用于低温应用的连接元件、用于在低温范围中运行的压缩机.pdf

本发明涉及一种用于低温应用的连接元件和一种用于低温运行的压缩机。根据本发明提出：连接元件由以3重量％至4重量％的镍来合金化的钢构成。

权利要求书
1.  一种连接元件、特别是用于低温应用的螺丝(SH)，
其特征在于，
所述连接元件由钢构成，所述钢以3重量％至4重量％的镍来合金 化。

2.  根据权利要求1所述的连接元件，
其中所述钢包括下述组成部分：

0.  22重量％至0.32重量％的C；
0重量％至0.15重量％的Si；

0.  15重量％至0.40重量％的Mn；
0重量％至0.010重量％的P；
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.  根据权利要求1或2所述的连接元件，
其中材料被两次在流体中淬火并且接下来退火，其中：
a)在920℃和960℃之间的温度下进行淬火，
b)在820℃和860℃之间的温度下执行第二次淬火，以及
c)在620℃和660℃之间的温度下进行退火。

4.  一种用于制造根据权利要求1至3中的至少一项所述的连接元件 的方法，
其特征在于，
提供以3重量％至4重量％的镍来合金化的钢构成的坯件，将所述 坯件在第一温度下淬火，
将所述坯件在第二温度下淬火，
将所述坯件在第三温度下退火，
机械地制造所述连接元件，其中
a)在920℃和960℃之间的温度下进行淬火，
b)在820℃和860℃之间的温度下执行第二次淬火，以及
c)在620℃和660℃之间的温度下进行退火。

5.  一种机械、特别是涡轮压缩机，其具有至少一个根据上述权利 要求1至4中任一项所述的连接元件。

说明书用于低温应用的连接元件、用于在低温范围中运行的压缩机
技术领域
本发明涉及一种用于低温应用的连接元件和一种用于低温运行的压 缩机。
背景技术
尤其对于冷法中的压缩气体的压缩机而言需要下述连接元件，所述 连接元件在低于直至-120℃的温度(普通技术应用的最低温度)的低温 下在韧性充分的情况下具有尽可能高的强度。这类低的运行温度例如在 压缩乙烯时或者在液化天然气(液化天然气设施)时得出。本发明的另 一个优选的申请能够在于在能量生成的范围中在燃烧化石载能体之后 分离和储存二氧化碳的领域。
对于通常的连接元件使用所谓的低温坚韧的()材料，然 而所述材料具有相对低的强度。对此的实例是根据标准DIN-EN10028-4 的材料X8Ni9或者奥氏体等。
提供一种在直至至少-120℃的低温下也仍起作用的流体机械、特别 是增压机或者涡轮压缩机的目的的迄今为止的解决方案尤其具有如下 缺点：连接元件由于其仅相对低的抗拉强度而具有相对大的尺寸，以便 承受机械负荷。因此，在低温应用中对于高压压缩机而言例如需要相对 大直径的接合螺丝，这导致压缩机壳体的占用空间(raumgreifenden) 的接合法兰。所述构造方面的边界条件尤其在非稳态运行中造成在机器 开机和停机时更多地考虑热时间常数的必要性，因为否则在不同的构件 上会出现不能接受的变形和热学原因造成的可能不允许的应力关系。最 后，特定的构造由于对于连接元件的通常的材料选择被证明是根本不可 能实现的。
发明内容
本发明基于现有技术的问题和缺点得出下述目的：研发连接元件、 特别是用于低温应用的螺丝，所述连接元件与通常的连接元件相比具有 更高的负荷能力，或者在负荷能力相同的情况下占用较小空间。同样地， 本发明的目的是，相应地改进用于低温应用的通常的压缩机。
为了实现所述目的，本发明提出一种开始提及类型的连接元件、特 别是具有权利要求1的特征部分的附加特征的螺丝。此外，提出一种机 械、特别是具有权利要求5的特征部分的附加特征的开始提及类型的压 缩机。相应引用的从属权利要求意在本发明的有利的改进方案。
在直至-120℃的检验温度下，使用以3.5重量％的镍来合金化的钢得 出至少1000MPa的0.2％蠕变极限和至少52焦耳的缺口冲击功。连接 元件的所述材料特征值在高负荷下能够实现节省空间的尺寸设计，使得 不仅存在用于连接元件的较低的材料耗费，而且在设计用于低温应用的 机械时，例如在构造压缩机时，由于根据本发明的连接元件的较小的空 间扩展，构造上的自由度也显著增大。
尤其适宜的是，将下述钢用于连接元件，所述钢包括下述组成部分、 优选由这些组成部分构成：
0.22重量％至0.32重量％的C；
0重量％至0.15重量％的Si；
0.15重量％至0.40重量％的Mn；
0重量％至0.010重量％的P；
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。
在此，优选使用具有名称26NiCrMoV14-5的钢。所述钢不仅满足 关于强度的技术要求、而且相对好地可用。
提出一个有利的改进方案：连接元件经受特殊的热处理。对此，将 连接元件两次淬火并且接下来退火，其中优选的是：
a)在920℃和960℃之间的温度下进行淬火，
b)在820℃和860℃之间的温度下执行第二次淬火，以及
c)在620℃和660℃之间的温度下进行退火。同样地，替代于连接元件， 能够使坯件在接下来机械地制成根据本发明的连接元件之前首先经受 所述热处理。
淬火或者两次淬火能够在油或者水中进行，其中水符合这些生产步 骤的所有要求并且与之相应地由于较低的成本是优选的。特别地，经受 热处理的连接元件满足用于压力容器的构造规定(AD2000-规则W7) 的要求，使得确保广泛的应用可能性。
附图说明
在下文中，根据具体的实施例参考附图详细说明本发明。附图示出：
图1示出贯穿具有根据本发明构成的接合螺丝的压缩机的接合部的 横截面的示意图。
具体实施方式
图1示出在用于低温应用的、未详细示出的涡轮压缩机的接合部的 区域中的示意横截面。涡轮压缩机具有壳体CC，壳体具有水平的接合 部SP，所述接合部涉及上部的壳体半部(在附图中示出上部的壳体法 兰UF)和下部的壳体半部(在附图中示出下部的壳体法兰LF)。这两 个壳体半部或者法兰UF、LF借助于接合螺丝SH保持在一起，在附图 中示出所述接合螺丝中的一个。接合螺丝SH沿着纵轴线X延伸并且在 上部的端部上具有头部H，所述头部具有扳手面TS以用于安置工具。 螺丝SH的膨胀杆(Dehnschaft)ES沿着夹紧长度CL延伸直至螺纹部 段TH，所述螺纹部段在第二端部上终止。在螺纹部段TH上旋拧螺母 N，所述螺母与螺丝SH一起在中间插入垫片W的情况下在夹紧长度 CL的区域中夹紧这两个法兰LF、UF。螺丝SH和螺母N两者均由材 料26NiCoMoV14-5制造，使得它们在涡轮压缩机的低温应用的情况下 承受住强度要求。