MX2014012322A

MX2014012322A - Metodo para evitar la corrosion y componente obtenido por medio de tal metodo.

Info

Publication number: MX2014012322A
Application number: MX2014012322A
Authority: MX
Inventors: Riccardo Paoletti; Massimo Giannozzi; Marco Romanelli; Marco Anselmi
Original assignee: Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2015-01-12
Also published as: JP2015515546A; BR112014024992B1; EP2836626B1; US10161413B2; AU2013246985A1; KR20140145183A; CN104379817A; ITCO20120015A1; US20150322962A1; CA2869436C; JP6163537B2; CN104379817B; WO2013153020A2; AU2013246985B2; EP2836626A2; WO2013153020A3; BR112014024992B8; KR102116331B1; CA2869436A1

Abstract

Un método (100) para evitar la corrosión en un componente (1) de una turbo-máquina que tiene un substrato (5) de metal hecho de acero de carbón, un acero de baja aleación y de acero inoxidable, que incluye: un primer paso (110) de deposición para depositar una primera capa (2a) metálica en el substrato (5) por electroplancheado, un segundo paso (120) de deposición para depositar por lo menos una segunda capa (2b) de una aleación de níquel en la primera capa (2a) por plancheado sin electricidad, por lo menos un paso de tratamiento térmico (140) después de los pasos (110, 120) de deposición, el tratamiento (140) térmico se aplica a una temperatura (T) y por un tiempo (t) que dependen del espesor general de las capas (2a, 2b), el valor de la temperatura (T) es directamente proporcional al espesor, el valor del tiempo (t) es inversamente proporcional a la temperatura (t).

Description

MÉTODO PARA EVITAR LA CORROSIÓN Y COMPONENTE OBTENIDO POR MEDIO DE TAL MÉTODO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un método para evitar la corrosión en un componente subacuático, en la costa o fuera de la costa. El método de la presente invención puede ser usado, con ventaja, para evitar la corrosión en un componente de una turbo-máquina subacuática o en la costa o fuera de la costa.

Antecedentes de la Invención Los materiales como el acero de carbón, un acero de baja aleación y el acero inoxidable normalmente se usan cuando se construyen componentes que operan en ambientes subacuáticos, en la costa o fuera de la costa. Cuando tales ambientes comprenden dióxido de carbón húmedo (C02), acero de carbón y acero de baja aleación serán afectados por daños de corrosión. Además, cuando tales ambientes comprenden cloruros, el acero Inoxidable se verá afectado por daños de corrosión por picaduras.

Breve Descripción de la Invención Por lo tanto, un objetivo de la presente Invención es proporcionar un método de fabricación mejorado para evitar la corrosión, que puede evitar los problemas antes mencionados al: resolver en forma eficiente el problema de corrosión en la mayoría de ambientes húmedos que contienen contaminantes agresivos tales como cloruros, C02, un sulfuro de hidrógeno (H2S) y al mismo tiempo al: usar materiales menos costosos.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método de fabricación mejorado para evitar la corrosión en las superficies internas y externas de componentes subacuáticos, en la costa o fuera de la costa de formas complejas, por ejemplo, la carcasa de un motor-compresor.

La presente invención alcanza tal objetivo al proporcionar un método para evitar la corrosión en un componente de una turbo-máquina que tiene un substrato de metal hecho de acero de carbón, un acero de baja aleación o de acero inoxidable, en donde el método incluye: un primer paso de deposición para depositar una primera capa metálica en el substrato por electroplancheado; un segundo paso de deposición para depositar una segunda capa de una aleación de níquel en la primera capa por plancheado sin electricidad; por lo menos un paso de tratamiento térmico después de los pasos de deposición, el tratamiento térmico se aplica a una temperatura y por un tiempo que depende del espesor general de las capas, el valor de la temperatura que es directamente proporcional al espesor, el valor del tiempo que es inversamente proporcional a la temperatura.

De conformidad con otra característica ventajosa de la primera modalidad, el método también incluye un tercer paso de deposición para depositar una tercera capa metálica en la segunda capa por electroplancheado y un cuarto paso de deposición para depositar una cuarta capa de aleación de níquel en la tercera capa por plancheado sin electricidad.

De conformidad con otra característica ventajosa con la primera modalidad, el valor del espesor general de las capas está entre 70 µp? y 300 µ??.

La solución de la presente invención, al proporcionar un recubrimiento de múltiples capas que consiste de un recubrimiento a base de níquel y que tiene un espesor específico, permite la protección eficiente del substrato del núcleo de metal. El tratamiento térmico incluido en el método permite alcanzar un recubrimiento estructuralmente homogéneo y resistente que tiene valores de ductilidad óptimos (??= 1.000% a (??=1.025%) y una dureza de (HV100=600 a HV100=650).

El proceso de plancheado de níquel sin electricidad proporciona ahorros en el costo al proporcionar un recubrimiento anti-corrosión menos costoso que el acero inoxidable y que las aleaciones más caras (por ejemplo, aleaciones con base de níquel como Inconel 625, Inconel 718) y al permitir el uso de un material menos costoso en el substrato de núcleo de metal, por ejemplo, carbón o acero de baja aleación.

El proceso de plancheado sin electricidad se puede aplicar fácilmente en componentes de cualquier forma, en particular, con una forma compleja.

La presente invención alcanza el objetivo anterior al proporcionar una turbo-máquina que incluye un componente que comprende un substrato de metal hecho de acero de carbón, un acero de baja aleación o acero inoxidable, y un recubrimiento que incluye níquel en el substrato, el recubrimiento comprende por lo menos una primera capa metálica depositada por electroplancheado y por lo menos una segunda capa de aleación de níquel depositada por plancheado sin electricidad, una tercera capa metálica depositada por electroplancheado y una cuarta capa de una aleación de níquel depositada por plancheado sin electricidad, el espesor del recubrim iento está entre aproximadamente 70 µ?t? y 300 µ?? , el recubrimiento tiene un valor de dureza entre 600 HV100 y 650 HV i oo y un valor de ductilidad entre 1 .000% y 1 .025% .

En particular, más no exclusivamente, la turbo-máquina de la presente invención consiste en un motor-compresor que comprende una carcasa que tiene un recubrimiento en las superficies internas y/o externas obtenidas con el método de la presente invención.

Además, la presente invención logra el objetivo anterior también al proporcionar una planta para extraer una mezcla de hidrocarburo líquida y/o gaseoso que incluye una cabeza de pozo, una línea de tubería y una turbo-máquina como se describe antes, en donde la línea de tubería conecta directamente la turbo-máquina con la cabeza del pozo. Las propiedades anti-corrosivas de la turbo-máquina de conformidad con la presente invención permiten evitar el uso de depuradores y sistemas de filtro corriente arriba de la turbo-máquina, para evitar que las sustancias corrosivas alcancen la turbo-máquina.

Breve Descripción de los Dibujos Otros objetivos y características de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de las modalidades de la invención tomadas junto con los siguientes dibujos, en los cuales: Las Figuras 1 a-1 b son dos diagramas en bloque que muestran esquemáticamente una primera modalidad y una segunda modalidad, respectivamente, de un método para evitar la corrosión de conformidad con la presente invención.

La Figura 2 es una vista isométrica de un componente de una turbo-máquina subacuática, de conformidad con la presente invención.

La Figura 3 es una vista en sección del componente de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista en sección de un componente de un turbo-compresor centrífugo para las aplicaciones en la costa o fuera de la costa, de conformidad con la presente invención .

La Figura 5 es una vista amplificada del detalle V en la Figura 3 y 4.

La Figura 6 es una vista amplificada del detalle V en la Figura 3 y 4, correspondiente a una modalidad diferente de la presente invención.

La Figura 7a es una vista esquemática de una planta conocida en la técnica para extraer gas de un depósito.

La Figura 7b es una vista esquemática de una planta para extraer gas del depósito que incluye un componente de una turbo-máquina de conformidad con la presente invención.

Descripción Detallada de la I nvención Con referencia a las Figuras anexas, un método para evitar la corrosión de un componente 1 de una turbo-máquina 201 se indica con el número 100. El componente 1 tiene un substrato 5 de metal hecho de acero de carbón, de acero de baja aleación o de acero inoxidable.

En la modalidad de las Figuras 2 y 3, el componente 1 subacuático es la carcasa de un compresor subacuático.

De conformidad con la modalidad de la Figura 4, el método de la presente invención se aplica a una carcasa de un motor-compresor que opera fuera de la costa o en la costa.

En particular, mas no en forma exclusiva, el método de la presente invención puede aplicarse con éxito en otros componentes para aplicaciones subacuáticas u operar en otro tipo de ambiente húmedo, en particular, cuando están presentes el dióxido de carbono (C02), y/o sulfuro de hidrógeno (H2S), y/o cloruros, dado que el método 100 comprende por lo menos un primer paso 110 de deposición, un segundo paso 120 de deposición y un paso 140 de tratamiento térmico.

El primer paso 110 de deposición consiste en depositar una primera capa 2a de níquel metálico en el substrato 5 de metal por electroplancheado.

La primera capa 2a es bien conocida en la técnica como choque de níquel y tiene un espesor compuesto entre 1 y 10 µp?, lo que proporciona la activación para el siguiente segundo paso 120.

El segundo paso 120 de deposición consiste en depositar una segunda capa 2b de una aleación de níquel en la primera capa 2a por plancheado de níquel sin electricidad (también conocido como ENP).

De conformidad con una modalidad de la presente invención, la aleación de níquel usada en el segundo paso 120 de deposición del método 100 consiste de una aleación de níquel-fósforo.

De conformidad con una modalidad más específica de la presente invención, la aleación de níquel-fósforo usada en el segundo paso 120 de deposición incluye de 9 a 11% de fósforo.

De conformidad con otras modalidades de la presente invención, se usan diferentes aleaciones de níquel, por ejemplo, una aleación de níquel y boro.

De conformidad con una modalidad de la presente invención (Figura 1a y Figura 5), el segundo paso 120 de deposición incluye una primera fase de depositar una primera porción 20b de la segunda capa 2b y una segunda fase de depositar una segunda porción 21b de la segunda capa 2b. El espesor de la primera porción 20b de la segunda capa 2b tiene entre aproximadamente 10 a 25 µ??.

El espesor de la segunda porción 21b de la segunda capa 2b es igual o mayor que el doble de la segunda capa, es decir, igual o mayor que 20 µp?.

De conformidad con otra modalidad de la presente invención (Figura 1b y Figura 6), el método 100, después del segundo paso 120 de deposición incluye un tercer paso 130 de deposición para depositar una tercera capa 2c de níquel en la segunda capa 2b mediante electroplancheado y un cuarto paso 135 de deposición para depositar una cuarta capa 2d de aleación de níquel en la tercera capa 2c por plancheado sin electricidad. La tercera capa 2c se obtiene por electroplancheado de impulsos y proporciona la adhesión entre la segunda y la cuarta capas 2b, 2d de ENP. Además, la tercera capa 2c evita la formación de microporos de porosidad que con frecuencia, ocurren en capas de ENP que tienen un espesor mayor que 100 µ?t?.

De conformidad con otra modalidad de la presente invención (cuyos g resultados no se muestran), el tercer y cuarto pasos 130, 135 de deposición se pueden repetir más de una vez con el fin de obtener una estructura de múltiples capas, en donde cada capa electro-plancheada se deposita sobre la capa de níquel electroplancheada respectiva.

Al terminar el plancheado de níquel sin electricidad, se obtiene un recubrimiento 2 con base de níquel en el substrato 5 de metal.

Como se describe antes, de conformidad con las diferentes modalidades de la presente invención, el recubrimiento 2 puede incluir una o más capas de ENP.

En la modalidad de la Figura 5, el recubrimiento 2 consiste de la primera y segunda capas 2a, 2b, la última capa comprende una primera y una segunda porción 20b, 21b, ambas obtenidas por plancheado de níquel sin electricidad.

En la modalidad de la Figura 6, el recubrimiento 2 consiste de una primera, segunda, tercera y cuarta capas 2a, 2b, 2c, 2d.

En todos los casos, el espesor general del recubrimiento tiene entre aproximadamente 70 µ?? y 300 µ??.

Con referencia a las Figuras 2 y 3, el recubrimiento 2 se aplica en el lado interno de la carcasa de un motor-compresor subacuático. Con referencia a la Figura 4, el recubrimiento 2 se aplica en el lado interno de la carcasa del motor-compresor para aplicaciones fuera de la costa o en la costa.

De conformidad con otras modalidades de la presente invención, el recubrimiento 2 se aplica también en el lado externo o en ambos los lados interno y externo.

Después de los pasos 110, 120, 130, 135 de deposición, el método 100 incluye un paso 140 de tratamiento térmico final aplicado al exponer el recubrimiento 2 a un ambiente de calentamiento, por ejemplo, en un horno de tratamiento térmico, a una temperatura T y por un tiempo t. La ejecución del paso 140 de tratamiento térmico permite obtener la desorción del hidrógeno incorporado en el recubrimiento durante el proceso de electroplancheado. Además, a través del paso 140 de tratamiento térmico, las capas del recubrimiento 2 están hechas más resistentes, adheridas una con otra y estructuralmente homogéneas.

Los valores de la temperatura y los datos de tiempo T, t están comprendidos entre 100°C y 300°C y entre 2 horas y 6 horas, respectivamente. Los valores de la temperatura y del tiempo dependen del espesor general del recubrimiento 2, el valor de la temperatura T es directamente proporcional al espesor del recubrimiento 2 de níquel, el valor del tiempo t es inversamente proporcional al espesor de la temperatura.

En una modalidad del método 100, los valores de temperatura T y de tiempo t dependen del valor del espesor general del recubrimiento 2 de níquel de acuerdo con la siguiente tabla: El tratamiento térmico anterior permite alcanzar un valor de dureza entre 600 HV100 y 650 HV100 y un valor de ductilidad entre 1.000% y 1.025% en el recubrimiento 2 con base de níquel. La dureza del recubrimiento 2 mejora la resistencia a la erosión o abrasión de partículas sólidas que pueden fluir en la turbo-máquina 201, en contacto con el recubrimiento 2.

Los mejores resultados de dureza y ductilidad se obtienen cuando el espesor del recubrimiento 2 está entre 150 µ?? y 300 µ??.

De conformidad con otras modalidades de la presente invención, se puede aplicar más de un tratamiento térmico final, dado que las características anteriores se alcanzan en el recubrimiento 2.

Con referencia a la Figura 7a, una planta 200a convencional para extraer una mezcla de hidrocarburos líquida y/o gaseosa de un depósito 205 natural incluye una cabeza 202 de pozo, un depurador 207 seco o húmedo corriente debajo de la cabeza 202 del pozo, un filtro 208 corriente abajo del depurador 207 y una turbo-máquina 201a tradicional, por ejemplo, un compresor centrífugo tradicional o un motor-compresor subacuático. El depurador 207 evita que los contaminantes y otras sustancias particularmente corrosivas, por ejemplo, dióxido de carbono (C02) y/o sulfuro de hidrógeno (H2S), y/o cloruros, alcancen la turbo-máquina 201a. El filtro 208 evita que las partículas sólidas alcancen la turbo-máquina 201a. Con referencia a la Figura 7b, una planta 200 de conformidad con la presente invención, para extraer la misma mezcla de hidrocarburos de un depósito 205 natural incluye una línea 203 de tubería y la turbo-máquina 201. La línea 203 de tubería conecta directamente la turbo-máquina 201 de la presente invención con la cabeza 202 del pozo. Esto significa que las propiedades anti-corrosivas de la turbo-máquina de conformidad con la presente invención, permiten evitar el uso de depuradores y sistemas de filtro corriente arriba de la turbo-máquina.

Todas las modalidades de la presente invención alcanzan el objetivo y las ventajas antes mencionadas.

Además, la presente invención permite alcanzar otras ventajas. En particular, el método antes descrito permite evitar la presencia de porosidad en el recubrimiento.

Esta descripción escrita usa ejemplos de la materia descrita para permitir a las personas experimentadas en la técnica a practicar la misma, incluyendo hacer y usar cualquier dispositivo o sistema y llevar a cabo cualquier método incorporado. El alcance patentable de la materia se define por las reivindicaciones y puede incluir ejemplos contemplados por las personas experimentadas en la técnica. Tales ejemplos tienen la intención de estar dentro del alcance de las reivindicaciones cuando incluyan elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones o que tengan elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

REIVIN DICACIONES

1 . Un método (100) para evitar la corrosión en un componente (1 ) de una turbo-máquina que tiene un substrato (5) de metal hecho de acero de carbón, aleación de baja aleación o de acero inoxidable, en donde el método (100) incluye: un primer paso ( 1 10) de deposición para depositar una primera capa (2a) de níquel en el substrato (5) por electroplancheado; un segundo paso (120) de deposición para depositar por lo menos una segunda capa (2b) de una aleación de níquel en la primera capa (2a) por plancheado sin electricidad ; por lo menos un paso de tratamiento (140) térmico después de los pasos (1 10, 120) de deposición, el tratamiento (140) térmico se aplica a una temperatura (T) y por un tiempo (t), que dependen del espesor general de las capas (2a, 2b) , el valor de la temperatura (T) es directamente proporcional al espesor, el valor del tiempo (t) es inversamente proporcional a la temperatura (T).

2. El método (100) de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el método (100) también incluye un tercer paso (130) de deposición para depositar una tercera capa (2c) metálica en la segunda capa (2b) por electroplancheado y un cuarto paso ( 135) de deposición para depositar una cuarta capa (2d) de aleación de níquel en la tercera capa (2c) por plancheado sin electricidad.

3. El método (100) de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el valor del espesor general de las capas (2a, 2b, 2c, 2d) está entre 70 µ?t? y 300 µ?t?.

4. El método (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las capas (2b, 2d) de la aleación de níquel comprende 9 a 11% de fósforo.

5. El método (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el tratamiento térmico se aplica a una temperatura (T) que comprende entre 150°C y 300°C y por un tiempo (t) que comprende entre 2 horas y 5 horas.

6. El método (100) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los valores de temperatura (T) y de tiempo (t) dependen del valor del espesor general de las capas (2a, 2b, 2c, 2d) de conformidad con la siguiente tabla:

7. Una carcasa (1) de motor-compresor que comprende un substrato (5) de metal hecho de un acero de carbón, un acero de baja aleación o acero inoxidable, y un recubrimiento (2) que incluye níquel en el substrato (5), el recubrimiento (2) comprende por lo menos una primera capa (2a) metálica depositada por electroplancheado y por lo menos una segunda capa (2b) de una aleación de níquel depositada por plancheado sin electricidad, el espesor del recubrimiento (2) se encuentra entre 70 µ?? y 300 µ??.

8. La turbo-máquina que incluye una carcasa de conformidad con la reivindicación 7.

9. Una turbo-máquina (201) incluye un componente (1) que comprende un substrato (5) de metal hecho de acero de carbón, un acero de baja aleación, o de acero inoxidable, y un recubrimiento (2) que incluye níquel en el substrato (5), el recubrimiento (2) comprende por lo menos una primera capa (2a) metálica depositada por electroplancheado y por lo menos una segunda capa (2b) de una aleación de níquel depositada por plancheado sin electricidad, el espesor del recubrimiento (2) está entre 70 µ?t? y 300 µ??.

10. La turbo-máquina (201) de conformidad con la reivindicación 9, en donde el recubrimiento también incluye una tercera capa (2c) metálica depositada por electroplancheado y una cuarta capa (2d) de una aleación de níquel depositada por plancheado sin electricidad.

11. La turbo-máquina (201) de conformidad con la reivindicación o 10, en donde el recubrimiento (2) tiene un valor de dureza entre 600 HV 100 y 650 HV 100 y un valor de ductilidad entre 1.000% y 1.025%.

12. Una planta (200) para extraer una mezcla de hidrocarburos líquida y/o gaseosa que incluye una cabeza (202) de pozo, una línea (203) de tubería y una turbo-máquina (201) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 a la 11, en donde la línea (203) de tubería conecta la turbo-máquina (201) con la cabeza (202) de pozo.