[发明专利]用于制造涡轮机部件的方法、通过此方法可获得的部件以及包括所述部件的涡轮机

说明书

本申请公开一种用于生产和处理包括例如碳氢化合物及硫化氢、二氧化碳的并且具有或不具有其他污染物的油气的涡轮机及其部件。所述部件由高耐腐蚀、耐高温合金制成，所述合金在高温下比现有马氏体不锈钢具有更高的耐腐蚀性和/或耐应力性并且表现出类似于优质镍基超合金的性能，同时呈现大幅改进的硬度值。

技术领域

本说明书中公开的实施例总体上涉及用于“油气”应用的涡轮机部件以及涡轮机。

一些实施例涉及用于生产和处理包括例如碳氢化合物及硫化氢、二氧化碳等的、具有或不具有其他污染物的油气的(旋转式)离心压缩机或泵以及其部件。这些材料称为“酸气”。所述设备具有由高度耐腐蚀合金制成、耐腐蚀能力优于现有马氏体不锈钢并且性能类似于优质镍基超合金的至少一个部件。

一些实施例涉及(旋转式)燃气涡轮或蒸汽涡轮及其部件。所述设备具有由高机械耐性合金制成、耐疲劳性和/或耐蠕变性优于现有材料的至少一个部件。

背景技术

压缩机是能够通过使用机械能提高可压缩流体(气体)的压力的机器。在离心压缩机中，所述流体的压缩通过组装在轴上的一个或多个叶轮以及在通过螺栓堆叠在一起的一个或多个定子零件(隔膜)内的旋转运动来实现。所述组件通常称为管束。待压缩的流体经由一个或多个进入管抽吸到所述管束内，而已压缩流体从所述管束向一个或多个输送管排出。

通常，所述离心压缩机由电动机或者由内燃机通过用于传递运动的联轴节驱动。

在酸气领域中操作的离心压缩机需要承受与环境(腐蚀)的各种类型的交互，所述交互可能导致压缩机部件的性能下降和过早损坏。

酸运行的特征在于含有湿硫化氢(H₂S)的碳氢化合物，其中pH₂S高于0.0030巴。该值对于碳钢和低合金钢有效。NACE MR0175/ISO 15156-1和NACE MR0175/ISO 15156-3未限定耐腐蚀合金(CRA)的pH₂S下限，因为该限制也是溶液酸度(pH)的函数，并且这些值还可能低于针对碳钢和低合金钢限定的值。

存在若干种腐蚀现象，其中以下类型是最相关的：

-全面腐蚀–材料表面的均匀腐蚀

-点状腐蚀–不均匀的局部腐蚀

-应力腐蚀开裂(SCC和CSCC)

需要指出的是，上列腐蚀现象只能在冷凝水(湿气)存在时发生，所述冷凝水(湿气)用作电化学过程的电解质。

包括碳氢化合物、CO₂、H₂S和氯化物(或者其他卤化物)的湿气最终在存在元素硫的情况下，表示上列所有现象可能发生的环境。因此，材料对单一或组合损坏机理的耐性是确保产品可靠性的基本因素。

在上列腐蚀机理中，最重要的是由湿H₂S或氯化物(或者一般来说，卤化物)引起的应力腐蚀开裂，因为这样会导致所在单元无法使用。

通常，所述机理包括由腐蚀产生的氢原子在金属中的扩散。

SSC只能在以下三个条件得到核实时发生：

·拉伸应力(残余和/或施加)

·H₂S+冷凝水

·易于发生SSC损坏的材料

诸如卤化物、砷(As)、锑(Sb)和氰化物(CN^-)等污染物用作催化剂，从而提高表面上的氢原子浓度，并且避免这些氢原子在氢分子进行重组而造成SSC进一步恶化。

通常，离心压缩机部件(叶轮、轴、隔膜和螺栓)暴露于拉伸应力和湿气条件中。