(57)【要約】  炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地（５）を有するターボ機械の部品（１）の腐食を防止する方法（１００）は、電気めっきにより下地（５）に第１の金属層（２ａ）を被着させる第１の被着工程（１１０）と、無電解めっきにより第１の層（２ａ）の上にニッケル合金から構成される少なくとも１層の第２の層（２ｂ）を被着させる第２の被着工程（１２０）と、第１および第２の被着工程（１１０、１２０）の後に、第１および第２の層（２ａ、２ｂ）の全厚に正比例する温度（Ｔ）で、第１および第２の層の全厚（２ａ、２ｂ）に依存し、温度（Ｔ）に反比例する時間（ｔ）の間熱処理が加えられる少なくとも１回の熱処理工程（１４０）を含む。【選択図】図１ａ
2015515546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地（５）を有するターボ機械の部品（１）の腐食を防止する方法（１００）であって、
電気めっきにより前記下地（５）に第１のニッケル層（２ａ）を被着させる第１の被着工程（１１０）と、
無電解めっきにより前記第１の層（２ａ）の上にニッケル合金から構成される少なくとも１層の第２の層（２ｂ）を被着させる第２の被着工程（１２０）と、
前記第１および第２の被着工程（１１０、１２０）の後に、前記第１および第２の層（２ａ、２ｂ）の全厚に正比例する温度（Ｔ）で、前記第１および第２の層の全厚（２ａ、２ｂ）に依存し、前記温度（Ｔ）に反比例する時間（ｔ）の間熱処理が加えられる少なくとも１回の熱処理工程（１４０）を含む、方法（１００）。
【請求項２】
電気めっきにより前記第２の層（２ｂ）の上に第３の金属層（２ｃ）を被着させる第３の被着工程（１３０）と、無電解めっきにより前記第３の層（２ｃ）の上に前記ニッケル合金から構成される第４の層（２ｄ）を被着させる第４の被着工程（１３５）をさらに含む、請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項３】
前記層（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の全厚の値が７０μｍ〜３００μｍである、請求項１または２に記載の方法（１００）。
【請求項４】
前記ニッケル合金から構成される層（２ｂ、２ｄ）が９％〜１１％のリンを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項５】
前記熱処理が、１５０℃〜３００℃の温度（Ｔ）で２時間〜５時間の時間（ｔ）にわたって加えられる、請求項１〜４のいずれかに記載の方法（１００）。
【請求項６】
前記温度（Ｔ）および時間（ｔ）の値が、以下の表に応じて前記層（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の全厚の値に依存する、請求項１〜５のいずれかに記載の方法（１００）。
【表２】
2015515546.tif 000004
【請求項７】
炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地（５）と、該下地（５）上のニッケルを含有する被膜（２）とを備える電動圧縮機ケーシング（１）であって、前記被膜（２）が、電気めっきによって被着させられた少なくとも１層の第１の金属層（２ａ）と、無電解めっきによって被着させられたニッケル合金から構成される少なくとも１層の第２の層（２ｂ）とを備え、前記被膜（２）の厚みが７０μｍ〜３００μｍである、電動圧縮機ケーシング（１）。
【請求項８】
請求項７に記載のケーシングを備えたターボ機械。
【請求項９】
炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地（５）と、該下地（５）上のニッケルを含有する被膜（２）とを備える部品（１）を備えたターボ機械（２０１）であって、前記被膜（２）が、電気めっきによって被着させられた少なくとも１層の第１の金属層（２ａ）と、無電解めっきによって被着させられたニッケル合金から構成される少なくとも１層の第２の層（２ｂ）とを備え、前記被膜（２）の厚みが７０μｍ〜３００μｍである、ターボ機械（２０１）。
【請求項１０】
前記被膜が、電気めっきによって被着させられた第３の金属層（２ｃ）と、無電解めっきによって被着させられたニッケル合金から構成される第４の層（２ｄ）をさらに備える、請求項９に記載のターボ機械（２０１）。
【請求項１１】
前記被膜（２）が、６００ＨＶ100〜６５０ＨＶ100の硬度値および１．０００％〜１．０２５％の延性値を有する、請求項９または１０に記載のターボ機械（２０１）。
【請求項１２】
ウェルヘッド（２０２）と、パイプライン（２０３）と、請求項８〜１１のいずれかに記載のターボ機械（２０１）とを備えた、液体および／または気体の炭化水素混合物を抽出するためのプラント（２００）であって、前記パイプライン（２０３）が、前記ターボ機械（２０１）を前記ウェルヘッド（２０２）に直接接続している、プラント（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海中、陸上または海上用の部品の腐食を防止する方法に関する。本発明の方法は、海中、陸上または海上用ターボ機械の部品の腐食を防止するために有利に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼などの材料は、海中、陸上または海上の環境で働く部品を組み立てる際に通常使用されている。そのような環境が湿性二酸化炭素（ＣＯ2）を含んでいる場合、炭素鋼や低合金鋼は腐食損傷を受ける。また、そのような環境が塩化物を含んでいる場合、ステンレス鋼は孔食損傷を受ける。
【０００３】
したがって、本発明の目的は、
塩化物、ＣＯ2、硫化水素（Ｈ2Ｓ）など、侵食性の汚染物質を含んだ湿潤環境の大部分において腐食の問題を効率的に解決するとともに、
それほど高価ではない材料を使用することによって
上述の不利益を回避できる、腐食を防止するための改良された製造方法を提供することである。
【０００４】
本発明の更なる目的は、海中、陸上または海上用の複雑な形状の部品、例えば、電動圧縮機のケーシングの内外面の腐食を防止するための改良された製造方法を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０１４７９２号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地を有するターボ機械の部品の腐食を防止する方法であって、
電気めっきにより上記下地に第１の金属層を被着させる第１の被着工程と、
無電解めっきにより上記第１の層の上にニッケル合金から構成される少なくとも１層の第２の層を被着させる第２の被着工程と、
上記第１および第２の被着工程の後に、上記第１および第２の層の全厚に正比例する温度で、上記第１および第２の層の全厚に依存し、上記温度に反比例する時間の間熱処理が加えられる少なくとも１回の熱処理工程と
を含む方法を提供することによって、上記の目的を達成する。
【０００７】
上記第１の実施形態のさらに有利な特徴によれば、上記の方法は、電気めっきにより上記第２の層の上に第３の金属層を被着させる第３の被着工程と、無電解めっきにより上記第３の層の上に上記ニッケル合金から構成される第４の層を被着させる第４の被着工程とをさらに含む。
【０００８】
上記第１の実施形態のさらに有利な特徴によれば、上記層の全厚の値が７０μｍ〜３００μｍである。
【０００９】
本発明の解決策によれば、ニッケルベースの被膜からなり、上記特定の厚みを有する多層被膜を提供することによって、コア金属下地を効率的に保護することができる。上記の方法に含まれる熱処理により、最適値の延性（□□＝１．０００％〜□□＝１．０２５％）および硬度（ＨＶ100＝６００〜ＨＶ100＝６５０）を有する、耐性のある、構造的に均質な被膜を実現することができる。
【００１０】
無電解ニッケルめっき法は、ステンレス鋼やより高価な合金（例えば、Ｉｎｃｏｎｅｌ  ６２５、Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８などのニッケルベースの合金）ほど高価ではない防食被膜を提供すること、およびコア金属下地にそれほど高価ではない材料、例えば、炭素鋼または低合金鋼の使用を可能にすることによって、コスト削減をもたらす。
【００１１】
無電解めっき法は、いかなる形状の、特に複雑な形状の部品にも容易に適用することができる。
【００１２】
本発明は、炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地と、該下地上のニッケルを含有する被膜とを備える部品を備えたターボ機械であって、上記被膜が、電気めっきによって被着させられた少なくとも１層の第１の金属層と、無電解めっきによって被着させられたニッケル合金から構成される少なくとも１層の第２の層とを備え、電気めっきによって被着させられた第３の金属層と、無電解めっきによって被着させられたニッケル合金から構成される第４の層とを場合によって備えており、上記被膜が、７０μｍないし３００μｍの厚み、６００ＨＶ100〜６５０ＨＶ100の硬度値、および１．０００％〜１．０２５％の延性値を有する、ターボ機械を提供することによっても上記の目的を達成する。
【００１３】
本発明のターボ機械は、以下に限定されないが、特に、本発明の方法で得られた被膜を内側および／または外側の表面に有するケーシングを備えた電動圧縮機である。
【００１４】
さらに、本発明は、ウェルヘッドと、パイプラインと、上述のターボ機械とを備えた、液体および／または気体の炭化水素混合物を抽出するためのプラントであって、上記パイプラインが上記ターボ機械を上記ウェルヘッドに直接接続しているプラントを提供することによっても、上記の目的を達成する。本発明に係るターボ機械の防食特性により、腐食性物質がターボ機械に到達するのを防止するためのスクラバおよび濾過システムをターボ機械の上流側で使用しないですむことができる。
【００１５】
本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の図面と併せて採用された下記の発明の実施形態の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】本発明に係る腐食防止方法の第１の実施形態を概略的に示すブロック図である。
【図１ｂ】本発明に係る腐食防止方法の第２の実施形態を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明に係る海中用ターボ機械の部品の不等角投影図である。
【図３】図２の部品の断面図である。
【図４】本発明に係る、陸上または海上用途の遠心ターボ圧縮機の部品の断面図である。
【図５】図３および図４の細部Ｖの拡大図である。
【図６】本発明の別の実施形態に相当する、図３および図４の細部Ｖの拡大図である。
【図７ａ】貯留層から気体を抽出するための、当分野で周知のプラントの概略図である。
【図７ｂ】本発明に係るターボ機械の部品を備えた、貯留層からガスを抽出するためのプラントの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付の図面を参照して、ターボ機械２０１の部品１の腐食を防止する方法の全体を１００で示す。部品１は、炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼から構成される金属下地５を有する。
【００１８】
図２および図３の実施形態において、海中用部品１は海中用圧縮機のケーシングである。
【００１９】
図４の実施形態によれば、本発明の方法は、陸上または海上で働く電動圧縮機のケーシングに適用される。
【００２０】
本発明の方法は、以下に限定されないが、特に、海中用途の他の部品またはその他の種類の湿潤環境で、特に二酸化炭素（ＣＯ2）および／または硫化水素（Ｈ2Ｓ）および／または塩化物が存在する場合において働く他の部品に対して、以下に詳述するように、方法１００が少なくとも第１の被着工程１１０と、第２の被着工程１２０と、最終熱処理工程１４０とを含むことを条件に、首尾よく適用させることができる。
【００２１】
第１の被着工程１１０は、電気めっきによって金属下地５に金属ニッケルからなる第１の層２ａを被着させることである。
【００２２】
第１の層２ａは、当分野でニッケルストライクとして知られ、１〜１０μｍの厚みを有しており、次の第２の工程１２０のために活性化をもたらす。
【００２３】
第２の被着工程１２０は、無電解ニッケルめっき（別称ＥＮＰ）によって第１の層２ａの上にニッケル合金からなる第２の層２ｂを被着させることである。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、方法１００の第２の被着工程１２０で使用されるニッケル合金はニッケル−リン合金からなる。
【００２５】
本発明のより具体的な実施形態によれば、第２の被着工程１２０で使用されるニッケル  −リン合金は９％〜１１％のリンを含有する。
【００２６】
本発明の他の実施形態によれば、別のニッケル合金、例えば、ニッケルホウ素合金が使用される。
【００２７】
本発明の一実施形態（図１ａおよび図５）によれば、第２の被着工程１２０は、第２の層２ｂの第１の部分２０ｂを被着させる第１の段階と、第２の層２ｂの第２の部分２１ｂ  を被着させる第２の段階とを含む。第２の層２ｂの第１の部分２０ｂの厚みは１０〜２５μｍである。
【００２８】
第２の層２ｂの第２の部分２１ｂの厚みは、第１の層の２倍以上、すなわち、２０μｍ以上である。
【００２９】
本発明の別の実施形態によれば、方法１００は、それぞれ上記ニッケル合金から構成される層より大きな厚みを有する、ニッケル合金から構成されるさらに複数の層を無電解ニッケルめっきにより被着させる更なる工程を含む。
【００３０】
本発明のさらに別の実施形態（図１ｂおよび図６）によれば、方法１００は、第２の被着工程１２０の後に、第２の層２ｂの上に電気めっきによって第３のニッケル層２ｃを被着させる第３の被着工程１３０と、第３の層２ｃの上に無電解めっきによってニッケル合金から構成される第４の層２ｄを被着させる第４の被着工程１３５を含む。第３の層２ｃはインパルス電気めっき（ｉｍｐｕｌｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）によって得られ、第２のＥＮＰ層２ｂと第４のＥＮＰ層２ｄの間を密着させる。加えて、第３の層２ｃは、１００μｍを超える厚みを有するＥＮＰ層で頻繁に発生するピンホール状孔が形成されないようにする。
【００３１】
本発明の別の実施形態（結果は図示せず）によれば、第３および第４の被着工程１３０、１３５は、各電気めっきニッケル層の上にそれぞれ無電解めっき層が被着された多層構造を得るために、２回以上繰り返されてもよい。
【００３２】
無電解ニッケルめっきの終了時には、金属下地５上にニッケルベースの被膜２が得られる。
【００３３】
上述したように、本発明の別の実施形態によれば、被膜２は、１層以上のＥＮＰ層を含んでいてもよい。
【００３４】
図５の実施形態では、被膜２は第１および第２の層２ａ、２ｂからなり、第２の層２ｂは、ともに無電解ニッケルめっきによって得られる第１および第２の部分２０ｂ、２１ｂを含む。
【００３５】
図６の実施形態では、被膜２は、第１、第２、第３および第４の層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄからなる。
【００３６】
いずれの場合も、被膜２の全厚は７０μｍ〜３００μｍである。
【００３７】
図２および図３を参照すると、被膜２は、海中用電動圧縮機のケーシングの内側に施される。図４を参照すると、被膜２は、陸上または海上用途の電動圧縮機のケーシングの内側に施される。
【００３８】
本発明の他の実施形態によれば、被膜２は、さらに外側にも、または内側と外側の両方に施される。
【００３９】
方法１００は、被着工程１１０、１２０、１３０、１３５の後に、被膜２を加熱環境に、例えば熱処理炉内で、温度Ｔで時間ｔの間さらすことによって加えられる最終熱処理工程１４０を含む。熱処理工程１４０の実行により、電気めっき処理の間に被膜に取り込まれた水素を脱離させることができる。さらに、熱処理工程１４０によって、被膜２の層の耐性、相互密着性および構造的な均質性が向上する。
【００４０】
温度および時間データＴ、ｔの値は、それぞれ１００℃〜３００℃、２時間〜６時間である。温度および時間の値は被膜２の全厚に依存し、温度Ｔの値はニッケル被膜２の厚みに正比例し、時間ｔの値は温度に反比例する。
【００４１】
方法１００の一実施形態において、温度Ｔおよび時間ｔの値は、以下の表に応じてニッケル被膜２の全厚の値に依存する。
【００４２】
【表１】
2015515546.tif 000003
上記熱処理により、ニッケルベースの被膜２において、６００ＨＶ100〜６５０ＨＶ100の硬度値および１．０００％〜１．０２５％の延性値に達することができる。被膜２の硬度により、ターボ機械２０１に流入して被膜２に接触する固体粒子からの侵食または摩耗に対する耐性が向上する。
【００４３】
被膜２の厚みが１５０μｍ〜３００μｍであれば、硬度および延性の最良の結果が得られる。
本発明の他の実施形態によれば、被膜２において上記の特性に達することを条件に、２回以上の最終熱処理工程が加えられる。
【００４４】
図７ａを参照すると、天然の貯留層２０５から液体および／または気体の炭化水素混合物を抽出するための従来のプラント２００ａは、ウェルヘッド２０２と、ウェルヘッド２０２の下流側の乾式または湿式スクラバ２０７と、スクラバ２０７の下流側の濾過器２０８と、従来のターボ機械２０１ａ、例えば、従来の遠心圧縮機または海中用電動圧縮機を備えている。スクラバ２０７は、汚染物、特に腐食性物質、例えば、二酸化炭素（ＣＯ2）および／または硫化水素（Ｈ2Ｓ）および／または塩化物がターボ機械２０１ａに達するのを防止する。濾過器２０８は、固体粒子がターボ機械２０１ａに達するのを防止する。図７ｂを参照すると、天然貯留層２０５から上記と同じ炭化水素混合物を抽出するための本発明に係るプラント２００は、パイプライン２０３とターボ機械２０１を備えている。パイプライン２０３は、本発明のターボ機械２０１をウェルヘッド２０２に直接接続している。これは、本発明に係るターボ機械の防食特性により、ターボ機械の上流側でスクラバも濾過システムも使用せずにすますことができることを意味する。
【００４５】
本発明の上記すべての実施形態は、上記の目的と利点を達成することができる。
【００４６】
加えて、本発明は更なる利点を達成することができる。特に、上記の方法は、被膜に貫通孔が存在しないようにすることができる。
【００４７】
本明細書は、例を用いて、最良の形態を含めて本発明を開示するとともに、当業者が、あらゆる装置またはシステムを製造または使用すること、あらゆる組み込まれた方法を実行することを含めて、本発明を実施できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、当業者が想起する他の例も含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と相違しない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字通りの言葉とはわずかに相違するが等価の構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００４８】
１  部品
２  被膜
２ａ  第１の層
２ｂ  第２の層
２ｃ  第３の層
２ｄ  第４の層
５  金属下地
２０ｂ  第１の部分
２１ｂ  第２の部分
１００  方法
１１０  第１の被着工程
１２０  第２の被着工程
１３０  第３の被着工程
１３５  第４の被着工程
１４０  最終熱処理工程
２００  プラント
２００ａ  従来のプラント
２０１  ターボ機械
２０１ａ  従来のターボ機械
２０２  ウェルヘッド
２０３  パイプライン
２０５  天然の貯留槽
２０７  スクラバ
２０８  濾過器
【図１ａ】
2015515546.tif 000005
【図１ｂ】
2015515546.tif 000006
【図２】
2015515546.tif 000007
【図３】
2015515546.tif 000008
【図４】
2015515546.tif 000009
【図５】
2015515546.tif 000010
【図６】
2015515546.tif 000011
【図７ａ】
2015515546.tif 000012
【図７ｂ】
2015515546.tif 000013
【国際調査報告】
2015515546.tif 000014
2015515546.tif 000015
2015515546.tif 000016