专利名称：对混凝土表面酸洗或除垢的方法
技术领域：
本发明涉及在低温和高压下使用氮气的一个或多个射流对混凝土表面进行酸洗(pickling)或除垢的方法，所述氮气尤其为在压力下的液态氮。
背景技术：
已知可以使用液态氮的一个或多个射流对某些表面或涂层进行酸洗或除垢。在该操作期间，液态氮的每个射流的三种效果相结合，即-射流的机械效果，即，液态氮在基底上的压力冲击，-处于液态的氮的低温效果，S卩，在通常低于_160°C的低温下，
-由于与环境空气接触的液态氮的快速加热并伴随从液相到气相的转变而产生的“膨胀”效果或“爆裂”效果(“爆炸效果”)，这会占据更大的体积。因此，I升液态氮汽化为700升气态氮。在某些应用中，比如混凝土的除垢，所需要的主要是发生作用以执行任务的液态氮的“爆炸效果”。在这种情况下，液态氮的每个射流“爆破”混凝土表面并且在所有方向上推动混凝土的成分。目前，发现实际中在使用可变的时间之后，例如在使用数小时之后，用于分配液态氮的除垢装置就不太有效了。研究之后发现，这些除垢装置效率的损失是由于这些除垢装置所配备的用于分配液态氮的喷嘴I的磨损，如图6中所示。事实上，被氮气射流10分离的混凝土的成分碰击用于分配液态氮射流的一个或多个喷嘴I，造成它们的过早磨蚀。换言之，在液态氮的一个或多个喷嘴作用下从基底分离的剥落的混凝土将造成喷嘴的劣化，这些喷嘴一般是由不锈钢制成的，通常是316级不锈钢。事实上，本发明人已经证实，液态氮分配喷嘴的过早磨损是酸洗或除垢方法的效率逐渐损失的直接原因，这是因为退化的喷嘴喷射无凝聚力的和分散的液态氮射流，从而使得效率较低。一种明显的解决方案是替换被侵蚀的一个或多个喷嘴。现在，由于经常需要替换用于酸洗或除垢混凝土的装置的喷嘴，在该装置的喷嘴的替换和维修阶段产生了显著的成本并且损失了生产率。此外，喷嘴替换不总是容易实现，尤其是当混凝土酸洗或除垢操作发生在人类介入非常受限或者甚至被禁止的环境中时，以及预防性检修必须尽可能地受限和快速，比如在某些化学或核容器中时。因此，要解决的问题是能够避免用于酸洗或除垢混凝土的方法的效率下降，同时不需要经常替换所用的酸洗或除垢装置的喷嘴。
发明内容
解决方案是一种使用液态氮的至少一个射流在低于-100°C的低温和至少500巴的压力下对混凝土表面酸洗或除垢的方法，所述射流由用于分配液态氮射流的至少一个喷嘴的排放孔分配，其特征在于，分配喷嘴的至少一部分由莫氏硬度至少为7的耐侵蚀材料保护。根据特定情况，本发明的方法可以包括一个或多个如下的特征-所述耐侵蚀材料的莫氏硬度至少为8，-所述喷嘴具有在外部沉积在喷嘴的壁的至少一部分上的由所述耐侵蚀材料构成的表面涂层，-所述涂层具有2-50μ m的厚度，优选为5_20 μ m， -所述耐侵蚀材料在喷嘴的具有排放孔的开口的底部的区域中沉积在喷嘴的外壁的至少一部分上，-所述喷嘴的壁完全或部分由所述耐侵蚀材料制成，-至少所述喷嘴的具有排放孔的开口的底部是由所述耐侵蚀材料制成的，-所述喷嘴的壁由完全或部分由所述耐侵蚀材料制成的保护屏蔽件所保护，-所述喷嘴的壁由保护屏蔽件(6)保护，所述保护屏蔽件由具有小于10mm、优选在2-6_之间的厚度的不锈钢制成。该保护屏蔽件足够厚以便能够经受多于至少20小时的操作时间而不需要替换，-所述材料选自碳化钨、碳化硼、立方氮化硼、碳化钛、碳化硅、氧化铝和刚玉，-在一个或多个氮射流在压力下分配期间，在喷嘴的排放孔的高度处测量的喷嘴的底部与要清洁的表面之间的距离D小于20mm，优选地在5_15mm之间，更优选地小于或等于 1Omm,-液态氮在低于_150°C的低温下，优选地在_155°C至_165°C之间的低温下，-液态氮在至少1000巴的压力下，优选地在2800巴至3500巴之间的压力下，-使用装备有多个喷嘴的用于分配液态氮的装置，每个喷嘴发送液态氮的一个射流，-所述喷嘴布置在转动的或摆动的分配头上。
现在将参照附图更详细地描述本发明，其中图1-4示出了可以用在根据本发明的酸洗或除垢方法中的喷嘴的实施方式，图5示出了根据本发明的酸洗或除垢方法的应用，图6示出了根据现有技术的用于酸洗或除垢的装置的操作原理，图7示出了装备有根据图4中的实施方式的保护屏蔽件的图6的装置。
具体实施例方式根据本发明，为了对混凝土表面7执行酸洗或除垢，使用在压力下分配液态氮的装置，其装备有一个或多个、优选多个喷嘴1，每个喷嘴适合于并设计成经由它们的排放孔2在非常高的压力下、即通常在_150°C至_200°C数量级的温度和1000-5000巴的压力下发送液态氮射流。产生的问题是要在通过液态氮的一个或多个射流10进行的实际酸洗或除垢期间(如图5所示)，避免由混凝土 7的碎屑和其他成分的凸出部9造成的喷嘴I的磨损或者将这种磨损减到最小，此外，在液态氮的一个或多个射流10在压力下分配期间，在喷嘴的排放孔2的高度处测量的喷嘴I的底部5与要被清洁或除垢的表面7之间的距离D —般小于20mm,通常在5_15mm之间，通常小于或等于10mm。为此，根据本发明，分配喷嘴I的全部或部分由莫氏硬度至少为7的耐侵蚀材料保护，优选该材料的莫氏硬度至少为8。作为示例，所述耐侵蚀材料可以是碳化钨、碳化硼、碳化钛或碳化硅、立方氮化硼、氧化铝或刚玉。在所有情况下，将使用硬度大于或等于混凝土的硬度(莫氏硬度在大约7和9之间)、尤其大于不锈钢的硬度(莫氏硬度小于大约7)的材料，以便将混凝土碎屑在一个或多个喷嘴I的外壁上的撞击导致的磨蚀减到最小。 根据图I中示出的第一实施方式，构成喷嘴I的壁3可以完全由所述耐侵蚀材料制成。根据图2中示出的第二实施方式，仅构成喷嘴I的壁3的一部分3a可以由所述耐侵蚀材料制成。在该种情况下，仅喷嘴I的下部3a由耐侵蚀材料制成，因为这是最多暴露于混凝土碎屑7的凸出部并导致磨损的部分。相反，喷嘴的上部3b (喷嘴I通过该上部连接到所述装置(未示出)，例如通过螺纹8)可以由不太耐侵蚀的材料制成，比如不锈钢。根据图3中示出的第三实施方式，喷嘴I由在外部沉积在喷嘴I的壁3的至少一部分上的所述耐侵蚀材料构成的表面涂层4保护。在该种情况下，重要的是至少喷嘴的底部5的具有排放孔2的开口的区域受到保护，因为如已经提到的，这是最多暴露于混凝土碎屑的凸出部的区域。喷嘴I的余下部分相反可以由不太耐侵蚀的材料制成，比如不锈钢。耐侵蚀材料构成的涂层4可以通过传统的沉积技术沉积在所述壁4的外表面上，尤其是通过CVD、PVD、PCVD、PECVD，通过电沉积，通过电化学技术。所述涂层4可以具有5-50 μ m的厚度。根据图4和7中示出的第四实施方式，喷嘴I还可以由保护屏蔽件6保护，所述保护屏蔽件6距离喷嘴I的外表面一定距离。该屏蔽件6配备有一个或多个用于射流通过的孔，以允许液态氮的一个或多个射流朝向要被清洁的表面7排出，所述孔优选为直径小于Imm但是大于喷嘴I的排放孔2的直径的用于通过的孔。该屏蔽件6可以是更换的，因此一旦被损坏就可以替换。该屏蔽件6例如具有l-5mm的厚度。该屏蔽件6本身可以仅部分由耐侵蚀材料制成或者涂覆有耐侵蚀材料，或者可以完全由所述耐侵蚀材料制成。
权利要求
1.一种利用液态氮的至少一个射流在低于-100°C的低温和至少500巴的压力下对混凝土表面进行酸洗或除垢的方法，所述射流由用于分配液态氮射流的至少一个喷嘴(I)的排放孔(2)分配，其特征在于，分配喷嘴(I)的至少一部分由莫氏硬度至少为7的耐侵蚀材料保护。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述耐侵蚀材料的莫氏硬度至少为8。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述喷嘴(I)具有在外部沉积在喷嘴(I)的壁(3)的至少一部分上的由所述耐侵蚀材料构成的表面涂层(4)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述耐侵蚀材料在喷嘴(I)的底部(5)的具有排放孔(2)的开口的区域中沉积在喷嘴(I)的外壁(3)的至少一部分上。
5.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述喷嘴(I)的壁(3)完全或部分由所述耐侵蚀材料制成。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，至少所述喷嘴的具有排放孔(2)的开口的底部(3a，5)是由所述耐侵蚀材料制成的。
7.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述喷嘴(I)的壁(3)由保护屏蔽件(6)保护，所述保护屏蔽件(6)由所述耐侵蚀材料制成或者由涂覆有所述耐侵蚀材料的不锈钢制成。
8.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述喷嘴(I)的壁(3)由保护屏蔽件(6)保护，所述保护屏蔽件(6)由不锈钢制成并具有小于IOmm的厚度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料选自碳化钨、碳化硼、碳化钛、碳化硅、立方氮化硼、氧化铝和刚玉。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在氮的一个或多个射流在压力下分配期间，在喷嘴的排放孔(2)的高度处测量的喷嘴(I)的底部(5)与要被清洁的表面之间的距离(D)小于20mm,优选在5_15mm之间，更优选小于或等于10mm。
全文摘要
本发明涉及一种使用至少一个液态氮射流在低于-100℃的低温和至少500巴的压力下对混凝土表面酸洗或除垢的方法，所述射流由用于分配液态氮射流的至少一个喷嘴(1)的排放孔(2)分配。分配喷嘴(1)的至少一部分由莫氏硬度至少为7的耐侵蚀材料保护。优选地，所述耐侵蚀材料在外部沉积在喷嘴(1)的壁(3)的至少一部分上。优选地，所述材料选自碳化钨、碳化硼、碳化钛、碳化硅、立方氮化硼、氧化铝和刚玉。
文档编号B24C1/00GK102918007SQ201180027350
公开日2013年2月6日 申请日期2011年5月9日 优先权日2010年6月3日
发明者J·坎塔尔, F·理查德, C·特鲁朔 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司