用于低溫應用的連接元件、用于在低溫范圍中運行的壓縮機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于低溫應用的連接元件和一種用于低溫運行的壓縮機。
【背景技術】
[0002] 尤其對于冷法中的壓縮氣體的壓縮機而言需要下述連接元件，所述連接元件在低 于直至-120°c的溫度（普通技術應用的最低溫度）的低溫下在韌性充分的情況下具有盡可 能高的強度。這類低的運行溫度例如在壓縮乙烯時或者在液化天然氣（液化天然氣設施） 時得出。本發明的另一個優選的申請能夠在于在能量生成的范圍中在燃燒化石載能體之后 分離和儲存二氧化碳的領域。
[0003] 對于通常的連接元件使用所謂的低溫堅韌的（kaltzShe)材料，然而所述材料 具有相對低的強度。對此的實例是根據標準DIN-EN10028-4的材料X8Ni9或者奧氏體等。
[0004] 提供一種在直至至少-120°C的低溫下也仍起作用的流體機械、特別是增壓機或者 渦輪壓縮機的目的的迄今為止的解決方案尤其具有如下缺點：連接元件由于其僅相對低的 抗拉強度而具有相對大的尺寸，以便承受機械負荷。因此，在低溫應用中對于高壓壓縮機而 言例如需要相對大直徑的接合螺絲，這導致壓縮機殼體的占用空間（raumgreifenden)的 接合法蘭。所述構造方面的邊界條件尤其在非穩態運行中造成在機器開機和停機時更多地 考慮熱時間常數的必要性，因為否則在不同的構件上會出現不能接受的變形和熱學原因造 成的可能不允許的應力關系。最后，特定的構造由于對于連接元件的通常的材料選擇被證 明是根本不可能實現的。
【發明內容】
[0005] 本發明基于現有技術的問題和缺點得出下述目的：研發連接元件、特別是用于低 溫應用的螺絲，所述連接元件與通常的連接元件相比具有更高的負荷能力，或者在負荷能 力相同的情況下占用較小空間。同樣地，本發明的目的是，相應地改進用于低溫應用的通常 的壓縮機。
[0006] 為了實現所述目的，本發明提出一種開始提及類型的連接元件、特別是具有權利 要求1的特征部分的附加特征的螺絲。此外，提出一種機械、特別是具有權利要求5的特征 部分的附加特征的開始提及類型的壓縮機。相應引用的從屬權利要求意在本發明的有利的 改進方案。
[0007] 在直至-120°C的檢驗溫度下，使用以3. 5重量％的鎳來合金化的鋼得出至少 lOOOMPa的0. 2%蠕變極限和至少52焦耳的缺口沖擊功。連接元件的所述材料特征值在高 負荷下能夠實現節省空間的尺寸設計，使得不僅存在用于連接元件的較低的材料耗費，而 且在設計用于低溫應用的機械時，例如在構造壓縮機時，由于根據本發明的連接元件的較 小的空間擴展，構造上的自由度也顯著增大。
[0008] 尤其適宜的是，將下述鋼用于連接元件，所述鋼包括下述組成部分、優選由這些組 成部分構成：
[0009] 0? 22重量％至0? 32重量％的C ;
[0010] 0重量％至0. 15重量％的Si ;
[0011] 0. 15重量％至0. 40重量％的血；
[0012] 〇重量％至〇. 〇1〇重量％的p ;
[0013] 〇重量％至〇. 〇〇7重量％的S ;
[0014] 1. 20 重量 ％至 1. 80 重量 ％的 Cr ;
[0015] 0. 25 重量 ％至 0. 45 重量 ％的 Mo ;
[0016] 3. 40 重量 ％至 4. 00 重量 ％的 Ni;
[0017] 0. 05重量％至0. 15重量％的V。
[0018] 在此，優選使用具有名稱26NiCrM〇V14-5的鋼。所述鋼不僅滿足關于強度的技術 要求、而且相對好地可用。
[0019] 提出一個有利的改進方案：連接元件經受特殊的熱處理。對此，將連接元件兩次淬 火并且接下來退火，其中優選的是：
[0020] a)在920°C和960°C之間的溫度下進行淬火，
[0021] b)在820°C和860°C之間的溫度下執行第二次淬火，以及
[0022] c)在620°C和660°C之間的溫度下進行退火。同樣地，替代于連接元件，能夠使坯 件在接下來機械地制成根據本發明的連接元件之前首先經受所述熱處理。
[0023] 淬火或者兩次淬火能夠在油或者水中進行，其中水符合這些生產步驟的所有要求 并且與之相應地由于較低的成本是優選的。特別地，經受熱處理的連接元件滿足用于壓力 容器的構造規定（AD2000-規則W7)的要求，使得確保廣泛的應用可能性。
【附圖說明】
[0024] 在下文中，根據具體的實施例參考附圖詳細說明本發明。附圖示出：
[0025] 圖1示出貫穿具有根據本發明構成的接合螺絲的壓縮機的接合部的橫截面的示 意圖。
【具體實施方式】
[0026] 圖1示出在用于低溫應用的、未詳細示出的渦輪壓縮機的接合部的區域中的示意 橫截面。渦輪壓縮機具有殼體CC，殼體具有水平的接合部SP，所述接合部涉及上部的殼體 半部（在附圖中示出上部的殼體法蘭UF)和下部的殼體半部（在附圖中示出下部的殼體法 蘭LF)。這兩個殼體半部或者法蘭UF、LF借助于接合螺絲SH保持在一起，在附圖中示出所 述接合螺絲中的一個。接合螺絲SH沿著縱軸線X延伸并且在上部的端部上具有頭部H，所 述頭部具有扳手面TS以用于安置工具。螺絲SH的膨脹桿（Dehnschaft)ES沿著夾緊長度 CL延伸直至螺紋部段TH，所述螺紋部段在第二端部上終止。在螺紋部段TH上旋擰螺母N， 所述螺母與螺絲SH -起在中間插入墊片W的情況下在夾緊長度CL的區域中夾緊這兩個法 蘭LF、UF。螺絲SH和螺母N兩者均由材料26NiCoMoV14-5制造，使得它們在渦輪壓縮機的 低溫應用的情況下承受住強度要求。
【主權項】
1. 一種連接元件、特別是用于低溫應用的螺絲（SH)， 其特征在于， 所述連接元件由鋼構成，所述鋼W 3重量％至4重量％的鑲來合金化。
2. 根據權利要求1所述的連接元件， 其中所述鋼包括下述組成部分： 0. 22重量％至0. 32重量％的C ; 0重量％至〇. 15重量％的Si ; 0. 15重量％至0. 40重量％的胞； 0重量％至〇. 010重量％的？； 0重量％至0. 007重量％的S ; 1. 20重量％至1. 80重量％的Cr ; 0. 25重量％至0. 45重量％的Mo ; 3. 40重量％至4. 00重量％的Ni ; 0. 05重量％至0. 15重量％的V。
3. 根據權利要求1或2所述的連接元件， 其中材料被兩次在流體中澤火并且接下來退火，其中： a) 在920°C和960°C之間的溫度下進行澤火， b) 在820°C和860°C之間的溫度下執行第二次澤火，W及 C)在620°C和660°C之間的溫度下進行退火。
4. 一種用于制造根據權利要求1至3中的至少一項所述的連接元件的方法， 其特征在于， 提供W 3重量％至4重量％的鑲來合金化的鋼構成的巧件，將所述巧件在第一溫度下 澤火， 將所述巧件在第二溫度下澤火， 將所述巧件在第=溫度下退火， 機械地制造所述連接元件，其中 a) 在920°C和960°C之間的溫度下進行澤火， b) 在820°C和860°C之間的溫度下執行第二次澤火，W及 C)在620°C和660°C之間的溫度下進行退火。
5. -種機械、特別是禍輪壓縮機，其具有至少一個根據上述權利要求1至4中任一項所 述的連接元件。
【專利摘要】本發明涉及一種用于低溫應用的連接元件和一種用于低溫運行的壓縮機。根據本發明提出：連接元件由以3重量％至4重量％的鎳來合金化的鋼構成。
【IPC分類】C22C38-08, C21D6-00
【公開號】CN104540971
【申請號】CN201380014678
【發明人】貝亞特·朗根漢
【申請人】西門子公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2013年3月15日
【公告號】EP2825679A1, WO2013135868A1