓋陶瓷管子22的下部部分。然而，將由陶瓷氧化物制成的涂層粘附到由非氧化物材料制成的管子上是困難的，尤其是當非氧化物材料不是多孔或僅略微多孔時。具體地，已證實，通過等離子焰炬直接噴涂所述陶瓷氧化物的非常纖細的顆粒的傳統(tǒng)技術在噴涂到由非氧化物陶瓷制成的第一部件上而言是無效的。然而，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)了用于利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆基于硅化合物的基材的若干新方法。具體地，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)包括以下連續(xù)步驟的用于利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆基于硅化合物的基材的方法al)將包括所述至少一種陶瓷氧化物、優(yōu)選地由所述至少一種陶瓷氧化物組成的顆粒涂到所述基材上，優(yōu)選地在室溫下進行；bl)在適于引起所述至少一種陶瓷氧化物與所述基材中的硅發(fā)生反應的條件下， 對所述基材進行熱處理，以便形成二氧化硅。優(yōu)選地，所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒被直接涂覆到所述基材上，而不需中間層。具體地，在步驟al)之前，并不將硅或二氧化硅的中間層置于基材上。則在步驟bl)中形成的過渡層的厚度優(yōu)選地很小，通常小于10 μ m,甚至小于8 μ m甚或小于6 μ m。在優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法不包括使得在步驟al)之前形成二氧化硅的步驟。在步驟al)中，可以使用任何傳統(tǒng)的技術來涂覆顆粒。具體地，可以通過噴涂、涂刷或浸漬來涂覆陶瓷氧化物。為此，制備漿體且將該漿體涂覆到基材上。該漿體通常包括優(yōu)選地為水的溶劑、有機分散劑和所述顆粒。優(yōu)選地，所述漿體不包括二氧化硅且優(yōu)選地不包括硅化合物。因此，在燒制之后， 二氧化硅將僅存在于過渡層中，不含二氧化硅的涂層裸露在外部世界中。沒有二氧化硅可以改進涂層的透氣性，但是在示出的實施方式中，該改進不具有實際效果，該涂層本身被由順應材料制成的層和/或第一收縮環(huán)覆蓋。此外，由此簡化制造過程。可以在室溫下進行涂覆，例如露天進行。根據(jù)所需的涂層厚度來調節(jié)顆粒的量。還優(yōu)選地，該方法在步驟al)和步驟bl)之間不包括任何步驟。在步驟bl)中，例如在空氣中，優(yōu)選地，使該基材承受1000°C和1400°C之間的溫度下的燒制，且燒制時間優(yōu)選地大于1小時。出人意料地，該熱處理引起在該基材上形成過渡層，其中一部分硅化合物發(fā)生反應以在基材材料內形成二氧化硅層。在理論上未能夠解釋，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)二氧化硅層大大提高了陶瓷氧化物的粘著質量。在優(yōu)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的方法僅包括步驟al)和步驟bl)。因此，過渡層的二氧化硅唯一由步驟bl)的實現(xiàn)而產(chǎn)生。則該方法特別易于實施。發(fā)明人還發(fā)明了該方法的替代形式。具體地，他們發(fā)現(xiàn)了利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆基于硅化合物的基材的方法，該方法包括以下連續(xù)步驟a2)在氧化氣氛下，至少在所述基材的表面氧化所述硅化合物，例如通過熱處理， 以形成二氧化硅，b2)將包括所述至少一種陶瓷氧化物、優(yōu)選地由所述至少一種陶瓷氧化物組成的顆粒涂覆到所述基材上，優(yōu)選地在室溫下進行涂覆，c2)在適于引起所述至少一種陶瓷氧化物與所述二氧化硅發(fā)生反應的條件下，對所述基材進行熱處理。在步驟U)中，例如，可以通過在溫度1250°C下對所述基材的表面加熱3小時來進行氧化性熱處理，例如在空氣下，例如在大氣壓下。在一個實施方式中，僅有所述基材的一部分，尤其是僅有其表面或者其表面中用來接收涂層的部分被加熱。例如，在陶瓷管子的情況下，并不總是需要將整個管子放入熔爐中。優(yōu)選地，僅氧化基材的表面層。更優(yōu)選地，僅氧化該基材小于20 μ m的深度。在步驟1^2)中，可以按照步驟al)中那樣涂覆所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒。在步驟c2)中，優(yōu)選地，例如在空氣中，使該基材承受1000°C和1400°C之間的溫度下的燒制，燒制時間優(yōu)選地大于1小時。發(fā)明人還發(fā)明了一種用于利用包括至少一種陶瓷氧化物的涂層涂覆基于硅化合物的基材的方法，該方法包括以下連續(xù)步驟a3)將硅層沉積在基材表面上，優(yōu)選地通過等離子噴涂沉積；b3)將包括所述至少一種陶瓷氧化物、優(yōu)選地由所述至少一種氧化物組成的顆粒涂到所述硅層上，優(yōu)選地在室溫下進行；c3)可選地對所述基材進行熱處理以引起所述至少一種陶瓷氧化物與該基材的硅進行反應，以便形成二氧化硅。在步驟a3)中，可以使用傳統(tǒng)的等離子體焰炬。在步驟b3)中，可以按照步驟al)那樣涂覆所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒?？梢园凑詹襟Ebl)那樣執(zhí)行步驟c3)。然而，在該方法中，如果在步驟b3)中通過熱噴涂進行涂覆顆粒，則有利地不需要熱處理。由此有利地簡化該方法。通過按照剛剛描述的三個方法中的一個方法，可能使氧化鋯涂層32粘附到由陶瓷管子22的下部部分形成的基材。在將第一收縮環(huán)42安裝到該第一部件上之前，將順應材料前體層涂覆到陶瓷管子22的下部部分20的外表面上和/或第一收縮環(huán)42的內表面(用來與下部部分20接觸)上?？梢砸杂袡C溶劑中的懸浮物的形式制備順應材料前體。接著，通過噴涂、涂刷或浸漬來涂覆該懸浮物。接著移除溶劑，例如通過干燥法。可以根據(jù)所需的順應材料的表面性質和厚度來調節(jié)懸浮物的粉末的粒度分布以及溶劑的量和性質。隨后，將第一收縮環(huán)42安裝到陶瓷管子22的下部部分20上，優(yōu)選地通過加熱使該第一收縮環(huán)膨脹并接著通過其設有凸緣48的軸端將其軸向地引入到陶瓷管子22上來進行。優(yōu)選地，將該第一收縮環(huán)“齊平”地安裝在該陶瓷管子22的下部部分20上。換言之，其被固定在這樣的位置中在該位置中，使第一收縮環(huán)的下部邊緣52與陶瓷管子的下部邊緣38在同一橫向平面中對齊。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該布局有利地降低了陶瓷管子的破裂的風險。如以上所說明，碳化硅高度導熱，且在不存在涂層32的情況下，該第一收縮環(huán)42 和陶瓷管子22之間的任何接觸將導致該第一收縮環(huán)突然收縮，該突然收縮導致第一收縮環(huán)在能夠達到期望的確切位置之前被軸向卡住。涂層32的存在限制了第一收縮環(huán)42和陶瓷管子22之間的熱交換，尤其是在發(fā)生接觸的情況下。這是因為，在將第一收縮環(huán)42放在陶瓷管子22上期間，絕緣涂層有利地形成熱障，該熱障限制了處于高溫下的第一收縮環(huán)42和導熱陶瓷管子22之間的熱傳遞。術語“間隙”J是指第一收縮環(huán)42的內徑和陶瓷管子22的外徑之間的差。在將第一收縮環(huán)42放在陶瓷管子22上時，間隙J是正值且允許通過冷縮配合將第一收縮環(huán)安裝到陶瓷管子22上。通過存在涂層，間隙J可以有利地被大大降低和/或降低所述第一收縮環(huán)的溫度而不存在過早軸向卡住的風險。返回到室溫導致該第一收縮環(huán)的收縮比該陶瓷管子的收縮大，這引起消除間隙J 且接著引起第一收縮環(huán)對陶瓷管子22產(chǎn)生壓力(圖4)。有利地，該壓縮還歸結于順應材料的作用。在將第二收縮環(huán)44安裝在第一收縮環(huán)42上之前，也將一層順應材料前體涂覆到該第一收縮環(huán)42的外表面和/或涂覆到該第二收縮環(huán)44的內表面上，至少將其涂覆在這些表面的在冷縮配合之后用來被接觸的區(qū)域上。接著，可以通過傳統(tǒng)的冷縮配合將第二收縮環(huán)44安裝到第一收縮環(huán)42上(圖5)。 第二收縮環(huán)44的上部邊緣65的朝著內部成斜面的形狀有助于冷縮配合到該第一收縮環(huán)上。關于將第一收縮環(huán)安裝到陶瓷管子22上，形成熱障的涂層也可涂覆到該第一收縮環(huán)的外表面上以降低冷縮配合操作期間所需的間隙。優(yōu)選地，所述第二收縮環(huán)“齊平”地安裝到該第一收縮環(huán)上。換言之，其被固定在這樣的位置中在該位置中，使第二收縮環(huán)的下部邊緣64與第一收縮環(huán)的下部邊緣52在同一橫向平面P1中對齊。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該位置有利地降低了陶瓷管子的破裂的風險。所述第二收縮環(huán)44的上部邊緣65的朝著外部成斜面的形狀也有利地限制了施加到陶瓷管子22上的應力。隨后，使陶瓷管子22同軸地更靠近金屬管子沈，直到陶瓷管子22緊靠環(huán)形表面 36為止。由于與陶瓷管子22的下部邊緣38齊平地安裝第一收縮環(huán)42和第二收縮環(huán)44， 還可以經(jīng)由第一收縮環(huán)42的下部邊緣52和/或第二收縮環(huán)的下部邊緣64獲得在環(huán)形表面36上的支撐。在此鄰接位置中，如圖6中所示，外圍裙座40的上部邊緣58面對凸緣48的上部邊緣56。接著，通過焊接或銅焊使這些邊緣結合。焊縫60的制造通過涉及大致為1500°C的溫度。有利地，凸緣48的上部邊緣56和外圍裙座40的上部邊緣58之間的連接區(qū)域(焊縫60)距陶瓷管子22的外表面61有距離。 由此有利地降低了能夠使陶瓷破裂的熱沖擊的風險。在該位置中，第一收縮環(huán)42和金屬管子沈限定了腔62。第二收縮環(huán)位于腔62 中。有利地，因此保護第二收縮環(huán)免受攻擊、尤其是物理攻擊。優(yōu)選地，焊縫60基本上是連續(xù)的，使得腔62是密封的，因此還保護第二收縮環(huán)免受化學侵蝕。接著，將陶瓷管子22可靠地連接到金屬管子26。圖7示出了根據(jù)替代形式的根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中第一收縮環(huán)42具有伸出在陶瓷管子22的軸端外的套筒的形式。金屬管子通過焊縫60連接到第一收縮環(huán)42的自由端部，距陶瓷管子有距離。第二收縮環(huán)44齊平地安裝在陶瓷管子22上。圖7中示出的該實施方式的替代形式是可能的。例如，可以端對端地將金屬管子 26與第一收縮環(huán)42焊接在一起，第一收縮環(huán)和所述金屬管子可以沿邊接觸。第一收縮環(huán) 42的內徑和/或外徑沿著軸X可以是恒定的或者變化的。金屬管子沈還可連接到第一收縮環(huán)42的外表面。
對圖3中示出的連接裝置的類型的連接裝置進行了測試。如果-ED 表示由陶瓷管子22、涂層32和順應材料的層50形成的組件的外徑，-ED42 表示第一收縮環(huán)42的外徑，-ID42 表示第一收縮環(huán)42的內徑，-ID42 表示第二收縮環(huán)44的內徑，- Δ ！表示比率 100* (ED-ID42) /ED,以及-A2 表示比率 100*(ED42-ID44)/ED42,所有的測量在20°C下進行，A1和Δ2的以下值的組合產(chǎn)生特別可靠的安裝表權利要求
1.一種裝置，所述裝置包括第一部件，所述第一部件包括由基于硅化合物的材料制成的基材02)， 由包括至少一種陶瓷氧化物的涂層材料制成的涂層(32)，在所述基材和所述涂層之間延伸的包括氧化硅的過渡層，所述過渡層具有小于10 μ m的厚度，以及第一收縮環(huán)和/或由順應材料制成的層，所述順應材料由合金所組成，所述合金包括選自于銀、金和鈀中的至少兩種材料，所述涂層一方面限定所述第一部件和所述第一收縮環(huán)之間的界面的至少一部分、和/或在另一方面限定所述第一部件和所述由順應材料制成的層之間的界面的至少一部分。
2.根據(jù)前一權利要求所述的裝置，其中所述涂層的材料不包含硅。
3.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述由順應材料制成的層在所述涂層上延伸，以及所述第一收縮環(huán)在所述由順應材料制成的層上延伸。
4.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層的厚度小于300μ m。
5.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層的厚度大于10μ m。
6.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述基材的材料的熱導率與所述涂層材料的熱導率的比率大于10。
7.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層材料具有低于IOW·πι · °C的熱導率。
8.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層材料是耐火材料。
9.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層材料包括大于50%的至少一氧化物，該氧化物選自于可選地被摻雜的氧化鋯、堇青石、氧化鋁、多鋁紅柱石、鈦酸鋁、氧化釔、氧化鎂、氧化鉿和這些材料的混合物。
10.根據(jù)前一權利要求所述的裝置，其中所述涂層材料包括大于80%的氧化鋯。
11.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層材料具有比所述基材低的熱導率和/或低的發(fā)射率和/或低的擴散率。
12.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述涂層至少部分地覆蓋所述基材的圓柱形表面。
13.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中金屬管子被連接至所述第一收縮環(huán)。
14.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中第二收縮環(huán)被安裝至所述第一收縮環(huán)， 所述第二收縮環(huán)在20°C和1000°C之間具有比所述第一收縮環(huán)的熱膨脹系數(shù)低的熱膨脹系數(shù)。
15.根據(jù)前三項權利要求所述的裝置，其中所述涂層包圍所述圓柱形表面。
16.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述過渡層具有大于0.1 μ m的厚度。
17.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述基材是由在20°C和1000°C之間具有小于10 · ΙΟ—Ι—1的熱膨脹系數(shù)的材料制成的。
18.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述硅化合物是非氧化物化合物。
19.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中按重量計碳化硅在所述基材中的量大于 80%。
20.根據(jù)前述任一權利要求所述的裝置，其中所述基材具有小于5%的總孔隙率。
21.一種選自熔爐、鍋爐、過熱器、蒸汽發(fā)生器、化學反應器和熱交換器的設備，所述設備包括至少一個由碳化硅制成的管子，該管子通過其至少一個端部連接到金屬管子，所述由碳化硅制成的管子構成根據(jù)前述權利要求中任一項所述的裝置的第一部件。
22.根據(jù)前一權利要求所述的設備用在蒸汽裂化單元中的用途。
23.如權利要求21所述的設備用在用于回收廢物的單元中的用途，尤其用在生活垃圾焚燒爐中的用途。
24.一種制造根據(jù)權利要求1-20中任一項所述的裝置的方法，所述方法包括下列連續(xù)步驟al)將包括所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒涂到所述基材上； bl)在適于引起所述至少一種陶瓷氧化物與所述基材的硅發(fā)生反應的條件下，對所述基材進行熱處理，以便形成二氧化硅。
25.一種制造根據(jù)權利要求1-20中任一項所述的裝置的方法，所述方法包括下列連續(xù)步驟a2)在氧化氣氛下，至少在所述基材的表面上氧化所述硅化合物，以在所述表面上形成二氧化硅；b2)將包括所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒涂覆到所述基材上； c2)在適于引起所述至少一種陶瓷氧化物與所述二氧化硅發(fā)生反應的條件下，對所述基材進行熱處理。
26.根據(jù)前兩項權利要求中任一權利要求所述的方法，其中，在步驟bl)或者U)中，在 1000 0C和1400 0C之間的溫度下對所述基材進行燒制。
27.一種制造根據(jù)權利要求1-20中任一項所述的裝置的方法，所述方法包括下列連續(xù)步驟a3)在所述基材的表面上沉積硅層；b3)將包括所述至少一種陶瓷氧化物的顆粒涂到所述硅層上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置，包括第一部件，所述第一部件包括由基于硅化合物的材料制成的基材(22)，由包括至少一種陶瓷氧化物的涂層材料制成的涂層(32)，在所述基材和所述涂層之間延伸的包括氧化硅的過渡層，所述過渡層具有小于10μm的厚度，以及第一收縮環(huán)和/或由順應材料制成的層，所述順應材料由合金所組成，所述合金包括選自于銀、金和鈀中的至少兩種材料，所述涂層一方面限定所述第一部件和所述第一收縮環(huán)之間的界面的至少一部分、和/或在另一方面限定所述第一收縮環(huán)和所述由順應材料制成的層之間的界面的至少一部分。
文檔編號C04B41/52GK102414146SQ201080018280
公開日2012年4月11日 申請日期2010年2月24日 優(yōu)先權日2009年2月24日
發(fā)明者C·希斯, F·維萊莫科斯, G·貝利 申請人:法商圣高拜歐洲實驗及研究中心