具有激光限定的电解抛光弱化线的反向作用破裂盘及形成该弱化线的方法技术

提供一种具有激光限定电解抛光弱化线凹槽的反向作用破裂盘，和在反向作用破裂盘上形成电解抛光弱化线凹槽以确保盘在反向时完全打开的方法。将破裂盘坯件预隆起、最终隆起、并然后设置一层保护层材料。使用激光来移除与隆起破裂盘的凹陷面上所要求弱化线凹槽对应的至少一部分保护层材料。然后该盘经受电解抛光操作以从破裂盘的经激光照射的区域移除金属，由此在盘上形成有光泽的抛光的弱化线凹槽并具有所要求构造和与材料厚度有关的预定深度。该电解抛光弱化线由隔开的相对通道部分限定，所述隔开的相对通道部分由中心突出的冠状部分开，所述通道部分比所述冠状部深。具有电解抛光弱化线凹槽的盘的爆裂／反向压力通过改变盘上的预隆起压力而可选择地控制。

【技术实现步骤摘要】
具有激光限定的电解抛光弱化线的反向作用破裂盘及形成该弱化线的方法 本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2006/010989 、国际申请日为2006年3月 23日、进入中国国家阶段的申请号为200680018446. 0、名称为"具有激光限定的电解抛光弱化线的反向作用破裂盘及形成该弱化线的方法"的专利技术专利申请的分案申请。 专利技术背景 1.专利
本专利技术涉及用于制备具有隆起的光滑表面的反向翘曲破裂盘组件的改进工艺，其 中该盘的隆起部分具有电解抛光弱化线凹槽，借此该盘会在宽范围的过压设定点中的任何 一点处可靠地反向并完全打开。 本专利技术总的涉及具有激光限定的电解抛光弱化线凹槽的反向作用破裂盘，并涉及 形成在反向时确保盘完全打开的反向作用破裂盘的弱化线凹槽的改进的方法。该弱化线凹 槽可构造并策略地设置成确保盘沿弱化线凹槽的完全打开，同时防止反向时盘的破碎。破 裂盘坯件首先预隆起，接着最终隆起，并然后设有一层保护层材料。采用激光来移除保护层 材料层的与隆起破裂盘的凹面上所要求的弱化线凹槽对应的一部分。然后该盘经受电解 抛光操作以将金属从破裂盘的激光照射区域移除，由此以所要求构造且以与材料厚度有关 的预定深度在盘上形成光亮的经抛光的弱化线凹槽。在该较佳工艺中，控制电解抛光以形 成由间隔的相对通道部分限定的弱化线凹槽，间隔的相对通道部分由中心突起的冠状部分 开，其中通道部分比所述冠状部深。弱化线凹槽的相对通道部分提供打开的冗余量并因此 增加了沿着弱化线撕裂的可靠性而不会减损循环服务寿命。 较佳的是，控制对盘的激光照射使得保护层材料的相对薄的残余物在激光操作完 成时留在盘上，因此防止盘的表面被激光束的任何显著氧化，这种氧化会阻碍或干扰金属 的后继电解抛光。使用激光来限定盘的一面上所要求的弱化线凹槽，使制造商能够提供任 何一种或基本不受限制的弱化线配置和盘表面标记的选择。 本专利技术涉及在卫生压力容器管道应用中尤其有效的反向翘曲破裂盘组件。制药、 生物化学和食品加工设备要求一直保持卫生条件，它需要频繁清洗设备，通常用蒸汽或其 它卫生处理剂。这些过程通常可以相对低水平的压力来操作，其中设备或连接到其的管道 上的过压必须在较低的约2psig的压力水平释放。通常采用反向翘曲破裂盘用于各种应 用，但是发现很难以低的过压提供较窄范围的爆裂压力余裕度。 为了以低压差实现可靠的盘破裂，已发现可符合要求的破裂规范，同时又可避免盘的表面上的材料集结问题的方法，即首先同时通过使盘材料经受将盘的分段区域从其主体偏离的力，，并通过此后对盘施加使偏离的分段区域返回到其初始位置的力，由此偏离和返回的小区的金属具有与中心隆起部分的其余部分的金属相比改变了的晶粒结构。偏离和返回的小区的金属呈现出比环绕初始偏离小区的盘材料高的残余应力，原因是首先沿一方向对局部小区的初始塑性变形，且然后沿相反方向对相同局部小区的塑性变形。 2.现有技术的说明 提供在盘隆起部分的一面上具有弱化线凹槽或刻痕线的隆起反向作用破裂盘是久为人知的。弱化线或刻痕线通常是在盘的凹面上交叉的刻痕，或沿圆周边的弱化线，线限 定了在反向时打开的盘的区域。若没有限定盘在沿弱化线凹槽切断时穿过盘的开口的弱化 线凹槽，则隆起的盘会反向但不一定完全打开，在具有沿周界延伸的弱化线凹槽的情况下， 弱化线通常不是连续线，因此具有防止反向和打开时盘的中心区域破碎的铰接区。交叉刻 痕盘在盘反向时形成向外弯曲的四个花瓣，又防止了花瓣的破碎。与交叉刻痕盘相比，由于 在盘沿弧形刻痕线切断时具有较大的开口 ，所述沿圆边的刻痕线或弱化线较佳地用在低压 应用中。 迄今为止弱化线一直通过金属刻痕模、使用在盘上蚀出沟槽的激光、或通过化学蚀刻以沿所要求的线从盘移除金属来形成在反向作用破裂盘上。所有这些以往的反向作用盘已呈现出一些未解决的制造困难，或在各种应用中经历过操作方面的问题。 金属刻痕模使金属材料发生加工硬化，因此改变了刻痕线处金属的晶粒结构和密度。用金属刻痕模形成的围绕刻痕线的材料在刻痕过程中被加工硬化，因此增加金属的脆性并形成应力区域。由于疲劳裂纹和应力腐蚀，金属的脆性和增加的应力区域限制了破裂盘的服务寿命。用于满意操作所需的金属刻痕深度深刻地改变原始隆起穹顶的强度，使其难以预知形成刻痕前盘的初始隆起操作过程中使破裂盘反向最终需要的压力。因此，很难生产出具有用刻痕模形成的刻痕线的能可靠打开并承受多次连续压力循环的反向作用隆起破裂盘。 已经提出使用激光束在反向作用破裂盘上形成刻痕线。由于多种原因这些提议已 经在商业上被证实是令人满意的。金属的反射率使得很难控制光束穿入金属的厚度并由此 形成沿想要的弱化线凹槽的长度深度均匀的光滑沟槽。此外，激光显著地加热和使盘燃烧， 氧化材料并改变金属的冶金性能。已发现具有由激光燃烧的弱化线的盘使用时不令人满 意，不仅在所要求的压力释放值不能可靠打开方面，而且具有不合要求的服务寿命。 在现有技术中已经提出了具有限定弱化线的分区段保护层的破裂盘的化学蚀 刻，例如美国专利No. 4， 122， 595、4， 597， 505、4， 669， 626和4， 803， 136中示出和描述的。 在'595专利的专利权人建议在丝网具有呈现所要求弱化线形式的开口的平坦破裂盘上 进行保护层材料的丝网印刷。在该盘隆起后，将酸性溶液喷到盘上以腐蚀与不受保护层材 料保护的盘的区域一致的弱化线。盘材料的金属表面有些不规则且不是非常光滑，因为单 个并排的晶粒具有一些峰状，且晶粒间有谷状结构。因此，当酸性蚀刻剂应用到金属表面 时，该剂不会越过金属的表面上均匀作用。而是蚀刻剂在晶粒间的谷底内比对金属晶粒的 较高表面的峰点的腐蚀更迅速。公认谷状空腔内包含的蚀刻剂不仅与晶粒的周围峰点区域 相比能更迅速地腐蚀谷状区域中的金属，而且也更有效地进行。蚀刻过程的伴随结果是放 大了金属表面的粗糙度，表面不规则程度随着金属暴露于蚀刻剂的时间而增加。破裂盘由 本性是抗腐蚀的材料制成，诸如不锈钢、因科镍合金、哈司特镍合金-C和蒙乃尔合金。于 是，这些本性抗腐蚀材料经受蚀刻酸需要蚀刻剂与金属表面保持长时间的接触以腐蚀掉通 常为金属厚度的70-90%的沟槽。例如，如果材料是O. 004in.厚，在蚀刻过程中必须腐蚀掉 多达O. 0036in。 此外，为了完成这些抗腐蚀材料的相当有效的腐蚀，选择的蚀刻剂必须是适合特 定类型金属的一种。因此，对各种金属中的每一种要求不同的酸性剂。必须选择用于制造 特定破裂盘的特定材料以符合该应用的规范。不同的盘应用要求使用不同类型的金属。因此，当使用蚀刻工艺以在抗腐蚀盘材料上形成弱化线时，制造商应当具有可用的最有效腐 蚀特定抗腐蚀金属的腐蚀剂。 ' 136专利的专利权人描述了将要蚀刻的金属条穿过适当的蚀刻浴，在那里控制金属条在浴池中的馈送速度、浴池的酸性浓度和浴池温度以获得预选择深度的蚀刻沟槽。专利权人描述了沟槽底部处的剩余材料为沿着蚀刻区域的长度延伸的平坦隔膜。 因为经蚀刻的弱化线的表面已经由于蚀刻过程而与金属材料初始表面光洁度相比进一步变粗糙，在盘循环过程中施加在限定弱化线的金属上的应力被放大，因此减小了盘的循环寿命。粗糙的弱化线沟槽的增加的表面面积使得表面面积的抗腐蚀效果降低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备相对薄的金属压力释放装置的方法，包括以下步骤：　　将保护层材料的阻挡层敷加在所述释放装置的相对面中的一个的至少一部分上；　　在所述释放装置的所述一个表面上对所述保护层材料的阻挡层的预定区域进行激光照射；　　从所述释放装置移除与所述保护层材料的所述激光照射的预定区域对应的金属；以及　　控制从所述释放装置移除金属的深度，使得不是所有与所述保护层材料的所述激光照射预定区域对应的金属都被移除。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BF肖，BT斯帝威尔，MD科瑞比尔，BW伦纳德，
申请(专利权)人：法克有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]