CN117139991A - 一种水下采油树高压密封圈制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及密封圈制备领域，具体涉及一种水下采油树高压密封圈制作工艺；采用不锈钢材料制作出来呈U型的骨架，在车床上进行加工，车削加工并在骨架外表面预留磨削加工余量0.1‑0.5mm，在骨架内表面加工有若干个V型沟槽；本发明采用U型金属骨架，通过数控车削成型，在U型金属骨架内表面加工若干个V型沟槽，通过V型沟槽与弹性橡胶体结合，能提高了咬合力，同时增大的粘连面积，进一步提高了金属面与非金属面的连接强度，保证了密封效果。
Description
技术领域
本发明涉及密封圈制备领域，具体涉及一种水下采油树高压密封圈制作工艺。
背景技术
水下采油树是海洋油气开采的重要水下设备，耐高压密封是水下采油树的关键技术，高压等级密封耐压要达到100MPa或更高，主要应用于采油树帽、油管挂、水下井口等部位，关乎海油长期正常开采和愈发重视的海洋生态保护需要，其可靠性要求极高；
现阶段是水下采油树密封是用于海洋石油开采的水下采油树油管挂特殊安装形式的耐高压密封，它的出现可以方便人们使用，它不但结构简单，而且操作方便可以实现反复插拔安装的多次使用，现阶段是形式分为：金属密封和金属与非金属组合的密封两种，其中金属与非金属组合的密封主流以ABB、Cameron、Dril-Quip和FMC公司均以金属与非金属组合的密封形式作为水下采油树密封设计应用的主流技术，其中又以Cameron公司的MEC密封有更多的应用成果和技术优势；
金属与非金属组合的密封结构，可得知是冲压金属骨架与橡胶弹性体在成型模具中硫化生产，存在以下工艺难度：1.冲压金属骨架产品的尺寸精度控制；2.冲压骨架内表面平滑表面与橡胶弹性体硫化粘合强度控制；3.模具精度和胶料硫化收缩率影响，对硫化成型后的整体产品尺寸精度控制。
发明内容
针对现有技术中提到的问题，本发明提出一种水下采油树高压密封圈制作工艺，以解决背景技术中的问题。
本发明一种水下采油树高压密封圈制作工艺，该工艺包括以下步骤，
一、制作骨架制作，采用不锈钢材料制作出来呈U型的骨架，在车床上进行加工，车削加工并在骨架外表面预留磨削加工余量0.1-0.5mm，在骨架内表面加工有若干个V型沟槽；
二、骨架处理，对骨架内表面进行喷砂清洁处理，将所粘接用粘合剂涂刷在骨架内表面涂刷，然后干燥；
三、制作密封圈，将氢化丁腈橡胶快速浇注入固定好刷涂好粘合剂的骨架，将上述浇注好的模具放入平板硫化机进行一次硫化，硫化后弹性体预留加工余量0.5-1.5mm，再放入高温烘箱中进行二次硫化，制成密封圈；
四、制作夹装工装，通过浇注机浇注聚氨酯弹性体制成呈圆柱型的工装，并将工装放入机床进行车削；
五、将密封圈胚体套装于所述工装上放入车床加工，车削加工时，以工装内径为基准固定加工，对密封圈胚体的上表面与外表面加工，随后以工装外径为基准固定加工，对密封圈胚体的下表面与内表面加工，从而得到成品的密封圈。
优选地，所述步骤一的V型沟槽的高度与宽度均为1.2±0.4mm。
优选地，所述步骤三的一次硫化的硫化温度控制在165±5℃，平板硫化机合模油压控制在10～20Mpa，硫化时间15～30min。
优选地，所述步骤三的二次硫化包括A、硫化初期，将硫化温度从室温升至100℃，硫化时间2h；B、硫化中期，将硫化温度控制在100～130℃，硫化时间2h；C、硫化后期，将硫化温度控制在130～150℃，硫化时间4h；D、硫化末期，将将硫化温度从150降至室温。
优选地，所述步骤五的工装的内径小于密封圈胚体内径20cm，工装外径大于密封圈胚体外径20cm。
本发明相对于现有技术，取得了以下的技术效果：
本发明采用U型金属骨架，通过数控车削成型，在U型金属骨架内表面加工若干个V型沟槽，通过V型沟槽与弹性橡胶体结合，能提高了咬合力，同时增大的粘连面积，进一步提高了金属面与非金属面的连接强度，保证了密封效果；
通过专用的夹装工装,保证密封件在车削时不变形装夹，确保车削密封件的同心度、平行度精度；本发明工艺密封件的整体车削工艺，显著提高了产品尺寸精度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本发明一种水下采油树高压密封圈制作工艺，该工艺包括以下步骤，
一、制作骨架制作，采用不锈钢材料制作出来呈U型的骨架，在车床上进行加工，车削加工并在骨架外表面预留磨削加工余量0.1-0.5mm，在骨架内表面加工有若干个V型沟槽；
二、骨架处理，对骨架内表面进行喷砂清洁处理，将所粘接用粘合剂涂刷在骨架内表面涂刷，然后干燥，本实施例中粘合剂为开姆洛克，用80目棕刚玉喷砂处理；
三、制作密封圈，将氢化丁腈橡胶快速浇注入固定好刷涂好粘合剂的骨架，将上述浇注好的模具放入平板硫化机进行一次硫化，硫化后弹性体预留加工余量0.5-1.5mm，再放入高温烘箱中进行二次硫化，制成密封圈；
四、制作夹装工装，通过浇注机浇注聚氨酯弹性体制成呈圆柱型的工装，并将工装放入机床进行车削；
五、将密封圈胚体套装于所述工装上放入车床加工，车削加工时，以工装内径为基准固定加工，对密封圈胚体的上表面与外表面加工，随后以工装外径为基准固定加工，对密封圈胚体的下表面与内表面加工，从而得到成品的密封圈。
所述步骤一的V型沟槽的高度与宽度均为1.2±0.4mm。
所述步骤三的一次硫化的硫化温度控制在165±5℃，平板硫化机合模油压控制在10～20Mpa，硫化时间15～30min。
所述步骤三的二次硫化包括A、硫化初期，将硫化温度从室温升至100℃，硫化时间2h；B、硫化中期，将硫化温度控制在100～130℃，硫化时间2h；C、硫化后期，将硫化温度控制在130～150℃，硫化时间4h；D、硫化末期，将将硫化温度从150降至室温。
所述步骤五的工装的内径小于密封圈胚体内径20cm，工装外径大于密封圈胚体外径20cm。
实施例2
本发明一种水下采油树高压密封圈制作工艺，该工艺包括以下步骤，
一、制作骨架制作，采用不锈钢材料制作出来呈U型的骨架，在车床上进行加工，车削加工并在骨架外表面预留磨削加工余量0.1-0.5mm，在骨架内表面加工有若干个V型沟槽；
二、骨架处理，对骨架内表面进行喷砂清洁处理，将所粘接用粘合剂涂刷在骨架内表面涂刷，然后干燥；
三、制作密封圈，将氢化丁腈橡胶快速浇注入固定好刷涂好粘合剂的骨架，将上述浇注好的模具放入平板硫化机进行一次硫化，硫化后弹性体预留加工余量0.5-1.5mm，再放入高温烘箱中进行二次硫化，制成密封圈；
四、制作夹装工装，通过浇注机浇注聚氨酯弹性体制成呈圆柱型的工装，并将工装放入机床进行车削；
五、将密封圈胚体套装于所述工装上放入车床加工，车削加工时，以工装内径为基准固定加工，对密封圈胚体的上表面与外表面加工，随后以工装外径为基准固定加工，对密封圈胚体的下表面与内表面加工，从而得到成品的密封圈。
所述步骤一的V型沟槽的高度与宽度均为0.8mm。
所述步骤三的一次硫化的硫化温度控制在160℃，平板硫化机合模油压控制在10Mpa，硫化时间15min。
所述步骤三的二次硫化包括A、硫化初期，将硫化温度从室温升至100℃，硫化时间2h；B、硫化中期，将硫化温度控制在100～115℃，硫化时间2h；C、硫化后期，将硫化温度控制在130～140℃，硫化时间4h；D、硫化末期，将将硫化温度从150降至室温。
所述步骤五的工装的内径小于密封圈胚体内径20cm，工装外径大于密封圈胚体外径20cm。
实施例3
本发明一种水下采油树高压密封圈制作工艺，该工艺包括以下步骤，
一、制作骨架制作，采用不锈钢材料制作出来呈U型的骨架，在车床上进行加工，车削加工并在骨架外表面预留磨削加工余量0.1-0.5mm，在骨架内表面加工有若干个V型沟槽；
二、骨架处理，对骨架内表面进行喷砂清洁处理，将所粘接用粘合剂涂刷在骨架内表面涂刷，然后干燥；
三、制作密封圈，将氢化丁腈橡胶快速浇注入固定好刷涂好粘合剂的骨架，将上述浇注好的模具放入平板硫化机进行一次硫化，硫化后弹性体预留加工余量0.5-1.5mm，再放入高温烘箱中进行二次硫化，制成密封圈；
四、制作夹装工装，通过浇注机浇注聚氨酯弹性体制成呈圆柱型的工装，并将工装放入机床进行车削；
五、将密封圈胚体套装于所述工装上放入车床加工，车削加工时，以工装内径为基准固定加工，对密封圈胚体的上表面与外表面加工，随后以工装外径为基准固定加工，对密封圈胚体的下表面与内表面加工，从而得到成品的密封圈。
所述步骤一的V型沟槽的高度与宽度均为1.2mm。
所述步骤三的一次硫化的硫化温度控制在170℃，平板硫化机合模油压控制在20Mpa，硫化时间30min。
所述步骤三的二次硫化包括A、硫化初期，将硫化温度从室温升至100℃，硫化时间2h；B、硫化中期，将硫化温度控制在115～130℃，硫化时间2h；C、硫化后期，将硫化温度控制在140～150℃，硫化时间4h；D、硫化末期，将将硫化温度从150降至室温。
所述步骤五的工装的内径小于密封圈胚体内径20cm，工装外径大于密封圈胚体外径20cm。
实施例4
本实施例以13.3"*3/4 "水下采油树MEC结构耐高压密封件为例，采用316+HNBR材料相同粘合条件，以现有模压工艺与本发明工艺制作的密封件比较：
尺寸精度对比，测得数据如下：
从上述实验结果中可以看出，采用本发明加工的结构件的耐高压密封件尺寸偏差较现有工艺加工的结构件减少70%；
关于产品承压能力实验：
从上述实验结果中可以看出，本发明的工艺中U型骨架内表面与橡胶弹性体硫化粘合强度相比于传统工艺有所提高，同时不受脱模结构影响，进一步保证了密封效果。
Claims (5)
1.一种水下采油树高压密封圈制作工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤，
一、制作骨架制作，采用不锈钢材料制作出来呈U型的骨架，在车床上进行加工，车削加工并在骨架外表面预留磨削加工余量0.1-0.5mm，在骨架内表面加工有若干个V型沟槽；
二、骨架处理，对骨架内表面进行喷砂清洁处理，将所粘接用粘合剂涂刷在骨架内表面涂刷，然后干燥；
三、制作密封圈，将氢化丁腈橡胶快速浇注入固定好刷涂好粘合剂的骨架，将上述浇注好的模具放入平板硫化机进行一次硫化，硫化后弹性体预留加工余量0.5-1.5mm，再放入高温烘箱中进行二次硫化，制成密封圈；
四、制作夹装工装，通过浇注机浇注聚氨酯弹性体制成呈圆柱型的工装，并将工装放入机床进行车削；
五、将密封圈胚体套装于所述工装上放入车床加工，车削加工时，以工装内径为基准固定加工，对密封圈胚体的上表面与外表面加工，随后以工装外径为基准固定加工，对密封圈胚体的下表面与内表面加工，从而得到成品的密封圈。
2.根据权利要求1所述一种水下采油树高压密封圈制作工艺，其特征在于，所述步骤一的V型沟槽的高度与宽度均为1.2±0.4mm。
3.根据权利要求2所述一种水下采油树高压密封圈制作工艺，其特征在于，所述步骤三的一次硫化的硫化温度控制在165±5℃，平板硫化机合模油压控制在10～20Mpa，硫化时间15～30min。
4.根据权利要求3所述一种水下采油树高压密封圈制作工艺，其特征在于，所述步骤三的二次硫化包括A、硫化初期，将硫化温度从室温升至100℃，硫化时间2h；B、硫化中期，将硫化温度控制在100～130℃，硫化时间2h；C、硫化后期，将硫化温度控制在130～150℃，硫化时间4h；D、硫化末期，将将硫化温度从150降至室温。
5.根据权利要求4所述一种水下采油树高压密封圈制作工艺，其特征在于，所述步骤五的工装的内径小于密封圈胚体内径20cm，工装外径大于密封圈胚体外径20cm。
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