CN100378392C - 特种陶瓷双衬套管及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特种陶瓷双衬套管，由包括外管和衬套管所组成，衬套管则由陶瓷内衬在内、钢内衬在外紧密结合构成。每三节陶瓷内衬为一组，在每组陶瓷内衬的外面套一节等长的钢内衬。其生产方法为先分别磨钢内衬内径和陶瓷内衬外径，将钢内衬加热至500℃，然后将三节陶瓷内衬塞进热的钢内衬内，冷却后成紧配合的衬套管组件，磨衬套管的两端面和陶瓷内衬的内径。在衬套管的端面上涂铜，将至少二节以上的衬套管套于同心装配杆上，再套上外管，然后在衬套管的端头处加50kg/cm²的压力而将多节衬套管熔合成一体。本发明可以保证由特陶材料组成的器件具有比钢材更好的耐温、耐腐、耐磨，又具有比一般陶瓷材料更好的韧性。

Description

特种陶瓷双衬套管及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种泵的组件，且更具体地涉及一种特种陶瓷双衬套管及其生产方法。

背景技术

在很多工作状态下，要求设备必需具备耐高温、耐腐蚀和耐磨损的性能，如油田采油用的抽油机，它被安装在地下几百米，甚至于是上千米的地方工作，从开始工作直至损坏是不停地工作，地下本身具有很高的地温，加上设备本身不停地抽动也会产生高温；石油或其他地下矿物质本身又具有很强腐蚀性，甚至连不锈钢都无法抵抗如此强烈的腐蚀；同时，石油被从地下抽出来时，必然有泥沙被一起夹带起来，泥沙的存在，众所周知特种陶瓷具有耐高温、耐腐蚀和耐磨损等特点，其性能远远优于金属材料，但由于其未能改变陶瓷所存在的韧性较差的致命缺陷，故仍难以在工矿条件下直接独立地应用。

如欲在工矿条件下充分利用和发挥特种陶瓷所具有的性能优势，常用的方法是让其与其他材料，如与传统的金属材料结合成复合型材料来实现预定的目的。但又因目前尚未找到一种适合于解决特种陶瓷与其他材料之间结合的有效方法或是粘结材料，所用的粘结材料又大多是由多种化学材料配制而成，只要其组成中的某一化学材料不能适应高温、腐蚀或磨损的恶劣工作条件，该粘结材料就会出问题；同样，选用的方法不适当或是结构不适当，一样会出问题。在现有技术中：

例如，1991年1月30日公告的中国专利《90216983.1耐磨耐腐陶瓷衬套抽油泵》，其是采用多节陶瓷缸套，套间有粘结剂层，上下压紧螺纹接头与缸套间有密封垫结构组成泵管。该专利所述的陶瓷缸套二端刷胶粘剂，但这种胶粘剂不耐冲击和腐蚀，不能解决泄漏问题。

又如，1992年2月19日公告的中国专利《91219434.0长寿可再生陶衬抽油泵》，其泵管由外管、多节缸套、二个外管螺纹接头组成，所述缸套由钢制环形箍与陶瓷衬套组成。缸套的箍热过盈装于陶瓷套外，箍一端长于陶套，另一端短于陶套，陶瓷套外露易碰而损坏；箍热套于陶瓷套外，则无法高精度定位，不是套过松，内径无法同心，就是干脆套不进。

再如，1997年6月11日授权公告的中国专利《95228715.3嵌陶缸体耐用抽油泵》，泵管由金属外管，多节陶瓷缸套，多节陶瓷缸套二端金属导向套，外管二端螺纹接头组成；柱塞由金属内管外套带裙四氟外套，二端活动阀组成。该泵在泵管的外管与缸套间注入粘胶，因粘胶流动性差，至今无法彻底解决空缺气孔，不能注实，不能紧抱陶缸，错位、掉套、泄漏；泵杆外套四氟套，由于各种严重腐蚀、沙子磨蚀，耐磨耐腐蚀比原来钢制的还差。

另如1999年6月2日授权公告的中国专利《97242707.4特种陶瓷管式抽油泵》，在金属外管内装多节特种陶瓷衬套，金属外管与特种陶瓷套间注入膨胀粘结剂构成抽油泵泵体；抽油泵活塞由心管，外套特陶瓷套，活塞杆二端各装一个活动阀，心管与特种陶瓷套间以胶粘剂粘固，构成活塞杆。该泵的泵管同样存在外管与特种陶瓷套间，由于胶粘剂流动性问题产生注胶有空隙气孔，陶套错位、掉套、泄漏等无法解决的缺陷；活塞杆心管与特种陶瓷套间胶粘剂粘固也发生空隙气孔而错位、掉套。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种具有耐高温、耐腐蚀和耐磨损特点，又具有一定韧性的特种陶瓷双衬套管。

本发明是通过下述构思来加以实现的：

一种特种陶瓷双衬套管，包括外管和衬套管，外管和衬套管间为过渡配合，保持2毫米左右的间隙。所述衬套管由一节加热至500℃的钢内衬热套于三节长度为其1/3的陶瓷内衬上组成，在所述钢内衬的两端面上具有铜镀层。

一种特种陶瓷双衬套管的生产方法，先分别磨钢内衬的内径和陶瓷内衬的外径，将相当于三节陶瓷内衬长度的钢内衬加热至500℃，然后将三节陶瓷内衬塞进热的钢内衬内，冷却后成紧配合的衬套管组件，磨衬套管的两端面和陶瓷内衬的内径。在衬套管的端面上涂铜，  将两节以上的衬套管套于同心装配杆上，用液压胀缩装配杆，再套上外管，然后在衬套管的端头处加50kg/cm²的压力而将多节衬套管与铜层互相渗透熔合成一体。

本发明的效果是很明显的，首先，在韧性较差的特陶外面紧紧地套有一个钢套，可以保证由特陶材料组成的器件具有比钢材更好的耐温、耐腐、耐磨，又比一般陶瓷材料更好的韧性，充分地兼顾发挥了两种材料的优点，避免了两种材料的不足之处。其次，由于如上所述在多节陶瓷内衬之间，或者是陶瓷内衬与钢内衬之间，都不存在使用胶粘剂，就完全避免了因组成胶粘剂的化学材料的不稳定而难以适应高温、腐蚀或磨损的恶劣工作条件的缺陷。再次，本发明采用三节短的特陶件套一长件钢管的办法，可以解决大件特陶件烧结难的问题；同样，用端头镀铜压接方式，又可以解决数米长的钢管件难以加热的难题；同时也解决了所述组件间的密封与连接问题。最后，用于油田采油用的抽油泵，传统材料组成的组件，由于经不起石油、其它矿物质和大量岩沙混合物的高腐蚀、高磨损，甚至使用一星期就无法使用了，而采用本发明组合件的使用寿命至少二年，可大大降低使用成本，且无任何环境污染问题，完全可以充分实现本发明的预期效果。

附图说明

附图是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例加以描述，从而使本发明的结构细节、特点、目的和优点更加明确，但不是用来限定本发明的范围。

现结合附图来说明本发明实施例的构造：如图所示，一种特种陶瓷双衬套管，由包括外管1和衬套管所组成。外管1和衬套管间为过渡配合，保持2毫米左右的间隙4。所述衬套管则由由一节加热至500℃的钢内衬2热套于三节长度为其1/3的陶瓷内衬3上，并由其钢内衬2紧套于陶瓷内衬3之外组成，以充分发挥由特种陶瓷成型的陶瓷内衬3的耐高温、耐腐蚀和耐磨损的特性；又由钢材成型的钢内衬2来确保组件的韧性，克服特种陶瓷韧性差易碎的缺陷。即充分发挥两者的优点，克服和互补两者各自的弱点。

所述双衬套管，由在每三节陶瓷内衬3的外面，套上一节与三节陶瓷内衬3等长的钢内衬2。短少的陶瓷内衬3，解决了特种陶瓷工件烧结大件难上加难的问题。每三节，而不是更多的陶瓷内衬3为一组，并外套一节钢内衬2，使钢内衬2的长度不至于太长，便于可将钢内衬2加热到较高温度，例如500℃的温度，可实现将钢内衬2套于三节陶瓷内衬3之外，待冷却至常温后，由于热胀冷缩可达到钢内衬2将陶瓷内衬3紧紧套住的要求，此时两者之间无需再依靠用胶粘剂胶合的方法来实现结合，可达到预定的目的。

为了能获得更长的，如几米，甚至于几十或几百米长的双衬套管起见，在所述钢内衬2的两端面上设有铜镀层5。相邻两节钢内衬2上的铜镀层5，在重压之下，铜层相互渗透溶合成一体，其密封程度和效果都强于铜焊接。如此，采用本发明方案后在长度上基本可达到无限，扩大了应用范围，完全可满足地下油田采油的需要。

一种特种陶瓷双衬套管的生产方法是：为了解决特种陶瓷工件烧结大件难的问题，同时解决特长钢件加热至500℃高温难的问题，可先将特种陶瓷加工成长度为100mm一段的陶瓷内衬3，钢材加工成300mm一段的钢内衬2，然后，分别磨钢内衬2的内径和陶瓷内衬3的外径，并使两者尺寸相匹配。再将相当于三节陶瓷内衬3长度的钢内衬2加热至500℃，然后将三节陶瓷内衬3塞进加热的钢内衬2内。最后冷却后，钢内衬2和陶瓷内衬3成紧配合的双衬套管组件，然后磨衬套管的两端面和陶瓷内衬3的内径即为本发明所述的特种陶瓷双衬套管成品。

为了使所述的特种陶瓷双衬套管的长度达到足够地长，在衬套管的端面上涂铜，按所需长度将两节以上的衬套管套于同心装配杆上，再用液压胀缩装配杆，然后套上外管1，最后在衬套管的端头处加50kg/cm²的压力而将多节衬套管与铜层互相渗透熔合成一体的长衬套管。

Claims (3)

1.一种特种陶瓷双衬套管，包括外管(1)和衬套管，外管(1)和衬套管间为过渡配合，其特征在于：所述衬套管由一节加热至500℃的钢内衬(2)热套于三节长度为其1/3的陶瓷内衬(3)上组成，在所述钢内衬(2)的两端面上设有铜镀层(5)。

2.一种特种陶瓷双衬套管的生产方法，其特征在于：先分别磨钢内衬(2)的内径和陶瓷内衬(3)的外径，再将相当于三节陶瓷内衬(3)长度的钢内衬(2)加热至500℃，然后将三节陶瓷内衬(3)塞进热的钢内衬(2)内，冷却后成紧配合的衬套管组件，磨衬套管的两端面和陶瓷内衬(3)的内径。

3.按权利要求2所述的特种陶瓷双衬套管的生产方法，其特征在于：在衬套管的端面上涂铜，将两节以上的衬套管套于同心装配杆上，用液压胀缩装配杆，再套上外管(1)，然后在衬套管的端头处加50kg/cm²的压力而将多节衬套管与铜层互相渗透熔合成一体。

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