CN100408857C - 钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法，它是以氧化锆增韧氧化铝(α-Al2O3)为基体，运用现代增韧和增强技术，引入ZrO2和Y2O3-La2O3稀土复合添加剂等，改性增强增韧，采用等静压成型技术，使生坯体具有均匀性和致密性，在烧结工艺中采用常压高温抽屉窑一次性烧成，温度均匀，且成本低，在精加工方面采用高精度内外磨床精磨而成。综上所述使用本发明技术不仅工艺过程简单、生产效率好，而且采用本发明制成的缸套成本低、性能好、使用寿命长、达到3000小时以上。

Description

钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钻井用高压泥沙浆泵陶瓷缸套的制备方法。
背景技术
高压泥浆泵是地质勘探和石油钻井工作台的重要设备，而缸套则是高压泥浆泵的关键部件，现有的缸套多为金属材料制作的缸套，不仅耐化学腐蚀性差，而且耐磨性也不好，特别是对一些地质条件较恶劣的油田，其使用寿命短，一般不超过300小时，美国Reed公司研制的陶瓷缸套其使用寿命达到2500小时，但价格非常昂贵，即价格为12000元/套；国内少数院校也开展了陶瓷缸套的研究，但由于采用的方法不适宜，到现在还未批量生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种制作工艺简单，生产成本低、性能好、缸套使用寿命长的钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法。
本发明的技术解决方案是以氧化锆增韧氧化铝(α-Al2O3)为基体，运用现代增韧和增强技术，引入ZrO2和Y2O3-La2O稀土复合添加剂等，改性增强增韧，在成型工艺上采用等静压成型技术，使生坯体具有均匀性和致密性，在烧结工艺中采用常压高温抽屉窑一次烧成，温度均匀，且成本低，在精加工方面采用高精度内外磨床精磨而成。
本发明是通过如下技术方案得以实现的。一种钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法，其特征在于它是由以下陶瓷原料和步骤完成，
所述的各原料的重量配比为：
α-Al2O3  90～95份，MgO  0.1～2份。
Y2O3-La2O3  0.1～2份，BaO  0.1～2份。
ZrO2        0.1～3份，CaO  0.1～2份。
SiO2        0.1～2份；
α-Al2O3为α相三氧化二铝；MgO为氧化镁；Y2O3-La2O3为氧化钇和氧化镧稀土；BaO为氧化钡；ZrO2为二氧化锆；CaO为氧化钙；SiO2为二氧化硅。
所述的各步骤为：
(1)采用湿式球磨，将上述重量配比的原料投入球磨机内，然后加水，再添加粘结剂0.1～1份和分散剂0.1～1份，进行球磨12小时，得到浆料，其原料、球石和水的投放量分别为原料：球石∶水＝1∶1.5～2∶0.5；
粘结剂为聚乙烯醇，分散剂为DOlaPixCE64，水为去离子水；
(2)采用常规工艺进行喷雾造粒，其进口温度为400～420℃，出口温度为90～110℃，泵压为1～1.5kg/cm2；
(3)采用常规的等静压成型，其成型压力为150～200MPa，保压时间为10～30秒；制得毛坯体，然后用车床对毛坯体进行磨削修坯；
(4)采用高温一次性烧结工艺，即用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧成，其烧成温度为1660～1700℃，保温时间为2～3小时，得到陶瓷缸套；
(5)最后对陶瓷缸套进行冷精加工，对陶瓷缸套内外进行精磨，先用70～100目金刚石砂轮研磨，然后改用150～240目金刚石砂轮精磨，最后用500～1000目的抛光砂轮进行抛光处理即成。
综上所述使用本发明技术不仅工艺过程简单、生产效率好，而且采用本发明方法制成的缸套成本低、性能好、使用寿命长、达到3000小时以上。
具体实施方式
一种钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法，它是由以下陶瓷原料和步骤完成：
各原料的重量配比为：
α-Al2O3   92份， MgO  1份。
Y2O3-La2O3 1份，  BaO  1份。
ZrO2       1.5份，CaO  1份。
SiO2       0.8份；
所述的各步骤如下：
(1)采用湿式球磨，将上述重量配比的原料投入球磨机内，然后加水，再添加粘结剂0.6份和分散剂0.6份进行球磨12小时，得到浆料，其原料、球石和水的投放量分别为原料：球石∶水＝1∶1.6∶0.5，
粘结剂为聚乙烯醇，分散剂为DOlaPixCE64，水为去离子水；
(2)采用常规工艺进行喷雾造粒，其进口温度控制在400～420℃范围，出口温度控制在90～110℃，泵压为1～1.5kg/cm2；
(3)采用常规的等静压成型，其成型压力控制在150～200MPa范围内，保压时间为25秒；制得毛坯体，然后用车床对毛坯体进行磨削修坯；
(4)采用高温一次性烧结工艺，即用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧成，其烧成温度控制在1660～1700℃范围内，保温时间控制在2～3小时，得到陶瓷缸套；
(5)最后对陶瓷缸套进行冷精加工，对陶瓷缸套内外进行精磨，先用100目金刚石砂轮研磨，然后改用240目金刚石砂轮精磨，最后用800目的抛光砂轮进行抛光处理即成。

Claims (1)

1. 一种钻井用高压泥浆泵陶瓷缸套的制备方法，其特征在于它是由以下陶瓷原料和步骤完成：
所述的各原料的重量配比为：
α-Al203    90～95份，MgO  0.1～2份；
Y2O3-La2O3  0.1～2份，BaO  0.1～2份；
ZrO2        0.1～3份，CaO  0.1～2份；
SiO2        0.1～2份；
其α-Al2O3为α相三氧化二铝；MgO为氧化镁；Y2O3-La2O3为氧化钇和氧化镧稀土；BaO为氧化钡；ZrO2为二氧化锆；CaO为氧化钙；SiO2为二氧化硅；
所述的各步骤为：
(1)采用湿式球磨，将上述重量配比的原料投入球磨机内，然后加水，再添加粘结剂0.1～1份和分散剂0.1～1份，进行球磨12小时，得到浆料，其原料、球石和水的投放量分别为原料∶球石∶水＝1∶1.5～2∶0.5；
粘结剂为聚乙烯醇，分散剂为DOlaPixCE64，水为去离子水；
(2)采用常规工艺进行喷雾造粒，其进口温度为400～420℃，出口温度为90～110℃，泵压为1～1.5kg/cm2；
(3)采用常规的等静压成型，其成型压力为150～200MPa，保压时间为10～30秒；制得毛坯体，然后用车床对毛坯体进行磨削修坯；
(4)采用高温一次性烧结工艺，即用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧成，其烧成温度为1660～1700℃，保温时间为2～3小时，得到陶瓷缸套；
(5)最后对陶瓷缸套进行冷精加工，对陶瓷缸套内外圆进行精磨，先用70～100目金刚石砂轮研磨，然后改用150～240目金刚石砂轮精磨，最后用500～1000目的抛光砂轮进行抛光处理即成。
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