泥漿泵用金屬-陶瓷缸套

常見的泥漿泵缸套下面幾種類型:單金屬缸套、雙金屬缸套、陶瓷缸套、鎳基合金缸套。

單金屬缸套是經(jīng)過滲碳和高頻處理后，硬度可達(dá)到HRC58-62，具有光潔度高、耐磨損、抗腐蝕、使用壽命長的特點(diǎn)，適合在較溫和腐蝕性泥漿里使用。

雙金屬缸套是目前應(yīng)用最為廣泛，也是用量最大的泥漿泵液力端配件之一。雙金屬缸套結(jié)合了熱鍛高磨損外套和高鉻耐磨抗腐蝕內(nèi)套的優(yōu)點(diǎn)，外套采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼熱壓一次成型，內(nèi)套采用高鉻鑄鐵離心澆鑄而成，其中外套具有高于900000psi的抗拉強(qiáng)度，內(nèi)套經(jīng)熱處理之后硬度達(dá)到HRC62以上，能承受7000psi的泥漿壓力，其內(nèi)表面光滑如鏡，內(nèi)孔尺寸公差嚴(yán)格，正常使用壽命可達(dá)800小時以上。

隨著人類對全球油氣資源的開采范圍的不斷擴(kuò)大，并且越來越惡劣，大量的金屬類缸套被頻繁的更換都難以保證鉆機(jī)高壓和磨損的要求，而陶瓷缸套是采用氧化鋯、氧化鋯增韌氧化鋁(ZTA)、高性能A-99氧化鋁陶瓷三大材料體系。其原材料采用高純納米氧化鋯和氧化鋁微粉，經(jīng)先進(jìn)的冷壓工藝一次成型、高溫?zé)Y(jié)、裝配，最后經(jīng)高精度研磨拋光而成，具有很高的抗折、抗張強(qiáng)度，很高的斷裂韌性及耐酸堿腐蝕性能。

隨著科技的不斷進(jìn)步，已研制出采用新材料制成的鎳基合金缸套，其工藝為將合金材料覆著在缸套內(nèi)壁，應(yīng)用真空燒結(jié)技術(shù)，形成1.5mm的合金燒結(jié)層，燒結(jié)層材料選用高性能稀土鎳基合金粉材添加一種微米級的硬質(zhì)合金材料，使燒結(jié)層中均勻的分布著微米級的高耐磨硬質(zhì)點(diǎn)，有效地提高了燒結(jié)層整體的抗磨損性能，同時由于合金組織及其微小，不會發(fā)生組織剝落等現(xiàn)象。由于粉體形成良 好的合金燒結(jié)層，結(jié)合強(qiáng)度好，燒結(jié)層洛氏硬度達(dá)到HRC:60-64。

高性能耐磨耐腐蝕稀土合金粉體同雙金屬材料相比，首先是以鎳為基體，在此基礎(chǔ)上由于加入了C、Cr、B、Yb、Mn、Cu等微量元素和稀土，在鎳基體中形成NiB、Cr7C3、Cr23C6等細(xì)小的、彌散分布的硬質(zhì)點(diǎn)，有效地提高了合金的高溫紅硬性和耐磨腐蝕性，具有優(yōu)異的綜合性能，由于Yb、Mn、Cu等元素的作用，晶粒細(xì)化、晶界凈化，合金的耐磨損性得到了很大的提高，并且抗熱沖擊性能、抗裂性能得到改善，同時，高耐磨性的合金材料也使涂層的使用壽命達(dá)到2000小時以上，最高達(dá)到4000小時左右，是普通金屬缸套5-10倍，和陶瓷缸套相媲美。耐磨損、耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、不易破損，價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陶瓷缸套，關(guān)鍵是提高了鉆井開采進(jìn)度，降低鉆井的運(yùn)輸、維修、人工、儲存等各項成本。

泥漿泵缸套作為一種石油鉆井泥漿泵易損配件，其在加工時常需要滿足的以下三個條件:

第一:首先要了解到的是泥漿泵缸套屬于薄壁零件，其中由于薄壁工件的剛性差，在車削過程中受到切削力和夾緊力的作用極易產(chǎn)生變形，影響工件尺寸精度和形狀精度。因此，合理地選擇裝夾方法、刀具幾何角度、切削用量及充分地進(jìn)行冷卻潤滑，都是保證加工薄壁零件精度的關(guān)鍵。

第二:應(yīng)該特別注意到的是零件內(nèi)圓和外圓精度要求較高，加工時應(yīng)粗、精分開。

第三:另外我們還要特別注意到的是，泥漿泵缸套在最終使用時，是將缸套壓入缸體后，應(yīng)再一次對內(nèi)徑尺寸進(jìn)行重新加工。

泥漿泵缸套加工工藝流程:

外套:原材料的檢驗----外套毛坯加工----粗車外圓----粗車內(nèi)孔----熱裝(和內(nèi)套進(jìn)行熱裝)----鏜內(nèi)孔----精磨----精車

內(nèi)套:離心澆鑄----退火處理----粗車外圓----粗車內(nèi)孔----半精車外圓----淬火----無損探傷----熱裝(與外套熱裝)

正火(去除內(nèi)應(yīng)力,增強(qiáng)硬度) 800℃ 保溫4-5h 空氣冷卻

退火(軟化) 980℃ 燒5-6h 隨爐冷卻

淬火(強(qiáng)化硬度) 980℃ 保溫30min 風(fēng)冷

回火(增加材料韌性) 200℃ 保溫60min

熱裝: 450℃-500℃ 燒5-6h, 100%全檢，冷卻24h后試壓

石油鉆井泥漿泵在工作中，缸套由于會受到高速流動泥漿中沙粒的磨損和腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，易出現(xiàn)拉傷、溝紋、剝落、滲漏、脫缸及破碎"等失效現(xiàn)象。為了提高缸套抗磨損及耐腐蝕等性能，現(xiàn)采用Cr26高鉻鑄鐵材料成形，其毛坯經(jīng)退火、機(jī)加工后進(jìn)行淬火及低溫回火處理，要求硬度大于HRC62。但由于缸套壁薄(6=5.5mill，7illm)，熱處理中100%出現(xiàn)不同程度的變形，無法滿足裝配要求，必須附加整形工序，這不僅提高了工藝成本，同時部分缸套因整形過量而開裂報廢。可用以下方法防止泥漿泵缸套淬火變形。

第一:石油泥漿泵缸套為了防止淬火變形，應(yīng)盡量采取較低的加熱溫度(980℃)，較慢的冷卻速度(空冷)，當(dāng)要求硬度HRC>60時，采用Cr26高鉻鑄鐵材料滿足上述工藝的CrC比為8.9~9.6。

第二:防止料筐結(jié)構(gòu)、形狀、散熱條件對工件造成影響，工件應(yīng)盡早搬離料筐，散開空冷，但要避免高溫下夾持造成變形，因此要控制工件搬離料筐的溫度區(qū)間。由于料筐反復(fù)的加熱和冷卻，料筐底板上焊接的支撐梁將發(fā)生變形，因此應(yīng)定期檢測支撐梁棱刃的平整度，并通過工藝處理使其保持在公差允許的范圍內(nèi)。