CN106286274B - 一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套及其制备方法，泥浆泵用增韧陶瓷缸套按照重量份的原料包括氧化锆、氧化铝、碳化硅、分散剂、氧化铈、滑石粉、粘结剂、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅，氧化锆的平均粒径为1.5‑1.8μm，粘结剂为聚乙烯醇；泥浆泵用增韧陶瓷缸套在制备时，先将物料混合后球磨得到浆料，浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，将造粒粉置于模具中进行预成型压制后进行冷等静压处理得到生坯，生坯进行预烧、一次性烧结和冷精加工后得到成品。本发明制备方法简单、合格率高，生产成本低，质量稳定可靠，大大延长了产品的使用寿命，从而降低了泥浆泵的成本消耗，大幅度减少了停机维修换缸套的次数，减轻了工人的工作强度。

Description

一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套及其制备方法

技术领域

本发明涉及泥浆泵制备技术领域，具体是一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套及其制备方法。

背景技术

高压泥浆泵是石油钻井、地质勘探工作台的“心脏”，泥浆泵缸套是泥浆泵的重要组成部件，在复杂、恶劣工况条件下，泥浆泵缸套易发生早期失效，致使钻井成本居高不下，研究发现，耐磨性不足是主要原因。目前使用的泥浆泵缸套分为双金属缸套、纯氧化铝陶瓷缸套和纯氧化锆陶瓷缸套，双金属缸套的耐磨性比普通缸套好，但国内的使用寿命仅有200-400小时，且金属缸套不耐磨、不耐腐蚀，使用寿命短，纯氧化铝陶瓷缸套强度和韧性低，在高压下容易破碎，纯氧化锆陶瓷缸套容易粉化，导热系数低，膨胀系数大，硬度低，加工成本高。

近年来，在深井、硬岩层、海洋钻探等复杂地质条件下钻井，大力推广的高泵泥浆泵压和大排量条件下的喷射钻井技术对泥浆泵缸套的耐磨性、耐蚀性提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨、耐腐蚀的泥浆泵用增韧陶瓷缸套及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套，按照重量份的原料包括：氧化锆60-70份、氧化铝20-30份、碳化硅10-20份、分散剂10-15份、氧化铈3-8份、滑石粉3-5份、粘结剂3-5份、氧化钙3-4份、铬粉3-4份、钼粉3-4份、二氧化钛1-2份、二氧化硅1-2份。

作为本发明进一步的方案：所述泥浆泵用增韧陶瓷缸套，按照重量份的原料包括：氧化锆65份、氧化铝25份、碳化硅15份、分散剂12份、氧化铈5份、滑石粉4份、粘结剂4份、氧化钙3.5份、铬粉3.5份、钼粉3.5份、二氧化钛1.5份、二氧化硅1.5份。

作为本发明进一步的方案：所述氧化锆的平均粒径为1.5-1.8μm。

作为本发明再进一步的方案：所述粘结剂为聚乙烯醇。

所述泥浆泵用增韧陶瓷缸套的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化铈、滑石粉、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅加入到搅拌磨球磨桶中进行搅拌3-5min形成混合物料，再向混合物料中加入分散剂和粘结剂后进行球磨10-12h得到浆料；

（3）将浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，造粒粉的粒径为120-150目；

（4）将造粒粉置于模具中进行预成型压制，预成型压制压力为20-40MPa，保压时间为5-10s，再进行冷等静压处理，成型压力为150-200MPa，保压时间为20-30s，得到生坯；

（5）将生坯在600-900℃下进行预烧8-12h，排除生坯中的粘结剂；

（6）用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧结，使生坯致密化成瓷，烧成温度为1600-1700℃，保温5-8h得到陶瓷件；

（7）将陶瓷件进行外圆和两个断面的加工，将加工好的陶瓷件放置到经过充分预热膨胀的金属外套内；

（8）对陶瓷件内圆进行冷精加工，先用70-100目的金刚石砂轮进行研磨后，再用150-240目的金刚砂砂轮精磨，最后用500-1000目的抛光砂轮进行抛光处理得到成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备方法简单、合格率高，生产成本低，质量稳定可靠，大大延长了产品的使用寿命，从而降低了泥浆泵的成本消耗，大幅度减少了停机维修换缸套的次数，减少缸套中活塞的磨损，延长活塞的使用寿命，减轻了工人的工作强度。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

本发明实施例中，一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套，按照重量份的原料包括：平均粒径为1.5μm的氧化锆60份、氧化铝20份、碳化硅10份、分散剂10份、氧化铈3份、滑石粉3份、聚乙烯醇3份、氧化钙3份、铬粉3份、钼粉3份、二氧化钛1份、二氧化硅1份。

所述泥浆泵用增韧陶瓷缸套的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化铈、滑石粉、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅加入到搅拌磨球磨桶中进行搅拌3min形成混合物料，再向混合物料中加入分散剂和聚乙烯醇后进行球磨10h得到浆料；

（3）将浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，造粒粉的粒径为120目；

（4）将造粒粉置于模具中进行预成型压制，预成型压制压力为20MPa，保压时间为5s，再进行冷等静压处理，成型压力为150MPa，保压时间为20s，得到生坯；

（5）将生坯在600℃下进行预烧8h，排除生坯中的粘结剂；

（6）用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧结，使生坯致密化成瓷，烧成温度为1600℃，保温5h得到陶瓷件；

（7）将陶瓷件进行外圆和两个断面的加工，将加工好的陶瓷件放置到经过充分预热膨胀的金属外套内；

（8）对陶瓷件内圆进行冷精加工，先用70目的金刚石砂轮进行研磨后，再用150目的金刚砂砂轮精磨，最后用500目的抛光砂轮进行抛光处理得到成品。

实施例2

本发明实施例中，一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套，按照重量份的原料包括：平均粒径为1.6μm的氧化锆65份、氧化铝25份、碳化硅15份、分散剂12份、氧化铈5份、滑石粉4份、聚乙烯醇4份、氧化钙3.5份、铬粉3.5份、钼粉3.5份、二氧化钛1.5份、二氧化硅1.5份。

所述泥浆泵用增韧陶瓷缸套的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化铈、滑石粉、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅加入到搅拌磨球磨桶中进行搅拌4min形成混合物料，再向混合物料中加入分散剂和聚乙烯醇后进行球磨11h得到浆料；

（3）将浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，造粒粉的粒径为135目；

（4）将造粒粉置于模具中进行预成型压制，预成型压制压力为30MPa，保压时间为8s，再进行冷等静压处理，成型压力为180MPa，保压时间为25s，得到生坯；

（5）将生坯在750℃下进行预烧10h，排除生坯中的粘结剂；

（6）用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧结，使生坯致密化成瓷，烧成温度为1650℃，保温6h得到陶瓷件；

（7）将陶瓷件进行外圆和两个断面的加工，将加工好的陶瓷件放置到经过充分预热膨胀的金属外套内；

（8）对陶瓷件内圆进行冷精加工，先用85目的金刚石砂轮进行研磨后，再用200目的金刚砂砂轮精磨，最后用800目的抛光砂轮进行抛光处理得到成品。

实施例3

本发明实施例中，一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套，按照重量份的原料包括：平均粒径为1.8μm的氧化锆70份、氧化铝30份、碳化硅20份、分散剂15份、氧化铈8份、滑石粉5份、聚乙烯醇5份、氧化钙4份、铬粉4份、钼粉4份、二氧化钛2份、二氧化硅2份。

所述泥浆泵用增韧陶瓷缸套的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化铈、滑石粉、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅加入到搅拌磨球磨桶中进行搅拌5min形成混合物料，再向混合物料中加入分散剂和聚乙烯醇后进行球磨12h得到浆料；

（3）将浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，造粒粉的粒径为150目；

（4）将造粒粉置于模具中进行预成型压制，预成型压制压力为40MPa，保压时间为10s，再进行冷等静压处理，成型压力为200MPa，保压时间为30s，得到生坯；

（5）将生坯在900℃下进行预烧12h，排除生坯中的粘结剂；

（6）用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧结，使生坯致密化成瓷，烧成温度为1700℃，保温8h得到陶瓷件；

（7）将陶瓷件进行外圆和两个断面的加工，将加工好的陶瓷件放置到经过充分预热膨胀的金属外套内；

（8）对陶瓷件内圆进行冷精加工，先用100目的金刚石砂轮进行研磨后，再用240目的金刚砂砂轮精磨，最后用1000目的抛光砂轮进行抛光处理得到成品。

本发明制备方法简单、合格率高，生产成本低，质量稳定可靠，大大延长了产品的使用寿命，从而降低了泥浆泵的成本消耗，大幅度减少了停机维修换缸套的次数，减少缸套中活塞的磨损，延长活塞的使用寿命，减轻了工人的工作强度。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套，其特征在于，按照重量份的原料包括：氧化锆60-70份、氧化铝20-30份、碳化硅10-20份、分散剂10-15份、氧化铈3-8份、滑石粉3-5份、粘结剂3-5份、氧化钙3-4份、铬粉3-4份、钼粉3-4份、二氧化钛1-2份、二氧化硅1-2份；

所述的泥浆泵用增韧陶瓷缸套的制备方法，具体步骤如下：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化铈、滑石粉、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅加入到搅拌磨球磨桶中进行搅拌3-5min形成混合物料，再向混合物料中加入分散剂和粘结剂后进行球磨10-12h得到浆料；

（3）将浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，造粒粉的粒径为120-150目；

（4）将造粒粉置于模具中进行预成型压制，预成型压制压力为20-40MPa，保压时间为5-10s，再进行冷等静压处理，成型压力为150-200MPa，保压时间为20-30s，得到生坯；

（5）将生坯在600-900℃下进行预烧8-12h，排除生坯中的粘结剂；

（6）用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧结，使生坯致密化成瓷，烧成温度为1600-1700℃，保温5-8h得到陶瓷件；

（7）将陶瓷件进行外圆和两个断面的加工，将加工好的陶瓷件放置到经过充分预热膨胀的金属外套内；

（8）对陶瓷件内圆进行冷精加工，先用70-100目的金刚石砂轮进行研磨后，再用150-240目的金刚砂砂轮精磨，最后用500-1000目的抛光砂轮进行抛光处理得到成品。

2.根据权利要求1所述的泥浆泵用增韧陶瓷缸套，其特征在于，按照重量份的原料包括：氧化锆65份、氧化铝25份、碳化硅15份、分散剂12份、氧化铈5份、滑石粉4份、粘结剂4份、氧化钙3.5份、铬粉3.5份、钼粉3.5份、二氧化钛1.5份、二氧化硅1.5份。

3.根据权利要求1-2任一所述的泥浆泵用增韧陶瓷缸套，其特征在于，所述氧化锆的平均粒径为1.5-1.8μm。

4.根据权利要求1-2任一所述的泥浆泵用增韧陶瓷缸套，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇。

5.一种如权利要求1-2任一所述的泥浆泵用增韧陶瓷缸套的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将氧化锆、氧化铝、碳化硅、氧化铈、滑石粉、氧化钙、铬粉、钼粉、二氧化钛和二氧化硅加入到搅拌磨球磨桶中进行搅拌3-5min形成混合物料，再向混合物料中加入分散剂和粘结剂后进行球磨10-12h得到浆料；

（3）将浆料进行喷雾造粒得到造粒粉，造粒粉的粒径为120-150目；

（4）将造粒粉置于模具中进行预成型压制，预成型压制压力为20-40MPa，保压时间为5-10s，再进行冷等静压处理，成型压力为150-200MPa，保压时间为20-30s，得到生坯；

（5）将生坯在600-900℃下进行预烧8-12h，排除生坯中的粘结剂；

（6）用液化汽高温抽屉窑进行一次性烧结，使生坯致密化成瓷，烧成温度为1600-1700℃，保温5-8h得到陶瓷件；

（7）将陶瓷件进行外圆和两个断面的加工，将加工好的陶瓷件放置到经过充分预热膨胀的金属外套内；

（8）对陶瓷件内圆进行冷精加工，先用70-100目的金刚石砂轮进行研磨后，再用150-240目的金刚砂砂轮精磨，最后用500-1000目的抛光砂轮进行抛光处理得到成品。